集成电路产业发展背景下模拟电子技术与实践课程改革

曾佳 徐海英

［摘           要］  根据国内集成电路产业发展的新趋势、新要求，针对模拟电子技术的课程学习特点及教学中存在的问题，对模拟电子技术的教学方法、内容和考核等方面进行了探索与实践，采用岗课赛证创五元融合的教学模式。重构后的课程体系涵盖了模拟电子技术基本知识、电子电路制作与调试基本技能及职业规范与素养，更好地适应了我国集成电路产业发展背景下对高素质电子工程技术人才的需求。

［关    键   词］  课程设计；教学方法；模拟电子技术与实践；集成电路

［中图分类号］  G712                    ［文献标志码］  A                  ［文章编号］  2096-0603（2023）12-0045-04

面对电子信息制造业转型发展的新形势、新要求，集成电路成为国家重点战略发展领域，已形成了从半导体材料、设备、设计、制造、封测等完整产业链。集成电路的发展提出了对电子信息专业高素质技术技能人才培养的需求。模拟电子技术是高职院校电子信息类专业重要的基础课，课程对工程技术和实践能力有较高的要求。在集成电路产业发展的大背景下，对模拟电子技术的教学设计、教学策略、教学实施和考核评价有了更高的要求。宁波职业技术学院电子信息工程技术专业课程团队提出了岗课赛证创五元融合的课程改革新思路与方法，着重培养学生的创新思维能力、工程应用能力和职业发展能力。重构后的课程模拟电子技术与实践将模拟电子技术基本知识、电子电路制作与调试基本技能及职业规范与素养等融入课程项目教学中。[1]通过教学改革与实践，学习成果显现，本文从课程整体教学设计、项目内容设计和教学实施等各方面进行介绍。

一、教学整体设计

依据电子工程技术人员的国家职业标准、电子信息工程技术专业标准、集成电路方向岗位需求、“1+X”集成电路开发与测试证书以及集成电路等相关竞赛要求，针对高职院校、中高职衔接的高职阶段的电子信息技术类专业特点，以真实的电子电路作为学习载体，把系统的专业理论知识学习与职业技能训练分解到学习项目中。按照课程知识结构和应用特点，我们将课程分为三个模块：“以分立器件为主的典型模拟电路→以集成电路为主的实用模拟电路→以模块电路为主的新型模拟电路”。每个模块都设有项目载体主线，由五个循序渐进的学习项目“LED照明电路→电压放大电路→信号产生与变换电路→功率放大电路→信号处理电路的分析与制作”组成。[1]五个学习项目由浅入深、从简单到复杂、从实用电路到工程应用，体现了知识结构的递进，组成了比较完整的模拟电子技术基础课程体系。[2]

所重构的课程教学内容密切相关的家国、工程、协作、创新和人文多个维度的职业素养元素，有机地融入课程的教学目标、教学内容、教学方法和教学评价等教学全流程的各个环节与时空。教学过程既要进行知识传授，又要与价值引领相结合。在教学实施中将主要的课程思政元素，如科学精神、工程伦理、实践能力、人文素养有机地渗透到整个教学实施过程中的核心环节和空间中，课程思政与任务双线并行，注重职业能力與劳动精神的培养。

二、课程项目设计

近年来，大学生电子设计竞赛赛题一般都会涉及模拟电子技术、电力电子技术、传感器电路设计和运动控制等，特别是智能传感器类的赛题，也是近年竞赛的热点，都会涉及模拟电子电路的理论设计和实际制作。如全国职业技能竞赛中“集成电路开发及应用”赛项，也涉及了模拟电子技术课程相关知识。2022年，该国赛项目就要求参赛选手利用赛场发放的模拟芯片，按照模拟芯片手册、电路特性与电路原理，在现场下发的测试工装基板、DUT转换板及综合电路功能板上搭建模拟芯片的测试电路并完成参数测试，最终通过测试机将所测得的芯片性能指标进行自动化分析。[3]

因此，结合新技术发展的要求，课程组在教学内容与教学方法的设计中进行了岗课赛证创五元融合，把模拟电子技术、岗位技能、技术标准、竞赛要求、创新设计等知识技能融入，每个知识重点与能力要点都设置了相应的仿真设计与实操训练任务，并融入学习方法的指导功能，体现了学生以“学”为主的特点，表1为五个循序渐进的课程项目载体设计说明。

文末图1为课程项目三信号产生与变换电路的项目电路实例。在进行项目电路的解读时，学生往往很难将理论联系实际，存在电路结构难掌握、工作原理难理解、调试步骤难确定、操作规范难掌握等教学难点。模电课程组采用学习引导、仿真教学、实操演示、项目案例等颗粒化资源，使得结构可视化、原理形象化、制作过程趣味化、操作过程规范化，进而突破重点、解决难点。[2]

为培养学生的电子产品电路制作与测试能力，解决学生理论和实践难结合的学习困难，课程组将项目三信号产生与变换电路的项目学习进行了学习任务的分解。信号产生与变换电路的教学环节可以分为元器件识读与检测、电路工作原理分析、电路制作与调试、项目评价与总结等操作过程，如图2所示。

在教学实施中引导学生跟随项目任务流程来开展学习，学生在学习完每个项目后，要求提交每个项目对应的实训报告，并要体现岗课赛证创五元融合的课程设计要素。以项目三信号产生与变换电路的实训报告为例，报告内容须涵盖信号产生与变换电路方案的比较与选择及方案描述、正弦波信号和非正弦波信号相关参数设计、信号产生与变换电路原理框图与电路仿真设计、信号测试结果及测试结果分析等。实训报告的规范性、测试数据及图表的完整与准确性等也作为项目评价的主要指标，考查学生电子工程技术综合运用的能力。

三、教学实施策略

（一）教学策略

在教学组织安排上，结合高职学生的认知规律，课堂教学以完成项目任务为目标。将每个学习项目分为“学习指南→问题分析→任务实践→总结评价”四个环节，项目教学环节体现岗课融合、虚实融合、专训融合和赛创融合，形成四环四融的教学策略。每次的教学围绕实际任务或问题的解决展开，学生根据自己对这些任务的理解来实施，最终完成实用模拟电路成果作品的制作，激发学生的求知欲。[4]

（二）教学环节

项目实施过程中的主要教学环节如下所示：

学习指南：每一章节开始有一个学习指南教学环节，该教学内容以讲授为主，通过讲授让学生明确本学习任务的内容与要求，使学生在整个学习项目的学习过程中掌握主动权。

问题分析：根据项目学习任务，理解项目电路中器件的特性，查找芯片数据手册，识别器件的型号和管脚排列，是制作电路的关键。因此，将电路设计与制作中的对应知识点和技能点进行拆解，从问题出发循序渐进地开展任务引导，分步实施教学任务，结合仿真和动画，剖析信号处理过程，让学生在听讲、问题思考、虚拟演练、仿真检验等教学环节中培养分析问题与解决问题的能力。

任务实践：根据测试的电路原理图，对照电路PCB板图，找出两者的对应关系，识读芯片数据手册。按照电子生产工艺规范要求和芯片的参数标准，完成电路板的焊接。装接完成后须对电路参数进行调试和检测，引导学生自行检查电路焊接的质量，并能排除电路故障，使电路功能达到最佳状态。

总结评价：该教学环节主要采用交流、讨论的形式，学生汇报项目电路完成情况，教师总结归纳小结全章内容，剖析故障，引导学生思考问题的原因，培养学生归纳问题的能力。

（三）教学活动

课程组通过采用线上线下混合式教学，课前、课中、课后三段有机衔接，引导“学而思、思而践、践而悟”知行合一，具体的项目教学活动实施过程如文末图3所示。

课前教师进行学习情况分析，学生开展线上自学、任务仿做、课前小测、芯片识读、双语准备、电路收集等活动。

课中首先通过项目学习指南，导入项目情境，以学为基，聚焦电子设计工艺流程，学习生产工艺规范、岗位能力要求，培养博学善思的文化素养。通过实际应用问题引导，解析典型模拟电路工作原理及工作任务，以思明理，让学生掌握模拟芯片及其应用电路的工艺规范和技术关键点。课内要求学生规范操作测试设备，运用现代信息手段与虚拟仿真技术，虚实结合，以践求真，逐步完善电路设计与制作方案，并能够按照工程技术规范标准实施项目，潜移默化培养精益求精的工匠精神。并设置项目总结评价环节，通过引评促创，以悟润心，以工程技术和电子竞赛要求为标准，总结模拟电路生产与测试工艺关键技术，由校内外双师点评、对比国内外模拟芯片参数差异等教学活动，增强学生的科技自信、自强意识。

课后开展任务延伸，通过专业技能考核题库训练、专业实践等活动，将课后活动与工作坊相结合，引导学生开展课外科技作品制作，提升模拟电子技術应用与设计创新能力。[5]

（四）考核评价

模电课程组以班级、小组或个体为单位，从多个维度来考查学生作品的参与度、达成度与创新度。通过精准采集课前、课中、课后活动参与度，调动学生的学习主动性；通过考量作品达成度，提升学生的电子技术运用及工程设计能力；通过测评学生作品的创新度，引导学生参与智能改造项目，积极投入课外科技作品制作中。多元多维的综合考核评价指标如表2所示。近年来，模电课程组所授课班级学生参赛率及获奖率都有了大幅提升，课程改革与实践教学成效显现。[6]

四、结语

模拟电子技术与实践课程以真实的电子电路为学习载体，通过岗课赛证创五元融合，把系统的专业理论知识学习与职业技能训练分解到学习项目中，整体学习过程是完整的，知识学习是系统的，能力培养是完整的，有效调动了学生的学习主动性，提高了学生电子技术综合运用的能力。五元融合的课程设计理念也可为我国集成电路产业发展背景下的高职电子信息专业基础课程的改革提供参考。

参考文献：

［1］曾佳.国家资源库在教学做一体化课程教学中的应用：以半导体照明技术与应用资源库为例［J］.宁波职业技术学院学报，2019，23（3）：40-42，64.

［2］曾佳.“有效课堂认证”背景下的《模拟电子技术》课程设计与教学实践［J］.电子世界，2020（12）：20-21.

［3］张少华.电子竞赛结合项目教学在模拟电子技术课程中的应用［J］.现代职业教育，2016（15）：152-153.

［4］李小琴.校企双导师“工作坊”教学模式在现代电子工艺技术课程教学中的应用研究［J］.现代职业教育，2019（20）：58-59.

［5］曾佳，吴志荣.基于行业指导的高职创新型实践教学体系探索：以宁波职业技术学院电子专业为例［J］.工业和信息化教育，2016（10）：75-78.

［6］翁芸.《模拟电子技术与实践》课程思政的探索［J］.教育现代化，2019，6（31）：198-200.