依托虛擬仿真教學設計提升微電子專業學生實踐技能的研究

針對微電子技術專業的特點，以我院微電子專業虛擬仿真教學資源和建設和應用實踐，探索虛擬仿真教學對學生實踐技能的影響。

【關鍵詞】虛擬仿真 微電子技術 實踐技能

現在半導體產業迎來了良好的發展時期。但由于半導體設備昂貴，更新快，很多院校在實踐教學中遇到困境。建設虛擬仿真教學資源并應用于實踐教學，可以很好的解決這個問題。

1 微電子技術專業的特點

（1）微電子專業核心課程的實踐性很強，但實訓設備價格昂貴，易損壞，臺套數不足，學生動手機會不多，難以反復訓練，提升技能。

（2）微電子技術發展非常快，學校很難及時更新設備，所需的消耗品很多，易產生污染。

（3）微電子專業課程之間聯系緊密，理論部分晦澀難懂，學生缺乏學習主動性和利用理論解決分析實踐問題的能力。

2 我院微電子技術專業虛擬仿真資源的建設及應用

虛擬仿真教學資源是實現虛擬仿真教學設計的基礎，將豐富精美的仿真資源貫穿到信息化教學的過程中，取得良好的教學效果。我院微電子專業建設的虛擬仿真資源分為三類：

2.1 與企業合作開發“集成電路制造3D虛擬車間仿真軟件”

學院與華潤微電子合作開發了“集成電路制造3D虛擬車間仿真軟件”，將制造工藝中的重要項目，制作成3D虛擬車間仿真游戲模式，使學生猶如進入到了生產環境，邊游戲邊學習。軟件設有瀏覽模式、教學模式和考試模式，方便教師教學、學生聯系和考核評價。經過實踐，游戲的方式，寓教于樂，的確吸引了學生的注意力，提升了學生的學習興趣和積極性。因此專業計劃繼續開發新的工藝項目應用于教學。

2.2 購買專業相關的電路設計、版圖設計相關的仿真軟件，開發仿真項目

我院購買了多款微電子專業軟件，例如電路仿真軟件Multisim、邏輯提取軟件Chiplogic、工藝和器件仿真軟件Silvaco等，這些軟件主要應用于電子電路設計、版圖設計及仿真驗證。

例如：集成電路工藝參數和結構可采用SILVACO進行仿真，選擇氧化、擴散、離子注入等核心工序進行教學演示，選擇二極管、晶體管、MOS管等作為仿真的項目，進行分組教學；集成電路版圖設計可以采用公司常用的按鍵芯片作為設計項目，經過邏輯提取--電路繪制—版圖設計—仿真驗證，完成整個虛擬仿真項目。這些項目均有豐富的教學資源，用于線上線下教學。學生設計的電路、版圖，經過驗證，如果成功，可提升他們的自信心，如果失敗，則與同學老師一起分析原因，提出解決方案，提升他們的綜合實踐技能。

2.3 購買虛擬仿真平臺

學院購買了集成電路封裝SMT虛擬仿真平臺、微電子IC制造虛擬仿真培訓平臺、開放式虛擬仿真實驗平臺，這些仿真平臺融教學、考核、管理融為一體。

例如：開放式虛擬方真實驗平臺采用多媒體技術，在計算機上建立虛擬實驗室環境，提供可操作的虛擬實驗儀器，使學生在互聯網上通過接近真實的人機交互界面完成實驗，同時提供網絡實驗教學的一體化管理功能。整個平臺將實驗實訓課程資源、條件資源、實訓內容信息發布到網絡，展現給用戶。學生可通過平臺了解實訓內容，教師可了解實踐教學條件、內容等。資源管理功能可統一、集中管理實驗實訓資源，提供給平臺其他功能使用。

3 虛擬仿真教學對學生實踐技能的影響

虛擬仿真教學是綜合應用虛擬現實、多媒體、人機交互等多種信息技術的實踐教學。而虛擬仿真教學資源是依托仿真平臺或仿真軟件開發的應用于實踐教學的各種數字化資源，包括項目的設計、教學資源、學習資源、考核方式等，是信息化教學的一部分，對提升學生的實踐技能具有重要的作用。

3.1 解決學校實驗實訓設備臺套數不足，耗損嚴重、污染環境的問題，降低實驗實訓教學成本，提高學生實踐操作的安全性

職業教育以“培養生產、建設、服務和管理第一線高素質技能型專門人才”為目標。但在職教領域存在很多實踐教學困境。如：沒有足夠的資金配備實驗實訓設備，產生的廢水廢氣會污染環境，設備操作存在風險等。如果采用虛擬仿真教學，可降低實踐操作成本，避免廢水、廢氣產生，設備操作錯誤引起的問題。

3.2 使學生體驗真實的工作環境，激發學生的學習興趣，將理論與實踐相結合，提高分析問題、解決問題的能力

虛擬仿真就是模擬企業真實的工作環境，模擬真實的操作過程，使學生了解工作場景、熟悉操作步驟、規范操作方法、培養職業意識。將項目做成動畫、視頻或游戲，生動、直觀，提高了學生的積極性。根據理論設計項目，通過仿真驗證設計結果，利用理論對結果進行分析。整個過程，理論和實踐有機結合，可提高學生分析和解決問題問題的能力。

3.3 有利于靈活設計實訓項目，打破教學時空的限制，提升學生自主學習能力

虛擬仿真教學資源作除用于課堂教學之外，還可以用于學生的自學、拓展和提高。依托網絡平臺，學生可以隨時隨地查看資源，反復練習，遇到不懂的問題可以及時和同學、老師溝通，打破了教學的時空限制，提升了學生自主學習的能力，拓展了學生的專業技能。

3.4 有利于提升教師的信息化教學水平，創新實驗實訓教學模式，提高課堂教學效率和質量

虛擬仿真教學資源只是教學設計的一部分，教師還需要將重點、難點做成微課，融入精美的多媒體課件、動畫、視頻等，依托虛擬仿真平臺，使理論更富有趣味，易于理解，操作更加直觀，生動，交互更加方便，提高課堂效率和教學質量。

4 結語

采用虛擬仿真教學資源進行信息化教學，是實現教育信息化的重要途徑。我院微電子專業累積了豐富的虛擬仿真教學資源，并經過教學實踐，使教師教學水平和學生實踐技能都有了很大的提升，在各種技能競賽中取得了良好成績。

參考文獻

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作者介紹

張海磊（1979-），女，山東省濰坊市人。天津理工大學碩士。江蘇信息職業技術學院講師。研究方向為微電子技術。

作者單位

江蘇信息職業技術學院 江蘇省無錫市 214153endprint