【摘 要】集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)實(shí)用Linux/Unix的工業(yè)化教學(xué)模式是在集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)人才需求大幅增加的社會(huì)背景下應(yīng)運(yùn)而生的，與以往教學(xué)模式相比，有針對(duì)性強(qiáng)、注重培養(yǎng)自我學(xué)習(xí)能力、注重培養(yǎng)實(shí)際操作能力、注重培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作能力等方面優(yōu)勢(shì)，工業(yè)化產(chǎn)業(yè)化的教學(xué)模式在課程教學(xué)中實(shí)施了課程結(jié)構(gòu)原子化、講練結(jié)合、產(chǎn)品代替實(shí)驗(yàn)、工程代替考試等幾個(gè)方面的措施。

【關(guān)鍵詞】集成電路設(shè)計(jì) 工業(yè)化教學(xué)模式 研究與實(shí)踐

一、集成電路設(shè)計(jì)業(yè)背景

集成電路（Integrated Circuit，IC）是指將很多微電子器件電路集成在芯片上的一種高級(jí)微電子器件。通常使用硅為基礎(chǔ)材料，在上面通過擴(kuò)散或滲透技術(shù)形成N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體及PN結(jié)。20世紀(jì)中期，半導(dǎo)體設(shè)備可實(shí)現(xiàn)真空管功能的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，以及半導(dǎo)體制造技術(shù)的進(jìn)步，使得集成電路成為可能。第一個(gè)集成電路雛形是由杰克·基爾比于1958年完成的。僅僅在其開發(fā)后半個(gè)世紀(jì)，集成電路變得無(wú)處不在，電腦、手機(jī)和其他數(shù)字電器成為現(xiàn)代社會(huì)結(jié)構(gòu)不可缺少的一部分。

二、Linux/Unix背景

UNIX操作系統(tǒng)（UNIX）是美國(guó)ATT公司1971年在PDP-11上開發(fā)的操作系統(tǒng)，具有多用戶、多任務(wù)的特點(diǎn)，支持多種處理器架構(gòu)。Linux操作系統(tǒng)（Linux），是一系列類Unix計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的統(tǒng)稱。Linux操作系統(tǒng)是自由軟件和開放源代碼發(fā)展中最著名的例子。

在集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)中，有著簡(jiǎn)明清晰的權(quán)限控制、高穩(wěn)定性、高性能、可大規(guī)模并行以及有著深厚開發(fā)工具基礎(chǔ)的Linux/Unix操作系統(tǒng)被廣泛地使用。這就意味著，掌握Linux/Unix操作系統(tǒng)的使用是集成電路設(shè)計(jì)工程師必需的基本技能。為了滿足工業(yè)界的需求以及培養(yǎng)合格的工程碩士，數(shù)字集成電路與系統(tǒng)集成專業(yè)設(shè)置了工業(yè)Linux/Unix課程以培訓(xùn)相關(guān)技能。

工業(yè)Linux/Unix課程則主要針對(duì)集成電路設(shè)計(jì)工業(yè)界的需求，對(duì)未來(lái)的集成電路工程師進(jìn)行必要的職業(yè)技能培訓(xùn)，使其能在進(jìn)入工業(yè)界后迅速地熟悉相應(yīng)的開發(fā)平臺(tái)并在該平臺(tái)上發(fā)揮其集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的知識(shí)與技能。該課程有著以下特點(diǎn)：

（一）針對(duì)性強(qiáng)。本課程的教學(xué)目標(biāo)非常明確：使得學(xué)生們通過該課程的學(xué)習(xí)能夠掌握工業(yè)生產(chǎn)流程中最有可能遇到的部分知識(shí)與技能，擁有很強(qiáng)的針對(duì)性。

（二）注重培養(yǎng)實(shí)際操作能力。本課程的目標(biāo)是培養(yǎng)可進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)開發(fā)的集成電路設(shè)計(jì)工程師，滿足工業(yè)界的需求，而不是為研究院所提供科研人才，實(shí)際的操作能力是本課程的重點(diǎn)所在。

三、工業(yè)化教學(xué)模式

為滿足該課程的教學(xué)目標(biāo)，建議對(duì)工業(yè)化產(chǎn)業(yè)化的教學(xué)模式在該課程教學(xué)中實(shí)施2.以下幾個(gè)方面的措施：

（一）課程結(jié)構(gòu)原子化。針對(duì)該課程知識(shí)點(diǎn)眾多針對(duì)性強(qiáng)的特點(diǎn)，重新梳理課程結(jié)構(gòu)、整理課程體系。將課程內(nèi)容按照工業(yè)界開發(fā)流程分割排列為若干相對(duì)獨(dú)立又相互聯(lián)系的單元。即仿真以下情景：一組從未接觸過Linux/Unix操作系統(tǒng)的工程師被要求在該操作系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，同時(shí)項(xiàng)目開發(fā)與時(shí)間進(jìn)度均有著相應(yīng)的要求，那么他們應(yīng)該如何學(xué)習(xí)，何時(shí)以及如何在學(xué)習(xí)階段和開發(fā)階段相互切換，才能以最優(yōu)解完成任務(wù)。

（二）講練結(jié)合。針對(duì)該課程注重實(shí)際操作能力的特點(diǎn)，該課程一半以上的課時(shí)設(shè)置為實(shí)驗(yàn)課；并在時(shí)間上與講授課程結(jié)合，講完一個(gè)單元隨即練習(xí)一個(gè)單元。既能及時(shí)鞏固講授課程內(nèi)容，又能及時(shí)發(fā)現(xiàn)不足。比如在版本控制工具subversion講授課后，安排學(xué)生上機(jī)以小組形式使用該工具進(jìn)行開發(fā)。通過不同組員同時(shí)更改同一源代碼文件后自動(dòng)報(bào)告有需要解決的更新沖突這一虛擬場(chǎng)景，使得學(xué)生能充分體會(huì)到使用版本控制工具的優(yōu)勢(shì)和好處，進(jìn)而自發(fā)地進(jìn)行練習(xí)希望能夠掌握并使用該工具來(lái)完成自己最終的課程設(shè)計(jì)。

（三）產(chǎn)品代替實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)課中，以逐步完成一個(gè)實(shí)際產(chǎn)品為最終目標(biāo)，有機(jī)結(jié)合不同單元的教學(xué)內(nèi)容。拋棄了以往的給出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容列表，學(xué)生們按部就班走流程的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?。?shí)驗(yàn)課沒有硬性要求，但最終需要提交完整的產(chǎn)品作為實(shí)驗(yàn)成果。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)課最后會(huì)提出若干思考問題，鼓勵(lì)創(chuàng)新，引導(dǎo)學(xué)生完成額外的功能以完善自己的產(chǎn)品。如前面所述的makefile實(shí)驗(yàn)中，鼓勵(lì)學(xué)生改進(jìn)優(yōu)化原有示例，不同的學(xué)生就會(huì)提出不同的解決方案，改良的方式各有側(cè)重，有的傾向與代碼的簡(jiǎn)潔性，有的傾向于功能的完整性，有的則傾向于用戶體驗(yàn)的舒適性。這樣不但鍛煉了學(xué)生的自學(xué)能力，同時(shí)還培養(yǎng)了其跳出書本、主動(dòng)思考的創(chuàng)新精神。

（四）工程代替考試。課程終期設(shè)置從實(shí)際工業(yè)環(huán)境中抽象出來(lái)的實(shí)際工程來(lái)作為對(duì)學(xué)生水平的考核。給予學(xué)生的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)文檔相當(dāng)于工業(yè)界的客戶需求文檔。學(xué)生需要靈活應(yīng)用課程中學(xué)到的內(nèi)容、模仿實(shí)驗(yàn)課中使用的流程進(jìn)行自主開發(fā)，完成能夠滿足需求書上描述功能的產(chǎn)品，提交包括最終產(chǎn)品、源代碼、用戶手冊(cè)、設(shè)計(jì)手冊(cè)、測(cè)試計(jì)劃書以及工程開發(fā)進(jìn)度記錄等一系列成果。并在最后課上通過產(chǎn)品展示的方式向全班同學(xué)“推銷”其產(chǎn)品，而其他同學(xué)則通過客戶角度給予該產(chǎn)品評(píng)價(jià)。通過前期的產(chǎn)品測(cè)試、撰寫用戶手冊(cè)、設(shè)計(jì)推銷手段等流程給予成果自評(píng)，并通過其他學(xué)生的反饋得到客戶評(píng)價(jià)，從而使得學(xué)生能更深刻地認(rèn)識(shí)到自己產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，進(jìn)而在設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的流程中掌握課程中所要求的知識(shí)與技能。

筆者認(rèn)為，研究生階段的教學(xué)工作一定要傾向于研究性教學(xué)或工程性教學(xué)。這兩種教學(xué)和之前階段的高等教育最大的不同就在于開放性、可擴(kuò)展性的教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生的自學(xué)意識(shí)和創(chuàng)新精神是非常必要的。通過在集成電路專業(yè)實(shí)用Linux/Unix教學(xué)中研究并實(shí)踐工業(yè)化的教學(xué)模式，并觀察總結(jié)學(xué)生的反饋，該教學(xué)模式非常適用并且效果優(yōu)秀。該教學(xué)模式不但能夠顯著提高學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)和技能的關(guān)注度與投入度，而且還能培養(yǎng)其自學(xué)能力、創(chuàng)新精神、活學(xué)活用的能力等潛在能力，是工程型課程教學(xué)中不可多得的優(yōu)秀教學(xué)模式。

參考文獻(xiàn)：

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