微電子實踐教學與學科競賽互動研究

鞠家欣 鮑嘉明 楊兵 孫海燕 張曉波

【摘要】微電子專業實踐教學和學科競賽相互融合、互動發展，是新世紀微電子專業教育理念和人才培養模式新的探索，對于學生實際動手能力的培養和實踐教學內容、方式的改進具有重要的理論和現實意義。

【關鍵詞】微電子;實踐教學;學科競賽

隨著社會的進步，科學技術的發展，企業對新入職員工的專業能力要求也隨行業競爭激烈而大幅提高。企業招聘新入職員工最重要的一項工作是考核新員工的實際動手能力能否勝任企業的職位要求。新入職員工大部分是應屆本科畢業生，他們在學校四年的學習生活中，動手能力是否得到有效訓練成為他們求職工作的關鍵。因此，良好的實踐教學體系和方法對于培養學生實際動手能力并幫助其順利求職作用巨大，值得教育工作者下功夫研究如何改進教學方法，提高實踐教學的教學效果。

傳統的實踐教學課程體系主要依托一門主干課，前期學習理論知識，待理論課程學習完畢，教師在課堂上做演示性示范如何做試驗，學生依照老師的方法按部就班將試驗復制出來，這個過程出現的結果必須與老師演示的一致，否則學生必需查找原因改正錯誤。進入新世紀，各類學科的發展日新月異，傳統的實踐教學理論和方法僵化，已不能適應社會的需要，亟需從教學思路、方法和措施得到改進。北方工業大學微電子系經過充分調研、到用人企業走訪，逐步建立了一套新的人才教育培養模式：以學生競賽活動為抓手，通過競賽檢驗實踐教學水平的倒逼機制，最終建立基礎扎實、面向實踐、考核靈活、形式多樣的實踐教學體系，更好的適應時代形勢和企業需求，培養出實踐動手能力強的應用創新人才。

我們以《集成電路版圖設計》課程為示范，學生利用這門課學習得到的專業知識和技能，參加工程背景深厚的“北京大學生集成電路設計大賽”，通過大賽的成績反饋，實踐教學課程的教學老師會按照實際需要調整教學內容和方法，以適應實際水平近似工程設計的大賽。學生通過比賽可以評估自己知識結構的短板和實踐動手能力的欠缺，在后續課程中學習中能目標明確、態度端正的的學習專業知識和技能，清晰自己的求職定位和職業規劃。我們秉承以賽促學、以學助賽的教育理念，不斷提高學生的實踐動手能力，為實踐教學和學生競賽互動發展、相互促進探索出一條新的道路。

《集成電路版圖設計》課程是一門訓練學生掌握版圖設計的實踐教學課。我們首先改變教學方式，依據實踐第一的原則，聘請經驗豐富的集成電路設計公司的工程師為主講教師實際操作EDA軟件，學校老師為輔講解設計理論，遵循工程性項目設計要求，從一個具體的經典通用集成電路模塊入手為學生講解電路結構、設計方法、仿真驗證流程、版圖設計技巧和步驟，引導學生以系統的角度和觀點來看待集成電路版圖設計;同時改變以往老師理論講得多，學生動手機會少的學習模式，以學生為實踐教學主體，教師引導學生從最基本的模塊開始動手設計，從小到大，循序漸進，將十幾種基本模塊全部動手設計一遍并通過驗證，最終能根據實踐教學的課程要求，采用主流芯片加工廠的通用生產工藝，獨立完成一個功能完備、結構簡單的集成電路版圖，避免了以往的滿堂灌，大而全的教學方式，讓學生從工藝、材料、封裝、測試等基本加工程序去理解一塊集成電路生產的全過程，以及版圖在其中所承擔的角色和為什么這樣設計的物理原理，這將為學生今后的專業課程學習和職業教育奠定堅實的理論和實踐基礎。

通過學科競賽，實踐教學課程的教學大綱和教學內容也需要改變。以往的實踐教學課程，偏重理論教學，缺乏實踐考核環節，設計題目陳舊，脫離生產實際，學生上交實習報告作為最終的評分依據，這無法反映學生對于課程真實的接受程度，無法考核學生的實際動手能力。競賽題目一般反映學科發展實時的技術要求和趨勢，同時反映企業界目前關心的技術問題和熱點。實踐教學課程的教學大綱和教學內容可以參考競賽題目所反映出的共性問題加以修訂原有的教學大綱和教學內容，讓學生接受真實工程背景、時效性強的專業實踐性教育和訓練，培養學生理論聯系實際的優良學風，促進產、學、研協同發展的新教育理念很有意義。

北方工業大學微電子專業的學生通過參加幾屆“北京大學生集成電路設計大賽”，不僅鍛煉了實踐動手能力，也取得了良好的競賽成績;同時，實踐教學內容和教學方式更加適應國家和企業對人才新的要求。因此，北方工業大學微電子系提出的學科競賽和實踐教學相互融合，共同發展的教育思路和人才培養模式做出了有益探索，值得更進一步的研究和推廣。

參考文獻

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注：本文得到北方工業大學教育教學改革和課程建設基金贊助。