面向工程教育專業認證的射頻微電子學課程教學體系建設與實踐

鄧宏偉　張璐　趙永久　周永剛

摘 要 在工程教育專業認證背景下，研究射頻微電子學課程教學中的研究性教學方法，面向工程實際，加強學生對射頻微電子技術領域常用分析設計工具、測試儀器的應用能力和實踐技能的培養，科學建設射頻微電子學教學體系，提高射頻微電子人才的培養質量。

關鍵詞 工程教育專業認證；射頻微電子；卓越工程師

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）11-0007-02

1 引言

工程教育專業認證對保證和提高工程教育質量、推動我國卓越工程師教育培養計劃具有重要作用。我國工程教育于2013年6月在韓國首爾召開的國際工程聯盟會議上成功加入《華盛頓協議》，成為預備會員，這標志著我國工程教育邁出重大步伐，為工程類學生今后走向世界提供了具有國際互認質量標準的“通行證”。工程教育專業認證作為國家工程師制度改革的基礎和前提，也將為廣大工科學生未來的工程執業提供便利[1-2]。

隨著國內半導體制造現代化工藝線的不斷建設和擴展，以及微電子技術的飛速發展，IC產業對微電子人才需求日益增加。目前我國正面臨微電子技術人才奇缺的局面，對培養人才的要求也日益提高。射頻微電子學課程作為電磁場與微波技術方向的專業核心課程，是數字通信、射頻系統以及射頻集成電路設計的基礎。建立能適應新形勢下滿足工程教育認證標準要求的射頻微電子學課程教學體系，提高射頻微電子學課程教學水平，是電類專業順利通過工程教育專業認證的重要環節之一。

為實施教育部“卓越工程師教育培養計劃”，切實增強學生的工程實踐能力、工程設計能力和工程創新能力，本文結合客觀實際，從教學方式方法改革、學生工程實踐能力培養、側重學生對所學知識的應用和創新能力的教學評價方法的研究和實踐等方面著手，建設面向工程教育專業認證的射頻微電子學課程教學體系[3]。

2 改進教學方式方法，提高學生學習的積極性

采用先進現代教學手段是提高學生學習興趣和積極性的重要方法之一。

1）在保證知識結構的系統性和知識點布局的全面性基礎上，采用啟發式互動教學法，充分調動學生學習微電子課程的積極主動性，引導學生主動分析工程實際問題，有效提高課程的教學質量。

2）改進多媒體課件，使教學更貼近工程實踐。使用視頻剪輯、動畫、實物照片等教學手段，向學生展現該課程的核心內容以及所學理論的工程實踐應用，增加學生對射頻和微電子的感性認識。例如：在介紹S參數時，可以通過視頻錄像介紹工程實踐中利用矢量網絡分析儀測試射頻無源器件及有源器件S參數的方法；在介紹微波傳輸線時，可以向學生展示由微帶構成的射頻前端系統中的饋電網絡的實物照片和調試過程的視頻錄像；通過收集并展示各種射頻無源（濾波器、功分器等）、有源器件（低噪聲放大器、混頻器等）的照片和實物，使學生更形象地認識射頻器件，提高學生的學習興趣。

3）推進課程網站的建設，以網絡教學作為教學輔助手段。在教學網站上提供國外著名科教網絡頻道有關射頻技術和微電子學的課程課件和相關教學資源，發布課堂教學課件、射頻微電子技術常用的網絡資源和網址，建立討論區供學生相互討論和教師答疑，建立專門的網頁介紹射頻微電子技術的前沿和發展方向，鼓勵學生跟蹤前沿技術自主創新。

4）在教學評價方面，側重學生對所學知識的應用和創新能力的考查，將小組自主學習、研究性學習的情況納入對學生成績的評價，引導學生重視課程的實踐環節，改變單一的考試成績評價方式，重視學生在學習過程中的自我評價和自我改進。

3 注重學生面向工程實際的能力培養，改革射頻微電子學實踐教學內容

微電子學課程體系主要包括微電子器件和工藝、集成電路設計與應用兩大類，應用性極強，學生需經過實際器件工藝的操作和具體集成電路的設計，才能深刻理解器件工作原理、掌握集成電路仿真和版圖繪制方法，全面了解集成電路設計的全過程，達到很好的教學效果。

作為該課程體系中重要的一門課程，射頻微電子學是一門理論性與工程性都很強的課程。如圖1所示，射頻微電子學涉及許多學科交叉領域，因此，學生不僅需要學習數字集成電路設計、模擬集成電路設計等理論課程，掌握集成電路原理，還要能利用各代工廠提供的工藝庫和器件模型進行各種集成電路原理設計和版圖繪制。現代射頻集成電路的開發流程，由仿真域（設計、仿真、驗證）→實體域（電路實現）→測試域（測試驗證）三個環節構成。工業界需要的合格的射頻微電子工程師必須具備在上述三個領域的全面知識和技能。目前培養的學生比較注重基礎理論的學習，僅對仿真域中的設計環節比較熟悉，而仿真、電路實現、測試等方面的能力比較欠缺。

因此，在教學過程中，為了培養學生的工程實踐能力，除了基礎理論知識的教授外，還需教授學生掌握電路CAD軟件、電磁場仿真設計工具（HFSS、IE3D或CST）、各種集成電路測試設備（矢量網絡分析儀、示波器、信號源、頻譜儀和噪聲儀），并要求學生利用電磁仿真軟件對所學的射頻無源及有源器件（如濾波器、功分器，低噪聲放大器、混頻器、振蕩器等）進行分析和設計，使學生不僅能更深刻地理解所學習的射頻器件的工作原理及射頻集成電路設計方法，也能熟悉和掌握仿真軟件。學生在教師或助教的指導下，自主設計、仿真驗證射頻無源器件（如濾波器、功分器、工分器等）及其有源器件（如低噪聲放大器、混頻器等），在此基礎上進行射頻系統前端的集成電路設計，然后通過評估篩選出性能較好的設計，制作實物并進行工程測試。這樣就實現了對學生在射頻集成電路工程設計重要環節由仿真域（設計、仿真、驗證）→實體域（電路實現）→測試域（測試驗證）能力的培養。

在理論教學的基礎上，通過小組學習討論的方式，鼓勵學生按課題小組設計多種射頻元器件。但由于射頻器件及射頻系統前端的集成電路的制作和工程測試的成本較高，無法滿足所有學生的需求，對器件的制作和測試必須擇優進行。在實際的實踐教學中，只進行某種器件設計的小組為參照組，評估完成整個設計、仿真、制作、測試流程的小組對該器件掌握的改善情況。

4 進行校企合作的卓越工程人才聯合培養

射頻微電子學教學可在校企聯合培養機制下，建立必要的激勵政策，充分發揮企業的行業優勢，引導教學從注重學生“考試結果”向注重學生“學習過程”的轉變。這反映到本課程的教學內容上，要強調理論性與本課程的有機結合，突出案例分析和實踐研究；反映到教學過程中，要重視運用團隊學習、案例分析、實踐研究和模擬訓練等方法的運用。在考核時，對校外課外的實踐內容實行嚴格的考核，比如邀請校外射頻微電子工程技術人員與校內專業教師組成考核小組，考核學生在企業實習的具體表現。根據實際條件，增加工廠生產實習環節，使學生能在綜合運用所學知識的基礎上，加強對企業崗位操作規程及相關管理規程等的詳細了解。

5 結束語

本文在工程教育專業認證背景下并結合本校的本科卓越工程師教育培養和專業建設，基于筆者近兩年來在微波技術與天線、射頻微電子學課程授課過程中的總結，探討建立新形勢下能滿足工程教育認證標準要求的射頻微電子學課程教學體系，從而適應國際化、社會化、高素質、創新型人才的培養需求。需要指出的是，由于受到教學經驗和客觀實際的限制，筆者只是簡要地討論了在工程教育背景下本課程教學的轉變，在未來的教學過程中會進一步進行思考和總結。

參考文獻

[1]修開喜.中美工程教育專業認證體系的比較研究[D].遼寧：大連理工大學，2013.

[2]劉昭亞.本科院校工程教育專業認證制度研究[D].安徽：淮北師范大學，2014.

[3]林健.“卓越工程師教育培養計劃”質量要求與工程教育認證[J].高等工程教育研究，2013（6）：49-61.

[4]張璐，黎寧，丁嵐，等.基于信息工程專業“卓越工程師計劃”培養模式的探索與實踐[J].科教文匯，2014（31）：

67-86.endprint