專業學位工程碩士集成電路設計課程教學方法探討

羅萍++張波++王卓

[摘 要]專業學位研究生因生源差異大、學成目標不一致等因素，存在其課程教學內容、難易程度不好把握的現狀。可以就專業性強的集成電路設計課程，提出面向個體差異，有的放矢的教學思路，探索依托互動、類比、穿插的教學方法和摸底、引導、拔高的教學理念，以提高課程教學效果，達到專業學位工程碩士教學階段的培養目標。

[關鍵詞]專業學位工程碩士；集成電路設計；有的放矢；教學方法

[中圖分類號] G423 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）02-0115-02

一、引言

1997年，國務院學位委員會審議通過《工程碩士專業學位設置方案》，決定在我國設置工程碩士專業學位。[1]20年來，專業學位研究生教育為企業培養了大量技術骨干和技術管理人員。[2]

然而，工程碩士以“進校不離崗”的模式進行在職學習，必然存在學生工作與學習時間相沖突、工程技能培養與辦學點實驗條件不匹配等多種矛盾，特別是課程學習階段矛盾突出，亟待解決。

本文在分析現行專業學位工程碩士課程學習階段所存問題的基礎上，以集成電路設計課程為例，提出面向個體差異、有的放矢教學思路，探索依托互動、類比、穿插的教學方法和摸底、引導、拔高的教學理念，以提升專業學位工程碩士的該課程教學效果。

二、專業學位工程碩士課程教學問題分析

拓寬知識領域，更新知識結構，為今后的發展作好鋪墊是專業學位研究生重返大學學習的主要目的。但由于他們的工作性質不同、基礎不一致、學成目的相異，故存在教與學的矛盾。反映在教學過程中的問題分析如下。

（一）課程設置與知識需求存在差距

盡管學校在制定專業學位工程碩士研究生教學大綱，設置其課程體系時，會著重考慮工程碩士工程技能的培養，但專業學位工程碩士的教學場地往往不在學校，設備條件存在局限性而不能很好體現工程實踐環節。學生希望學到能解決實際工程問題的專業知識，但完整課程體系的公共課、專業基礎課也不能不設置。另一方面，不同的企業對課程學習需求不同，如集成電路設計公司希望多開設電路方面的課程，而芯片流片/封裝企業更希望開設半導體物理、器件、工藝，甚至材料、機械方面的課程。

（二）課程內容與個體需求存在矛盾

在課程設置完全相同的班里又存在教學內容與個體需求之間的矛盾。首先，同學中存在本專業和非本專業本科畢業學生差別，其基礎差異較大。前者往往希望老師上課內容講得深，而后者更希望老師講得淺顯易懂。其次，不同學生參加工作時間長短不同。工作時間長的學生害怕數學、英語等公共課，但對專業課深度要求高。工作時間短的學生，希望老師把教材中每個知識點串起來講，以便快速消化課堂內容，形成系統知識。第三，不同工種的學生對知識的需求也不一樣。從事技術工作的學生希望能學到可直接指導他們解決工程問題的專業知識，而少數從事非技術工作的學生往往對專業性強、難度大的課程有畏懼心理，更喜歡概論性課程。這讓老師在把握課程內容范圍與深淺程度上困難較大。

（三）教學效果與時間安排存在沖突

專業學位工程碩士是以“在校不離崗”的模式進行在職攻讀學位的，大部分專業學位研究生都是企業的技術骨干，無法脫產學習。工程碩士上課時間基本都集中在周末，且通常是一門課程上完再進行第二門課程的學習。由于授課時間過分集中，對于天天上班的工程碩士們來說，很難及時消化、吸收所學的新知識；即便是周末，有時也因出差、開會等無法保障上課時間，這就難以確保學習效果。學生上課出勤率不高、互動環節不積極，從一定程度上也挫傷了教師上課的積極性，降低授課質量。

三、集成電路設計課程特性

集成電路產業關乎國家經濟建設和社會發展，是國家核心競爭力的重要體現。大力發展我國集成電路產業，加速培養我國集成電路設計人才迫在眉睫。集成電路設計是集成電路專業學位工程碩士的重要專業課程之一。

（一）綜合性強、難度大

集成電路設計包括模擬和數字集成電路的設計。數字集成電路設計過程中不僅要考慮電路實現的邏輯功能，還要考慮所在系統的整體功能、功耗、延時等。因此，除了數字集成電路、VHDL語言之外，往往還要求具備數字信號處理、控制理論等方面知識。模擬集成電路的設計不僅要考慮其功能的實現，還要考慮增益、功耗、噪聲、輸入/輸出阻抗、速度等的折中。模擬集成電路的性能對工藝、電路參數依賴性很強，因此其電路設計非常考究。

事實上，集成電路設計是一門綜合性很強的課程，它不僅涉及電路、系統知識，還涉及器件、工藝、版圖。一個優秀的集成電路設計師一定具備深厚的器件功底，精通工藝過程和版圖藝術。因此，集成電路設計課程的學習首先體現出“難”字。

（二）專業性強、類推難

集成電路與板級電路的實現手段不一樣。板級電路在完成其電路設計后，會先設計如圖1所示的PCB版圖，經1周左右的外協加工、元器件焊接即可得到實際電路。具備基本電路知識的人都可借助萬用表等工具還原電路原理圖，再根據PCB板上元器件的型號及其數據表分析出該電路的基本功能。

而對于集成電路來說，集成電路需要在專用工藝線上進行流片加工（加工制造）。流片加工前，需要設計如圖2所示的集成電路版圖，形成GDS-II文件。GDS-II文件交付代工廠，經過2-3個月才能完成流片加工。集成電路中所有晶體管、電阻、電容等元件連同它們之間的連線是在一塊或幾塊很小的半導體基片上一同制作出來的。顯然，對于圖2所示的集成電路，若非集成電路領域專業人員，很難還原出其電路原理圖來。因此，集成電路專業性極強。

四、有的放矢的課程教學方法探討

針對專業學位工程碩士培養中存在的問題，已有不少老師就課程設置、教學管理等進行了研究[2-5]，本文從任課教師的角度，就專業性強、起點要求高的集成電路設計課程，提出了面向個體需求、有的放矢的教學思路和教學方法。

（一）摸底、引導、拔高的教學理念

專業學位工程碩士生源差異大給教師授課帶來了很大挑戰。因此，課程講授之初，教師需充分了解學生工作性質、基礎掌握程度，做好“摸底”工作，從而把握好授課難易程度，及時調整課件內容。同時，在課程講授過程中，教師應就企業主營方向、實際工程問題，“引導”更多的學生對工程問題所涉及的基礎知識感興趣，進而再對這些知識進行講述，切忌照本宣科、枯燥填鴨。

專業學位工程碩士中不乏技術高手、業務能人，針對多數學生制訂的教案不能滿足這類學生的期望。引入行業發展方向、技術動態趨勢來“拔高”學生綜合能力，無疑可提高課程教學效果。

（二）互動、類比、穿插的教學方法

“摸底、引導、拔高”均是基于對學生充分了解的有的放矢的教學理念，因此，與學生充分“互動”是實施“摸底、引導、拔高”的根本。只有課前充分“摸底”、課間適時“互動”，才能做到有的放矢的“引導”和“拔高”。

一味迎合學生，不顧專業知識的系統性、嚴謹性和科學性的教學是不負責任的做法。由淺入深，采用“類比”的方法把前后相關、同類可比的知識銜接起來，做到綱舉目張、知識融會貫通頗為重要。

無論就工程技術問題“引導”學生對課程感興趣，還是就行業發展方向、技術動態趨勢、交叉學科基礎來“拔高”學生綜合能力，都應該反對照本宣科的死板教學方法，要“穿插”書本之外知識，這是提升教學效果的重要途徑。

五、結束語

專業學位研究生教學過程中存在課程設置與知識需求、課程內容與個體需求、教學效果與時間安排等矛盾。本文就難度大、專業性強的集成電路設計課程的教學工作，提出了面向個體差異、有的放矢的教學思路，通過案例分析，探索了“摸底、引導、拔高”的教學理念，借助互動教學、知識點分類比較、穿插行業技術動態和工程應用等教學方法，充分調動專業學位工程碩士生學習的積極性、主動性，能有效提高課程教學效果，確保教學質量。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 學位[1997]54號.國務院學位委員會、國家教育委員會關于實施《工程碩士專業學位設置方案》的通知[EB/OL].hee. ctgu.edu.cn/upload...2011-05-29.

[2] 張士峰.工程碩士培養存在的問題與思考[J].高等教育研究學報，2008（1）：81-82.

[3] 王應密，朱敏，陳小平.全日制與非全日制工程碩士培養方式的差異分析[J].大學（學術版），2011（6）：27-31.

[4] 別敦榮，陶學文.我國專業學位研究生教育質量保障體系的反思與創新[J].高等教育研究，2009（3）：42-48.

[5] 王玲.專業學位碩士研究生教學質量管理體系建設[J]. 大學教育，2014（13）：177-178.

[責任編輯：鐘 嵐]