李蕾

摘? ? 要：文章主要說明在工程教育認證背景下“半導體集成電路”課程在教學內容和教學方法上存在的問題，針對性地提出相應的改革方案。對現有教學內容進行豐富和優(yōu)化，通過對不同內容采取不同的教學方法來提高學生學習的積極性和主動性;通過“線上+線下”、實踐教學等教學模式，改變教學理念，達到提升教學效果的目的，從而滿足集成電路產業(yè)快速發(fā)展對人才的需求。

關鍵詞：“半導體集成電路”;工程教育認證;教學模式

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1002-4107（2021）07-0072-02

半導體集成電路是信息技術產業(yè)的核心和基石。在工程教育認證背景下，為了滿足現代工業(yè)對集成電路人才的需求，“半導體集成電路”課程原有教學模式需要改

變。這門課程不僅需要體現集成電路分析與設計的基礎知識（元器件和單元電路的版圖結構、集成電路的版圖設計以及可靠性設計和可測性設計方面），還要兼顧半導體集成電路的最新發(fā)展（如集成電路的可靠性和可測性設

計等），以滿足集成電路產業(yè)的飛速發(fā)展，因此教學模式需要與時俱進[1-2]。通過本門課程的學習，要讓學生認識到我國集成電路產業(yè)發(fā)展現狀和產業(yè)發(fā)展瓶頸，從而實現半導體集成電路產業(yè)的高質量發(fā)展。

傳統“半導體集成電路”課程教學存在課程目標設置不明確、教學方法過于單一、學生參與度低等問題，已經無法滿足當代大學生學習需求。集成電路教學體系的改革從教學模式的靈活調整，到科技前沿內容的與時俱進，再到實際工程問題的能力培養(yǎng)，受到廣泛關注。依據專業(yè)素養(yǎng)以及培養(yǎng)目標，靈活調整教學模式;科技前沿內容可以通過隨堂引入或開設前沿講座，讓學生及時了解集成電路在科學研究、工程技術上的最新發(fā)展;充分利用互動性強的互聯網技術輔助提高學生的學習興趣和課程參與度，從而提升學生學習效果。線上線下混合式教學模式非常值得嘗試。

一、“半導體集成電路”課程教學目前存在的問題

“半導體集成電路”課程的主要教學內容是研究半導體集成電路的制備工藝、結構設計和版圖設計，分析各種元器件的特性、寄生效應以及如何減小寄生效應。在授課過程中缺少以具體半導體集成電路產品為例，介紹集成電路的正向設計和逆向設計，無法提高學生分析和設計集成電路的能力。

在授課方式上，本門課程的教學方法過于單一，為了提高學生聽課質量和學習效果，需要增加先進的教學方法。目前，本門課程在教學方法上，主要是以板書的形式進行講解，以PPT演示的形式輔助授課，在課堂有限的時間內大量灌輸半導體集成電路基礎知識，形成的知識體系不完整;教學過程中主要以提問的方式活躍課堂氣氛。這種教學方法無法真正調動學生學習興趣和自主學習能力;對于集成電路中各種元器件的分析方法和制備工藝沒有動態(tài)演示過程，只是單獨地以剖面圖的形式進行講解，學生很難完全理解;由于集成電路生產需要超凈環(huán)境，并且工藝設備昂貴，學生只能從書本上進行學習。當前必須解決的問題就是改變教學模式，激發(fā)學生的學習興趣和主動性，提高學生實踐能力。

二、“半導體集成電路”課程教學模式的改革

教學模式的改革包括“線上課程+線下課程”，對于“集成電路工藝”以及“微納電子器件”部分的教學與集成電路虛擬實現（VR）實驗室結合等。線下教學內容作為本課程教學內容的主線，輔以線上教學來提高學生學習效果，提升課前預習、課堂聽講和課后復習的效率;增加實踐教學，提高學生實踐能力和相關基礎知識的理解能力，進一步滿足工程需求。

（一）基于多媒體的線下教學模式

雙極集成電路、MOS集成電路和Bi-CMOS電路典型制造工藝無法進行現場操作，在沒有實驗條件的情況下，各個工藝步驟（氧化、光刻、擴散等工藝）采用播放多媒體動畫的形式模擬。以觀看動畫和視頻的形式，使學生更容易和直觀地理解抽象的制備工藝，教學效果得以改善。

（二）“線上+線下”教學模式

采用線上線下相結合的教學模式，既培養(yǎng)了學生自主學習與主動學習的能力，又系統地講解了半導體集成電路的基本理論與基本概念，從而提高本門課程的教學質量。線上教學主要在超星學習通上建設先進的課程信息化體系，為學生提供更多關于集成電路的免費學習資源，并通過簽到、討論、作業(yè)、調查問卷、考試等功能，實時了解學生的學習效果和學習進展。線上教學不僅可以彌補線下教學教學方法和教學內容單一的問題，還可以使學生在課余時間能夠查缺補漏。學生通過查找資料，對線下教學沒有充分理解的學習內容進行自主學習，從而培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。通過“線上+線下”教學模式，使學生能夠實時了解集成電路的最新發(fā)展情況。

在超星學習通的先進課程信息化體系建設中，教學課件、電子教案和教學錄像可以上傳，為學生提供自學和復習資源。教師利用線上教學平臺對學生進行課堂小測或布置作業(yè)，并把這一考核納入本課程的期末成績中，這樣可以豐富考核方式并制訂更為合理的學習成績評價標準。在超星學習通上，需要定期發(fā)放調查問卷，了解學生現階段對課程體系的認識和看法，及時調整授課內容和方法，達到最佳教學模式。線上教學可以擴展學生的知識視野，也可以培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，為提高學生實踐能力奠定理論基礎。

在線下教學中，利用超星學習通進行課堂簽到，通過自拍筆記的形式，對學生每堂課上課狀態(tài)進行考核，有效地避免了課上點名占用上課時間的問題。在超星學習通中發(fā)布討論題，學生通過課堂學習和網上查閱文獻資料等方法，整合各種有用信息，以分組討論的方式完成發(fā)言。將討論問題作為進一步學習和整合知識的方法，培養(yǎng)學生主動學習、發(fā)現和解決問題的能力。分組討論首先根據本門課程知識體系，設計每堂課的相關討論問題;將全班學生分組，教師組織學生課堂討論，各小組討論后需要匯報討論結果;在討論過程中，教師需要不斷引導和啟發(fā)學生;最后，教師針對每組發(fā)言進行點評，概括并歸納討論所涉及的知識重點與難點。小組討論的學習方式有利于提高學生自主研究能力，有利于促進團隊協作能力，有利于激發(fā)學生主動學習能力。

（三）實踐教學

由于工程化需求，“半導體集成電路”課程的講授需要知識的連貫性和完整性，知識體系需要環(huán)環(huán)相扣、融會貫通，學生對所學課程不能只停留在概念的理解上。在本門課程授課過程中需要引入“集成電路工藝”以及“微納電子器件”實踐教學，用于彌補“線上+線下”教學模式以理論教學為主的缺點[3]。實踐教學的優(yōu)勢在于能夠結合專業(yè)特點，將理論學習上升到實踐，用于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。

半導體集成電路技術更新非?？?，主要體現在電路設計和工藝水平更新上。在“半導體集成電路”課程中，有效利用EDA軟件精確地實現半導體集成電路設計并完成驗證;利用集成電路虛擬實現（VR）實驗室，在虛擬環(huán)境下實現集成電路制備的完整工藝，在模擬真實工藝場景下進行實踐，為學生今后的工作和進一步深造，積累實踐工作經驗。本課程的實踐教學由教師提出實驗內容，由學生提出設計方案并動手操作，整個實驗過程以小組的形式完成，教師在整個過程中進行指導。通過實踐教學，加深學生對相關半導體集成電路基礎知識的理解和掌握。

（四）考核方式

在教學模式改革后的考核方式上，應在整個教學環(huán)節(jié)的基礎上，對學生在本門課程上的表現做出更加全面的評價，考核方式包括多個環(huán)節(jié)，其中，平時成績（出勤+課堂提問+小組討論+線上作業(yè)）占總成績的40%，實

踐考核占總成績的20%，期末考試（閉卷）占總成績的

40%，以上三部分成績用于綜合評定學生在本課程的總成績。

三、超星學習通對“半導體集成電路”課程的挑戰(zhàn)

“半導體集成電路”是一門面向應用、具有很強綜合性的專業(yè)課程。在學習過程中，灌輸大量專業(yè)知識容易讓學生覺得枯燥無味，傳統的教學模式已不再適用于現代化的高等教育。超星學習通為“半導體集成電路”課程的改革創(chuàng)新提供新的契機，學生和教師使用手機等無線設備，不受時間和空間的約束，構建靈活的學習形式，展現出個性化學習方式、多元化學習內容、便捷式學習設備、移動式學習時空、交互式學習模式。

（一）對教師的挑戰(zhàn)：制作學習資源、發(fā)布學習要求、設計教學過程

在工程教育認證的背景下，教師應充分挖掘超星學習通的學習功能，以學生為主體，為學生提供多元化的學習資源。專業(yè)課教師不僅需要具備過硬的專業(yè)知識，還需要精通信息技術方面的知識，這樣才能更加全面地完善半導體集成電路的知識體系，完成網絡資源的收集、整理和制作工作，發(fā)布學習要求，設計教學過程。充分發(fā)揮超星學習通的優(yōu)勢，改善學生學習的整體環(huán)境。

（二）對學生的挑戰(zhàn)：自主學習、合作學習、競爭學習

多數學生對超星學習通的認識還不是十分清晰，缺乏自主學習經歷和指導，還需要進一步明確學習目標和學習計劃。當學生使用超星學習通平臺學習時，要掌握自主學習的正確方法，選擇自己想要學習的知識，使自主學習、合作學習和競爭學習能力得到全面提升。

“半導體集成電路”是電子科學與技術（微電子）專業(yè)大四學生的專業(yè)必修課，是對學生整個大學階段專業(yè)課程知識體系的進一步擴展和延伸。本門課程基于工程教育認證的教學改革在于改善“半導體集成電路”課程以理論教學為主的授課方式、課程體系不完備等問題。隨著半導體集成電路產業(yè)的快速發(fā)展，教學模式改革勢在必行，“線上+線下”和實踐教學等教學模式能夠指導從集成電路設計、流片生產到芯片測試的每一個與工程實踐相對應的環(huán)節(jié)，完成以工程需求為導向的最優(yōu)化教學模式，培養(yǎng)出創(chuàng)新型集成電路人才。

參考文獻：

[1]郝麗.LBL整合PBL+TBL教學模式在動物解剖學教學中的應用[J].黑龍江教育（理論與實踐），2014（5）：31.

[2]海峽，李文娟，柴明鋼，等.現代電子技術課程體系的設計與建設[J].科技信息（科學教研），2007（35）：677.

[3]康海燕，馮曉麗，蔡覺平.數字集成電路實驗教學改革與實踐[J].高教學刊，2019（12）：141.

■ 編輯∕陳晶