摘 要：《數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)原理》是電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)課程，通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生了解數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)的基本概念、原理和方法。本文從課程教學(xué)要求出發(fā)，提出了一些改革措施及實(shí)施計(jì)劃，力求從課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐教學(xué)方面進(jìn)行改革，為社會(huì)培養(yǎng)出優(yōu)秀的應(yīng)用型人才。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；改革措施；實(shí)施計(jì)劃

基金項(xiàng)目：邵陽學(xué)院教改項(xiàng)目（2016JG43）

1 引言

《數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)原理》是電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)一門專業(yè)課程，課程所涉及專業(yè)技能是IC設(shè)計(jì)人員必須掌握的。課程旨在加強(qiáng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和就業(yè)競爭力。通過學(xué)習(xí)要求學(xué)生掌握數(shù)字集成電路的基本構(gòu)成、基本工作原理，并具備簡單的數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)能力。為以后工作上利用自動(dòng)化設(shè)計(jì)工具實(shí)現(xiàn)數(shù)字集成電路的掩膜版圖的設(shè)計(jì)、版圖參數(shù)的提取奠定重要的理論基礎(chǔ)；為后續(xù)實(shí)踐環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)和畢業(yè)后從事專業(yè)相關(guān)工作做好準(zhǔn)備。本課程包含兩個(gè)主要部分，第一部分是建立相應(yīng)的描述模型并對(duì)其進(jìn)行仿真測試，通過仿真測試，檢查所設(shè)計(jì)的邏輯描述模型是否符合設(shè)計(jì)規(guī)范的要求；第二部分是根據(jù)所建立的邏輯結(jié)構(gòu)模型，完成相應(yīng)電路設(shè)計(jì)和仿真測試。

2 教學(xué)要求

2.1 理論教學(xué)目的及要求

《數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)原理》詳細(xì)介紹了數(shù)字集成電路從寄存器設(shè)計(jì)到邏輯網(wǎng)表自動(dòng)化設(shè)計(jì)所涉及的諸多重要工作，其中包含底層的寄存器設(shè)計(jì)方法、VHDL與PSPICE邏輯仿真設(shè)計(jì)、CMOS反相器設(shè)計(jì)、CMOS組合邏輯門的設(shè)計(jì)以及時(shí)序邏輯門設(shè)計(jì)等。本書不僅涵蓋了數(shù)字集成電路寄存器編碼的重要理論知識(shí)，而且充分結(jié)合了目前集成電路仿真工具-VHDL與PSPICE邏輯仿真，可有從實(shí)驗(yàn)中對(duì)電路進(jìn)行模擬實(shí)現(xiàn)。本書基本概念的講解十分易懂，書本講解內(nèi)容以及課后習(xí)題與社會(huì)實(shí)踐聯(lián)系十分緊密，給學(xué)生以后的工作奠定了堅(jiān)實(shí)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。

2.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的及要求

本課程的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘箤W(xué)生掌握數(shù)字集成電路的基本工作原理、基本分析方法、基本應(yīng)用技能、仿真軟件的使用和虛擬儀器正確操作。使學(xué)生能夠分析、設(shè)計(jì)由各種集成電路構(gòu)成的基本電路，并初步具備根據(jù)實(shí)際要求應(yīng)用這些單元電路構(gòu)成簡單數(shù)字系統(tǒng)的能力，為今后專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。

3 改革措施

3.1 改革內(nèi)容

為適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)飛速發(fā)展的需要，更好地培養(yǎng)應(yīng)用型和創(chuàng)新型電子技術(shù)人才，數(shù)字集成電路實(shí)踐教學(xué)改革勢在必行。在具體實(shí)施中主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）認(rèn)真組織課程內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)課程理論教學(xué)重點(diǎn)，提高課程實(shí)踐教學(xué)時(shí)間；

教師在上課之前應(yīng)當(dāng)認(rèn)真組織教學(xué)內(nèi)容，做到難點(diǎn)重點(diǎn)突出，并針對(duì)難點(diǎn)重點(diǎn)剖析，提交教學(xué)效率。

（2）大力加強(qiáng)開放性實(shí)驗(yàn)建設(shè)，努力提高學(xué)生自己操作能力；

當(dāng)代大學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)踐能力非常差，加強(qiáng)開放性實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)就顯得十分重要，一方面給學(xué)生提高足夠多的獨(dú)立思維空間和時(shí)間，另一方面培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力。

（3）注重課程設(shè)計(jì)，切實(shí)提高學(xué)生實(shí)踐能力；

課程設(shè)計(jì)要求每一組學(xué)生單獨(dú)完成一個(gè)課題，而每個(gè)學(xué)生都要獨(dú)立完成課題中的每一個(gè)子課題，這樣以分配任務(wù)的形式給每個(gè)學(xué)生提供思考空間，同時(shí)教師指導(dǎo)學(xué)生完成電路的制作與調(diào)試。

（4）課堂增加“實(shí)踐驗(yàn)證型”題型練習(xí)，提高學(xué)生的創(chuàng)造性；

以前每門課的作業(yè)都是書面形式的，它對(duì)鞏固和加強(qiáng)所學(xué)知識(shí)有一定的積極作用，這方面應(yīng)予肯定，可是就培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)知識(shí)能力而言，則明顯有不足之處?！稊?shù)字集成電路設(shè)計(jì)原理》課程實(shí)踐性較強(qiáng)而且易于訓(xùn)練。根據(jù)這些特點(diǎn)，增設(shè)“實(shí)踐驗(yàn)證型”題型，即同學(xué)們可以選擇具有綜合性或設(shè)計(jì)性的題目作為自己的課后作業(yè)。同學(xué)們不僅要完成書面表達(dá)外，而且還要親自到實(shí)驗(yàn)室測試并驗(yàn)證結(jié)論。解一個(gè)題目一般有許多種方法，其中有些題目構(gòu)思巧妙、簡單易懂。長此以往，就能使學(xué)生看到自己的進(jìn)步，這樣大大激發(fā)他們的創(chuàng)造性[1]。

（5）鼓勵(lì)學(xué)生課余時(shí)間多參加業(yè)余活動(dòng)，如程序設(shè)計(jì)大賽、電子設(shè)備維修協(xié)會(huì)，國家級(jí)和省級(jí)電子設(shè)計(jì)競賽，提高動(dòng)手實(shí)踐能力；

（6）組織學(xué)生進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí)，在生產(chǎn)實(shí)習(xí)過程中將專業(yè)理論知識(shí)切實(shí)融合進(jìn)社會(huì)需求中[2]；

（7）大力引進(jìn)企業(yè)相關(guān)專業(yè)人員來校舉辦與數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)的講座，著實(shí)提高學(xué)生學(xué)習(xí)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的興趣[3]。

3.2 改革目標(biāo)

通過教學(xué)改革，在以下幾方面有所提高：

（1）提高學(xué)生對(duì)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的興趣，進(jìn)一步調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)的興趣，這對(duì)以后其他專業(yè)課的開設(shè)奠定了基礎(chǔ)；

（2）培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力，能自主設(shè)計(jì)電路和電路調(diào)試[4]；

（3）提高學(xué)生的自我動(dòng)手能力，為后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)；

（4）修改數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)原理的教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)大綱，為培養(yǎng)優(yōu)秀的集成電路人才奠定理論基礎(chǔ)。

3.3 擬解決的問題

（1）改革教學(xué)方法，提高學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)集成電路的興趣[5]；

（2）增加綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，著重提高學(xué)生動(dòng)手能力；

（3）加緊校企合作，提高學(xué)生對(duì)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的興趣[6]。

3.4 具體實(shí)施計(jì)劃

（1）考察調(diào)研外校數(shù)字集成電路的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)情況，并總結(jié)歸納其教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)方法，得出改革思路。比如增加綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)個(gè)數(shù)，增添課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目或修改課程設(shè)計(jì)內(nèi)容。

（2）參加學(xué)校組織的課外進(jìn)修學(xué)習(xí)，提高自身對(duì)本課程體系的認(rèn)識(shí)與見解，并建立適合本專業(yè)數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)原理的課程教學(xué)體系；修改課程教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱；成立電子興趣小組；聯(lián)系校企合作單位。

（3）實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的調(diào)整。改善實(shí)驗(yàn)場地，盡量做到實(shí)驗(yàn)室全開放；實(shí)驗(yàn)考核方式的改革；實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師指導(dǎo)方式的調(diào)整。endprint

（4）認(rèn)真組織課程內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)課程理論教學(xué)重點(diǎn)，提高課程實(shí)踐教學(xué)時(shí)間，注重實(shí)踐教學(xué)以及實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)。要求學(xué)生自己選題并獨(dú)立完成論文報(bào)告的撰寫以及實(shí)物的制作與測試。

（5）組織同行教師聽課，評(píng)教，以及檢查實(shí)驗(yàn)進(jìn)行情況和課程設(shè)計(jì)情況并召開座談會(huì)討論本課程的教學(xué)改革進(jìn)行情況。

4 結(jié)束語

《數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)原理》是電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)課程，通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生了解數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)的基本概念、原理與方法。了解數(shù)字集成電路的版圖設(shè)計(jì)原理以及相關(guān)行業(yè)軟件、熟悉計(jì)算機(jī)版圖輔助設(shè)計(jì)軟件PSPICE，了解工藝模擬和器件模擬的概念和作用以及典型的模擬軟件，具備初級(jí)IC設(shè)計(jì)能力。我院有一個(gè)電子工程實(shí)踐中心，為我院乃至全校電子類專業(yè)提供絕大多數(shù)的實(shí)踐教學(xué)場地，還有較高素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師，能夠?qū)?shí)踐教學(xué)改革提供基本的保障。所有這些為本課題的開展提供了堅(jiān)實(shí)的教學(xué)改革基礎(chǔ)和環(huán)境。但不適宜應(yīng)用型人才培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置、教學(xué)模式，從硬件環(huán)境還是軟件環(huán)境，都有待于提高。一是學(xué)校提供的開放性實(shí)驗(yàn)場地偏少；二是課程設(shè)計(jì)中需動(dòng)手實(shí)踐制作實(shí)物所需的元器件數(shù)量不足；三是缺少固定的、與集成電路相關(guān)的公司提供給學(xué)生進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí)。因此學(xué)校應(yīng)該加大教學(xué)改革、課程建設(shè)、校企合作和師資培養(yǎng)的力度，提供新模式的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。通過實(shí)踐教學(xué)模式的改革使電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生不僅掌握數(shù)字集成電路的理論知識(shí)，還能通過課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)出優(yōu)秀的應(yīng)用型人才。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介

彭森，邵陽學(xué)院信息工程學(xué)院教師。endprint