柏娜

摘要： 微電子技術(shù)是電子、電氣類等工科專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。作者在調(diào)研該課程現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，探討了增強教學效果的幾種方法。

關(guān)鍵詞： 微電子學專業(yè)微電子技術(shù)課程教學改革

在當今的信息時代，微電子學的應(yīng)用已經(jīng)深入國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域。微電子技術(shù)的發(fā)展需要大量的多種多樣的人才，既需要設(shè)計和制造的人才，又需要科研和教學的人才，也需要管理和市場開發(fā)等方面的人才。因此，微電子學專業(yè)與其他專業(yè)一樣要培養(yǎng)高素質(zhì)的專門人才，在業(yè)務(wù)素質(zhì)方面，要培養(yǎng)出既具有扎實的理論基礎(chǔ)又具有很強的技術(shù)意識和技術(shù)能力的人才，培養(yǎng)出具有微電子背景的理工科復合型專業(yè)人才，以適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)和社會發(fā)展的需求。

一、課程現(xiàn)狀

由于受傳統(tǒng)辦學模式的影響很深，學生的學習能力、適應(yīng)環(huán)境的能力還不強。

1.課程設(shè)置和教學內(nèi)容在一定程度上脫離實際需要。許多課程的內(nèi)容和實施計劃與其他本科專業(yè)有相當?shù)睦淄?，這對基礎(chǔ)相對薄弱的學校學生來說可謂是難上加難，導致掌握的基礎(chǔ)知識不堅實。

2.工程教育的非工程化現(xiàn)象嚴重，學生能力的培養(yǎng)與當前電子技術(shù)實際需要的技能結(jié)合不緊密；教學內(nèi)容重復，層次不分明，銜接不科學，注重每門課程理論體系的完整性，但輕視課程之間的橫向聯(lián)系。

3.重視教材的編寫，輕視專業(yè)建設(shè)和課程的開發(fā)。

4.授課方式單一，重視教師的主導作用，輕視學生學習的主動性、自主性，實施“以講為主”的教學方法仍然偏重，不利于學生能力的培養(yǎng)。

5.實踐性教學環(huán)節(jié)薄弱，許多學校對許多課程的教學實施手段與要求相距甚遠。

二、教學內(nèi)容的改革

1.微電子學專業(yè)的學生必須掌握電子線路的基本概念理論和方法，必須系統(tǒng)地學習電路分析基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)和數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)等電子線路的基礎(chǔ)知識。但是這些基礎(chǔ)課程與微電子專業(yè)課程的內(nèi)容有許多重復之處，比如：《電子線路》教材中的內(nèi)容與微電子學專業(yè)的《集成電路設(shè)計原理》等課程中的內(nèi)容有許多重復。為了避免重復，需要有合理的開課時間安排，如《電子線路》課程應(yīng)安排在《集成電路設(shè)計原理》之前，這樣有利于合并課程中相互重疊的部分，既節(jié)約課時，又保證學生的系統(tǒng)學習。隨著大規(guī)模集成電路和電子計算機的迅速發(fā)展，電子電路分析與設(shè)計方法發(fā)生了重大的變革，以電子計算機輔助分析與設(shè)計為基礎(chǔ)的電子設(shè)計自動化技術(shù)已廣泛應(yīng)用于電子電路、集成電路與系統(tǒng)的設(shè)計之中，它改變了以定量估算和電路實驗為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)設(shè)計方法，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)之一，是必不可少的工具與手段。因此，微電子技術(shù)專業(yè)課程內(nèi)容應(yīng)該增加計算機輔助分析與設(shè)計，可以與集成電路課程緊密結(jié)合起來，以適應(yīng)教學改革的需要。

2.加強計算機的訓練與應(yīng)用，EDA設(shè)計技術(shù)是微電子技術(shù)的重要技術(shù)之一，集成電路的整個設(shè)計過程都普遍使用計算機輔助或電子自動化設(shè)計技術(shù)的工具，以計算機為基礎(chǔ)，因此培養(yǎng)的學生必須具有很強的計算機應(yīng)用和電路開發(fā)能力。學生在本科四年學習過程中要結(jié)合不同時期的學習內(nèi)容，不斷地進行計算機訓練。不僅在硬件方面，而且在軟件方面，都要進行嚴格的訓練。在學習《計算機基礎(chǔ)》、《B語言》、《微機原理及應(yīng)用》、《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》等計算機基礎(chǔ)課程期間，要結(jié)合上機訓練和編寫基本的程序，使學生熟悉計算機的基本原理和基本軟件的使用。同時，要不斷地更新和補充教學內(nèi)容，把最新的技術(shù)內(nèi)容引入教學中，對學生進行培養(yǎng)訓練。

三、教學方法的改革

工程性、系統(tǒng)性和適用性強是該課程的顯著特點。大部分學生在學完這門課程后，只是了解了一些專業(yè)術(shù)語，掌握了一些基本原理及方法，但理論知識運用不夠靈活，稍微復雜的電路圖就看不懂了，也不會分析和調(diào)試電路，更談不上設(shè)計和制作電路。長期以來，學生對這門課程的學習普遍感到比較吃力，甚至一些學生由于在學習該課程時產(chǎn)生了畏懼感，在以后的學習中凡是遇到跟模擬電路有關(guān)聯(lián)的課程都不自覺地帶有畏難情緒，從而影響了后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程的學習，許多老師反映難教，教學效果比較差。所以必須對傳統(tǒng)的教學手段進行改進。

1.授課。學生注意力的高低，是評判教學成功與否的一個重要指標。微電子技術(shù)課程知識點多、內(nèi)容抽象，學習過程中困難大。傳統(tǒng)的教學手段以板書和理論分析講授為主。這樣的教學過程，學生在學習時聽起來、看起來枯燥乏味，注意力常常不集中，對于該課程中很多抽象的概念難以理解，講課效率低下。而多媒體課件融圖、文、聲為一體，動靜結(jié)合，把看、聽、說、寫、想結(jié)合在一起，圖文并茂、視聽結(jié)合，富有吸引力，能引起學生的無意注意，使學生的注意力穩(wěn)定集中，可以更好地增強聽課效果。教師交替使用幾種授課方法可有效引導學生將注意力集中到教學中來，從而保證教學質(zhì)量。

2.開展課堂討論。把時間留給學生，充分調(diào)動學生的學習自主性在教學過程中，專門抽出時間留作課堂討論，以學生獨立自主學習為前提，以課外文獻閱讀為討論內(nèi)容，通過科研專題討論的形式，為學生提供充分自由的表達、質(zhì)疑、探究、討論問題的機會，將自己所學知識應(yīng)用于解決實際問題。這樣可調(diào)動學生的積極性，促使他們自己去獲取知識以及發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、解決問題，從而開發(fā)學生的智力，培養(yǎng)自學能力及創(chuàng)新能力。

3.實驗和仿真。在集成電路設(shè)計及CAD技術(shù)教學內(nèi)容中加入實踐環(huán)節(jié)，在講授理論知識的基礎(chǔ)上增加VHDL模擬、電路模擬、器件模擬、工藝模擬的實驗教學內(nèi)容，充分利用學校的EDA實驗資源，在實驗中利用可視化的技術(shù)使原本抽象、實驗難度大、成本高或無法演示的內(nèi)容形象化、可視化，使復雜、枯燥的內(nèi)容變得直觀、有趣、容易理解，從而充分調(diào)動學生的積極性，增強實驗效果，適時進行簡練清晰的解說，給學生留下深刻的印象，使學習變得輕松而愉快，提高學生的學習興趣，深化理論學習，為后續(xù)課程的學習和走上工作崗位打下堅實的基礎(chǔ)。在集成電路制造工藝講授過程中，盡可能地組織學生參觀各類先進的半導體制作工藝相關(guān)實驗室，提高學生對制作工藝的感性認識，培養(yǎng)學生以后從事微電子行業(yè)的興趣。

隨著計算機硬件的飛速進步和軟件技術(shù)的迅猛發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)成為當前流行的新型教學手段。傳統(tǒng)的實驗教學手段，由于實驗室購置的設(shè)備和儀器，特別是微電子專業(yè)的實驗設(shè)備價格高昂、操作復雜、容易損傷，同學們很難得到上機鍛煉的機會。而使用基于虛擬仿真技術(shù)的教學方式，過程簡單靈活，交互方式多樣，結(jié)果直觀明了，既能培養(yǎng)學生的動手能力和分析、綜合能力，又能提高學習興趣，激發(fā)學生的創(chuàng)造性。虛擬仿真技術(shù)在微電子專業(yè)教學中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個方面：一是在電路設(shè)計方面，基于電子設(shè)計自動化EDA技術(shù)實現(xiàn)對電子線路（包括集成電路與版圖）的模擬仿真；二是在微電子工藝與器件方面，基于半導體工藝和器件的計算機輔助技術(shù)TCAD實現(xiàn)對微電子制造工藝和半導體器件結(jié)構(gòu)及工作過程的仿真與演示。使用仿真軟件所提供的強大功能，包括軟件所具有的可升級性，在課堂和實驗中通過軟件設(shè)計微電子電路、工藝和器件，在屏幕上模擬其功能，可使教學概念清晰，內(nèi)容生動，過程可視，還能夠大幅節(jié)省實驗設(shè)備的購置和維護費用，經(jīng)濟高效。

4.課程設(shè)計。課程設(shè)計可以培養(yǎng)學生綜合分析、實際動手能力，同時能夠培養(yǎng)學生獨立解決問題、探索創(chuàng)新能力及組織所學知識的能力，更為重要的是這些設(shè)計能增加學生學習的趣味性。教師要組織帶有研制產(chǎn)品意義的綜合性應(yīng)用課題，指導學生小組做設(shè)計。學生可以事先對自己的設(shè)計方案進行仿真研究，然后實施，從而節(jié)省設(shè)計時間，節(jié)約體力和精力。課程設(shè)計應(yīng)激發(fā)學生的科研興趣，活躍學生的思維，開闊學生的知識面，促進學生對所學知識的綜合運用，培養(yǎng)學生獨研究的能力，提升實驗教學的整體質(zhì)量和水平。例如以研制有新技術(shù)指標要求的集成溫度傳感器為課題，讓學生首先利用計算機做電路綜合、模擬調(diào)整、仿真、版圖設(shè)計與驗證并制備出掩模版，然后投片到芯片測試，根據(jù)測試結(jié)果分析問題，必要時返回進行第二次、第三次設(shè)計和投片。這個階段要增加工藝制備實踐的環(huán)節(jié)，注意工藝技術(shù)的培養(yǎng)。當然，要在畢業(yè)設(shè)計的有限時間中成功地研制出一個新的微電子產(chǎn)品是不大可能的，但是，把這種有創(chuàng)新意義的課題讓學生去實踐，對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力會起很大的作用。

四、結(jié)語

目前，我國人才供求結(jié)構(gòu)中存在著嚴重的“所供非所求，所教非所需”的不對稱現(xiàn)象：一方面，我國對集成電路設(shè)計師的需求達幾十萬，人才缺口很大，另一方面，我國每年卻有大批的大學生畢業(yè)后找不到工作，造成巨大的就業(yè)壓力。要解決這一問題，高校教育要針對我國集成電路制造和設(shè)計人才缺乏的現(xiàn)狀探索新型的高水平、復合型的集成電路人才培養(yǎng)模式，面向市場，及時了解微電子產(chǎn)業(yè)的人才需求情況，根據(jù)市場需要，及時調(diào)整教學體系，確定人才培養(yǎng)方向，探索新的教學模式，有效提高教學質(zhì)量，培養(yǎng)適合時代發(fā)展需要的人才。

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