數字集成電路實踐教學改革探索

摘 要：數字集成電路課程是電子科學與技術專業最重要的專業主干課程之一。該課程教學難度較大，要求學生理論基礎扎實，動手實踐能力強，學生通過學習該課程后必須通過課后實驗，課程設計以及實踐實習來提高自己的電路設計水平和設計技能。本文在基于電子科學與技術相關專業調查研究的基礎上，認真分析了目前數字集成電路實踐教學過程中存在的一些弊端，對存在的實際問題進行了認真分析，總結以前的實驗弊端，懲前毖后，從實驗條件，實驗技能，實驗體系方面進行改革。

關鍵詞：實踐教學；改革；數字集成電路

基金項目：邵陽學院教改項目（2016JG43）

1 引言

數字集成電路課程是微電子與集成電路專業本科乃至研究生階段最重要的專業主干課程之一，它與模擬集成電路堪稱集成電路的基石。該課程教學難度較大，要求學生理論基礎扎實，動手實踐能力強，學生通過學習該課程后必須通過課后實驗，課程設計以及實踐實習來提高自己的電路設計水平和設計技能。作為數字集成電路課程理論教學和實踐者，該課程實踐教學還存在如下問題：實驗設備陳舊，不足以滿足學生的實驗需求，也跟不上社會對集成電路專業知識的需求；學生在實驗中處于被動，安全按照實驗指導書在操作，根本沒有自己思考、設計自己的實驗；實驗項目大多為驗證性的實驗，學生一進實驗室就是安全按照指導書的思想在操作，根本發揮不了學生的主觀能動性，從而不利于學生獨立思考與創新能力的培養[1]。為了彌補以上實踐教學中的不足，滿足社會對集成電路設計人才的需求的要求，為社會培養杰出的集成電路設計人才，所以對數字集成電路實踐教學改革有非常重要的意義。

2 數字集成電路實踐教學現狀分析

在數字集成電路實驗教學過程中，我發現電子科學與技術專業的學生實驗能力欠缺的問題沒有解決。總結問題形成原因，現狀如下幾點：

2.1 學生的學習能力下降

在普通高校全國擴招的影響下，學生學習質量有所下降，學生的自控力和自覺學習能力也普遍減弱了。再者，學生剛從枯燥的高三解放出來，自然對學習有所放松，這些因素影響后續課程的學習。

2.2 實驗教學內容單一

理工專業的專業必修課都有與專業相關的實驗，但一直以來，由于教師對專業實驗教學重視度不高，因此專業實驗一直以來作為理論教學的佐證，而且實驗課程內容一般是驗證性的實驗，且學生完全按照指導書一一驗證，沒有將實驗課的開設與培養學生自己動手實踐創新能力融合在一起。

2.3 實驗教學體系不完整

學生在實驗中處于被動，安全按照實驗指導書在操作，根本沒有自己思考、設計自己的實驗，且實驗項目大多為驗證性的實驗，學生一進實驗室就是安全按照指導書的思想在操作，根本發揮不了學生的主觀能動性，從而不利于學生獨立思考與創新能力的培養。

2.4 實驗考核機制不完善

實驗考核依賴于學生實驗報告格式和出勤率，這樣就使得學生不重視實驗過程，只看重實驗結果。有些學生在做實驗時只顧記錄按照指導書操作得到的實驗數據，自己很少親自設計實驗步驟，更沒有帶著疑問去做實驗，根本談不上設計實驗；另外有一些學生在實驗過程中，沒有認真分析實驗出現的問題，不想辦法解決問題，還是趕時間抄寫上次未抄完的實驗報告。實驗考核只看重實驗報告，這樣就完全喪失了實驗的最終目的。而數字集成電路課程理論性較強、對學生工程實踐能力要求很高，集成電路的高速發展使得實驗教學內容必須得到不斷更新。另一方面，有些實驗教師只擅長某一科實驗，很少進行其他學科的交流，從而使得知識面狹窄，不能勝任開設設計性實驗，并且在很大程度上阻礙了學生專業素質的全面發展，影響了高校專業教學定位的提高[2]。

3 改革措施

為適應目前集成電路技術高速發展的需求，培養應用型和創新型集成電路技術人才，數字集成電路實驗教學改革勢在必行。在具體實施中主要體現在以下幾個方面：

①實際動手能力

目前部分實驗還采用實驗箱模式，它主要缺點就是沒有讓學生在應用電路的自主設計、布局布線和焊接等技能上得到較好的鍛煉，而學生在實驗過程中只對照指導書完成導線插孔、部分電路測試這些工作。長期以往，學生實驗時完全沒有發揮自己的思維，打擊了學生學習興趣，根本沒有技術水平含量，自己實踐能力得不到施展。另外，實驗箱電路的參數在實驗前就已經設置好，不要事先進行調試，所以學生得到的實驗結果不管是否正確，多數同學都處于毫不知情的情況，這種模式根本得不到實驗要想的效果。經過教學改革增加實際動手的機會，提高實踐操作能力[3]。

②整機設計能力

傳統的實踐模式下，學生整機設計能力都非常低，不能達到當代社會對應用型本科生的要求。現在是生產社會，這就要求每個學生必須具備良好的專業知識和實踐能力，必須熟悉電子產品的生產過程，從元器件的選擇，電路的初步設計，布局布線、版圖設計，焊接等，都必須清楚。采用傳統的實驗模式只能學習按部就班的測試技能，而忽略了其他的專業技術的重要性[4]。這樣模式培養出來的本科生沒有系統性的知識，將來在社會生產中很難占據一席之地。通過教學改革培養學生電子系統整機設計的基本思路，掌握基本的設計方法。

③綜合調試能力

調試的目的就是檢查電路工作狀態是否正常。如果工作出現異常，就必須對整個電路進行系統調試，從而使電路工作狀態良好。因此電路調試是每個學習集成電路的學生都必須熟悉掌握的一門技術。但在實驗過程中，學生的電路調試技能沒有得到充分的練習，試驗箱里的電路都是事先安排好的，只要連接外設就可以正常實驗，且實驗結果一致性較好，電路基本上不需調試，所以很多學生缺乏調試技能[5]。通過教學改革使學生掌握整機調試的方法，提高電子電路綜合調試的實踐技能。

④自主學習能力

實驗教學改革中，要以學生為主體，采用適當方法提高整體教學效果。采用任務分解式教學，將實驗內容分解成一個個小任務，再給每組學生分配小任務，以任務完成情況來給分；采用課堂相互討論教學，先由老師將實驗內容以提問的形式讓大家談論，鼓勵學生說出自己的想法，然后按照自己的思維進行實驗驗證；實驗前讓學生來說明實驗原理、操作事項，再由實驗老師強調說明；驗證性實驗以老師講解為主，而綜合性和設計性實踐內容以學生自己為主，提高學生自主學習的能力。

4 結束語

數字集成電路是集成電路領域最重要的一門專業課，集成電路發展對國民經濟乃至人類社會生產都產生了重要的影響。數字集成電路課程是微電子與集成電路專業本科乃至研究生階段最重要的專業主干課程之一，它與模擬集成電路堪稱集成電路的基石。該課程教學難度較大，要求學生理論基礎扎實，動手實踐能力強，學生通過學習該課程后必須通過課后實驗，課程設計以及實踐實習來提高自己的電路設計水平和設計技能。本文在基于電子科學與技術相關專業調查研究的基礎上，認真分析了目前數字集成電路實踐教學過程中存在的一些弊端，對存在的實際問題進行了認真分析，總結以前的實驗弊端，懲前毖后，從實驗條件，實驗技能，實驗體系方面進行改革，力爭在培養現代化應用型集成電路人才方面貢獻自己的一份力量。

參考文獻

[1]吳建淇.數字集成電路的發展及未來[J].電子技術與軟件工程，2010，16：100-101.

[2]殷樹娟.集成電路設計專業的本科實踐教學探索[J].實驗室研究與探索，2013，32（12）：148-151.

[3]李冰.兩門集成電路課程的教學模式改革[J].電氣電子教學學報，2009，31（3）：6-8.

[4]趙希文，尹海潔，吳菊花，燕杰.高校實驗教學存在的主要問題與改革對策[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2011，6：76-78.

[5]葉蔓.高校實驗教學存在的問題與改革措施[J].池州學院學報，2015，29（3）：131-132.

作者簡介

彭森，邵陽學院信息工程學院教師。endprint