集成電路教育全文(5篇)

摘要：以集成電路設(shè)計(jì)課程為依托，針對(duì)微電子技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，挖掘與專業(yè)核心課程關(guān)聯(lián)的內(nèi)容，學(xué)習(xí)集成電路行業(yè)發(fā)展的相關(guān)政策，在課程內(nèi)容中引入相關(guān)的企業(yè)案例。

關(guān)鍵詞：集成電路設(shè)計(jì)；育人案例；效果評(píng)價(jià) 

引言

集成電路產(chǎn)業(yè)作為我國(guó)當(dāng)今著力發(fā)展的戰(zhàn)略支柱產(chǎn)業(yè)，對(duì)于我國(guó)微電子行業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新來(lái)說(shuō)具有十分重要的地位。隨著中興事件、華為事件、中美貿(mào)易戰(zhàn)等威脅到我國(guó)科技發(fā)展的眾多事件的發(fā)酵，國(guó)人也逐漸提高了對(duì)集成電路產(chǎn)業(yè)的關(guān)注度。這有利于激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義熱情和積極拼搏、努力奮斗的職業(yè)使命。

1教學(xué)設(shè)計(jì)的背景

我校自微電子技術(shù)專業(yè)開(kāi)設(shè)以來(lái)，集成電路設(shè)計(jì)課程就應(yīng)運(yùn)而生，前后經(jīng)歷了示范校建設(shè)、骨干院校建設(shè)、診斷改進(jìn)等一系列的課程建設(shè)和改革，有著較深的育人理念和知識(shí)沉淀。作為一所高職院校本門(mén)課程的德育目標(biāo)就是培養(yǎng)具有良好的職業(yè)道德，較強(qiáng)的專業(yè)能力、方法能力和社會(huì)能力，能滿足生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線需要的德、智、體、美、勞全面發(fā)展的軍工特質(zhì)高素質(zhì)技術(shù)技能人才,因此將課程思政融入其中探索新的育人培養(yǎng)模式是非常有必要和有意義的。

2教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)踐

0引言

高校專業(yè)及課程的設(shè)置應(yīng)該與社會(huì)發(fā)展相適應(yīng)，才能更好地發(fā)揮學(xué)校的功能，源源不斷地為相關(guān)產(chǎn)業(yè)輸送所需的人才，推動(dòng)社會(huì)快速地發(fā)展。《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》明確指出：“集成電路產(chǎn)業(yè)是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心，是支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和保障國(guó)家安全的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，當(dāng)前和今后一段時(shí)期是我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略機(jī)遇期和攻堅(jiān)期?！币虼?，高校有必要加大集成電路相關(guān)專業(yè)及課程的改革力度，以滿足國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求。

1集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)教學(xué)的重要性

雖然改革開(kāi)放以來(lái)，我們國(guó)家在幾乎各個(gè)領(lǐng)域都取得了舉世矚目的成就，甚至很多高技術(shù)電子產(chǎn)品也都可以自主研發(fā)。但是事實(shí)上，由于我們自己不能自主設(shè)計(jì)制造作為核心技術(shù)的集成電路，必須從國(guó)外購(gòu)買(mǎi)，所以一方面給我們的國(guó)防、關(guān)鍵基礎(chǔ)行業(yè)等增加了不可預(yù)知的風(fēng)險(xiǎn)，另一方面也使我們相關(guān)產(chǎn)業(yè)的公司利潤(rùn)極低，極大地制約了其發(fā)展。客觀地講，我國(guó)在集成電路技術(shù)研究方面的起步不算太晚，但是由于各種原因，前期進(jìn)展緩慢，相反歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家卻抓住契機(jī)飛速發(fā)展，因此導(dǎo)致我們與這些發(fā)達(dá)國(guó)家的差距越來(lái)越大。1999年從德國(guó)學(xué)成歸來(lái)的王志功教授起草了《關(guān)于國(guó)家設(shè)立集成電路設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)專項(xiàng)基金，開(kāi)展中國(guó)芯片工程的建議》，呈送給中央相關(guān)部委，得到了李嵐清副總理等中央領(lǐng)導(dǎo)的高度重視，進(jìn)而制定了正確的發(fā)展戰(zhàn)略，從而使我國(guó)在集成電路領(lǐng)域掀起一輪研究熱潮。經(jīng)過(guò)十余年的發(fā)展、積累，我國(guó)集成電路相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈逐漸完善，且培養(yǎng)了大批具有相關(guān)知識(shí)背景的高素質(zhì)人才。隨后，國(guó)家也在政策資金等方面，不失時(shí)機(jī)地給以引導(dǎo)培育?！秶?guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006－2020年）》《、電子信息制造業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》《、集成電路產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》等重要文件中強(qiáng)調(diào)了要大力發(fā)展集成電路。尤其，在2014年6月工業(yè)和信息化部公布了《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》，并隨后設(shè)立了“國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金”。高校肩負(fù)著為社會(huì)輸送所需的高素質(zhì)人才的使命，因此為了配合國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大戰(zhàn)略，高校應(yīng)該及時(shí)了解集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)人才素質(zhì)的需求變化，不斷審查、完善、革新集成電路相關(guān)的課程及教學(xué)。

2集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)課程配置的協(xié)調(diào)性

無(wú)生產(chǎn)線設(shè)計(jì)模式稱為大陸集成電路產(chǎn)業(yè)的基本模式，更具體地講，當(dāng)前集成電路產(chǎn)業(yè)主要分為設(shè)計(jì)、制造、封裝和測(cè)試幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分，相應(yīng)地，高校就應(yīng)該設(shè)立相應(yīng)的專業(yè)方向及課程，使學(xué)生能夠掌握相應(yīng)的專業(yè)技能，以便于畢業(yè)后能夠勝任相關(guān)領(lǐng)域的工作。然而，作為一個(gè)大學(xué)生來(lái)講，由于大學(xué)期間課程學(xué)時(shí)有限，不可能僅僅通過(guò)課堂的學(xué)習(xí)掌握所有知識(shí)，所以應(yīng)該有針對(duì)性地、系統(tǒng)地協(xié)調(diào)相關(guān)課程的學(xué)期安排及課程類型安排，一方面要保證每一方向課程體系的完整連貫性，另一方面又能給學(xué)生以足夠的自由選修其它的相關(guān)方向的課程。比如，大一可以安排認(rèn)知實(shí)習(xí)或相關(guān)課程，通過(guò)深入淺出的講解，可以讓學(xué)生對(duì)整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)鏈及技術(shù)鏈有一個(gè)宏觀的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，也利于學(xué)生有目的性地選擇感興趣的、想深入學(xué)習(xí)研究的專業(yè)方向及其所需的相應(yīng)課程；大二、大三則應(yīng)該安排一些專業(yè)基礎(chǔ)課及專業(yè)選修課，一方面要考慮到覆蓋面、保證每個(gè)方向的課程完整性，另一方面要確保課程安排的順序正確，課程類型合適；大四可以安排方向性更強(qiáng)的專業(yè)限選課及畢業(yè)設(shè)計(jì)。集成電路設(shè)計(jì)、制造、封裝和測(cè)試又是密不可分的，王志功教授認(rèn)為一個(gè)合格的集成電路設(shè)計(jì)人員應(yīng)該具備系統(tǒng)、電路、器件、工藝及工具幾個(gè)方面的知識(shí)。下面我們主要從具有代表性的集成電路設(shè)計(jì)角度來(lái)討論。具體到特定高校，特別是集成電路相關(guān)專業(yè)開(kāi)設(shè)時(shí)間不長(zhǎng)的高校，由于學(xué)科及課程設(shè)置的歷史原因以及集成電路相關(guān)師資力量、實(shí)驗(yàn)環(huán)境建設(shè)需要時(shí)間周期較長(zhǎng)，所以不可能一蹴而就地開(kāi)設(shè)所有相關(guān)的課程。通常，傳統(tǒng)通信系統(tǒng)專業(yè)比較強(qiáng)的院系課程會(huì)偏重系統(tǒng)、電路以及工具等，而傳統(tǒng)微電子專業(yè)比較強(qiáng)的院系則課程會(huì)更偏重工藝、器件、電路及工具等?？偠灾?，電路及其設(shè)計(jì)工具是集成電路設(shè)計(jì)的核心知識(shí)，因此我們也將以其為核心來(lái)討論，兼顧一下其它相關(guān)的課程。

3集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)教學(xué)的實(shí)施建議

一、完善課程設(shè)置

合理設(shè)置課程體系和課程內(nèi)容，是提高人才培養(yǎng)水平的關(guān)鍵。2009年，黑龍江大學(xué)集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)制定了該專業(yè)的課程體系，經(jīng)過(guò)這幾年教學(xué)工作的開(kāi)展與施行，發(fā)現(xiàn)仍存在一些不足之處，于是在2014年黑龍江大學(xué)開(kāi)展的教學(xué)計(jì)劃及人才培養(yǎng)方案的修訂工作中進(jìn)行了再次的改進(jìn)和完善。首先，在課程設(shè)置與課時(shí)安排上進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。對(duì)于部分課程調(diào)整其所開(kāi)設(shè)的學(xué)期及課時(shí)安排，不同課程中內(nèi)容重疊的章節(jié)或相關(guān)性較大的部分可進(jìn)行適當(dāng)刪減或融合。如：在原來(lái)的課程設(shè)置中，“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程與“CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)”課程分別設(shè)置在教學(xué)第六學(xué)期和第七學(xué)期。由于“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程中是以門(mén)級(jí)電路設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，所以學(xué)生在未進(jìn)行模擬集成電路課程的講授前，對(duì)于各種元器件的基本結(jié)構(gòu)、特性、工作原理、基本參數(shù)、工藝和版圖等這些基礎(chǔ)知識(shí)都是一知半解，因此對(duì)門(mén)級(jí)電路的整體設(shè)計(jì)分析難以理解和掌握，會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情及教學(xué)效果；而若在“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程中添加入相關(guān)知識(shí)，與“CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)”課程中本應(yīng)有的器件、工藝和版圖的相關(guān)內(nèi)容又會(huì)出現(xiàn)重疊。在調(diào)整后的課程設(shè)置中，先開(kāi)設(shè)了“CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)”課程，將器件、工藝和版圖的基礎(chǔ)知識(shí)首先進(jìn)行講授，令學(xué)生對(duì)于各器件在電路中所起的作用及特性能夠熟悉了解；在隨后“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程的學(xué)習(xí)中，對(duì)于應(yīng)用各器件進(jìn)行電路構(gòu)建時(shí)會(huì)更加得心應(yīng)手，達(dá)到較好的教學(xué)效果，同時(shí)也避免了內(nèi)容重復(fù)講授的問(wèn)題。此外，這樣的課程設(shè)置安排，將有利于本科生在“大學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)大賽”的參與和競(jìng)爭(zhēng)，避免因?qū)W期課程的設(shè)置問(wèn)題，導(dǎo)致學(xué)生還未深入地接觸學(xué)習(xí)相關(guān)的理論課程及實(shí)驗(yàn)課程，從而出現(xiàn)理論知識(shí)儲(chǔ)備不足、實(shí)踐操作不熟練等種種情況，致使影響到參賽過(guò)程的發(fā)揮。調(diào)整課程安排后，本科生通過(guò)秋季學(xué)期中基礎(chǔ)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)以及實(shí)踐操作能力的鍛煉，在參與春季大賽時(shí)能夠確保擁有足夠的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具有較充足的參賽準(zhǔn)備，通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作較好地完成大賽的各項(xiàng)環(huán)節(jié)，贏取良好賽果，為學(xué)校、學(xué)院及個(gè)人爭(zhēng)得榮譽(yù)，收獲寶貴的參賽經(jīng)驗(yàn)。其次，適當(dāng)降低理論課難度，將教學(xué)重點(diǎn)放在掌握集成電路設(shè)計(jì)及分析方法上，而不是讓復(fù)雜煩瑣的公式推導(dǎo)削弱了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生能夠較好地理解和掌握集成電路設(shè)計(jì)的方法和流程。第三，在選擇優(yōu)秀國(guó)內(nèi)外教材進(jìn)行教學(xué)的同時(shí)，從科研前沿、新興產(chǎn)品及技術(shù)、行業(yè)需求等方面提取教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)時(shí)了解前沿動(dòng)態(tài)，使學(xué)生能夠積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)。

二、變革教學(xué)理念與模式

CDIO（構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行）理念，是目前國(guó)內(nèi)外各高校開(kāi)始提出的新型教育理念，將工程創(chuàng)新教育結(jié)合課程教學(xué)模式，旨在緩解高校人才培養(yǎng)模式與企業(yè)人才需求的沖突[4]。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合黑龍江大學(xué)集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)的“數(shù)?；旌霞呻娐吩O(shè)計(jì)”課程，基于“逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（SARADC）”的課題項(xiàng)目開(kāi)展教學(xué)內(nèi)容，將各個(gè)獨(dú)立分散的模擬或數(shù)字電路模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行有機(jī)串聯(lián)，使之成為具有連貫性的課題實(shí)踐內(nèi)容。在教學(xué)周期內(nèi)，以學(xué)生為主體、教師為引導(dǎo)的教學(xué)模式，令學(xué)生“做中學(xué)”，讓學(xué)生有目的地將理論切實(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中，完成“構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)踐和驗(yàn)證”的整體流程，使學(xué)生系統(tǒng)地掌握集成電路全定制方案的具體實(shí)施方法及設(shè)計(jì)操作流程。同時(shí)，通過(guò)以小組為單位，進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作，在組內(nèi)或組間的相互交流與學(xué)習(xí)中，相互促進(jìn)提高，培養(yǎng)學(xué)生善于思考、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力，鍛煉學(xué)生團(tuán)隊(duì)工作的能力及創(chuàng)新能力，并可以通過(guò)對(duì)新結(jié)構(gòu)、新想法進(jìn)行不同程度獎(jiǎng)勵(lì)加分的形式以激發(fā)學(xué)生的積極性和創(chuàng)新力。此外，該門(mén)課程的考核形式也不同，不是通過(guò)以往的試卷筆試形式來(lái)確定學(xué)生得分，而是以畢業(yè)論文的撰寫(xiě)要求，令每一組提供一份完整翔實(shí)的數(shù)據(jù)報(bào)告，鍛煉學(xué)生撰寫(xiě)論文、數(shù)據(jù)整理的能力，為接下來(lái)學(xué)期中的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下一定的基礎(chǔ)。而對(duì)于教師的要求，不僅要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)還應(yīng)具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，因此青年教師要不斷提高專業(yè)能力和素質(zhì)?？赏ㄟ^(guò)參加研討會(huì)、專業(yè)講座、企業(yè)實(shí)習(xí)、項(xiàng)目合作等途徑分享和學(xué)習(xí)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)還應(yīng)定期邀請(qǐng)校外專家或?qū)I(yè)工程師進(jìn)行集成電路方面的專業(yè)座談、學(xué)術(shù)交流、技術(shù)培訓(xùn)等，進(jìn)行教學(xué)及實(shí)踐的指導(dǎo)。

三、加強(qiáng)EDA實(shí)踐教學(xué)

首先，根據(jù)企業(yè)的技術(shù)需求，引進(jìn)目前使用的主流EDA工具軟件，讓學(xué)生在就業(yè)前就可以熟練掌握應(yīng)用，將工程實(shí)際和實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密聯(lián)系，積累經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)增加學(xué)生就業(yè)及繼續(xù)深造的機(jī)會(huì)，為今后競(jìng)爭(zhēng)打下良好的基礎(chǔ)。2009—2015年，黑龍江大學(xué)先后引進(jìn)數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)平臺(tái)Xilinx和FPGA實(shí)驗(yàn)箱、華大九天開(kāi)發(fā)的全定制集成電路EDA設(shè)計(jì)工具Aether以及Synopsys公司的EDA設(shè)計(jì)工具等，最大可能地滿足在校本科生和研究生的學(xué)習(xí)和科研。而面對(duì)目前學(xué)生人數(shù)眾多但實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源相對(duì)不足的情況，如果可以借助黑龍江大學(xué)的校園網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)集成電路設(shè)計(jì)平臺(tái)的搭建，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程登錄，則在一定程度上可以滿足學(xué)生在課后進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的需要[5]。其次，根據(jù)企業(yè)崗位的需求可合理安排EDA實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，適當(dāng)增加實(shí)踐課程的學(xué)時(shí)。如通過(guò)運(yùn)算放大器、差分放大器、采樣電路、比較器電路、DAC、邏輯門(mén)電路、有限狀態(tài)機(jī)、分頻器、數(shù)顯鍵盤(pán)控制等各種類型電路模塊的設(shè)計(jì)和仿真分析，令學(xué)生掌握數(shù)字、模擬、數(shù)?；旌霞呻娐返脑O(shè)計(jì)方法及流程，在了解企業(yè)對(duì)于數(shù)字、模擬、數(shù)?；旌霞呻娐吩O(shè)計(jì)以及版圖設(shè)計(jì)等崗位要求的基礎(chǔ)上，有針對(duì)性地進(jìn)行模塊課程的學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作的鍛煉，使學(xué)生對(duì)于相關(guān)的EDA實(shí)踐內(nèi)容真正融會(huì)貫通，為今后就業(yè)做好充足的準(zhǔn)備。第三，根據(jù)集成電路設(shè)計(jì)本科理論課程的教學(xué)內(nèi)容，以各應(yīng)用軟件為基礎(chǔ)，結(jié)合多媒體的教學(xué)方法，選取結(jié)合于理論課程內(nèi)容的實(shí)例，制定和編寫(xiě)相應(yīng)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)課件及操作流程手冊(cè)，如黑龍江大學(xué)的“CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)”和“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程，都已制定了比較詳盡的實(shí)踐手冊(cè)及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容課件；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，使學(xué)生能夠更加方便地分享教學(xué)資源并充分利用資源隨時(shí)隨地地學(xué)習(xí)。

四、搭建校企合作平臺(tái)

摘要：為了培養(yǎng)率集成電路技術(shù)人才，在集成電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，提出采用PBL模式開(kāi)展集成電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以問(wèn)題為導(dǎo)向，分析電路原理、綜合CMOS工藝流程、完成集成電路設(shè)計(jì)任務(wù)。在集成電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)制定問(wèn)題，應(yīng)用PBL模式使學(xué)生加深理解CMOS工藝和集成電路功能實(shí)現(xiàn)之間的聯(lián)系，激發(fā)了學(xué)生的專業(yè)興趣，提高了教學(xué)質(zhì)量，具有良好的教學(xué)實(shí)踐價(jià)值。

關(guān)鍵詞：集成電路；PBL；實(shí)踐教學(xué)；創(chuàng)新能力

引言

在電子信息化時(shí)代，集成電路已經(jīng)廣泛應(yīng)用、并直接影響日常生活、生產(chǎn)制造、和軍工國(guó)防，半導(dǎo)體集成電路已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展的重要生產(chǎn)力之一，為此需要大力發(fā)展半導(dǎo)體集成電路工業(yè)，大力培育半導(dǎo)體集成電路技術(shù)人才。高校實(shí)驗(yàn)室是培養(yǎng)創(chuàng)新和實(shí)踐能力重要基地，開(kāi)展實(shí)踐與創(chuàng)新相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，才能更多、更有效地培養(yǎng)滿足社會(huì)急需的微電子技術(shù)人才[1]。集成電路是一種技術(shù)更新周期非常短的行業(yè)，教學(xué)中傳統(tǒng)課程內(nèi)容不符合實(shí)際工作需要，過(guò)多的偏重于數(shù)字系統(tǒng)和模擬電路設(shè)計(jì)理論[2]，缺乏綜合性[3]，實(shí)踐性內(nèi)容較多、難度較大，對(duì)學(xué)生理論基礎(chǔ)要求高，學(xué)生積極性不高[4]，達(dá)不到實(shí)際的教學(xué)效果。為此把問(wèn)題導(dǎo)向教學(xué)模式（ProjectBasedLearning，PBL）引入集成電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索，用問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生將集成電路工藝和半導(dǎo)體器件的集成電路版圖設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，實(shí)踐證明，采用PBL模式開(kāi)展集成電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，具有良好的教學(xué)實(shí)踐意義。

1PBL教學(xué)模式

PBL是讓學(xué)生以小組的形式，自發(fā)地解決課程學(xué)習(xí)中的實(shí)際問(wèn)題以及問(wèn)題背后的科學(xué)真理，將學(xué)習(xí)過(guò)程置身于解決復(fù)雜問(wèn)題的情景中，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性[5]。PBL有三大基本要素：?jiǎn)栴}情境、學(xué)生和教師。首先從問(wèn)題出發(fā)，問(wèn)題情境是課程的組織核心，學(xué)生根據(jù)這一個(gè)問(wèn)題情境，分析，尋找解決問(wèn)題的最優(yōu)方法，理解問(wèn)題在現(xiàn)實(shí)中的意義；學(xué)生是問(wèn)題的求解者，學(xué)生經(jīng)過(guò)思考，在老師的指導(dǎo)下，通過(guò)小組合作，確定問(wèn)題如何解決，通過(guò)這種途徑的學(xué)習(xí)，把新舊知識(shí)整合；教師是學(xué)生的解決問(wèn)題的伙伴和指導(dǎo)者，在學(xué)生碰到困難時(shí)，進(jìn)行解疑答惑，為學(xué)生解決問(wèn)題營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和氛圍[6]。在集成電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，由于集成電路加工設(shè)備非常昂貴，加工周期很長(zhǎng)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中無(wú)法實(shí)現(xiàn)，為此在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中需要完成的教學(xué)目標(biāo)是：學(xué)生根據(jù)CMOS工藝要求設(shè)計(jì)集成電路，而且設(shè)計(jì)的集成電路必須符合CMOS工藝流程和設(shè)計(jì)規(guī)則。在這個(gè)情景問(wèn)題中，學(xué)生把CMOS工藝每一個(gè)步驟的具體內(nèi)容、CMOS工藝流程、電路原理、電路功能的學(xué)習(xí)內(nèi)容綜合起來(lái)，才能讓設(shè)計(jì)的集成電路在加工完成后實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。

2PBL教學(xué)模式在集成電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)施

摘要：半導(dǎo)體物理與材料課程教學(xué)使學(xué)生掌握好教學(xué)大綱規(guī)定的專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能，在專業(yè)課的教學(xué)中加入思政元素。探索改革課程的目標(biāo)內(nèi)容、方法步驟及過(guò)程，從而取得成效。

關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體物理與材料；思政元素；教學(xué)改革

1引言

電子信息產(chǎn)業(yè)的規(guī)模和水平已成為衡量一個(gè)國(guó)家整體科學(xué)技術(shù)和綜合實(shí)力的重要標(biāo)志，相應(yīng)學(xué)科的發(fā)展密切關(guān)系到國(guó)家微電子、智能信息、光電子等前沿領(lǐng)域的發(fā)展，涉及國(guó)家“十三五”重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域。本課程主要介紹半導(dǎo)體物理與材料方面基礎(chǔ)知識(shí)和基本規(guī)律，是半導(dǎo)體集成電路行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的科學(xué)基礎(chǔ)[1]。學(xué)好本課程，對(duì)于國(guó)家科技事業(yè)的發(fā)展和服務(wù)于南京市地方經(jīng)濟(jì)有著重要意義。將思政元素有機(jī)融入到專業(yè)課的教學(xué)中，已有部分嘗試[2-5]。在掌握原有課程體系教學(xué)大綱規(guī)定的專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能的基礎(chǔ)上，帶領(lǐng)學(xué)生開(kāi)展并參與了諸如課程教研討論、課后實(shí)踐總結(jié)、專業(yè)知識(shí)競(jìng)賽以及全國(guó)大學(xué)生集成電路雙創(chuàng)大賽等一系列思政與專業(yè)相結(jié)合的實(shí)踐活動(dòng)，充分發(fā)揮課程思政德育功能與價(jià)值導(dǎo)向引領(lǐng)作用，在培養(yǎng)半導(dǎo)體集成電路行業(yè)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用型人才的智育育人與德育樹(shù)人目標(biāo)達(dá)成方面，取得了良好效果。

2半導(dǎo)體物理與材料的教學(xué)改革

2.1課程建設(shè)的目標(biāo)。本課程主要介紹半導(dǎo)體物理與材料方面基礎(chǔ)知識(shí)和基本規(guī)律，是半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的科學(xué)基礎(chǔ)。通過(guò)本課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握半導(dǎo)體晶格結(jié)構(gòu)、電子和空穴分布以及電荷輸運(yùn)原理等，掌握半導(dǎo)體材料性質(zhì)、性能參數(shù)測(cè)試以及設(shè)計(jì)方法。本課程著力培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)技能、工程實(shí)踐創(chuàng)新能力以及科學(xué)研究素養(yǎng)，為微電子領(lǐng)域從事電子器件制作、電路與系統(tǒng)測(cè)試應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、奉獻(xiàn)精神和集體觀念，學(xué)生在思想境界與人格品質(zhì)上得到進(jìn)一步的提升，價(jià)值取向得到進(jìn)一步端正，自身愛(ài)國(guó)情懷與民族自豪感得到進(jìn)一步的增強(qiáng)，擔(dān)當(dāng)起科技強(qiáng)國(guó)的使命和責(zé)任；最終達(dá)到為國(guó)家培養(yǎng)出電子信息行業(yè)應(yīng)用型人才的智育育人與德育樹(shù)人目標(biāo)效果。2.2教學(xué)改革的方法。本課程在課程思政教學(xué)改革實(shí)施過(guò)程中，主要采取了下列方法步驟。（1）實(shí)施“專業(yè)課中融入思想政治教育”，注重關(guān)注電子信息行業(yè)動(dòng)態(tài)，關(guān)注我國(guó)相關(guān)行業(yè)發(fā)展以及相應(yīng)的就業(yè)機(jī)遇與挑戰(zhàn)；授課與課程設(shè)計(jì)過(guò)程中推進(jìn)德育教育音視頻及動(dòng)畫(huà)教學(xué)。（2）將思政內(nèi)容融入到教學(xué)大綱修訂中，注重集成電路應(yīng)用專業(yè)知識(shí)點(diǎn)與思政育人的有效結(jié)合。比如將我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)以及相關(guān)IC制造企業(yè)從無(wú)到有，從小到大，直到做大做強(qiáng)的艱辛發(fā)展歷程實(shí)例融入。（3）通過(guò)課堂教學(xué)討論，在教學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，深度挖掘知識(shí)點(diǎn)中蘊(yùn)含的思政元素，用正確方式把社會(huì)主義價(jià)值觀和思維方法傳授給學(xué)生，使學(xué)生樹(shù)立正確的人生觀、價(jià)值觀、世界觀。（4）將課程思政理念有機(jī)地融入學(xué)生的課堂作業(yè)與課程學(xué)習(xí)實(shí)踐報(bào)告中，將每階段專業(yè)知識(shí)點(diǎn)與我國(guó)實(shí)際行業(yè)產(chǎn)業(yè)情況相聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，激發(fā)同學(xué)們的愛(ài)國(guó)情懷、學(xué)習(xí)激情與創(chuàng)業(yè)熱情，總結(jié)自己自身情況，勇于擔(dān)當(dāng)科技強(qiáng)國(guó)的重大使命和責(zé)任。（5）聘請(qǐng)相關(guān)行業(yè)專家與馬列學(xué)院思政教師作為課程思政指導(dǎo)教師，定期開(kāi)展專業(yè)知識(shí)講座；教學(xué)過(guò)程中，整合專業(yè)課程教師、學(xué)生管理隊(duì)伍，各成員之間相互溝通總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。（6）通過(guò)舉辦課程思政示范課程知識(shí)競(jìng)賽，讓學(xué)生更深入了解半導(dǎo)體集成電路相關(guān)知識(shí)；通過(guò)帶領(lǐng)學(xué)生參加半導(dǎo)體集成電路學(xué)科競(jìng)賽，讓學(xué)生切身體驗(yàn)半導(dǎo)體集成電路行業(yè)產(chǎn)業(yè)最新動(dòng)態(tài)。2.3課程建設(shè)解決的問(wèn)題與取得的成效。本課程在課程思政教學(xué)改革實(shí)施過(guò)程中，主要取得了下列初步成效。（1）課程設(shè)計(jì)、教案。半導(dǎo)體物理與材料授課過(guò)程中，推進(jìn)德育教育音視頻以及動(dòng)畫(huà)教學(xué)，引入了鼓勵(lì)青年學(xué)生的講話、我國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)科技工作者取得的創(chuàng)新成果與成就等；引入并加強(qiáng)了現(xiàn)代化教學(xué)手段與信息化建設(shè)，推進(jìn)建設(shè)開(kāi)放共享的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，立體化提升了智育德育效果與效率。（2）教學(xué)大綱修訂。在完成課程智育目標(biāo)體系基礎(chǔ)上，融入了課程思政育人目標(biāo)與具體切入點(diǎn)，修訂的教學(xué)大綱中，明確標(biāo)注了思政內(nèi)容融入相關(guān)專業(yè)知識(shí)點(diǎn)的情況，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)知識(shí)點(diǎn)與思政育人的有效結(jié)合。修訂晶體材料這個(gè)章節(jié)時(shí)，將我國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)融入。修訂電荷輸運(yùn)這章時(shí)，將我國(guó)集成電路芯片制造企業(yè)如中芯、華為等發(fā)展歷程融入。修訂PN結(jié)時(shí)，融入我國(guó)太陽(yáng)能電池與LED行業(yè)企業(yè)從無(wú)到有、從弱到強(qiáng)直到趕超國(guó)際先進(jìn)的實(shí)例。（3）課堂討論與實(shí)踐報(bào)告。深度挖掘半導(dǎo)體集成電路方面的專業(yè)知識(shí)點(diǎn)中蘊(yùn)含的思政元素，老師在課堂上提出論題，學(xué)生分組討論，激發(fā)同學(xué)們的愛(ài)國(guó)情懷、學(xué)習(xí)激情與創(chuàng)業(yè)熱情，勇于擔(dān)當(dāng)IC領(lǐng)域科技強(qiáng)國(guó)使命和責(zé)任，引導(dǎo)學(xué)生做好歸納總結(jié)。定期分階段布置給學(xué)生課程學(xué)習(xí)實(shí)踐報(bào)告，注意將每階段的專業(yè)知識(shí)點(diǎn)與我國(guó)半導(dǎo)體集成電路行業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r相結(jié)合，加深對(duì)我國(guó)半導(dǎo)體集成電路行業(yè)發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，以及中美貿(mào)易戰(zhàn)對(duì)我國(guó)IC芯片產(chǎn)業(yè)的影響等的理解，使課程思政理念有機(jī)融入到學(xué)生的課程實(shí)踐報(bào)告中。（4）知識(shí)競(jìng)賽與學(xué)科競(jìng)賽。2019年6月份舉辦了本課程的課程思政示范課程知識(shí)競(jìng)賽，采用網(wǎng)絡(luò)在線答題、實(shí)時(shí)判分并投屏獲獎(jiǎng)公示，獲得了師生的一致好評(píng)。暑期分別帶隊(duì)參加了由工信部舉辦的“第三屆全國(guó)大學(xué)生集成電路創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”NI杯的分決賽與全國(guó)總決賽，入圍總決賽并榮獲全國(guó)二等獎(jiǎng)。（5）課程思政示范課程工作室平臺(tái)。聘請(qǐng)了半導(dǎo)體行業(yè)專家與思政方面的教授學(xué)者作為思政育人顧問(wèn)，組建多學(xué)科背景互相支撐、良性互動(dòng)的課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)。教學(xué)過(guò)程中，整合專業(yè)課程教師、學(xué)生管理隊(duì)伍，各成員之間相互溝通總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，使思想政治教育從專人向全員的創(chuàng)造性轉(zhuǎn)化。2.4課程建設(shè)的不足。由于課程思政教學(xué)改革仍處于嘗試階段，不足之處主要有以下三方面。（1）尚未形成一支穩(wěn)定的課程思政示范課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)，相應(yīng)建設(shè)規(guī)范與方法、思政育人質(zhì)量評(píng)價(jià)、激勵(lì)機(jī)制等有待進(jìn)一步健全。（2）在課程設(shè)計(jì)、大綱修訂以及教案編寫(xiě)等方面，還沒(méi)有系統(tǒng)性地形成與融入一個(gè)課程思政的方案方法。（3）課程思政教學(xué)改革的調(diào)研工作不夠充分，工作總結(jié)不夠及時(shí)，沒(méi)有形成相應(yīng)的理論調(diào)研報(bào)告、建設(shè)總結(jié)報(bào)告以及教學(xué)改革方案。2.5改進(jìn)措施。（1）邀請(qǐng)馬克思主義學(xué)院的思政專家進(jìn)課堂，將課程思政與思政課程進(jìn)一步有機(jī)結(jié)合[4,5]。在半導(dǎo)體物理與材料課程思政示范課程建設(shè)工作中，除聘請(qǐng)本院專家學(xué)者擔(dān)任指導(dǎo)教師，加入課堂教學(xué)并進(jìn)行理論指導(dǎo)，同時(shí)，聘請(qǐng)馬院專家擔(dān)任思政指導(dǎo)教師，邀請(qǐng)他們過(guò)來(lái)深入地開(kāi)展學(xué)術(shù)講座。（2）教學(xué)改革前期與相應(yīng)的行業(yè)企業(yè)結(jié)合較少，后期應(yīng)著重跟進(jìn)與相關(guān)企業(yè)（比如臺(tái)積電等）的產(chǎn)學(xué)研合作，以行業(yè)需求為起點(diǎn)，結(jié)合學(xué)科體系內(nèi)在規(guī)律，優(yōu)化課程所需的知識(shí)技能與素質(zhì)要求，將最新產(chǎn)業(yè)技術(shù)嵌入到課程教學(xué)中。（3）推進(jìn)“學(xué)生中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的工程教育理念。利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，引入行動(dòng)導(dǎo)向課程，在此基礎(chǔ)上推進(jìn)翻轉(zhuǎn)課堂，進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)。注重學(xué)生個(gè)性化發(fā)展，借助校企合作平臺(tái)，招收有潛力、有志趣的學(xué)生參與產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識(shí)與行業(yè)能力。

3結(jié)語(yǔ)