集成電路設計人才培養之實踐教學探索

袁宇丹

(1.中國科學技術大學軟件學院，安徽 合肥 230051;2.中國科學技術大學蘇州研究院，江蘇 蘇州 215123)

0 引言

集成電路產業是國民經濟和社會發展的戰略性、基礎性和先導性產業，是培育發展戰略性新興產業、推動信息化和工業化深度融合的核心與基礎。“十二五”規劃綱要提出全面提高信息化水平的工作目標，期間我國集成電路產業規模的年增長率將達到18%、占世界集成電路市場份額將達到15%［1］，這為集成電路產業的發展展示了極為廣闊的前景。然而，由于人才培養的滯后使得集成電路專業人才嚴重不足現象日益凸顯，并已成為制約我國集成電路產業健康和快速發展的瓶頸。

作為培養和輸出專業人才基地的高等院校、科研院所以及培訓中心等，為了努力縮小集成電路設計人才的知識和能力結構與企業需求之間的差距、盡快彌補集成電路設計人才缺口，圍繞集成電路設計人才培養進行了卓有成效的探討和研究。但已有的研究方向主要集中在人才培養模式、課程體系建設、教學平臺建設、教學方法等方面［2－6］，具體探討如何加強和實施實踐環節教學的文獻尚不多見。本文從實踐環節的設計、執行和考核三個方面，探討集成電路設計人才培養中提高實踐教學質量的途徑。

1 優化實踐教學內容

實踐教學的目標是培養學生初步具備符合工程實際的基本集成電路設計能力，使其能夠在畢業后盡快適應崗位要求。

在設計實踐教學環節時，一方面必須準確把握集成電路領域技術發展的現狀，根據實際生產中對集成電路設計人員的知識和能力要求精心設計實踐課題，并使用企業流行的Galaxy和ADE作為實踐教學平臺，為學生提供盡可能與企業實際工作相近的教學實踐環境;另一方面，要有機結合企業需求和不同學習階段的核心知識和能力要求，整合與優化實踐教學內容，旨在提高學生理論與實踐相結合的能力、奠定學習集成電路設計專業課程的基礎及培養學生的綜合應用和創新能力。通過基礎實踐和設計實踐等不同層次項目的教學和實踐，幫助學生逐步實現從單一的技能訓練、知識驗證到綜合的工程訓練、實踐創新的轉變。

設計實踐課題除了應該遵循上述兩項要素外，為了適應不同學生的興趣或特長需求，激發和培養學生學習的主動性、積極性和實踐創新能力，應在滿足實踐教學基本要求的基礎上，盡量做到設計的實踐課題類型多樣和覆蓋面廣(鼓勵學生自擬難度相當的題目)，并且每個實踐課題都能夠實現某種實用或學生熟悉的功能，給學生足夠的選擇空間和選擇理由。如驗證型課題，可給學生提供有bug或不完整的電路設計文檔，供學生修改或補充并驗證其功能;實現型課題，可給學生提供正確的電路原理圖或網表，要求學生完成后續的設計流程;設計型課題，可給學生提供一些電路模塊的設計指標，學生按要求進行電路設計。無論哪種類型或哪個具體的實踐課題，都有明確的目的和工程實際意義，通過實踐都能幫助學生熟悉相關EDA工具的使用、加深對集成電路設計理論知識和實際應用的理解、掌握集成電路設計的技術和流程，從而培養出具有較強創新精神和工程實踐能力的應用型集成電路設計人才。

2 嚴格實踐教學過程

實踐教學環節是理論知識運用和實際技能訓練的過程，通過培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，提升學生的專業綜合素質。無論實踐最終的結果如何，學生都能從成功或失敗的過程中領略到很多寶貴的經驗或教訓，因此實踐環節教學重在學生參與實踐活動的過程。為了鼓勵和鞭策每位學生都能積極主動地參與實踐教學活動，充分獲取實踐教學環節這一培養學生理論聯系實際、應用學科知識解決實際問題能力以及團隊合作精神的功效，教師在執行實踐環節時應高度重視準備、實施和總結三個過程。

準備階段的重點是介紹本次實踐教學中提供的不同課題的任務、特點及要求，指導學生結合意愿選題、分組和確定小組負責人，并張榜公布各小組的選題，讓學生了解各小組的成員及工作內容，以方便實踐過程中學生之間的相互溝通和交流。

實施階段的重點是指導學生根據選定課題制定合理的工作計劃、進度安排和人員分工，課題開始時要求學生提出若干方案進行比較并最終由各小組自行確定所用方案。整個教學進程中教師要實時掌握每位學生的工作情況和各小組的工作進展，適時鼓勵學生開展師生、同學以及小組間的交流和研討，及時指導學生自己尋找實踐過程中各種問題的解決途徑，使學生在相互學習、相互借鑒、自主努力和緊密合作的氛圍中提高學習效率、完成工作任務。

總結階段，除了組織各小組在認真總結課題實施情況的基礎上完成規范的設計文檔外，重點是組織各小組向全體同學報告實踐課題的工作過程、采用方案的理由與優劣、取得的經驗與教訓等情況，讓全體學生在交流、質疑和探討的過程中分享本次實踐教學環節的成果。針對優秀集成電路設計人員應具備設計新品和推介產品的能力，以及考慮到從業第一重要的能力是“有效的口頭溝通”［7］，小組報告可采用演講和答辯相結合的形式進行。為了更好地取得演講效果，教師可以和學生代表共同組成評分小組對各組的演講進行評判。各實踐小組為了讓本課題組以外的同學接受自己的觀點，必須齊心協力、精心準備，通過查閱資料、咨詢討論等途徑補充和完善相關的背景知識，努力使本組的演講做到內容充實、思路清晰、表達準確、通俗易懂。這樣，學生在準備本組演講的過程中加深了對自己所做課題的理解，在聆聽他組同學演講及質疑討論的過程中拓寬了知識、培養了接受新事物的能力;對于演講的學生更是鍛煉了語言表達能力、邏輯思維能力和臨場應變能力;對于教師則拉近了與學生的距離、活躍了課堂氣氛，并能從中獲取其他教學方式無法得到的有助于提高自身水平及教學效果的靈感和啟迪。

3 完善考核評價體系

實踐教學環節是檢驗學生綜合運用所學知識解決實際問題能力的有效手段。科學合理的考核評價機制，不但能夠充分體現教學管理的嚴肅性和公平性，還能有效激發學生參與實踐活動的積極性和主動性，有利于強化學生的責任感和集體榮譽感。

實踐環節的考核應根據具體課題的任務、特點以及企業相應崗位所需的能力和素養要求，從學生個體和小組整體的擔當精神(課題分工情況)、工作態度、求知欲望、創新意識和自主學習能力、解決問題能力、實際動手能力、口頭表達能力、團隊協作能力以及課題完成情況、結題文檔質量、演講報告效果等諸多方面對小組進行評分，形成過程與結果并重、定性與定量結合、個人表現與集體成績掛鉤、教師和學生共同參與的考核評價機制。

考評過程中，一方面可以采取由學生代表和教師共同對各小組進行評價，或設置教師及各小組自評和互評權重的方式，來充分體現公平公正的考核原則;另一方面可以通過教師隨時檢查學生個人工作進度、隨機指定小組演講人選、根據結題文檔質疑小組成員等方式，促使每個小組成員都能認真參與整個實踐教學環節，使學生個體能力在集體項目的進展中得到鍛煉和提高。

4 結語

集成電路產業快速發展的前景和集成電路專業人才嚴重匱乏的現狀，為教育工作者提供了施展才華的舞臺。面對機遇和挑戰，只要不斷更新教育思想、轉變教育觀念，始終以培養適合工程實際的專業技術人才的核心知識和能力為中心，堅持深化教學內容、教學方法和教學手段改革，構建突出以學生為主體、能有效調動教學雙方積極性和創造性的集成電路專業人才培養途徑，就能培養出具有國際競爭能力的高素質應用型集成電路專業人才。

［1］工業和信息化部.集成電路產業“十二五”發展規劃(工信部規［2011］565號).

［2］謝海情，唐立軍，文勇軍.集成電路設計專業創新型人才培養模式探索［J］.中國電力教育，2013(28):29－30.

［3］周前能，李紅娟，羅元，等.微電子學專業IC設計人才培養的課程體系構想［J］.科學咨詢，2013(22):127－128.

［4］葉波，趙倩.“大規模集成電路設計”課程教學改革與實踐［J］.中國電力教育，20l0(15):104－106.

［5］劉旭焱，崔明月，劉紅釗，等.“集成電路設計”課程教學改革探討［J］.南陽師范學院學報，2013(12):72－74.

［6］唐俊龍，唐立軍，文勇軍，等.完善集成電路設計應用型人才培養實踐教學的探討［J］.人才培養，2011(34):35－36.

［7］麥可思研究院.就業藍皮書——2013年中國大學生就業報告［M］.北京:社會科學文獻出版社，2013:233.