引入CDIO模式的《集成電路版圖設計》課程開發實踐

孫麗莉

（蘇州工業園區職業技術學院 江蘇 蘇州215021）

引入CDIO模式的《集成電路版圖設計》課程開發實踐

孫麗莉

（蘇州工業園區職業技術學院 江蘇 蘇州215021）

伴隨著高等職業院校的教育改革，將CDIO的教育模式引入到《集成電路版圖設計》教學開發中。鑒于CDIO教育理念的先進性、教學層面的系統性及其廣泛的適應性，對《集成電路版圖設計》課程進行了重新設計。本文從引入CDIO教育模式的必要性與必然性的分析到課程評估的結論，闡述了該課程設計開發的整個過程。

CDIO；高職教育；集成電路版圖設計；課程開發

CDIO是基于項目學習的一種模式，是工科教育“做中學”的一種。CDIO代表構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）、運作（Operate），它以工程項目生命周期為載體，培養學生的學術知識、職業道德和運用知識解決問題的能力、終生學習能力、團隊交流能力和大系統掌控能力。此教育模式是由麻省理工學院（MIT）和瑞典皇家工學院等發起，現已運用到幾十個大學的眾多專業，并獲得產業界認可。

高職教育改革及引入CDIO教育模式的必要性與必然性

高等教育是在完成中等教育的基礎上進行的專業教育，是培養高級專門人才的社會活動。職業教育是對受教育者施以從事某種職業所必需的知識與技能的訓練，因此，職業教育亦稱職業技術教育或實業教育。“高等職業教育”是“高等”與“職業教育”兩個概念的復合。

我國高等職業教育的人才培養目標從開始提出的 “技術型人才”、“應用型人才”，到后來的“實用型人才”，再到現在提出的“高技能人才”，多年來一直處于變化不定之中。高職培養的人才類型是實用型、應用型，與普通高等教育培養的人才是有差異的。所謂高技能人才，工作內涵是將成熟的技術和管理規范轉變為現實的生產和服務，工作場合和崗位是基層第一線。

蘇州工業園區職業技術學院的辦學理念為 “企業的需要，我們的目標；學生的需求，我們的追求”。近些年，我們在專業建設和課程教學改革方面做了許多探索，協助畢業生提高就業信心，實現優質就業，傳統教育下的畢業生上崗適應慢，溝通能力差，動手能力弱，缺乏團隊合作經驗，缺少創新精神和創新能力、職業道德、敬業精神等人文素質薄弱，頻繁“跳槽”等，而這些都難以符合現代企業的需要。教育模式的改革勢在必行，而CDIO教育模式恰恰有針對性地對傳統教學中存在的諸多弊端做出了全面、系統的指導，CDIO教育模式引領了高等職業教育改革的必然性。

應用CDIO模式開發《集成電路版圖設計》課程

（一）《集成電路版圖設計》的課程理念與思路

《集成電路版圖設計》課程是一門實踐性很強的課程，針對課程特點，課程設計的基本思路是從崗位實際需求出發，從培養學生學習興趣入手，在傳授知識過程中重視能力培養，強化學生的自學能力和分析、解決問題的能力。具體做法是：

全程實施項目教學 本課程圍繞多個相對獨立的案例展開。案例的選擇強調源于工程實際，注重內容的代表性、針對性、實用性以及先進性，理論知識的選擇以“必需，夠用”為原則。教學實踐表明，案例教學使教學內容直觀、具體、形象，易于接受，也使教學內容與工程實際及職業崗位緊密聯系，有利于課內知識向工程實際拓寬、技術知識向工程實踐遷移，從而有力促進了學生職業能力的發展。

全程實施情境式教學 本課程改變了將理論與實訓分開的傳統模式，在教學中設計了8個學習情境，每個情境都以相應的工業案例為主線，按照 “資訊→決策→計劃→實施→檢查→評價”的流程授課，使學員在學中做、做中學，以提高IC版圖設計技能訓練的水平。同時，通過情境式教學，學生的學習興趣和參與度大大提高，不僅培養了團隊合作精神和溝通能力，還培養了學生的組織協調能力。

小班互動式教學 為達到更好的教學效果，本課程采用24人小班制教學，全程在實訓室教學。根據教學內容采取“先講，后練”、“邊講，邊練”、“先練，后講”等方法，從第一次課開始就設置實訓操作內容，調動學生的主觀能動性，增加師生互動性。

企業實訓 通過校企合作建設校外實訓基地的方式，安排學生到專業設計公司進行實訓，擴展學生的知識面和工程認識，同時，提高學生對項目整個流程的認知，提高學生的抗壓力，對職業道德和敬業精神的培養具有實踐意義。

（二）《集成電路版圖設計》之課程標準

《集成電路版圖設計》課程標準涉及四個方面內容。

專業知識設計 專業知識方面圍繞IC版圖設計職業標準所要求的必要的基礎知識和基本技能把本課程的內容分成多個模塊：基礎模塊（系統操作部分）、應用模塊（軟件使用部分）、基本技能訓練模塊（基本單元的版圖設計）、技能提升模塊（整體布局與項目掌控）等4個模塊包含了8個情境。具體內容包括：Linux基礎、版圖識讀與電路提取、design rule簡表整理、繪制符合design rule的NAD2/NOR2版圖、DRC及LVS驗證及沖突識別和修改、standard cell的框架結構制定、standard cell版圖設計、芯片CD4013的版圖設計等，每一個情境都對應了某個特定崗位的部分工作內容。這些情境不僅可提供學生對崗位的認知機會，同時，也可激發自主學習的能動性和積極性。

個人職業技能和職業道德培養 在教學中注重對學生職業技能培養的同時也加強對學生職業道德的養成，用企業對員工的標準來要求學生進行實訓，采用定期上交項目總結報告和分組進行項目實施進度報告等方式，為學生今后在企業的發展奠定基礎。

團隊意識的培養 能夠快速地融入一個集體當中是從事設計與研發人員必備的能力，而常常被教育者和學生所忽視，因為傳統的教育方式更多地關注對單獨個體培養的成效，而實際工作中“獨自作戰”的時代過去了，取而代之的是團隊合作，絕大多數的設計工作需要一個團隊協作完成，所以這時人際交往就凸顯其重要性。在教學中，我們讓學生意識到團隊協作的重要性和必要性，并在實訓過程中從點滴做起，讓學生具有團隊合作的意識，如文件夾命名方式、文件管理等采取利于團隊完成項目的方式進行設置。

《集成電路版圖設計》課程的CDIO系統的搭建 《集成電路版圖設計》課程的CDIO系統按照下面的框架完成了搭建任務，如表1所示。

表1 《集成電路版圖設計》學習情境表

（三）《集成電路版圖設計》課程CDIO系統的具體實施

我們在CDIO教學大綱的指導下，對《集成電路版圖設計》課程進行設計如下：本課程以源于企業真實的項目 （如design rule簡表整理，見表2）為載體，將所有需要學習和掌握的內容都圍繞該項目設計，形成一個整體。緊緊圍繞知識體系教學→專業技能提升→職業道德養成主線組織教學，快樂教學、快樂學習，引導學生主動學、能做事、會做人。

表2 基于CDIO模式，“design rule簡表整理”情境設計表

本課程特色 （1）雙語教學，強化應用，適應外企工作。教師采用雙語教學課件與講義，用兩種語言進行教學，學生采用兩種語言進行作業，從而強化專業詞匯的學習，為適應全英文的工作環境打下了良好的基礎。（2）按企業標準建設，內容先進、實用。采用了與眾多研發設計公司一致的SUN工作站，建立以UNIX/LINUX系統為基礎的網絡，安裝版圖設計普遍使用的Cadence工具軟件。（3）企業項目實訓。以企業的研發項目（Reverse、design rule簡表整理；DRC及LVS驗證及沖突識別和修改、standard cell庫的建立、芯片CD4013設計等）為載體，在真實的環境（按照企業標準進行實訓室配置）下，完成生產性實訓任務，完成課程開發教學任務的教師具有多年在外企研發設計的工程背景，學生完成工學結合的作品符合企業設計需要。（4）綜合全面的評價體系。理論與實踐評價結合，技能訓練與表達訓練結合，校內教師評價與企業評價結合，學生的自評與互評結合。評價方面包括學習態度、5S素養、項目報告的書寫、項目匯報、實踐考核和理論考試（按版圖設計職業標準四級難度要求隨機從題庫抽取試題）。（5）增強教師的教學技能。中青年教師、工程師都有學院內部培訓課程和企業項目參與的經驗，并且要求每年都要開新課和實驗、訓練項目。每個月都有業務和管理能力評價和學期段考核。參加過的培訓都要有項目報告和培訓體驗交流。在實行課程輪換的同時，實行崗位輪換，使教師熟悉專業核心技術并有扎實的基本功。專業教師通過深入企業和承當企業培訓等途徑，促使教學與生產實際結合。倡導教師既是講師、又是實訓指導教師，還是培訓師和項目工程師，促進“雙師型”教師培養。組織教師參加行業比賽，掌握行業的發展動向和需求，客觀評價教師的技能水平。

課程質量監控體系的建立 教學質量的好與壞，不單是從學生的考核成績上來評價，還在學院內設立了專門的教學監管體系，督導組會不定期地進行課堂教學的抽查與監管。更重要的是畢業的學生受到企業的好評，這是對我們課程質量最客觀的評價。

課程評估

（一）基本達到預期目的

經過多年的教學實踐，CDIO教學模式在《集成電路版圖設計》課程中已初見成效，不僅學生在學習過程中表現出很高的積極性，參加職業資格認證測試的微電子專業的學生全部取得了集成電路版圖設計師四級職業證書，通過對2008屆、2009界畢業生就業調查，我院微電子類專業的畢業生，被蘇州工業園區、蘇州新區多家知名外企爭相錄用，就業率達100%。這些企業普遍認為我院的學生工作上手快，適應能力強，擔任技術員及助理工程師以上崗位的占75%左右，不少學生已升任工程師助理及工程師。

（二）改進方向和途徑

配合微電子專業建設，進行課程教學改革，使我們培養出來的學生全方位發展，符合企業的需求，不是單搞課程的開發，而是要建立起貫通的課程體系，從研發到制造，把先進的CDIO教學模式合理運用到自己的教學實踐中去，不能機械地照搬照抄；要針對學生的實際水平和教學內容，提供知識供學生學習。要加強與企業的合作，緊隨行業技術的更新步伐，及時更新案例項目。

CDIO教育模式的先進性、普遍實用性是毋庸置疑的，許多學院結合本校和行業特點都探索出新的模式。我們借鑒新加坡南洋理工學院教學模塊化的成功案例，利用CDIO教育模式對《集成電路版圖設計》課程進行開發，對高等職業教育的課程改革有一定的指導和借鑒作用。

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[3]戴勇.創新高職人才培養模式應關注三個層面的改革[J].中國高教研究，2007，（2）.

G712

A

1672-5727（2012）04-0090-02

孫麗莉（1976—），女，遼寧復縣人，碩士，蘇州工業園區職業技術學院教師，研究方向為微電子技術。