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集成电路专业学生实践技能培养的研究

时间:2022-11-09 15:05:04 公文范文 来源:网友投稿

摘 要:集成电路产业是关系到国家经济建设、社会发展和国家安全的新战略性产业,是国家核心竞争力的重要体现。信息技术产业的特点决定了集成电路专业的毕业生应该具有很高的工程素质和实践能力。研究探索如何加强集成电路专业对学生实践技能的培养具有非常重要的现实意义。

关键词:集成电路专业;实践技能;人才培养

中图分类号:G642.0 文献标志码: A 文章编号:1002-0845(2012)09-0102-02

集成电路产业是关系到国家经济建设、社会发展和国家安全的新战略性产业,是国家核心竞争力的重要体现。《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》明确将集成电路作为新一代信息技术产业的重点发展方向之一。

信息技术产业的特点决定了集成电路专业的毕业生应该具有很高的工程素质和实践能力。然而,目前很多应届毕业生实践技能较弱,走出校园后普遍还不具备直接参与集成电路设计的能力。其主要原因是一些高校对集成电路专业实践教学的重视程度不够,技能培养目标和内容不明确,导致培养学生实践技能的效果欠佳。因此,研究探索如何加强集成电路专业对学生实践技能的培养具有非常重要的现实意义。

一、集成电路专业实践技能培养的目标

集成电路专业是一门多学科交叉、高技术密集的学科,工程性和实践性非常强。其人才培养的目标是培养熟悉模拟电路、数字电路、信号处理和计算机等相关基础知识,以及集成电路制造的整个工艺流程,掌握集成电路设计基本理论和基本设计方法,掌握常用集成电路设计软件工具,具有集成电路设计、验证、测试及电子系统开发能力,能够从事相关领域前沿技术工作的应用型高级技术人才。

根据集成电路专业人才的培养目标,我们明确了集成电路专业的核心专业能力为:模拟集成电路设计、数字集成电路设计、射频集成电路设计以及嵌入式系统开发四个方面。围绕这四个方面的核心能力,集成电路专业人才实践技能培养的主要目标应确定为:掌握常用集成电路设计软件工具,具备模拟集成电路设计能力、数字集成电路设计能力、射频集成电路设计能力、集成电路版图设计能力以及嵌入式系统开发能力。

二、集成电路专业实践技能培养的内容

1.电子线路应用模块。主要培养学生具有模拟电路、数字电路和信号处理等方面的应用能力。其课程主要包含模拟电路、数字电路、电路分析、模拟电路实验、数字电路实验以及电路分析实验等。

2.嵌入式系统设计模块。主要培养学生掌握嵌入式软件、嵌入式硬件、SOPC和嵌入式应用领域的前沿知识,具备能够从事面向应用的嵌入式系统设计能力。其课程主要有C语言程序设计、单片机原理、单片机实训、传感器原理、传感器接口电路设计、FPGA原理与应用及SOPC系统设计等。

3.集成电路制造工艺模块。主要培养学生熟悉半导体集成电路制造工艺流程,掌握集成电路制造各工序工艺原理和操作方法,具备一定的集成电路版图设计能力。其课程主要包含半导体物理、半导体材料、集成电路专业实验、集成电路工艺实验和集成电路版图设计等。

4.模拟集成电路设计模块。主要培养学生掌握CMOS模拟集成电路设计原理与设计方法,熟悉模拟集成电路设计流程,熟练使用Cadence、Synopsis、Mentor等EDA工具,具备运用常用的集成电路EDA软件工具从事模拟集成电路设计的能力。其课程主要包含模拟电路、半导体物理、CMOS模拟集成电路设计、集成电路CAD设计、集成电路工艺原理、VLSI集成电路设计方法和混合集成电路设计等。此外,还包括Synopsis认证培训相关课程。

5.数字集成电路设计模块。主要培养学生掌握数字集成电路设计原理与设计方法,具备运用常用的集成电路EDA软件工具从事数字集成电路设计的能力。其课程主要包含数字电路、数字集成电路设计、硬件描述语言、VLSI测试技术、ASIC设计综合和时序分析等。

6.射频集成电路设计模块。主要培养学生掌握射频集成电路设计原理与设计方法,具备运用常用的集成电路EDA软件工具从事射频集成电路设计的能力。其课程主要包含CMOS射频集成电路设计、电磁场技术、电磁场与

天线和通讯原理等。

在实践教学内容的设置、安排上要符合认识规律,由易到难,由浅入深,充分考虑学生的理论知识基础与基本技能的训练,既要有利于启发学生的创新思维与意识,有利于培养学生创新进取的科学精神,有利于激发学生的学习兴趣,又要保证基础,注重发挥学生主观能动性,强化综合和创新。因此,在集成电路专业的实验教学安排上,应减少紧随理论课开设的验证性实验内容比例,增加综合设计型和研究创新型实验的内容,使学有余力的学生能发挥潜能,有利于因材施教。

三、集成电路专业实践技能培养的策略

1.改善实验教学条件,提高实验教学效果。学校应抓住教育部本科教学水平评估的机会,加大对实验室建设的经费投入,加大实验室软、硬件建设力度。同时加强实验室制度建设,制订修改实验教学文件,修订完善实验教学大纲,加强对实验教学的管理和指导。

2.改进实验教学方法,丰富实验教学手段。应以学生为主体,以教师为主导,积极改进实验教学方法,科学安排课程实验,合理设计实验内容,给学生充分的自由空间,引导学生独立思考应该怎样做,使实验成为可以激发学生理论联系实际的结合点,为学生创新提供条件。应注重利用多媒体技术来丰富和优化实验教学手段,如借助实验辅助教学平台,利用仿真技术,加强新技术在实验中的应用,使学生增加对实验的兴趣。

3.加强师资队伍建设,确保实验教学质量。高水平的实验师资队伍,是确保实验教学质量、培养创新人才的关键。应制定完善的有利于实验师资队伍建设的制度,对实验师资队伍的人员数量编制、年龄结构、学历结构和职称结构进行规划,从职称、待遇等方面对实验师资队伍予以倾斜,保证实验师资队伍的稳定和发展。

4.保障实习基地建设,增加就业竞争能力。开展校内外实习是提高学生实践技能的重要手段。

实习基地是学生获取科学知识、提高实践技能的重要场所,对集成电路专业人才培养起着重要作用。学校应积极联系那些具有一定实力并且在行业中有一定知名度的企业,给能够提供实习场所并愿意支持学校完成实习任务的单位挂实习基地牌匾。另外,可以把企业请进来,联合构建集成电路专业校内实践基地,把企业和高校的资源最大限度地整合起来,实现在校教育与产业需求的无缝联接。

5.重视毕业设计,全面提升学生的综合应用能力。毕业设计是集成电路专业教学中最重要的一个综合性实践教学环节。由于毕业设计工作一般都被安排在最后一个学期,此时学生面临找工作和准备考研复试的问题,毕业设计的时间和质量有时很难保证。为了进一步加强实践环节的教学,应让学生从大学四年级上半学期就开始毕业设计,因为那时学生已经完成基础课程和专业基础课程的学习,部分完成专业课程的学习,而专业课教师往往就是学生毕业设计的指导教师,在此时进行毕业设计,一方面可以和专业课学习紧密结合起来,另一方面便于指导教师加强对学生的教育和督促。

选题是毕业设计中非常关键的环节,通过选题来确定毕业设计的方向和主要内容,是做好毕业设计的基础,决定着毕业设计的效果。因此教师对毕业设计的指导应从帮助学生选好设计题目开始。集成电路专业毕业设计的选题要符合本学科研究和发展的方向,在选题过程中要注重培养学生综合分析和解决问题的能力。在毕业设计的过程中,可以让学生们适当地参与教师的科研活动,以激发其专业课学习的热情,在科研实践中发挥和巩固专业知识,提高实践能力。

6.全面考核评价,科学检验技能培养的效果。实践技能考核是检验实践培训效果的重要手段。相比理论教学的考核,实践教学的考核标准不易把握,操作困难,因此各高校普遍缺乏对实践教学的考核,影响了实践技能培养的效果。集成电路专业学生的实践技能培养贯穿于大学四年,每个培养环节都应进行科学的考核,既要加强实验教学的考核,也要加强毕业设计等环节的考核。

对实验教学考核可以分为事中考核和事后考核。事中考核是指在实验教学进行过程中进行的质量监控,教师要对学生在实验过程中的操作表现、学术态度以及参与程度等进行评价;事后考核是指实验结束后要对学生提交的实验报告进行评价。这两部分构成实验课考核成绩,并于期末计入课程总成绩。这样做使得学生对实验课的重视程度大大提高,能够有效地提高实验课效果。此外,还可将学生结合教师的科研开展实验的情况计入实验考核。

7.借助学科竞赛,培养团队协作意识和创新能力。集成电路专业的学科竞赛是通过针对基本理论知识以及解决实际问题的能力设计的、以学生为参赛主体的比赛。学科竞赛能够在紧密结合课堂教学或新技术应用的基础上,以竞赛的方式培养学生的综合能力,引导学生通过完成竞赛任务来发现问题、解决问题,并增强学生的学习兴趣及研究的主动性,培养学生的团队协作意识和创新精神。

在参加竞赛的整个过程中,学生不仅需要对学习过的若干门专业课程进行回顾,灵活运用,还要查阅资料、搜集信息,自主提出设计思想和解决问题的办法,既检验了学生的专业知识,又促使学生主动地学习,最终使学生的动手能力、自学能力、科学思维能力和创业创新能力都得到不断的提高。而教师通过考察学生在参赛过程中运用所学知识的能力,认真总结参赛经验,分析由此暴露出的相关教学环节的问题和不足,能够相应地改进教学方法与内容,有利于提高技能教学的有效性。

此外,还应鼓励学生积极申报校内的创新实验室项目和实验室开放基金项目,通过这些项目的研究可以极大地提高学生的实践动手能力和创新能力。

参考文献:

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[2]袁颖,等.集成电路设计实践教学课程体系的研究[J]. 实验技术与管理,2009(6).

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〔责任编辑:邰学群〕

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