集成電路產業發展背景下模擬電子技術與實踐課程改革

曾佳 徐海英

［摘? ? ? ? ? ?要］? 根據國內集成電路產業發展的新趨勢、新要求，針對模擬電子技術的課程學習特點及教學中存在的問題，對模擬電子技術的教學方法、內容和考核等方面進行了探索與實踐，采用崗課賽證創五元融合的教學模式。重構后的課程體系涵蓋了模擬電子技術基本知識、電子電路制作與調試基本技能及職業規范與素養，更好地適應了我國集成電路產業發展背景下對高素質電子工程技術人才的需求。

［關? ? 鍵? ?詞］? 課程設計；教學方法；模擬電子技術與實踐；集成電路

［中圖分類號］? G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ［文獻標志碼］? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ［文章編號］? 2096-0603（2023）12-0045-04

面對電子信息制造業轉型發展的新形勢、新要求，集成電路成為國家重點戰略發展領域，已形成了從半導體材料、設備、設計、制造、封測等完整產業鏈。集成電路的發展提出了對電子信息專業高素質技術技能人才培養的需求。模擬電子技術是高職院校電子信息類專業重要的基礎課，課程對工程技術和實踐能力有較高的要求。在集成電路產業發展的大背景下，對模擬電子技術的教學設計、教學策略、教學實施和考核評價有了更高的要求。寧波職業技術學院電子信息工程技術專業課程團隊提出了崗課賽證創五元融合的課程改革新思路與方法，著重培養學生的創新思維能力、工程應用能力和職業發展能力。重構后的課程模擬電子技術與實踐將模擬電子技術基本知識、電子電路制作與調試基本技能及職業規范與素養等融入課程項目教學中。[1]通過教學改革與實踐，學習成果顯現，本文從課程整體教學設計、項目內容設計和教學實施等各方面進行介紹。

一、教學整體設計

依據電子工程技術人員的國家職業標準、電子信息工程技術專業標準、集成電路方向崗位需求、“1+X”集成電路開發與測試證書以及集成電路等相關競賽要求，針對高職院校、中高職銜接的高職階段的電子信息技術類專業特點，以真實的電子電路作為學習載體，把系統的專業理論知識學習與職業技能訓練分解到學習項目中。按照課程知識結構和應用特點，我們將課程分為三個模塊：“以分立器件為主的典型模擬電路→以集成電路為主的實用模擬電路→以模塊電路為主的新型模擬電路”。每個模塊都設有項目載體主線，由五個循序漸進的學習項目“LED照明電路→電壓放大電路→信號產生與變換電路→功率放大電路→信號處理電路的分析與制作”組成。[1]五個學習項目由淺入深、從簡單到復雜、從實用電路到工程應用，體現了知識結構的遞進，組成了比較完整的模擬電子技術基礎課程體系。[2]

所重構的課程教學內容密切相關的家國、工程、協作、創新和人文多個維度的職業素養元素，有機地融入課程的教學目標、教學內容、教學方法和教學評價等教學全流程的各個環節與時空。教學過程既要進行知識傳授，又要與價值引領相結合。在教學實施中將主要的課程思政元素，如科學精神、工程倫理、實踐能力、人文素養有機地滲透到整個教學實施過程中的核心環節和空間中，課程思政與任務雙線并行，注重職業能力與勞動精神的培養。

二、課程項目設計

近年來，大學生電子設計競賽賽題一般都會涉及模擬電子技術、電力電子技術、傳感器電路設計和運動控制等，特別是智能傳感器類的賽題，也是近年競賽的熱點，都會涉及模擬電子電路的理論設計和實際制作。如全國職業技能競賽中“集成電路開發及應用”賽項，也涉及了模擬電子技術課程相關知識。2022年，該國賽項目就要求參賽選手利用賽場發放的模擬芯片，按照模擬芯片手冊、電路特性與電路原理，在現場下發的測試工裝基板、DUT轉換板及綜合電路功能板上搭建模擬芯片的測試電路并完成參數測試，最終通過測試機將所測得的芯片性能指標進行自動化分析。[3]

因此，結合新技術發展的要求，課程組在教學內容與教學方法的設計中進行了崗課賽證創五元融合，把模擬電子技術、崗位技能、技術標準、競賽要求、創新設計等知識技能融入，每個知識重點與能力要點都設置了相應的仿真設計與實操訓練任務，并融入學習方法的指導功能，體現了學生以“學”為主的特點，表1為五個循序漸進的課程項目載體設計說明。

文末圖1為課程項目三信號產生與變換電路的項目電路實例。在進行項目電路的解讀時，學生往往很難將理論聯系實際，存在電路結構難掌握、工作原理難理解、調試步驟難確定、操作規范難掌握等教學難點。模電課程組采用學習引導、仿真教學、實操演示、項目案例等顆粒化資源，使得結構可視化、原理形象化、制作過程趣味化、操作過程規范化，進而突破重點、解決難點。[2]

為培養學生的電子產品電路制作與測試能力，解決學生理論和實踐難結合的學習困難，課程組將項目三信號產生與變換電路的項目學習進行了學習任務的分解。信號產生與變換電路的教學環節可以分為元器件識讀與檢測、電路工作原理分析、電路制作與調試、項目評價與總結等操作過程，如圖2所示。

在教學實施中引導學生跟隨項目任務流程來開展學習，學生在學習完每個項目后，要求提交每個項目對應的實訓報告，并要體現崗課賽證創五元融合的課程設計要素。以項目三信號產生與變換電路的實訓報告為例，報告內容須涵蓋信號產生與變換電路方案的比較與選擇及方案描述、正弦波信號和非正弦波信號相關參數設計、信號產生與變換電路原理框圖與電路仿真設計、信號測試結果及測試結果分析等。實訓報告的規范性、測試數據及圖表的完整與準確性等也作為項目評價的主要指標，考查學生電子工程技術綜合運用的能力。

三、教學實施策略

（一）教學策略

在教學組織安排上，結合高職學生的認知規律，課堂教學以完成項目任務為目標。將每個學習項目分為“學習指南→問題分析→任務實踐→總結評價”四個環節，項目教學環節體現崗課融合、虛實融合、專訓融合和賽創融合，形成四環四融的教學策略。每次的教學圍繞實際任務或問題的解決展開，學生根據自己對這些任務的理解來實施，最終完成實用模擬電路成果作品的制作，激發學生的求知欲。[4]

（二）教學環節

項目實施過程中的主要教學環節如下所示：

學習指南：每一章節開始有一個學習指南教學環節，該教學內容以講授為主，通過講授讓學生明確本學習任務的內容與要求，使學生在整個學習項目的學習過程中掌握主動權。

問題分析：根據項目學習任務，理解項目電路中器件的特性，查找芯片數據手冊，識別器件的型號和管腳排列，是制作電路的關鍵。因此，將電路設計與制作中的對應知識點和技能點進行拆解，從問題出發循序漸進地開展任務引導，分步實施教學任務，結合仿真和動畫，剖析信號處理過程，讓學生在聽講、問題思考、虛擬演練、仿真檢驗等教學環節中培養分析問題與解決問題的能力。

任務實踐：根據測試的電路原理圖，對照電路PCB板圖，找出兩者的對應關系，識讀芯片數據手冊。按照電子生產工藝規范要求和芯片的參數標準，完成電路板的焊接。裝接完成后須對電路參數進行調試和檢測，引導學生自行檢查電路焊接的質量，并能排除電路故障，使電路功能達到最佳狀態。

總結評價：該教學環節主要采用交流、討論的形式，學生匯報項目電路完成情況，教師總結歸納小結全章內容，剖析故障，引導學生思考問題的原因，培養學生歸納問題的能力。

（三）教學活動

課程組通過采用線上線下混合式教學，課前、課中、課后三段有機銜接，引導“學而思、思而踐、踐而悟”知行合一，具體的項目教學活動實施過程如文末圖3所示。

課前教師進行學習情況分析，學生開展線上自學、任務仿做、課前小測、芯片識讀、雙語準備、電路收集等活動。

課中首先通過項目學習指南，導入項目情境，以學為基，聚焦電子設計工藝流程，學習生產工藝規范、崗位能力要求，培養博學善思的文化素養。通過實際應用問題引導，解析典型模擬電路工作原理及工作任務，以思明理，讓學生掌握模擬芯片及其應用電路的工藝規范和技術關鍵點。課內要求學生規范操作測試設備，運用現代信息手段與虛擬仿真技術，虛實結合，以踐求真，逐步完善電路設計與制作方案，并能夠按照工程技術規范標準實施項目，潛移默化培養精益求精的工匠精神。并設置項目總結評價環節，通過引評促創，以悟潤心，以工程技術和電子競賽要求為標準，總結模擬電路生產與測試工藝關鍵技術，由校內外雙師點評、對比國內外模擬芯片參數差異等教學活動，增強學生的科技自信、自強意識。

課后開展任務延伸，通過專業技能考核題庫訓練、專業實踐等活動，將課后活動與工作坊相結合，引導學生開展課外科技作品制作，提升模擬電子技術應用與設計創新能力。[5]

（四）考核評價

模電課程組以班級、小組或個體為單位，從多個維度來考查學生作品的參與度、達成度與創新度。通過精準采集課前、課中、課后活動參與度，調動學生的學習主動性；通過考量作品達成度，提升學生的電子技術運用及工程設計能力；通過測評學生作品的創新度，引導學生參與智能改造項目，積極投入課外科技作品制作中。多元多維的綜合考核評價指標如表2所示。近年來，模電課程組所授課班級學生參賽率及獲獎率都有了大幅提升，課程改革與實踐教學成效顯現。[6]

四、結語

模擬電子技術與實踐課程以真實的電子電路為學習載體，通過崗課賽證創五元融合，把系統的專業理論知識學習與職業技能訓練分解到學習項目中，整體學習過程是完整的，知識學習是系統的，能力培養是完整的，有效調動了學生的學習主動性，提高了學生電子技術綜合運用的能力。五元融合的課程設計理念也可為我國集成電路產業發展背景下的高職電子信息專業基礎課程的改革提供參考。

參考文獻：

［1］曾佳.國家資源庫在教學做一體化課程教學中的應用：以半導體照明技術與應用資源庫為例［J］.寧波職業技術學院學報，2019，23（3）：40-42，64.

［2］曾佳.“有效課堂認證”背景下的《模擬電子技術》課程設計與教學實踐［J］.電子世界，2020（12）：20-21.

［3］張少華.電子競賽結合項目教學在模擬電子技術課程中的應用［J］.現代職業教育，2016（15）：152-153.

［4］李小琴.校企雙導師“工作坊”教學模式在現代電子工藝技術課程教學中的應用研究［J］.現代職業教育，2019（20）：58-59.

［5］曾佳，吳志榮.基于行業指導的高職創新型實踐教學體系探索：以寧波職業技術學院電子專業為例［J］.工業和信息化教育，2016（10）：75-78.

［6］翁蕓.《模擬電子技術與實踐》課程思政的探索［J］.教育現代化，2019，6（31）：198-200.