“集成電路原理及應用”教學改革

　　摘要：“集成電路原理及應用”是高等院校電子電氣類專業(yè)的一門應用型課程，其目的在于培養(yǎng)學生應用集成電路設計電子系統(tǒng)的能力，具有顯著的應用型特征，在培養(yǎng)電子電氣類專業(yè)應用型人才中發(fā)揮著重要的作用。文章結合筆者講授“集成電路原理及應用”課程的教學經驗，討論了該課程的教學目標定位及課程教學改革的有關問題。
　　關鍵詞：集成電路原理及應用；目標定位；教學改革
　　作者簡介：向繼文（1970-），男，土家族，湖南龍山人，吉首大學物理科學與信息工程學院，副教授；劉昕（1973-），女，湖南保靖人，吉首大學物理科學與信息工程學院，副教授。（湖南 吉首 416000）
　　基金項目：本文系湖南省教育廳2008年教學改革研究項目（項目編號：2008103）、吉首大學2008年教學改革研究重點項目（項目編號：200836）、吉首大學2009年教學改革研究重點項目（項目編號：200905）的研究成果。
　　中圖分類號：G642.3     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2011）06-0179-02
　　
　　一、課程教學目標定位
　　“集成電路原理及應用”課程是吉首大學物理科學與信息工程學院（以下簡稱“我院”）電子信息工程、電子信息科學與技術、通信工程專業(yè)的一門實用技術課程，其課程性質為選修課。課程內容繁雜，其內容涵蓋模擬電路、數(shù)字電路、高頻電子線路、單片機技術、DSP原理、EDA技術等多門課程，體現(xiàn)了對所學電子技術、計算機技術基礎知識的綜合運用。結合我院電子信息工程、電子信息科學與技術、通信工程專業(yè)的培養(yǎng)目標要求，將本課程的教學目標定位于應用，即“培養(yǎng)學生綜合運用所學電子技術及計算機技術基礎知識、理解集成電路基本原理、正確選用所需集成電路，設計滿足用戶需求的電子電路的能力�！�
　　二、對教學內容的處理方式
　　本課程屬于典型的應用型課程，內容繁雜，講授時間有限，按照教材內容的編排方式，部分內容與“模擬電路”、“數(shù)字電路”等課程內容有重疊。因此，為了節(jié)省授課時間，提高教學效率，對重疊內容給予了適當處理，部分內容快速講授，引導學生快速復習，部分內容省略掉由學生自己看書自學，把教學的重點放在典型集成電路芯片及典型應用電路的分析講解中。對教材內容，擬定了主要的教學目標，對教學內容進行了適當?shù)奶幚�，既考慮了學生已有知識和記憶規(guī)律，也考慮了新知識的學習，如表1所示。
　　三、處理好兩個問題，培養(yǎng)兩方面的能力
　　1.樹立學生牢固的學以致用意識，確立課程學習的價值所在
　　本課程的教學目的不在于設計新的集成電路，而在于應用已有的集成電路產品設計符合用戶需求的應用電子電路，學習的目的是為了應用。所以，在課程中基本理論不是重點，重點內容應放在典型集成電路及其應用電路的學習中。在課程中，分門別類地介紹了各類典型的集成電路及其應用電路，通過學習，使學生理解為了解決某類問題，該如何選擇所需的集成電路，了解其典型的應用電路圖、參數(shù)的計算方法等內容，樹立學生學以致用的觀念。
　　2.處理好“廣”與“精”之間的關系
　　作為教學媒體，教材中所介紹的集成電路系列和典型電路較多，是為了考慮到“廣”。在教學實施過程中，鼓勵學生在“廣”的基礎上更加注重“精”，處理好“廣”與“精”之間的關系，“廣”有利于開闊視野，“精”有利于更好的應用。為此，在教學中，鼓勵學生選擇自己感興趣的一、兩章內容，深入學習，除了教材內容之外，還自主查找相關的學術論文和設計資料，設計應用電路并動手制作電路板，把所選擇的內容學“精”，以“點”帶動“面”，以不變應萬變。不變的是集成電路的基本理論和學習方法，變的是五花八門的集成電路產品和應用電路。
　　3.培養(yǎng)學生應用電路設計軟件設計應用電路的能力
　　我院電子信息工程、電子信息科學與技術、通信工程專業(yè)均開設“集成電路原理及應用”課程，在此之前還開設了電子電路CAD課程，所學習的電路設計軟件采用ORCAD。為了加強學生應用能力的培養(yǎng)，在“集成電路原理及應用”課程中，給學生布置的作業(yè)均結合實際問題的需求，采用課程設計形式，要求學生選用實際的集成電路產品，設計實現(xiàn)某種功能的電路，作業(yè)形式要求為：理論分析寫在作業(yè)本上，電路采用專業(yè)軟件繪制，做仿真分析，電路及仿真分析結果采用截圖軟件截取，粘貼在作業(yè)本里，要求截圖要漂亮，時間大約給定一個月。學生為了完成作業(yè)，必須去自主學習，查閱資料，熟悉軟件，每學期這樣的作業(yè)有3～4次，對學生的鍛煉效果很明顯，很多學生在做畢業(yè)設計的時候給指導教師反映說很多工作在“集成電路原理及應用”課程中已經做過，所以他們充滿了自信。
　　4.培養(yǎng)學生閱讀器件資料的能力
　　集成電路類型繁多，型號繁多，新的器件不斷涌現(xiàn)，僅靠課程中所學習的知識是遠遠不夠的，因此，學生必須具備自學新器件、應用新器件的能力。目前，集成電路資料絕大多數(shù)采用PDF英文文檔的形式提供給使用者，設計人員要根據(jù)設計任務選擇所需集成電路，然后下載其英文文檔資料，閱讀資料，然后應用。為了培養(yǎng)學生自學新器件的能力，在多媒體教學課件中，下載了相關的器件資料，課堂上安裝PDF文檔的閱讀器軟件Adobe Reader，帶領學生簡單閱讀相關器件的資料。此外，布置一次專題作業(yè)，由學生任意選擇一款集成電路，下載其英文文檔，然后閱讀翻譯器件資料，要求為：器件資料篇幅大約為10個頁面以上，多者不限，只有3～4個頁面的不計成績，采用A4紙雙面打印，然后閱讀，翻譯部分直接在紙上標注，有復印者不計成績，以防止學生偷懶。
　　四、結合課程性質改革考核方式
　　“集成電路原理及應用”課程內容涵蓋模擬電路、數(shù)字電路、高頻電路、單片機技術、DSP技術、EDA技術等多門課程，其理論部分已經在其他課程中考核過，重新考試已無多大意義，對典型集成電路采用試卷考試也缺乏實際意義，因此必須對考核方式加以改革。在教學中采用了“出勤+平時作業(yè)+課程論文”的方式考核。
　　1.明確考核方式
　　在第一次上課的時候，給學生講清楚課程的考核方式，讓每一個學生清楚本門課程的學習目的，如何學好該門課程，如何通過課程考核，以免期末考核時學生產生抱怨情緒，導致師生矛盾。
　　2.鼓勵學生制作應用電路
　　作為一門實踐性很強的課程，培養(yǎng)學生實踐能力是非常重要的一個教學環(huán)節(jié)，但是由于我校所處地域及其他條件的限制，大規(guī)模開設實驗存在著很大的困難。為了調動學生學習的積極性，在第一次上課時就給學生做了動員，如果學生愿意自己花錢通過網(wǎng)上購買器件，設計制作出一款實用的電路板，經測試通過，完成設計報告的撰寫，該門課程可以直接予以通過考核并給出較高的考核成績，而且學院可以報銷所需的元器件費用。
　　3.課程考核成績的構成
　　按照“出勤+平時作業(yè)+課程論文”的課程考核方式，給各塊內容劃分了大致的比例，出勤為10%，平時作業(yè)（按3次小設計，1次器件資料翻譯，共4次作業(yè)計算）40%，課程設計論文為50%，如果學生能制作電路板經測試合格完成設計報告的，出勤和平時作業(yè)不作考查直接給出高分予以通過考核。與平時作業(yè)中的小設計相比，課程論文要求更高。平時作業(yè)由全班做同一個課題，格式要求也不嚴格，存在學生偷懶的問題，而課程論文一般有10余個課題，按學號順序給學生分配設計課題，要求學生按照課題功能及性能指標的要求，完成集成電路的選擇，參數(shù)計算，電路繪制，仿真分析，并按照學術論文的格式要求完成課程論文的撰寫，時間一般為3周。對論文內容的編排順序也做了一定的要求，建議學生按如下方式編排：前言（說明設計目的、設計思想等）→器件簡介（要閱讀相關資料）→硬件設計（元器件參數(shù)要有具體值，參數(shù)的計算方法）→軟件設計（有則需要）→仿真結果分析（對仿真結果要做分析，與理論分析做比較）→結束語（設計工作總結）。
　　五、今后設想
　　作為一門實踐性很強的課程，“集成電路原理及應用”課程內容繁多，涉及的課程知識多，對學生的學習提出了很高的要求。同時，該課程也是實用性很強的一門課程，對提高學生綜合運用所學知識解決實際問題能力的培養(yǎng)作用顯著。但是，由于我校地處武陵山區(qū)，所在地區(qū)素有“老少邊山窮”的地域特點，交通不發(fā)達，信息不通暢，特別是所需要的器件難以直接買到，給課程教學帶來了較大的困難。為了進一步加強課程教學，激發(fā)學生學習興趣，提高教學質量，加強課程建設是必須的。為此，筆者已經在學校2010年精品課程建設立項時進行申報，如果能夠立項，計劃按如下方式進行建設。
　　1.在網(wǎng)絡課堂中開辟討論空間，資料空間
　　在資料空間里，將常見集成電路及最新集成電路的PDF資料分類上傳，供學生下載使用，此外，還可以將實用的電路研究學術論文資料上傳供學生參考使用。在討論空間里，引導學生開展電路設計及仿真方面的討論，發(fā)表學生的學習心得及設計小論文。
　　2.購買器件，制作電路板
　　作為校級精品課程，學校會給出一定的建設經費，筆者將利用課程建設經費購買器件，制作課程教學所需的電路板，以便課堂演示之用。此外，還可以發(fā)動部分實踐能力強的學生幫助制作教學用品，以激發(fā)學生學習的興趣。
　　3.提供給學生經費資助
　　給學生提供部分經費資助，以便學生利用所學課程知識開展研究性學習、創(chuàng)新性實驗及科學研究，促進學生自主學習，提高學習質量。
　　（責任編輯：蘇宇嵬）

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