数字集成电路实践教学改革探索

摘 要：数字集成电路课程是电子科学与技术专业最重要的专业主干课程之一。该课程教学难度较大，要求学生理论基础扎实，动手实践能力强，学生通过学习该课程后必须通过课后实验，课程设计以及实践实习来提高自己的电路设计水平和设计技能。本文在基于电子科学与技术相关专业调查研究的基础上，认真分析了目前数字集成电路实践教学过程中存在的一些弊端，对存在的实际问题进行了认真分析，总结以前的实验弊端，惩前毖后，从实验条件，实验技能，实验体系方面进行改革。

关键词：实践教学；改革；数字集成电路

基金项目：邵阳学院教改项目（2016JG43）

1 引言

数字集成电路课程是微电子与集成电路专业本科乃至研究生阶段最重要的专业主干课程之一，它与模拟集成电路堪称集成电路的基石。该课程教学难度较大，要求学生理论基础扎实，动手实践能力强，学生通过学习该课程后必须通过课后实验，课程设计以及实践实习来提高自己的电路设计水平和设计技能。作为数字集成电路课程理论教学和实践者，该课程实践教学还存在如下问题：实验设备陈旧，不足以满足学生的实验需求，也跟不上社会对集成电路专业知识的需求；学生在实验中处于被动，安全按照实验指导书在操作，根本没有自己思考、设计自己的实验；实验项目大多为验证性的实验，学生一进实验室就是安全按照指导书的思想在操作，根本发挥不了学生的主观能动性，从而不利于学生独立思考与创新能力的培养[1]。为了弥补以上实践教学中的不足，满足社会对集成电路设计人才的需求的要求，为社会培养杰出的集成电路设计人才，所以对数字集成电路实践教学改革有非常重要的意义。

2 数字集成电路实践教学现状分析

在数字集成电路实验教学过程中，我发现电子科学与技术专业的学生实验能力欠缺的问题没有解决。总结问题形成原因，現状如下几点：

2.1 学生的学习能力下降

在普通高校全国扩招的影响下，学生学习质量有所下降，学生的自控力和自觉学习能力也普遍减弱了。再者，学生刚从枯燥的高三解放出来，自然对学习有所放松，这些因素影响后续课程的学习。

2.2 实验教学内容单一

理工专业的专业必修课都有与专业相关的实验，但一直以来，由于教师对专业实验教学重视度不高，因此专业实验一直以来作为理论教学的佐证，而且实验课程内容一般是验证性的实验，且学生完全按照指导书一一验证，没有将实验课的开设与培养学生自己动手实践创新能力融合在一起。

2.3 实验教学体系不完整

学生在实验中处于被动，安全按照实验指导书在操作，根本没有自己思考、设计自己的实验，且实验项目大多为验证性的实验，学生一进实验室就是安全按照指导书的思想在操作，根本发挥不了学生的主观能动性，从而不利于学生独立思考与创新能力的培养。

2.4 实验考核机制不完善

实验考核依赖于学生实验报告格式和出勤率，这样就使得学生不重视实验过程，只看重实验结果。有些学生在做实验时只顾记录按照指导书操作得到的实验数据，自己很少亲自设计实验步骤，更没有带着疑问去做实验，根本谈不上设计实验；另外有一些学生在实验过程中，没有认真分析实验出现的问题，不想办法解决问题，还是赶时间抄写上次未抄完的实验报告。实验考核只看重实验报告，这样就完全丧失了实验的最终目的。而数字集成电路课程理论性较强、对学生工程实践能力要求很高，集成电路的高速发展使得实验教学内容必须得到不断更新。另一方面，有些实验教师只擅长某一科实验，很少进行其他学科的交流，从而使得知识面狭窄，不能胜任开设设计性实验，并且在很大程度上阻碍了学生专业素质的全面发展，影响了高校专业教学定位的提高[2]。

3 改革措施

为适应目前集成电路技术高速发展的需求，培养应用型和创新型集成电路技术人才，数字集成电路实验教学改革势在必行。在具体实施中主要体现在以下几个方面：

①实际动手能力

目前部分实验还采用实验箱模式，它主要缺点就是没有让学生在应用电路的自主设计、布局布线和焊接等技能上得到较好的锻炼，而学生在实验过程中只对照指导书完成导线插孔、部分电路测试这些工作。长期以往，学生实验时完全没有发挥自己的思维，打击了学生学习兴趣，根本没有技术水平含量，自己实践能力得不到施展。另外，实验箱电路的参数在实验前就已经设置好，不要事先进行调试，所以学生得到的实验结果不管是否正确，多数同学都处于毫不知情的情况，这种模式根本得不到实验要想的效果。经过教学改革增加实际动手的机会，提高实践操作能力[3]。

②整机设计能力

传统的实践模式下，学生整机设计能力都非常低，不能达到当代社会对应用型本科生的要求。现在是生产社会，这就要求每个学生必须具备良好的专业知识和实践能力，必须熟悉电子产品的生产过程，从元器件的选择，电路的初步设计，布局布线、版图设计，焊接等，都必须清楚。采用传统的实验模式只能学习按部就班的测试技能，而忽略了其他的专业技术的重要性[4]。这样模式培养出来的本科生没有系统性的知识，将来在社会生产中很难占据一席之地。通过教学改革培养学生电子系统整机设计的基本思路，掌握基本的设计方法。

③综合调试能力

调试的目的就是检查电路工作状态是否正常。如果工作出现异常，就必须对整个电路进行系统调试，从而使电路工作状态良好。因此电路调试是每个学习集成电路的学生都必须熟悉掌握的一门技术。但在实验过程中，学生的电路调试技能没有得到充分的练习，试验箱里的电路都是事先安排好的，只要连接外设就可以正常实验，且实验结果一致性较好，电路基本上不需调试，所以很多学生缺乏调试技能[5]。通过教学改革使学生掌握整机调试的方法，提高电子电路综合调试的实践技能。

④自主学习能力

实验教学改革中，要以学生为主体，采用适当方法提高整体教学效果。采用任务分解式教学，将实验内容分解成一个个小任务，再给每组学生分配小任务，以任务完成情况来给分；采用课堂相互讨论教学，先由老师将实验内容以提问的形式让大家谈论，鼓励学生说出自己的想法，然后按照自己的思维进行实验验证；实验前让学生来说明实验原理、操作事项，再由实验老师强调说明；验证性实验以老师讲解为主，而综合性和设计性实践内容以学生自己为主，提高学生自主学习的能力。

4 结束语

数字集成电路是集成电路领域最重要的一门专业课，集成电路发展对国民经济乃至人类社会生产都产生了重要的影响。数字集成电路课程是微电子与集成电路专业本科乃至研究生阶段最重要的专业主干课程之一，它与模拟集成电路堪称集成电路的基石。该课程教学难度较大，要求学生理论基础扎实，动手实践能力强，学生通过学习该课程后必须通过课后实验，课程设计以及实践实习来提高自己的电路设计水平和设计技能。本文在基于电子科学与技术相关专业调查研究的基础上，认真分析了目前数字集成电路实践教学过程中存在的一些弊端，对存在的实际问题进行了认真分析，总结以前的实验弊端，惩前毖后，从实验条件，实验技能，实验体系方面进行改革，力争在培养现代化应用型集成电路人才方面贡献自己的一份力量。

参考文献

[1]吴建淇.数字集成电路的发展及未来[J].电子技术与软件工程，2010，16：100-101.

[2]殷树娟.集成电路设计专业的本科实践教学探索[J].实验室研究与探索，2013，32（12）：148-151.

[3]李冰.两门集成电路课程的教学模式改革[J].电气电子教学学报，2009，31（3）：6-8.

[4]赵希文，尹海洁，吴菊花，燕杰.高校实验教学存在的主要问题与改革对策[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2011，6：76-78.

[5]叶蔓.高校实验教学存在的问题与改革措施[J].池州学院学报，2015，29（3）：131-132.

作者简介

彭森，邵阳学院信息工程学院教师。endprint