淺析數字集成電路設計原理課程教學改革

摘 要：《數字集成電路設計原理》是電子科學與技術學專業的一門專業課程，通過本課程的學習，要求學生了解數字集成電路設計的基本概念、原理和方法。本文從課程教學要求出發，提出了一些改革措施及實施計劃，力求從課程設計、生產實習等實踐教學方面進行改革，為社會培養出優秀的應用型人才。

關鍵詞：教學改革；改革措施；實施計劃

基金項目：邵陽學院教改項目（2016JG43）

1 引言

《數字集成電路設計原理》是電子科學與技術專業一門專業課程，課程所涉及專業技能是IC設計人員必須掌握的。課程旨在加強學生的設計能力和就業競爭力。通過學習要求學生掌握數字集成電路的基本構成、基本工作原理，并具備簡單的數字集成電路設計能力。為以后工作上利用自動化設計工具實現數字集成電路的掩膜版圖的設計、版圖參數的提取奠定重要的理論基礎；為后續實踐環節的學習和畢業后從事專業相關工作做好準備。本課程包含兩個主要部分，第一部分是建立相應的描述模型并對其進行仿真測試，通過仿真測試，檢查所設計的邏輯描述模型是否符合設計規范的要求；第二部分是根據所建立的邏輯結構模型，完成相應電路設計和仿真測試。

2 教學要求

2.1 理論教學目的及要求

《數字集成電路設計原理》詳細介紹了數字集成電路從寄存器設計到邏輯網表自動化設計所涉及的諸多重要工作，其中包含底層的寄存器設計方法、VHDL與PSPICE邏輯仿真設計、CMOS反相器設計、CMOS組合邏輯門的設計以及時序邏輯門設計等。本書不僅涵蓋了數字集成電路寄存器編碼的重要理論知識，而且充分結合了目前集成電路仿真工具-VHDL與PSPICE邏輯仿真，可有從實驗中對電路進行模擬實現。本書基本概念的講解十分易懂，書本講解內容以及課后習題與社會實踐聯系十分緊密，給學生以后的工作奠定了堅實的理論和實踐基礎。

2.2 實驗教學目的及要求

本課程的實驗目的是使學生掌握數字集成電路的基本工作原理、基本分析方法、基本應用技能、仿真軟件的使用和虛擬儀器正確操作。使學生能夠分析、設計由各種集成電路構成的基本電路，并初步具備根據實際要求應用這些單元電路構成簡單數字系統的能力，為今后專業課程的學習奠定扎實的基礎。

3 改革措施

3.1 改革內容

為適應現代電子技術飛速發展的需要，更好地培養應用型和創新型電子技術人才，數字集成電路實踐教學改革勢在必行。在具體實施中主要體現在以下幾個方面：

（1）認真組織課程內容，強調課程理論教學重點，提高課程實踐教學時間；

教師在上課之前應當認真組織教學內容，做到難點重點突出，并針對難點重點剖析，提交教學效率。

（2）大力加強開放性實驗建設，努力提高學生自己操作能力；

當代大學生自己動手實踐能力非常差，加強開放性實驗室的建設就顯得十分重要，一方面給學生提高足夠多的獨立思維空間和時間，另一方面培養學生實踐能力。

（3）注重課程設計，切實提高學生實踐能力；

課程設計要求每一組學生單獨完成一個課題，而每個學生都要獨立完成課題中的每一個子課題，這樣以分配任務的形式給每個學生提供思考空間，同時教師指導學生完成電路的制作與調試。

（4）課堂增加“實踐驗證型”題型練習，提高學生的創造性；

以前每門課的作業都是書面形式的，它對鞏固和加強所學知識有一定的積極作用，這方面應予肯定，可是就培養學生專業知識能力而言，則明顯有不足之處?！稊底旨呻娐吩O計原理》課程實踐性較強而且易于訓練。根據這些特點，增設“實踐驗證型”題型，即同學們可以選擇具有綜合性或設計性的題目作為自己的課后作業。同學們不僅要完成書面表達外，而且還要親自到實驗室測試并驗證結論。解一個題目一般有許多種方法，其中有些題目構思巧妙、簡單易懂。長此以往，就能使學生看到自己的進步，這樣大大激發他們的創造性[1]。

（5）鼓勵學生課余時間多參加業余活動，如程序設計大賽、電子設備維修協會，國家級和省級電子設計競賽，提高動手實踐能力；

（6）組織學生進行生產實習，在生產實習過程中將專業理論知識切實融合進社會需求中[2]；

（7）大力引進企業相關專業人員來校舉辦與數字集成電路設計相關的講座，著實提高學生學習電子科學與技術專業的興趣[3]。

3.2 改革目標

通過教學改革，在以下幾方面有所提高：

（1）提高學生對電子科學與技術專業的興趣，進一步調動其學習的興趣，這對以后其他專業課的開設奠定了基礎；

（2）培養學生的獨立思考能力，能自主設計電路和電路調試[4]；

（3）提高學生的自我動手能力，為后續的專業課學習奠定基礎；

（4）修改數字集成電路設計原理的教學大綱和實驗大綱，為培養優秀的集成電路人才奠定理論基礎。

3.3 擬解決的問題

（1）改革教學方法，提高學生對學習集成電路的興趣[5]；

（2）增加綜合性和設計性實驗，著重提高學生動手能力；

（3）加緊校企合作，提高學生對電子科學與技術專業的興趣[6]。

3.4 具體實施計劃

（1）考察調研外校數字集成電路的教學與實驗情況，并總結歸納其教學方法和實驗方法，得出改革思路。比如增加綜合性和設計性實驗個數，增添課程設計項目或修改課程設計內容。

（2）參加學校組織的課外進修學習，提高自身對本課程體系的認識與見解，并建立適合本專業數字集成電路設計原理的課程教學體系；修改課程教學大綱和實驗教學大綱；成立電子興趣小組；聯系校企合作單位。

（3）實驗教學模式的調整。改善實驗場地，盡量做到實驗室全開放；實驗考核方式的改革；實驗指導老師指導方式的調整。endprint

（4）認真組織課程內容，強調課程理論教學重點，提高課程實踐教學時間，注重實踐教學以及實驗、課程設計。要求學生自己選題并獨立完成論文報告的撰寫以及實物的制作與測試。

（5）組織同行教師聽課，評教，以及檢查實驗進行情況和課程設計情況并召開座談會討論本課程的教學改革進行情況。

4 結束語

《數字集成電路設計原理》是電子科學與技術學專業的一門專業課程，通過本課程的學習，要求學生了解數字集成電路設計的基本概念、原理與方法。了解數字集成電路的版圖設計原理以及相關行業軟件、熟悉計算機版圖輔助設計軟件PSPICE，了解工藝模擬和器件模擬的概念和作用以及典型的模擬軟件，具備初級IC設計能力。我院有一個電子工程實踐中心，為我院乃至全校電子類專業提供絕大多數的實踐教學場地，還有較高素質的實驗指導老師，能夠對實踐教學改革提供基本的保障。所有這些為本課題的開展提供了堅實的教學改革基礎和環境。但不適宜應用型人才培養的實驗裝置、教學模式，從硬件環境還是軟件環境，都有待于提高。一是學校提供的開放性實驗場地偏少；二是課程設計中需動手實踐制作實物所需的元器件數量不足；三是缺少固定的、與集成電路相關的公司提供給學生進行生產實習。因此學校應該加大教學改革、課程建設、校企合作和師資培養的力度，提供新模式的實踐教學平臺。通過實踐教學模式的改革使電子科學與技術專業的學生不僅掌握數字集成電路的理論知識，還能通過課程設計、生產實習等實踐教學，培養出優秀的應用型人才。

參考文獻

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[2]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.

[3]王仁平，陳群超，江浩，李凡陽.數字集成電路課程設計改革與創新[J].高師理科學刊，2016，36（4）：74-77.

[4]袁穎，董利民，吳武臣，胡曉玲，武利，鞏為華，何焱，丁廣鈺.集成電路設計實踐教學課程體系的研究[J].高師理科學刊，2016，26（6）：205-207.

[5]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.

[6]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