集成电路设计基础知识范例6篇

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集成电路设计基础知识

集成电路设计基础知识范文1

1数字集成电路设计实验课程教学现状

数字集成电路设计课程为黑龙江大学集成电路专业学生本科阶段的必修课。传统的数字集成电路设计实验教学课程可使学生加深对所学理论知识的理解,熟练软件使用过程,增强动手操作能力,但还存在如下三方面问题:A.实验教学方法有待改进。在传统的数字集成电路设计实验教学中,上课前,学生基本不了解实验仪器和软件,也不清楚实验课的内容。课程开始后,教师需要把相应理论知识、仪器操作和软件使用等内容一一讲授清楚,在有限学时内,更多的讲授时间就压缩了学生动手实验和探索更深入问题的时间,不利于学生实践能力的培养。B.实验课程内容相对简单。目前,黑龙江大学数字集成电路设计实验课程的内容较为基础,基本单元电路的设计仿真占比较大,开放性实验项目不多。实验内容主要涉及比较器、编码器和加法器等基础门电路的仿真,学生使用ModelSim软件通过Verilog语言编写相应电路的网表,然后编写对应testbench文件并进行仿真验证所写电路网表功能的正确性。这类基础实验有利于学生熟练掌握编程语言和软件使用,并加深对基本单元电路的理解,但内容相对简单,对于学生设计综合能力的进一步培养还有所欠缺。C.实验课程考核机制单一。传统数字集成电路设计实验课程的考核成绩只做为其理论课程总成绩的一小部分。黑龙江大学的数字集成电路设计实验课程的考核形式一般为学生每次实验课程中是否完成了几项规定的实验内容,所有实验内容完成后所得成绩的叠加即为该门实验课程的总成绩。由于实验内容具有固定性和同一性,成绩较好的学生快速完成实验内容后难于进一步进行探索研究,这种简单的考核方式无法很好反映出学生掌握实验技能的梯度,也不利于学生发挥创新型思维进行设计实验,阻碍了学生的实践能力发展。

2基于翻转课堂教学模式的改革探索

A.课堂翻转,提升学生学习质量。在翻转课堂教学模式中,教师应由专注“如何教”转向研究学生“如何学”。在数字集成电路设计实验教学中,教师可根据本次课程的实验内容,在课程开始前一周将相应的学习知识点、软件操作、硬件搭建及要解决的问题以电子文档或视频的形式放于共享平台上。学生需要在共享平台上进行课前学习,学习期间应查阅相关参考资料,将简单的知识点尽量通过自学解决,将重点难点问题标记出来,在课堂中与教师或学习小组交流、讨论,并最终解决问题[2]。这种翻转课堂教学模式改变了传统课堂的教学方式,强化了学生主动学习的意识,提高了课堂时间利用率,可提升学生的学习质量[3]。B.实验课程内容和模式改革。实验课程对学生基础知识掌握情况的检验和设计能力的培养至关重要,因此,应打破传统实验课程辅助理论课程开设的现状,将数字集成电路设计课程实验部分作为一门拥有独立学分的必修课。实验内容应具有基础性、多样性、创新性和完整性,确保学生在做好基础性实验后,切实提升创新性实验能力。实验内容中应增加综合电路设计题目所占比重。目前,实验室拥有SEED-XDTKFPGA教学实验平台,拥有视频显示、LED显示、数码管等验证设备,可开设多种实验教学项目。学生可利用该平成编写源代码、综合、编写测试文件、功能仿真、约束设计、布局布线后仿真、生成FPGA下载代码文件、FPGA下载程序和实验平台验证结果全流程。应充分利用SEED-XDTKFPGA教学实验平台的强大功能,将该平台贯穿数字集成电路设计实验课程始终,如:可增加数码管显示、LED跑马灯、频率计等基础实验项目,独立电路设计项目也应利用该平台进行开展。这对于提高学生的数字电路设计能力、动手实践能力和掌握FPGA开发过程具有重要意义。C.完善实验课程考核机制,注重学生创新能力培养。应建立课前学习考核制度,督促学生做好课前学习。翻转课堂教学模式若要在数字集成电路设计实验教学中达到好的效果,就必须建立适当的课前考核机制。可将学生课前学习时长和通过课前学习掌握基础知识的程度作为一项课程考核指标,考核分数计入最终实验课程成绩内(占实验总成绩的20%),进而督促学生必须做好课前学习。数字集成电路设计课程实验部分的主要任务是培养学生的数字集成电路设计能力,因此,要注重实验中创新性设计能力的考核。以往实验总成绩由每次实验得分累加获得,改革后,实验总成绩应为课前学习考核得分(20%)、每次完成实验内容考核得分(20%)和完成一个独立电路设计实验考核得分(60%)三项累加获得。独立电路设计实验需要完成电路建模、电路网表编写、testbench编写和在FPGA实验箱进行功能验证等工作。教师可根据学生在设计过程中每一步骤的完成情况给出准确的评价分数,这样可以较为细致地检验学生对基础知识和电路设计能力的掌握情况,而且独立电路设计实验分值占比较高,如果不能完成电路设计,则该门课程无法通过考核,可通过这种方式调动学生的积极性,加强学生的紧迫感,提高学生的学习质量。

3结语

通过对翻转课堂教学模式的研究,结合黑龙江大学数字集成电路设计实验教学课程现状,探索了基于翻转课堂的实验教学方法。该方法根据目前实验教学课程存在的问题,提出了课堂翻转、完善课程考核机制和实验内容改革的方法,可以增强师生之间的交互性,增加学生动手实验的时间,有助于教师在课堂上更好地掌握每一位学生真正的学习状态和学习效果,从而有效提升学生的数字集成电路设计能力、创新思维能力和实践能力。

参考文献:

[1]石端银,张晓鹏,李文宇.“翻转课堂”在数学实验课教学中的应用[J].实验室研究与探索,2016,35(01):176-178.

[2]王伟.基于翻转课堂的《土木工程材料》实验教学研究[J].四川建材,2018,44(08):245-246.

集成电路设计基础知识范文2

合理设置课程体系和课程内容,是提高人才培养水平的关键。2009年,黑龙江大学集成电路设计与集成系统专业制定了该专业的课程体系,经过这几年教学工作的开展与施行,发现仍存在一些不足之处,于是在2014年黑龙江大学开展的教学计划及人才培养方案的修订工作中进行了再次的改进和完善。首先,在课程设置与课时安排上进行适当的调整。对于部分课程调整其所开设的学期及课时安排,不同课程中内容重叠的章节或相关性较大的部分可进行适当删减或融合。如:在原来的课程设置中,“数字集成电路设计”课程与“CMOS模拟集成电路设计”课程分别设置在教学第六学期和第七学期。由于“数字集成电路设计”课程中是以门级电路设计为基础,所以学生在未进行模拟集成电路课程的讲授前,对于各种元器件的基本结构、特性、工作原理、基本参数、工艺和版图等这些基础知识都是一知半解,因此对门级电路的整体设计分析难以理解和掌握,会影响学生的学习热情及教学效果;而若在“数字集成电路设计”课程中添加入相关知识,与“CMOS模拟集成电路设计”课程中本应有的器件、工艺和版图的相关内容又会出现重叠。在调整后的课程设置中,先开设了“CMOS模拟集成电路设计”课程,将器件、工艺和版图的基础知识首先进行讲授,令学生对于各器件在电路中所起的作用及特性能够熟悉了解;在随后“数字集成电路设计”课程的学习中,对于应用各器件进行电路构建时会更加得心应手,达到较好的教学效果,同时也避免了内容重复讲授的问题。此外,这样的课程设置安排,将有利于本科生在“大学生集成电路设计大赛”的参与和竞争,避免因学期课程的设置问题,导致学生还未深入地接触学习相关的理论课程及实验课程,从而出现理论知识储备不足、实践操作不熟练等种种情况,致使影响到参赛过程的发挥。调整课程安排后,本科生通过秋季学期中基础理论知识的学习以及实践操作能力的锻炼,在参与春季大赛时能够确保拥有足够的理论知识和实践经验,具有较充足的参赛准备,通过团队合作较好地完成大赛的各项环节,赢取良好赛果,为学校、学院及个人争得荣誉,收获宝贵的参赛经验。其次,适当降低理论课难度,将教学重点放在掌握集成电路设计及分析方法上,而不是让复杂烦琐的公式推导削弱了学生的学习兴趣,让学生能够较好地理解和掌握集成电路设计的方法和流程。第三,在选择优秀国内外教材进行教学的同时,从科研前沿、新兴产品及技术、行业需求等方面提取教学内容,激发学生的学习兴趣,实时了解前沿动态,使学生能够积极主动地学习。

二、变革教学理念与模式

CDIO(构思、设计、实施、运行)理念,是目前国内外各高校开始提出的新型教育理念,将工程创新教育结合课程教学模式,旨在缓解高校人才培养模式与企业人才需求的冲突[4]。在实际教学过程中,结合黑龙江大学集成电路设计与集成系统专业的“数模混合集成电路设计”课程,基于“逐次逼近型模数转换器(SARADC)”的课题项目开展教学内容,将各个独立分散的模拟或数字电路模块的设计进行有机串联,使之成为具有连贯性的课题实践内容。在教学周期内,以学生为主体、教师为引导的教学模式,令学生“做中学”,让学生有目的地将理论切实应用于实践中,完成“构思、设计、实践和验证”的整体流程,使学生系统地掌握集成电路全定制方案的具体实施方法及设计操作流程。同时,通过以小组为单位,进行团队合作,在组内或组间的相互交流与学习中,相互促进提高,培养学生善于思考、发现问题及解决问题的能力,锻炼学生团队工作的能力及创新能力,并可以通过对新结构、新想法进行不同程度奖励加分的形式以激发学生的积极性和创新力。此外,该门课程的考核形式也不同,不是通过以往的试卷笔试形式来确定学生得分,而是以毕业论文的撰写要求,令每一组提供一份完整翔实的数据报告,锻炼学生撰写论文、数据整理的能力,为接下来学期中的毕业设计打下一定的基础。而对于教师的要求,不仅要有扎实的理论基础还应具备丰富的实践经验,因此青年教师要不断提高专业能力和素质。可通过参加研讨会、专业讲座、企业实习、项目合作等途径分享和学习实践经验,同时还应定期邀请校外专家或专业工程师进行集成电路方面的专业座谈、学术交流、技术培训等,进行教学及实践的指导。

三、加强EDA实践教学

首先,根据企业的技术需求,引进目前使用的主流EDA工具软件,让学生在就业前就可以熟练掌握应用,将工程实际和实验教学紧密联系,积累经验的同时增加学生就业及继续深造的机会,为今后竞争打下良好的基础。2009—2015年,黑龙江大学先后引进数字集成电路设计平台Xilinx和FPGA实验箱、华大九天开发的全定制集成电路EDA设计工具Aether以及Synopsys公司的EDA设计工具等,最大可能地满足在校本科生和研究生的学习和科研。而面对目前学生人数众多但实验教学资源相对不足的情况,如果可以借助黑龙江大学的校园网进行网络集成电路设计平台的搭建,实现远程登录,则在一定程度上可以满足学生在课后进行自主学习的需要[5]。其次,根据企业岗位的需求可合理安排EDA实践教学内容,适当增加实践课程的学时。如通过运算放大器、差分放大器、采样电路、比较器电路、DAC、逻辑门电路、有限状态机、分频器、数显键盘控制等各种类型电路模块的设计和仿真分析,令学生掌握数字、模拟、数模混合集成电路的设计方法及流程,在了解企业对于数字、模拟、数模混合集成电路设计以及版图设计等岗位要求的基础上,有针对性地进行模块课程的学习与实践操作的锻炼,使学生对于相关的EDA实践内容真正融会贯通,为今后就业做好充足的准备。第三,根据集成电路设计本科理论课程的教学内容,以各应用软件为基础,结合多媒体的教学方法,选取结合于理论课程内容的实例,制定和编写相应内容的实验课件及操作流程手册,如黑龙江大学的“CMOS模拟集成电路设计”和“数字集成电路设计”课程,都已制定了比较详尽的实践手册及实验内容课件;通过网络平台,使学生能够更加方便地分享教学资源并充分利用资源随时随地地学习。

四、搭建校企合作平台

集成电路设计基础知识范文3

关键词:本科教育;微电子;课程体系;结构优化

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)04-0033-03

一、引言

微电子技术是随着集成电路,尤其是超大型规模集成电路而发展起来的一门新的技术。微电子技术包括系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试以及封装、组装等一系列专门的技术,是高科技和信息产业的核心技术。微电子产业是基础性产业,对国民经济有着巨大贡献,并渗透到其他很多学科,是发展现代高新技术和国民经济现代化的重要基础。作为电子通信类高校,南京邮电大学建校近50年来,正朝着信息科技类大学进军。随着电子、通信和信息等产业的飞速发展,国内外都需要大量的微电子学人才,我校成立微电子学专业,旨在为我国的ASIC设计方面,培养急需的人才[1-6]。我国“十五”计划纲要明确提出大力发展半导体集成电路产业,为了满足社会的发展和需求,我校微电子专业成立于2001年,并于2007年招收第一批本科生。在学校各级领导的重视和关心下,专业建设取得了飞速发展。本科人才培养方案是各专业人才培养目标、培养规格以及培养过程和方式的总体设计,是学校组织本科教学、规范教学环节、实现人才培养目标的纲领性文件,对人才培养质量具有决定性的影响。当今的高校教育不仅需要培养大量理论基础较扎实、具有开拓创新精神的专业型人才,也更需要培养大量工程应用型人才。所谓“应用型人才”主要是指德、智、体、美等方面全面发展的,能够将专业知识和技能应用于所从事的专业社会实践的高级专门人才。“应用型人才培养模式是以能力为中心,以培养技术应用型专门人才为目标的”。它更加注重的是实践性、应用性和技术性。即基础知识比高职高专学生深厚、实践能力比传统本科生强,是本科应用型人才最本质的特征。本科应用型人才培养模式是根据社会、经济和科技发展的需要,在一定的教育思想指导下,人才培养目标、制度、过程等要素特定的多样化组合方式。

二、深化完善本科教学体系改革的措施探讨

人才培养方案制(修)订工作对于学校实现人才培养目标、进一步深化完善本科教学体系改革具有重要意义,人才培养方案制(修)订需要全面贯彻国家中长期教育改革和发展规划纲要,认真落实教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见等文件要求,不断适应国家和社会发展需要,进一步深化教育教学改革,优化人才培养过程,提高人才培养质量,促进学生全面发展。具体的改革措施探讨如下。

1.进一步明确本专业的特点和优势。培养方案是高等学校实现人才培养目标、开展人才培养工作的总体设计和实施方案,为全面贯彻教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见,以执行最新颁布的普通高等学校本科专业设置管理规定为契机,推动我校新一轮专业建设和教学改革,以不断适应知识经济、科技、社会发展对各类高素质创新人才的需要,根据我校教育教学改革的实际,及时总结人才培养经验,以“本科教学工程”建设工作为抓手,积极参与教育部“卓越工程师教育培养计划”及“工程教育专业认证”,进一步更新教育观念,深化教育教学改革,提高本科教育质量,构建和完善适合我校办学指导思想、具有我校办学特色的本科创新人才培养体系,根据新《目录》规定的各专业培养目标、培养要求、主干学科、核心课程、主要实践性教学环节、主要专业实验,紧密结合近年“本科教学工程”改革实践,开展本科专业培养方案的修订。本专业培养适应社会发展需要,道德文化素养高,社会责任感强,身心健康,掌握扎实的自然科学基础知识和必备的专业知识,具有良好的学习能力、实践能力、专业能力和创新意识,能在微电子器件、工艺和集成电路设计及相关的电子信息科学领域从事科学研究、产品研发、工程设计、技术管理等工作的专门技术人才。主要专业方向为微电子器件、工艺和集成电路设计。注重集成电路设计、集成电路版图设计、微电子器件设计和MEMS设计。

2.课程设置进一步优化。课程的设置是否合理对人才的培养起到了至关重要的作用,尤其是现今提出的对专业人才的更高要求,需要进一步优化课程体系,合理安排课程内容。首先,在课程设置方面,当前,南邮本科微电子专业经过几年的发展,取得了不少成绩。但世界范围内微电子产业飞速发展的特点决定了高校微电子学科的教学必须紧紧跟随产业发展的步伐。我们在看到以前所取得的成绩的同时也必须看到其中所存在的一些问题,并积极进行改革创新。我校的微电子专业在设立初期,经过各方专家的反复讨论和论证,建立了一套统一的专业课程和教学大纲。这套课程满足该专业最基本的专业要求。但由于微电子专业设立时间不长,仍属于起步阶段,由于硬件条件和师资力量的缺乏和不到位,无法设立多样的课程体系和科目,所以目前的教学仍然是基本上按统一的教学大纲和教学要求组织。随着学校办学规模的扩大,通达微电子学院的设立,选修微电子专业课程的学生人数不断增加,原有的教学课程体系和科目还需要进一步细化、深化、推广。为此,在课程设置上,我们必须对已经投入使用的培养方案进行分析和总结、不断地进行修订和完善,将整个学科的课程结构体系、到具体到每一门课程的知识体系,都进行优化设计,以期在最短的学时内使学生掌握牢固的知识。最终使学生获得以下几方面的能力:掌握扎实的数学、物理等方面的基本理论和基本知识;系统掌握量子与固体物理、半导体物理与器件物理、半导体集成电路设计和制造的基本知识,具有独立进行微电子器件、工艺和集成电路设计的基本能力;了解电子信息类专业的一般原理和知识,受到科学实验与科学思维的训练,具有本学科与跨学科的科学研究与技术开发的基本能力;在综合类实践、实验中具有较强的独立设计、分析和调试系统的能力,能够完成综合性和探索性工作的能力;养成良好的学习习惯,对终身学习有正确认识,具有不断学习和适应发展的能力;其次,对于理论课程的内容,针对南京邮电大学的学科特点和电子科学与工程学院的实际情况,以及本专业的特色建设,主要专业方向为微电子器件、工艺和集成电路设计。注重集成电路设计、集成电路版图设计、微电子器件设计和MEMS设计。以能力培养为基础来设计,并考虑学生毕业后从事的职业,根据工作的要求对教学中的课程进行专项的能力和综合能力培养。在通识教育类课程中设置了高等数学、大学物理、物理实验、程序设计等。专业教育类课程中设置了信号与系统、数字电路与逻辑设计、模拟电子技术及电工电子实验等。这些是所有涉及到电类专业的学生都必须学习的课程。在微电子专业的专业课中安排了固体物理、半导体物理、半导体集成电路工艺、半导体器件物理、通信原理,这些课程都是基础理论课程,是为微电子专业的学生打下基本的专业基础。考虑到工程认证的需要,在集成电路与CAD的课程设置上,专门增加了16小时的实验,加强学生的实验和操作技能。在集成电路分析与设计的课程设置中,专门将模拟和数字分开,设置了各48小时的模拟集成电路分析与设计、数字集成电路分析与设计,这不同于其他院校的课程设置,应该也算是我专业的一个特色和优势。使学生掌握初步的集成电路设计知识,加强了学生的集成电路分析和设计的能力。除了已经设置的32小时的VLSI设计实验课和32小时的微电子专业实验,还增加了32小时的工艺实验,这也大大加强了实验和上机比例。具体来讲,已经在建设的ASIC设计实验室的基础上开展了ASIC设计实验课程的教学,并筹备建立了微电子专业实验室,拥有了一批工作站、计算机等硬件资源和ISE、MAXPlus II、Synopsys Cadence等软件资源、学会一到两种EDA工具的使用方法。建设微电子器件和半导体物理专业实验课程,在广泛调研的基础上购置了必要的仪器设备、编写了实验教程、开展了半导体材料实验和晶体管测试实验;基于以上措施,建立一整套完备的、覆盖微电子产业前端和后端工序的微电子实验课程体系。开展了器件和工艺设计实验。掌握一定微电子实验能力是微电子专业本科生应当具备的基本素质。在微电子专业的专业选修课中设置了VLSI版图设计基础、片上系统设计、微电子器件设计、MEMS与微系统设计、新型微电子器件、通信集成电路等多门课程,涵盖了微电子方向的器件设计、电路设计、工艺设计等各个方面。更好地体现了应用型人才的培养方向和目标。再者,实践课程的内容上,由于微电子专业是一个实践性较强、实践内容多的专业,从集成电路的生成流程来看,其实践内容包括系统和电路设计、器件设计、工艺设计、版图设计、实际流片和测试。实践课程的设置对培养学生解决问题能力、判断能力和创新能力极为关键;需要工程认证的专业的实验实践课程必须要达到30%以上。因此,还拟通过建立微电子专业实验室,开设微电子和半导体测试实验课,在培养学生理论知识的同时,加强实践能力的培养,培养既有较深理论基础,又有一定动手能力的全面发展的学生。在实践型环节的课程设置中,通识基础课和学科基础课中安排了电类学科所必须的程序设计、电装实习、电子电路课程设计等。在专业基础课和专业课中,设置了软件设计、微电子课程设计等,尤其是微电子课程设计,将进行较大的改革,要求改革后设计内容都是与本专业紧密相关,全面运用到所学的专业知识。

3.师资队伍的建设。本专业现在拥有专业教师14名,完全满足本科的专业教学需要,但从事集成电路设计方向的老师比较缺乏。还有,学生的个性不同,使学生在学习的兴趣、主动性等方面差异很大;随着社会竞争的日益激烈和社会需求的不断变化,又使学生的未来发展面临很大挑战,学生的需求随之呈现多样化。因此,多元化的培养规格应当成为共识。将学生的具体情况和社会需求相结合,这就要求我们必须打破现有的统一模式,根据学生的实际和社会需求建立多样化的课程体系,实施分类教学,在保证打好扎实的专业基础的前提下,设立尽可能多的适应当今社会发展的方向性课程。建立既具有深厚扎实的理论知识功底,又具有精通实践、有很强的动手操作能力和解决生产实际问题能力的教师队伍迫在眉睫。近几年,我学院在引进高水平的师资力量方面进行了不懈的努力,微电子专业教师的队伍在不断扩大,教师的专业方向也在不断丰富,能够胜任并有选择性地担任各主要方向的专业课教学。但仍然缺乏学科带头人,缺乏一个凝聚人心的事业平台,学术梯队。这就要加速建设学科带头人、重点骨干教师和优秀青年教师4个层次的学术梯队。通过培养和引进,形成一批整体素质高、学术实力强、结构合理、具有团结协作精神的学术梯队,使其在学科建设中发挥突出作用。鼓励教师积极申报各类项目,积累一定的设计、实验和操作经验。鼓励教师与公司、研究所合作,鼓励教师到国内外高校去做访问学者,积极参加国内外举办的国际会议,从而了解专业的最新发展、前沿问题,开阔眼界。

三、小结

总的来说,微电子学是发展现代高新技术和国民经济现代化的重要基础。培养方案是高等学校实现人才培养目标、根据我校教育教学改革的实际,及时总结人才培养经验,以“本科教学工程”建设工作为抓手,积极参与教育部“卓越工程师教育培养计划”及“工程教育专业认证”,进一步更新教育观念,深化教育教学改革,提高本科教育质量,迫在眉睫。其中需明确我校的特点和优势,以通信集成电路设计为主要方向,同时兼顾工艺设计与器件设计。相信通过培养方案、课程设置、师资等各方面的建设,一定会培养出高质量的微电子学领域人才,为我国的微电子工业做出贡献。

参考文献:

[1]杨宏,王鹤.微电子机械技术的发展与现状[J].微电子学,2001,31(6):392-394.

[2]李文石,钱敏,黄秋萍.施敏院士论微电子学教育[J].教育家,2003,(3):11-16.

[3]刘瑞,伍登学,邬齐荣等.创建培养微电子人才教学实验基地的探索与实践[J].实验室研究与探索,2004,23(5):6-8,23.

[4]李斌,黄明文.微电子技术专业创新教育探索[J].中山大学学报论丛,2002,22(1):108-109.

[5]严兆辉.微电子的过去、现在和未来[J].武汉工程职业技术学院学报,2003,15(2):30-34.

[6]蒋元平.学科建设的内涵诠释和实现策略[J].中国西部科技,2007,(1).

集成电路设计基础知识范文4

【关键词】卓越工程师 培养 体系

【中图分类号】G642【文献标识码】A【文章编号】1006-9682(2011)02-0020-02

福州大学于1970年开始招收微电子专业学生,为我省培养出第一批微电子专业人才,但由于历史原因,80年代微电子学专业停办了。为促进福建省IC产业的发展,加速福建省集成电路专业技术人才的培养,促进闽台两岸IC产业对接和为海峡西岸创新经济建设提供有力的人才支撑,2007年2月,经教育部批准,福州大学复办微电子学本科专业,依托福建省集成电路设计中心的公共服务平台,建立起集教学、研发与产业化功能于一体的国家集成电路人才培养基地。经过这几年的建设,微电子学专业实验室、福建省集成电路重点实验室等几个平台已建立起来,基本可满足学生、老师学习与研究之用,但微电子的人才还很奇缺,培养的人才与社会的需求还有一定的差距,因此我们根据教育部“卓越工程师培养计划”的标准,对微电子学专业的培养方案进行探索,培养符合社会需求的人才。

作为第一批试点单位,福州大学“卓越工程师培养”采用校企联合培养模式,把工程师培养分为校内学习和企业学习两个培养阶段。本科培养采用“3+1”培养模式,即前3年在校内学习本科课程,第4年到企业实践;硕士培养采用“1.5+1”培养模式,硕士工程型要求前一年半以校内为主学习硕士课程,后一年到企业实践,接受工程设计研发训练。

一、卓越工程师培养体系的建设

根据卓越工程师培养标准,卓越工程师培养体系的建设应包含以下几个方面:

1.教学计划建设(理论教学和实践教学安排)

集成电路设计、集成电路测试与封装等微电子专业都是实践性很强的学科,除了要有厚实的理论基础外,学生参与实践显得非常重要,这与卓越工程师的培养精神相吻合。因此在本科工程培养阶段,课程体系要面向工程,强调宽基础、重实践、重应用,强调学以致用,教学内容精而管用,可适当削减部分课程学时,同时开设企业与工程管理、企业法规、企业文化、国内外营销等与企业管理密切相关的课程,注重自然科学与人文科学的融合,并开设前沿叉学科课程,拓宽学生知识面。

2.教学模式和考核方式方面

教学模式和考核方式方面改革,课程教学与考核结合工程实际进行,专业课强调案例教学。通过课堂理论教学、研究性学习和企业实践性学习三段式的培养,实现培养模式创新。学生一年时间到企业顶岗或挂职,接受工程实践训练,并结合企业生产实际完成相关课程与毕业设计(工程设计)。

3.学生管理方面

学生管理方面实行校内、外双导师制。在企业的生产实习、企业实践与毕业设计的教学过程中,采用“双导师制”,即学生下派企业的同时,一个企业指定一名学院内在职教师为指导教师,长期与企业合作,与企业导师共同制定课程进度与相关内容等,为学生及时完成学业奠定基础。学生到达企业后,由企业指派高级技术人员(一般应为总工程师或部门负责人)为固定企业指导教师。

4.课程建设方面

把构建科学的卓越工程师培养课程体系,与实际的教学实践有机地结合起来,突出工程实践和创新能力,打造一批工程教育特色课程,一些面向企业实践性强的课程或项目聘请企业高级工程师授课或学生到企业通过动手实践完成,力争每一届学生有6门专业课是由具备5年以上在企业工作的工程经历教师主讲。

5.师资队伍建设方面

在每个企业中遴选出2~3名适合微电子专业各相关专业课程教学的高级专业人才,通过福州大学高等教师专业培训,正式聘任为福州大学教师,完成企业课程的授课任务与承担企业导师的工作。此外,学院的教师也应不定期地深入到相关企业进行调研和科研项目合作,加强校企的实质性深入合作,提高校内教师的工程素质与业务水平。同时鼓励中青年教师积极参加、探索新的教学模式和实验创新机制,逐步形成一支优秀教学团队,以培养一批中青年骨干教师。

二、卓越工程师培养计划的实施

目前正处于卓越工程师培养启动阶段,部分培养模式可对在校生进行试点,针对目前教学体制更注重学生的理论学习、实践环节明显不足、学生工程意识淡薄、毕业后很难让企业满意、学校的教学环节与企业的需求有较大的脱节等问题,并根据我省集成电路行业的发展状况和我校的现有条件,适当调整现有课程与课程的教学内容,适应微电子行业的人才结构需求,力争与福建省现有微电子企业联合培养集成电路方面的人才,探讨IC专业人才的培养模式与培养方案的创新和研发,是目前的工作重点。

1.课程体系的改革

深入集成电路的有关企业调研,了解企业需求,对2009级《微电子学专业培养计划》已做了很大修改,课程设置突出工程实践和创新能力的培养,培养方案与目标比较接近于企业的要求。这些变化体现在大多数理论课程之后都设置了相应的应用课程,比如数电、模电、C语言、数字集成电路设计、模拟集成电路设计、微机原理等课程,不仅有相应的课内实验,还有相应的课程设计,将刚学到的基础知识赋予实践,不仅巩固了基础知识,加深了理解,而且也培养了学生学以致用的能力。

2.本科第四学年的教学安排

根据卓越工程师培养方案的要求,第四学年应安排一些实践性的、研究性的课程,比如毕业实习、科研实践、毕业设计、项目研发管理等,这些课程可以带到企业中完成,可以结合各个企业的实际情况,做相应的课程研究,使得学生的研究内容来源于实际,使学生的学习与实际接轨。

3.课程建设方面

与实践相关的课程、教学内容要求直接使用目前行业流行的三大巨头软件,比如SPICE模拟设计与实验、逻辑设计与FPGA、数字集成电路CAD、模拟集成电路版图设计、集成电路制造工艺、集成电路可测性设计等课程的实验,都要求用目前市面上流行的软件工具与版本,并且教学内容要求来源于实际工程,逐步形成几门有特色的课程。

4.师资培养方面,加强现有教师参与企业项目研发的力度。

目前6名年青教师承担了福州福大海矽微电子有限公司的研发项目,研制的三个芯片已经完成MPW流片,经测试达到了设计技术要求,取得良好的效果;另有多名教师参与了福建省集成电路服务中心的建设与技术服务工作,逐步培养与锻炼了一批中青年骨干教师,形成了一支优秀的教学团队。

5.企业师资培养

在企业中遴选适合微电子各相关专业课程教学的高级专业人才,通过福州大学高等教师专业培训,正式聘任为福州大学教师,完成企业课程的授课任务与承担企业导师的工作。《集成电路实习》课程已经在ICC上课,07级的《教授讲座》由福州贝莱特集成电路有限公司的老总陈炳来教授承担。今后,其他相关课程的部分实践也将在该中心完成。

三、卓越工程师培养过程中存在的难点

1.企业难以接受学生实习

微电子行业都有较高的技术要求,企业一定是靠技术生存,各个单位对保护自己的商业秘密都非常重视,所以一般都不太愿意接受实习生。他们认为大学生没有实际工作能力,即使有,短时间内也不能很好地发挥出来为企业所用,所以企业接收大学生实习不仅没有得到免费的劳动力,而且还要冒着泄露商业机密的风险、需要付出各种代价,比如,至少必须给实习生安排办公位置及设备等,另外学生短时间内难以接手相关工作,还要让老职工去带,必然影响企业的进度安排,因此企业收益和成本相比得不偿失。总之,由于行业的原因,企业难以接受学生实习,这是微电子学专业卓越工程师培养实践过程的最大难点。

2.诚信问题

现在企业愿意接受学生实习的,大多是希望学生毕业后能够到企业来工作,这样相当于学生提前一年来企业实习,企业可以少培养学生一年,这对于学生、企业都是一件双赢的好事。但出现了很多学生毕业后又不去这个企业工作,失信于企业,以至于企业认为现在的学生诚信差,眼高手低在企业呆不住,打击了很多企业的热情。

3.学生管理上的难题

学生分散于各个企业实习,给学生管理带来了很大的难度,如学生在外地,老师很难经常去检查学生的情况,如在本地实习,学生大多还会住在学校,则交通问题给学生的安全带来了隐患,学校存在很大的压力。

四、卓越工程师培养的出路

1.政府给予参与企业一定的优惠

目前实行本计划的难点之一在于企业的参与。建议教育部联合国家有关部门共同出台政策,调动企业接受学生实践并共同参与培养学生的积极性,例如给予参与本计划的企业在税收上的减免或经费补贴,或在企业申报国家有关部门科研立项,技改立项时给予优惠。

2.加强学生的诚信建设

如果学生的诚信度可以得到企业的信任,那么我们可以这样来分流学生:对于不考研的学生,可以以找工作单位的方式去找实习企业,与企业签定协议,毕业后到企业工作,这样企业基本上就会接受这一批学生;至于要参加考研的学生,可以到学校的各个研究室等参与老师的课题研究,或者由一些有实践经验的老师各自带几个学生做些实用性、综合性的设计,也可以得到一些工程性的实战。

3.加强学校自身科研机构的建设,让更多的学生可以在校参与科研研究。

4.在一些重点企业设置教育部门,参与学校的实践教学。

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个人简历是求职者给招聘单位发的一份简要介绍。包含自己的基本信息:姓名、性别、年龄、民族、籍贯、政治面貌、学历、联系方式,以及自我评价、工作经历、学习经历、荣誉与成就、求职愿望、对这份工作的简要理解等。

个人资料

名:刘xxx

别:男

出生日期:1983-5-24

族:汉

高:178cm

户口所在:广东省韶关市武江区

目前所在:山西太原市

毕业院校:中北大学

政治面貌:团员

最高学历:本科

所修专业:电子信息科学与技术

人才类型:应届毕业生

求职意向

求职类型:全职或兼职

应聘职位:电子、通信类均可

希望地点:广州

希望工资:面议

教育培训经历

2003年9月至2007年 中北大学 电子信息科学与技术专业 本科

参加社会实践经历

所获奖励

电子信息科学与技术(本科 理工类 学制四年)

培养目标:本专业主要培养电子信息科学与技术、计算机科学与技术领域的研究、教学、开发应用、产品设计及管理工作的高级技术人才。本专业学生具有扎实的基础知识,具有系统分析与工程综合能力及创新能力和继续进行自我教育的能力。

主要课程:电路系统分析,电子线路、计算机基础、计算机软件、算法与数据结构、电视及多媒体技术、通信原理、微机原理、现代传感技术、微波与场论基础,集成电路设计、集成电路CAD、FPGA原理及设计、光电子技术及相应课程的工程实践环节。

语言水平

英语 熟悉 级别:四级

广东话 精通

普通话 精通

计算机能力

熟练使用office软件

熟练使用protel 99软件

自我评价

四年来,在师友的严格教益及个人的努力下,我具备了扎实的专业基础知识,具备较好的英语听、说、读、写、译等能力;能熟练操作计算机办公软件。同时,我利用课余时间广泛地涉猎了大量书籍,不但充实了自己,也培养了自己多方面的技能。更重要的是,严谨的学风和端正的学习态度塑造了我朴实、稳重、创新的性格特点。

自荐信

明年7月,我将从中北大学毕业。我的本科专业是电子信息科学于技术。这不仅使我系统地掌握了电子于通信方面的技术,同时又使我对当今网络的发展有了深刻的认识。

集成电路设计基础知识范文6

关键词:数字电路;技能考核;以问题为纲

作者简介:乐丽琴(1981-),女,湖北孝昌人,黄河科技学院信息工程学院,教研室主任,讲师;栗红霞(1978-),女,河南开封人,黄河科技学院信息工程学院,讲师。(河南 郑州 450063)

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)04-0094-02

“数字电子技术”是电子、通信类专业的一门专业基础课程,要求学生掌握数字电路的基本概念、基本理论,掌握数字电子电路一般分析方法与设计方法,尤其是大中规模集成电路设计与开发能力。作为培养应用型人才的学校,培养的学生以后将以电子产品的生产、维护、维修等为主要就业方向,工作中要求的是实际动手能力、技术应用能力、创新能力等综合职业能力,那么在教学中如何激发学生学习兴趣,[1]提高其实践动手能力、培养其硬件设计与开发实践技能,是本校教师一直思考的问题,也是本次“数字电子技术”课程改革的核心。本文结合“数字电子技术”课程改革实践,从课程内容改革、实践环节改革、考核方式改革等方面,与大家交流。

一、课程教学内容体系改革

理论教学内容改革旨在使学生切实掌握“数字电子技术”课程理论知识的基础上,获得对数字电路基本分析与设计能力。整个教学内容改革遵循以下原则:强化集成、淡化分立;强化外部特性、淡化内部器件原理;强化宏观设计、淡化微观细节;强化定性分析、淡化定量推导。如教学内容应减少或删除器件内部结构的分析过程,着重介绍器件的作用功能、注意事项、应用场合等,注重理论联系实际。教学内容增加电子技术和方法的综合运用,突出工程性、实用性,激发学生学习兴趣,充分调动其参与意识。

1.课程内容主线

在课程教学实践中制定了一条课程主线,它由数字逻辑电路的两大主要分支组合逻辑电路和时序逻辑电路构成主要研究内容,由电路基本分析与电路基本设计构成主要研究活动,由“轻内部结构分析、重外部特性及功能应用”构成主要研究原则,课程教学主线如图1所示。课程授课内容、授课重点、授课方法围绕课程主线而展开。

2.教学内容安排

在教学内容的选择上注重教学的延续性,以少、精、宽、新为原则。大幅度地削减小规模集成电路的内容,增加对中规模集成电路(MSI)和大规模集成电路(LSI)的讲解。对于中规模集成电路和大规模集成电路,其内部电路一般不作为重点,着重其外部功能及应用,集中精力对基础知识、基本原理和重点内容精心组织、精心讲授。引导学生建立系统的知识结构。从能力培养着眼,精讲多练,注重讲、练结合,加强综合训练,在授课的过程中除了讲解课程一般知识外,还要注重内容的广度。尽量多地教给学生如何理解、分析、归纳、总结问题,避免死记硬背、机械地理解问题。引导学生学会举一反三,掌握学习方法,培养自学能力乃至创新能力,注重理论知识和电路实际应用技能紧密结合,将电子技术新技术、新器件及时地纳入课程教学内容中,以适应电子技术发展需要。

二、实践环节的教学改革

实践教学内容的改革旨在提高学生的实际操作动手能力和技术应用能力。以能力培养为导向,制定本课程实践教学环节,提高实践环节比重,实验课程占总课程学时由原来的20.8%改为38.1%。

1.实验项目综合化

实验项目内容在安排上围绕课程主线进行,[2]使理论课和实验课成为有机的整体,减少验证性实验项目,增加设计性综合性实验项目,加强实物制作类实验项目,同时改革传统实验考核方式,更加注重对实践技能的实施过程的考核,其目的要求如表1所示。

单次实验成绩有两部分构成:电路设计、电路搭接、测试等实验操作成绩,占总成绩的60%;实验报告成绩,根据实验报告评定,占总成绩的40%。

2.课程设计实物化

题目有针对性且行之有效,体现整个课程设计的完整性和先进性,强化工程综合应用意识。“电子技术课程设计”旨在使学生进行一次较全面的综合设计练习,[3]掌握电子电路设计、制作、调试的全过程,全面提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,为将来走上工作岗位打下良好基础。课程设计做到一人一题,且在学期开始就告知学生题目及指标要求等,使学生在明确目的及要求的情况下有充足的时间进行方案选择、电路设计、制作、调试等过程,体现柔性管理。

3.把提交专业作品列入课程要求

依据电子信息工程专业人才培养模式改革,对于骨干专业课,要求学生在当学期完成1~2个专业综合作品。“数字电子技术”作为本专业的一门实践性很强的专业基础课,在当学期由教师拟定或学生自行提出实践项目(元器件数量介于20个至50个之间),要求学生独立完成电路的设计、元器件选择、电路制板、元器件安装、电路焊接及调试等过程,并达到规定指标。同时提交一份不少于2000字的设计报告,对电路原理、调试技术进行阐述,并重点对电路调试过程中出现的问题进行分析,提出一些优化方案。

三、课程考核方式改革

课程考核采取理论考核60%+实践考核40%相结合的方式。

理论考核重点考核本课程的基本概念、基本知识、基本技能和知识应用能力,采用闭卷考试方式。

实践考核包括平时实验成绩和期末实验考试两部分,比例为平时实验成绩占60%,期末实验成绩占40%,平时实验成绩中验证性实验占15%、设计性实验占45%、综合性实验占40%,依据实验操作和实验报告评定;期末考试项目并不是教师重新出题,而是学生做过的实验项目中的设计性或综合性实验,由学生抽签决定,要求学生在有限的时间内独立完成电路设计、元器件安装、调试等过程,由教师依据参数测试结果评定成绩。

四、教学模式与方法改革

为激发学生的学习热情,有效地组织课堂教学,课程组教师一直探索研究“数字电子技术”课程教学模式,形成了互动式、启发式等多种教学方法,以及板书+多媒体+网络相结合的双主互动的教学模式。重点实施“以问题为纲”的教学方法。

1.精心设计课堂教学模式,课堂教学“高思辨、高互动”,形成互动式、启发式教学

高思辨是课堂教学过程中层层推理、循序渐进,适当设置悬念与疑问,并留给学生一定创新思维的空间。如讲到数字集成电路芯片时,对于内部结构作简化处理,重点在外部特性及功能上,由功能示意图、功能表到应用举例逐步进行,层层深入,在讲解完一个类型的举例后,适当增加辅助功能、设置悬念的问题,并留下作为思考,锻炼学生逻辑思维能力。高互动是课堂教学过程中,精心设计各种学生活动,大小结合,难易适度,师生对话与学生讨论相结合,能够体现学生为学习主体、以学生发展为本的教学思想。例如给出小型数字系统设计电路,由学生修改部分电路并更换部分元器件,并当堂讲解更换方案,学生学习积极性明显提高。

2.实施“以问题为纲”教学方法

“以问题为纲”教学方法,即引导学生提出假设、提出问题、分析问题、解决问题,引导学生理解知识产生、发展的过程,即从实际生产和职场第一线中提出问题,结合教学内容进行分析问题、解决问题,并进行提升和推延,从而发现新的问题,再引入新问题的探讨,即把每一次讲授均变成一次创造研究的尝试和训练。此种方式在“数字电子技术”课程教学中的实践效果非常好。例如在讲解集成逻辑器件计数器及应用时,讲完计数器的概念就让学生举例生活中所见哪些是计数器,讲完计数器的功能时就提问日常生活中的数字时钟跟计数器有何联系,并逐层分析24小时60分60秒计数的功能如何用计数器实现。学生很快理解并能够灵活地在其他场合应用运用计数器了,效果很好。

3.板书+多媒体+网络相结合

充分利用现代教育技术手段,可在同样的时间内讲授更多的教学内容,又可使一些抽象、难懂的内容变得形象生动,从而提高学生的学习兴趣的学习主动性,显著改善教学效果。同时利用网络教学,学生可获得关于该课程的各种信息,实现网上学习、网上答疑、网上作业、网上测评等。网络有机地结合板书教学,以扬长避短,获得最佳教学效果。

五、教学效果

通过教学设计和教学实践,实施“以问题为纲”教学模式,增加技能考核与能力培养内容,学生学习积极性明显提高,积极主动思考问题,有些学生甚至在实验课上更换部分元器件,从而改进设计方案再做实验,同时学生实践操作和动手能力切实提高,参加全国学科竞赛获得多项省部级以上获项。学生课程设计质量明显改善,能够独立完成方案设计、器件选择、电路调试以及撰写课程设计说明书,制作实物调试结果基本上达到指标要求,离我校“本科学历教育与职业技能培养”培养目标又更进了一大步。

参考文献:

[1]郭广灵,段守敏,等.电工电子技术课程教学改革与实践[J].中国电力教育,2011,(25).