微課融入集成電路課程的改革與創新

于健海 高正 李永單

摘?要：隨著互聯網和信息技術的不斷發展，集成電路依然是通信、多媒體以及計算機技術的核心之一，但是傳統的教學方式已經難以滿足對集成電路設計人才日益增長的需求。科學規劃人才培養的方式，走創新型平臺化的微課和信息化教學相融合的道路，是現階段集成電路課程需要創新的方向。微課具有內容簡潔精煉、完整度高等特點，將其應用到集成電路課程中，既有助于強化教師的綜合教學水平，也可以引導學生形成良好的自主學習意識與能力，并且能夠更有效地完成教學目標，提升課堂教學質量。本文主要介紹原集成電路電路課程的教學分析，主要分析其存在的弊端和缺點；其次是微課的基本認識，對微課進行簡單的介紹，以及闡述微課的意義和價值；最后就是集成電路中的微課教學，主要介紹集成電路微課的教學框圖、教學方式以及作用。

關鍵詞：集成電路；微課；課程優化

集成電路是現代信息產業的核心，其已經滲透到多個領域，如人工智能、物聯網、醫療、通信、航空航天等領域。許多國家把集成電路芯片技術作為重要的戰略技術，投入大量的人力、財力、物力進行研究與開發。隨著科技需求的增加，集成電路芯片成為全民關注的熱門話題，國家也更加重視集成電路技術的發展［1］。其中，培養高質量的集成電路人才對提高我國集成電路領域的核心競爭力至關重要。《教育部等七部門關于加強集成電路人才培養的意見》中指出，集成電路產業是信息技術產業的核心，是支撐經濟社會發展和保障國家安全的戰略性、基礎性和先導性產業，當今和今后一段時期是我國集成電路產業發展的重要戰略機遇和攻堅期［2］。而微課作為教育信息化的一種代表性產物，在提高電子專業實訓教學方面有著突出的效果。我們將微課融入集成電路中，通過互聯網資源，將學生感興趣的素材穿插到教學中，讓教學內容更加豐富，激發學生的學習興趣，幫助學生進行教學主題學習，突破教學重難點，同時通過陶冶教育法，創設良好的情境與啟發引導相結合，引導學生參與情境的創設，從而引起學生的思考與創新。這可以使學生從整體上掌握集成電路課程的基礎知識，從而培養學生創新精神與實踐能力，結合我校發展現狀構建創新型集成電路方向課程并與工業界接軌，提高就業競爭力，也是當前集成電路人才培養的客觀要求。

1?原集成電路課程的教學分析

第一，以往的集成電路課程以講授課本知識為主，教學方法和手段主要是采用灌輸式教學形式，課程理論內容偏多且具有較強的邏輯性和抽象性，會讓學生產生比較大的距離感，不能產生實際體會，大部分學生會出現難學、學不懂、不會學的情況。在電路結構、電路工作原理分析方面，學生不能完全理解和消化課堂教學內容，就會有學生跟不上老師的節奏，產生抵觸心理。學生沒有足夠的學習興趣，都是基于被動學習和應付考試的，沒有自己接收和消化知識，就會造成學生空著腦袋走出教室的后果，就會因此降低集成電路課程對人才培養的效果。

第二，在眾多老師中，不乏會有直接從學生轉變成老師的年輕教師，缺乏教學經驗，有的會直接照搬課本內容來完成教學任務，就會讓學生產生“課本看不懂，上課原文照搬”的心理，認為聽課接收不到新知識點和新學習方法，從而喪失學習興趣。不僅如此，有的教師上課枯燥乏味，講課方式不夠精彩，不足以吸引學生的注意力，學生的注意力就會被別的方式分散。因此，學生的學習效果就會大大降低，達不到教師和學生想要的效果。

第三，重傳統輕前沿，容易造成內容片面。杜威說：“如果我們用過去的方法教育現在的孩子，就是在剝奪他們的未來”。現在的學生有很多東西需要學習，但是卻很難教會，需要他們自己去參悟，我們需要的恰恰是能夠在復雜未知的集成電路設計開發的環境中做出獨立判斷和思考的創新型人才。在實際教學中講解經典的傳統案例固然是學生打好基礎的有效手段，但是集成電路是一種技術更新周期非常短的行業，教學中不能緊扣行業發展前沿知識，傳統課程內容不符合實際工作需要，與社會需求脫軌，過多地偏重于數字系統和模擬電路設計理論，學生失去學習興趣的同時，培養的人才也是不符合社會需求的［3］。

2?微課的基本認識

2.1?微課的基本介紹

微課是基于教學設計理念思想，講授某個知識點的教學短片。視頻內容聚焦于知識講解，一般時長為5～10分鐘，所講授的內容呈點狀、碎片化，這些可以是教材解讀、題型精講，也可以是教學經驗和方法傳授［4］。如圖1微課的特點所示，微課教學目標明確、主題突出、內容精煉以及資源應用范圍廣泛，可以使教學活動精彩，教學效果顯著，適合學生個體化、深度學習的需求。它的本質是完整的教學活動，它是站在學生的角度，以學生為圓心，以老師為軸畫出的一個圓的教學形式，以此獲得學習的最佳效果。

微課以視頻為載體，由教師精心設計的講解一個或者幾個碎片化知識點的教學方式，其作用是引領學生在線自主學習，做到學生不是被動的信息接收者，而是主動的信息構建者。微課還為課堂合作學習提供豐富的探究資源，它營造了環境陶冶的氛圍，創立良好的教育情境，可以組織學生積極參與情境創設，以此提高學生對課程的認識，增強他們的情感。微課的核心理念，一是強調整體構建；二是以學生為主體；三是倡導“以導啟智”［5］。

如圖2所示，關于微課對學生的吸引力調查表。隨著近年來微課的興起，因其獨特的優點，越來越多的學生喜歡上微課。微課重視學習情境、資源以及活動的設計，它以學習為主題為核心組織起來的相關活動，不是簡單地融入集成電路課程，而是將已經與社會脫軌的學習活動回歸到現實生活中，將理論聯合實際，以此培養學生解決實際問題的能力，這也是微課能成為學生熱愛課程的重要原因之一。

2.2?微課的意義和價值

微課課時一般比較短，教學材料小，具有很大的靈活性，所設計的活動一般和現實相關，不只是讓學生提取理論的知識，而是鼓勵學生進行更高層次的思考，在具體的教學活動中，將理論與實際相結合，驗證相關的理論知識。在微課中，教師總是盡量設置一些與現實問題聯系在一起的情景來激發學生的興趣，對于學生會有積極的影響，并吸引學生的注意，激勵學生完成指定的任務并培養學生解決實際問題的能力。

微課強調以學生為中心，學生在學習過程中具有更多的主動權，學生可以按照自己的學習情況進行有選擇的學習，做到對自己查缺補漏，鞏固學習，鍛煉學生的自覺性，但這并不意味著學生可以完全離開教師的指導來進行探究。其實，在整合的過程中，教師要扮演內容呈現者，學習指導者和課程設計者等多種角色，引導學生學習和促進學生的發展。同時微課便于教師進行知識管理，有效地補充課堂教學內容，促進教師專業發展，很好地提高教學效果。綜上所述，微課給學生和教師帶來了許多的好處和極大的便利。

3?集成電路課程中的微課教學

3.1?集成電路微課教學框架的介紹

如圖3集成電路微課教學框架所示。集成電路微課程的第一部分是課程背景的分析，主要介紹集成電路的應用范圍和發展現狀，以及近年來集成電路課程的發展狀況，再對比分析集成電路微課程與其他集成電路課程的區別。第二部分是微課程的教學目標，要明確微課教學目標，深入研究并有效把握課程標準，明確課程目標。第三部分是課程教學內容，要保證教學材料與教學目標的適切性，把握教學內容的整體結構，明確內容在學科體系中的地位和價值，建立不同內容間的有機聯系，努力將教學內容情境化、生活化。利用多樣性的微課程資源，并以教學內容的重點為線索，延伸、拓展課程資源，為學生的進一步學習創造條件。第四部分是課程教學的重點，詳細介紹課程的難點和重點，提醒學生需要注意的知識點，進行反復的推敲，掌握課程中的重點和難點。第五部分是課程教學的反思與創新，運用理論審視自己的實踐，審視自己的緘默知識，有效地實現個人知識管理，建構個人的實踐理論，形成自己的實踐智慧，嘗試形成自己獨特的教學風格，并對其他教學風格保持開放。通過持續的教學實踐的反思，嘗試對自身經驗進行概念化梳理，有條件的話，與專業理論工作者合作，將自己的概念升華為理論，實現教學實踐和理論的創新。最后一部分是促使學生學會自主學習，理論與實踐相結合。鼓勵學生自主學習，制訂學習計劃，實現自我引導的學習，創設問題，鼓勵學生探究學習。設計多樣性的教學活動，提供實踐、實驗、討論等機會，讓學生將理論與實踐相結合。

3.2?集成電路微課的教學方式

以學生為主體進行教學，引導學生自主學習。通過在教學過程中加入微課教學方式，利用多媒體設備呈現各種教學資源，學生能夠從視聽兩個方面接受刺激，激發學生的學習興趣，充分調動學生的眼、耳、腦等器官，令學生主動觀察，發現問題，解決問題，同時有創意地提出自己的想法。在課堂中，配用了大量的視頻、圖片及PPT課件，讓學生先行觀看相應的微課視頻，對集成電路的基本原理方法等有一個初步的印象，老師再進行板書和操作講解，學生就會有比較清晰的思路與想法，對學習內容接受更快。例如，使用學生比較熟悉的電腦CPU芯片的分解來給大家展示集成電路芯片的形貌，解說時配合機械相機膠卷的沖印過程，抽象的問題用直觀的表現方式讓學生能更形象地理解光刻曝光的原理［6］。

微課以短視頻的形式，能夠將教學課件、考試測驗、教學反饋、學生及教師評價等教育資源整合起來。將微課融入集成電路教學的另一個重要優勢是便捷的教學反饋體系，一方面在線平臺可以滿足學生之間和師生之間的互動交流，能夠幫助學生與教師形成良好的溝通與意見反饋，突顯了以學生為主體的教育理念；另一方面，教師可以根據課堂交流和課后在線討論，以及學生學習任務、課后測試完成的情況，及時進行教學反思。

3.3?集成電路微課的作用

微課的融入是為了輔助課程教學，提高教學質量。在微課視頻剛播放時及時地引入主題，吸引學生的注意力。在進行實驗視頻導入時，依托于構建相應的微課視頻教學情境，為學生提供較為真實的學習環境。例如，上機實踐環節采用CMOS工藝設計環境，針對軟件的使用，基本上采取的是學生一步一步照做的形式，如有不懂的步驟，學生可以循環播放學習，對仿真結果進行對比分析等，留出思考和發揮的空間。

隨著知識體系及教學理論的完善，許多高校教師批評教學理論脫離實際，對改進教學工作幫助不大。而微課將教育理論與教學實踐緊密聯系起來，其中，集成電路方向課程已經與工業界接軌，做到材料與時俱進，理論聯合實際，將集成電路技術應用不斷深化，同時也使集成電路理論在總結實踐經驗的基礎上得到升華和完善。

結語

微課是社會進步、信息發展的產物，是新型的教學模式，它以主題突出、內容精煉、表達直觀化等特點融入集成電路方向的課程，同時教師要注重運用微課育人，構建高效課堂的優勢，堅持以學生為主體，優化教學形式。微課讓集成電路課程內容豐富，材料與時俱進，活躍教學模式，激發學生對集成電路的興趣和學習的主動性，促進學生對基本知識的了解與掌握，有效地提高了課堂質量。但集成電路方向課程仍然需要不斷完善，比如軟件的使用、上機實驗以及新發展方向的研究等。總之，集成電路課程需要不斷地進行教學改革，借鑒其他高校的實踐經驗，加強保持與工業界的聯系，打磨專業核心模塊，逐步實現教學內容與集成電路產業人才需求的同步接軌。

參考文獻：

［1］邵海寶，王志亮，張振娟，等.基于“CMOS模擬集成電路設計”的微課輔助教學模式設計與實踐［J］.新校園（上旬），2018（02）：116.

［2］余逸男.集成電路設計課程實驗教學優化探討［J］.電子制作，2016（24）：29.

［3］蔣華.面向電子信息類專業的“數字系統原理與設計”課程教學改革探索研究［J］.工業和信息化教育，2022（01）：3538.

［4］張冷，李玉魁，張鵬展，等.集成電路制造工藝課程的教學實踐研究［J］.集成電路應用，2020，37（01）：3233.

［5］楊燕，馬文英.關于“數字集成電路驗證技術”課程教學過程探究［J］.教育教學論壇，2022（31）：8184.

［6］張霞琴.微課在高中生物教學中的應用研究［J］.新課程研究，2022（21）：6365.

基金項目：集成電路方向教學團隊的建設探索（項目編號：Wyjg2019A038）；新工科研究與實踐項目——協同視域下面向地方光電產業的新工科人才培養實踐創新平臺建設的探索與實踐（項目編號：EDZYQ20201426）；新工科視角下基于應用型人才培養的微電子科學與工程專業建設與改革研究（項目編號：2023JGB376）；融入課程思政的《集成電路設計原理》課程教學與研究（項目編號：Wyjg2023A026）；新工科視角下基于集成電路產業應用型人才培養的微電子科學與工程專業建設與改革研究（項目編號：Wyjg2023A063）

作者簡介：于健海（1977—?），男，黑龍江哈爾濱人，博士，副教授，研究方向：數?；旌霞呻娐吩O計。

*通訊作者：高正（1993—?），男，湖北黃岡人，碩士，研究方向：基于復雜網絡的理論及其應用。