探究研究生教學中實踐能力提升方法

張麗+沈劍良+宋克+呂平

摘 要 研究生教育肩負著培養科研人才的重任，但是目前的研究生教學中存在部分研究生實踐能力低，無法滿足國家對于科研人才需求的標準。因此，采取有效措施提高研究生實踐能力是亟待解決的問題。以現代SoC設計課程為例，從四個方面論述提高研究生實踐能力的方法，該方法實施多年，取得顯著成效。

關鍵詞 實踐能力；研究生教學；現代SoC設計課程；仿真工具

中圖分類號：G643.2 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）23-0146-02

1 研究生教學中存在的問題

研究生教育肩負著培養科研人才的重任，是高層次人才的搖籃，國家需要大批具備扎實科學研究能力和實踐能力的研究生從事科技工作研究。如何提高研究生科研實踐能力，如何提高研究生教育質量，成為廣大教育工作者亟待解決的難題。

研究生教學中存在一種普遍現象，即研究生在修完課程后，進入實習階段或者進入公司、企業后，往往會發現所學非所用，大量的科研知識和實踐技能需要重新學習，這也從側面反映出高校的課程設置明顯滯后于科技發展[1]。另外，有些高校雖然開設了實踐課程，但是時間短，實踐時間得不到有效保障，實踐能力得不到有效培養，甚至有些學校為了避免麻煩，減少了實踐教學環節[2]。這樣就造成研究生教學內容與就業實際的矛盾，也造成教育資源的浪費。因此，非常有必要在研究生教學中加入并加大實踐環節內容，避免研究生只有理論知識而無實踐能力，且為研究生后續進入工作單位打下基礎。

以現代SoC設計課程為例，前期該門課程教學中存在諸多問題[3]：

1）教材理論性強，對設計流程知識簡單羅列，不夠直觀形象，且很少或者根本沒有配套的實驗，缺乏與實踐教學的聯系，造成理論課程和實踐能力脫節，不能直接與SoC系統設計相對應；

2）課程涉及知識面很廣，從底層的半導體物理器件，到芯片設計與驗證，以及封裝測試，橫向與縱向的知識關聯性強，如果學員沒有很好地掌握這些知識，勢必影響其對于現代SoC設計課程的整體學習與掌握，同時增加了教員講授的難度，制約了課程教學的立體化展開；

3）實踐環節過分單一，不能與理論教學有效結合，造成理論教學與實踐的嚴重脫節，導致學員感慨地說上課的時候內容很多，實踐上機環節卻跟理論教學關聯度很小，像是上兩門課程。

諸如此類問題一一暴露出實踐教學環節迫切需要提升教學品質，增加學員的認同度與可執行性，需要積極采取措施提高現代SoC設計實踐課的比重與品質，于是進行一系列改革，連續多年，該門課程在教學中取得非常不錯的效果，在學員中反響熱烈，教學成效顯著。

2 積極采取措施，提高研究生動手實踐能力

以現代SoC設計課程為例，進行改進和完善：首先以興趣為導向，增加學員感興趣的前沿知識點；并為此設置相應的實驗課程，為提高學員學習的自主性，減少課堂上“滿堂灌”式的課程講授，加大上機實踐課程的比例（目前課程授課與上機實踐的比重達到2：3，實踐課程比重明顯提高）；為避免學員就業后出現所學非所用的尷尬，引入公司的培訓內容，讓學員變被動學習為主動學習，同時提高其實踐能力；最后引導學員充分利用課余時間做自己感興趣的課題和實驗，實現延伸教學。

以興趣為導向，增加前沿知識結構 要想提高學員的動手實踐能力，首先需要引起其興趣，興趣是最好的老師。以現代SoC設計課程為例，為提高學員對該門課程的興趣和關注度，課程組根據最新的前沿技術特點，對課程內容進行更新和優化。如實驗課內容就根據最新的工具使用情況，添加了Cadence公司的Incisive Enterprise Simulator仿真工具的使用實驗。該仿真工具在很多IC設計公司都會使用到，這樣就比較容易引起學員的學習興趣，使他們明白該實驗課不會出現所學非所用的狀況，學習的內容和工具，畢業進入公司后一樣可以使用其來完成工作任務，另外還可以在公司無縫對接、順利上手。

另外，根據最新的驗證方法學的發展趨勢，添加基于UVM驗證平臺的實驗內容，UVM驗證方法學也是目前比較前沿的驗證方法學，在大型IC設計公司都很風靡，尤其是對于比較大型的項目，很多都采取UVM驗證平臺進行驗證工作的開展。基于此，學員就有興趣學習該項內容。

另外，在每次授課之前會對該次課程涉及的書籍和相關參考文獻進行推薦，方便學員在課余時間了解相關行業內容。俗話說：授人以魚不如授人以漁。使研究生學會查閱相關行業的文檔書籍是他們最應該學習的技能。

加大上機實踐課程比例，提高學員自主性 為培養符合社會需要的研究生，努力提高研究生的科研能力和實踐能力，必須采取一系列切實有效的方法。以現代SoC設計研究生課程為例，該門課程的教學形式就采取課堂授課與上機實驗相結合的模式，并且側重上機實驗，理論講授與上機實驗比重為2：3，上機實驗比重明顯增大，目的就在于使學員具體了解并掌握SoC設計流程及主要的EDA工具的使用，并且通過上機實踐，切切實實做一些SoC設計，編寫若干RTL代碼，仿真并驗證所寫的RTL代碼，并通過邏輯綜合將其變成網表文件，最終完成布局布線實現tape out。以此一方面使學員對于理論講授課堂上的相關知識點有更為直觀形象的理解，另一方面培養其動手實踐能力。

現代SoC設計課程最大的特點就是沒有固定的教材，講授的內容根據當前集成電路行業最前沿的知識點為基礎擴展開來，打破傳統教學中“以教師為中心，以教材為中心”的“接受式學習”，避免壓制學員學習的自主性，有效地提高學員自主學習、主動學習的能力。上機實踐課程主要由學員根據一定的實驗內容，自主進行實驗練習，遇到問題首先是自行解決，解決不了的可以通過學生之間相互討論、交流，或者上網查詢來解決，最后才是由教師進行指導。實驗的結果也沒有標準答案。學員可以在課上課下進行課程實驗，實現以學員主動式學習為主、教員配合指導為輔的教學模式。這一模式在現代SoC設計課程中實施的效果非常明顯，學員的學習熱情普遍高昂，他們常常在一起討論實驗內容，并進行有效的問題解決，這是非常樂于看到的場景，也從側面印證了學員主動學習的強大效果。endprint

引入公司培訓內容，變被動學習為主動學習 一般的集成電路公司都會對剛入職員工進行入職培訓，使得他們能夠快速融入團隊的研發環境，熟悉各種EDA工具的使用，以及熟悉公司的研發流程等。有鑒于此，嘗試將集成電路公司的培訓內容引入研究生教學中，以此來提高他們的動手實踐能力。

以現代SoC設計課程為例，就將一般IC設計公司的基礎培訓引入實驗課程中。如Synopsys公司的仿真工具VCS就作為學員進行RTL代碼驗證的仿真工具，學員需要熟悉并掌握該仿真工具的使用方法，并能用其進行代碼的仿真驗證。又如綜合工具Design Compiler的學員實驗指南作為實驗課章節，要求學員能夠使用該綜合工具完成從RTL代碼到門級網表的轉換，并能獨立進行相應的約束文件的編寫、庫的準備工作等實驗內容。這些內容也是理論授課中提到的知識點，便于他們進行相關對照。如邏輯綜合位于IC設計流程中的哪個位置，需要哪些輸入數據，會輸出哪些數據，這些內容在實驗課上就非常直觀了。最后告知學員在IC設計公司也是采用此套實驗作為入職培訓內容，讓學員更大限度對實驗有一個清晰的認知，認識到此實驗課不是那種所學非所用的課程，而是實實在在研發一線的培訓，更大地激發他們的學習熱情，變被動學習為主動學習。

另外，與單位研發項目結合起來，通過上機實驗，鍛煉學員的動手實踐能力，使他們可以更快更好地融入單位的項目研發中，既提高了學員自身的動手實踐能力，也對項目研發提供了一定的人力幫助，達到教學和科研相互促進和發展。

引導學員充分利用課堂外的時間，實現延伸教學 現代SoC設計課程是集成電路設計及相關專業學員的一門核心基礎課程，涉及數字集成電路設計、數字邏輯和硬件描述語言，可重構設計方法學等，所以課程涉及的知識面較寬，信息量較大，僅僅依靠課堂上的時間是遠遠不夠的，需要學員結合自身能力，充分利用課堂外的時間進行延伸教學。

延伸教學必須與第一條中的“以興趣為導向，增加前沿知識結構”結合起來，要設置一些學員感興趣的實驗題目，使學員主動學習，并且延伸到課堂外去攻克一個個實驗難題。以現代SoC設計課程為例，結合該門課程的實踐特點，就增加了一個個小實驗，如讓學員去自主設計一個同步FIFO，完成相關的驗證與邏輯綜合工作，最后開發出一個相應的IP核，除去設計數據外，還要增加相應的文檔。通過此實驗，讓學員去真正理解SoC設計的精髓，調用其學習的積極性、主動性。

3 結論

研究生教育肩負著培養科研人才的重任，如何提高研究生的科研實踐能力和教育質量，始終是需要重點關注的問題。本文重點探討有效提高研究生實踐能力的積極措施，包括：以興趣為導向，增加研究生感興趣的前沿知識點；加大上機實踐課程的比例，提高學員的自主性；通過將公司培訓內容引入課堂，變被動學習為主動學習；引導學員充分利用課余時間，實現延伸教學。該方法在信息工程大學實施多年，成效顯著，畢業的學員入職工作單位后較其他單位入職人員能較快上手，及早融入工作環境，并取得比較理想的成績。

總之，后續還需要持續不斷地去跟蹤了解學員，增加一些切實有效的措施，幫助學員多練習多動手，切實提高研究生的科研實踐能力。

參考文獻

[1]楊浩.基于學研融合的研究生課程建設[J].科教導刊，2014（9）：51-52.

[2]邵光華.全日制教育碩士專業學位研究生實踐教學模式研究[J].教師教育研究，2012（2）：87-91，47.

[3]沈劍良，宋克，張帆，等.面向實踐的現代SoC設計課程教學方法探索[J].中國教育技術裝備，2015（8）：143-144.endprint