集成電路設計實驗教學改革初探

夏曉娟　方玉明　劉小花　吉新村

摘 要

為培養應用型集成電路設計人才，對集成電路設計實驗教學改革進行了探討，提出了改革的目的，并提出了具體的實施方案，從而進一步完善集成電路設計實驗的教學體系，使得先修的理論知識與實踐知識相互融合，加深對理論知識的理解，提高學生的創新能力和實踐能力。

關鍵詞

集成電路;實踐教學;創新能力

中圖分類號： G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.04.18

0 引言

現階段，集成電路是通信、多媒體以及計算機技術的核心之一，技術密集、競爭力強以及產值巨大是集成電路產業的優勢。集成電路產業持續保持高速增長，技術創新能力不斷提高，集成電路相關技術迎來了空前的發展機遇。集成電路設計是與最前沿科技緊密相連的一個方向，高校相關的課程也應與前沿科技緊密相連，更要注重理論聯系實際，培養學生的科學思維能力和分析問題解決問題的能力，培養學生的創造力[1-2]。

集成電路設計過程需要集成電路專業人才經過嚴格的實踐訓練并且積累一定的工程實踐經驗。全國集成電路設計相關企業對于人才的需求也越來越嚴格，越來越需要應用型的、具有創造力的人才。因此，集成電路設計實驗作為一門重要的專業實驗課，在傳統的實踐教學內容基礎上，對教學內容在“理論與實踐相結合”方面進行探討和實踐，將理論課的知識從淺入深引入到實踐教學中，讓學生在實踐中進一步加深理論知識的學習，同時利用理論知識指導實踐結果的分析和改進，旨在培養學生創造性地運用知識、自主的發現問題、研究問題，并解決問題的能力[3-4]。

1 教學改革目標

集成電路設計實驗是一門專業實驗課，是為微電子專業學生在完成集成電路設計理論課程的基礎上開設的一門實踐課，培養學生運用Candece等EDA軟件進行集成電路設計，熟悉集成電路設計流程，能進行電路級和版圖級的設計工作，并能進行必要的檢查和驗證工作。針對目前實驗內容與理論課程的知識聯系不夠緊密，項目組將根據集成電路設計的本身特點以及學生學習能力和興趣的分析，提出“理論與實踐相結合”的課程內容設置方案，并加以探討與實踐。具體的項目研究目標為：

（1）從課程自身的特點出發，優化實驗內容，加強實驗內容中基礎理論知識的鞏固和分析，實驗內容可以來自先前理論課的電路雛形，鼓勵學生積極思考，將理論知識通過實踐教學加以復現并得以深化;

（2）通過有趣的實驗內容，和豐富的課堂討論形式，培養學生對集成電路設計實驗的興趣，逐步提高學生的專業技能和動手能力;

（3）通過具體集成電路的設計、仿真操作，培養學生發現問題，思考問題，解決問題的能力，提高學生的創新能力和實踐能力。

2 研究內容

2.1 課程內容優化

在教學大綱指導下精心設計每一個實驗的具體內容，以理論課程為指導，從淺入深，對實驗內容進行適當調整和完善，盡量采用理論課堂講解的電路進行設計仿真，使課程體系更全面更科學，更能貼近行業發展，更能體現學生的主動性。

2.2 采用課堂討論進行專題研討的教學方法

在實踐教學模式中，師生互動有助于學生對基本概念、基本理論、基本方法的理解和掌握。每次實驗之前，先就實驗內容和學生展開討論，一方面指導學生掌握當天的課程內容和要求，另一方面也帶領學生復習了理論知識，只有理論知識清晰，才能高效開展實驗任務。

2.3 指導學生撰寫專題論文（報告）

在實踐教學過程中，我們將傳統意義的實驗報告優化為“專題論文”，指導學生開展專題電路討論，我們將最后一次實驗定位綜合型自由設計實驗，由學生根據自己感興趣的課題來查找文獻資料，選擇電路，進行研究，完成電路設計和仿真，最后完成專題論文的撰寫，既學會了查閱科技論文，也學會了正規論文的書寫方式，對今后畢業論文的撰寫，甚至進一步的研究生學習，都有一定的幫助。

3 具體實施方案

為實現上述的教學體系改革目標，提出了以下實踐教學體系改革方案：

（1）在實驗課程開始之前，教師認真探討教學大綱，對實驗內容進行適當調整和完善，精心制定教學內容，選舉最適合的實驗電路，更能貼近行業發展，更能體現學生的主動性;將一部分實驗內容設置為熟悉軟件操作，一部分實驗內容設置為集成電路基本理論的實驗聯系，一部分實驗內容設置為具有一定創新意義的設計類實驗，一步一步指導學生發現問題、解決問題;

（2）在實踐課程的第一節，指導學生接觸各類資料，指導學生查閱各類文獻的方法，介紹每次實驗內容，強化理論與實踐相結合的重要意義;讓學生明確課程改革的意義、目標、作用和操作步驟與方法，并制定合理的考核標準作為直接的激勵機制，讓學生真正認識到要從被動接受現成的知識轉變為主動探索新知識，學生本人必須成為新知識的創造者;

（3）根據集成電路設計實驗自身的特點，設立難度適當的創新性實驗項目，改變以往教學中過多的軟件熟悉內容以及模仿性的實驗，而真正達到集成電路設計的目的;指導學生在完成創新性實驗項目的基礎上，撰寫規范的設計報告。

4 結束語

集成電路設計實驗課程主要提供學生一個實踐平臺，采用先進的集成電路仿真軟件，將書本上的知識采用模擬的方法進行加深理解。該門課程既是電路、模擬電子技術、數字電子技術以及課程設計中所學知識的應用，又是與最前沿科技緊密聯系的一門課程。以上對集成電路設計實驗教學改革的探索，改變了以理論性教學為主的傳統教學方法，加入了生動的理論聯系實際的環節，不僅激發了學生的學習興趣，更有助于提高學生的工程能力和創新能力。

參考文獻

[1]李衛，方玉明，等.集成電路系列課程虛擬仿真實驗教學研究，實驗科學與技術，2017，Apr.2017，Vol15 No.2，73-75.

[2]余逸男.集成電路設計課程實驗教學優化探討，電子制作，2016，p29.

[3]陳東.開放性實驗在數字電路教學改革中的應用研究[J].西安郵電學院學報，2011（16）：74-76.

[4]高大偉.集成電路設計與集成系統專業導論課的教學改革與實踐，科技視界，2017（16）：117-11.