集成电路设计基础知识范文

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关键词：集成电路设计；应用型人才；课程改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）14-0059-02

一、引言

在过去的20多年来，中国教育实现两大历史性跨越。第一是实现了基本普及义务教育，基本扫除青壮年文盲的目标；第二是中国高等教育开始迈入大众化阶段，高教毛入学率达到17%。据《2012年中国大学生就业报告》显示[1]，在2011年毕业的大学生中，有近57万人处于失业状态，10多万人选择“啃老”；即使工作一年的人，对工作的满意率也只有47%。2012年，全国普通高校毕业生规模达到680万人，毕业人数再创新高，大学生将面临越来越沉重的就业压力。面对这样的困境，国家相关部分提出了一系列的举措，其中对本科毕业生的培养目标逐渐向应用型人才转变[2-4]。集成电路作为信息产业的基础和核心，是国民经济和社会发展的战略性产业，已成为当前国际竞争的焦点和衡量一个国家或地区现代化程度以及综合国力的重要标志。本文将在对集成电路设计专业特点分析的基础上，以北京信息科技大学集成电路设计专业课程设置为例，介绍面向应用型人才培养目标地集成电路设计本科课程现阶段存在的问题并给出相关可行的改革方案。

二、集成电路设计专业特点

进入本世纪后，我国的集成电路发展迅速，集成电路设计需求剧增。为了适应社会发展的需要，国家开始加大推广集成电路设计相关课程的本科教学工作[5]。经过十年多的发展，集成电路设计专业特色也越来越明显。

首先，集成电路设计专业对学生的专业基础知识要求高。随着工艺的不断进步，集成电路芯片的尺寸不断下降，芯片功能不断增强，功耗越来越低，速度越来越快。但随着器件尺寸的不断下降，组成芯片的最基本单元――“器件”的高阶特性对电路性能的影响越来越大。除了器件基础，电路设计人员同时还需要了解后端电路设计相关的版图、工艺、封装、测试等相关基础知识，而这些流程环环相扣，任何一个环节出现问题，很难想象芯片能正常工作[6]。因此，对于一个合格的电路设计人员，深厚的专业基础知识是必不可少的。

其次，集成电路设计专业需要学生对各种电子设计自动化工具熟悉，实践能力强。随着电子设计自动化工具的不断发展，在电路设计的每一个阶段，电路设计人员可以通过计算机完成电路设计的部分或全部的相关内容。另一方面，电子设计自动化工具的相关比较多，即使是同一家公司的同一种软件的更新速度相当快，集成电路设计工具种类繁多，而且没有统一的标准这对集成电路设计教学增加了很大的难度。

再次，集成电路设计专业的相关教学工作量大。正如前面所介绍，要完成一个电路芯片的设计，需要电路设计人员需要了解从器件基础到电路搭建、电路仿真调试、版图、工艺、封装、测试等相关知识，同时还要通过实验熟悉各种电子设计自动化工具的使用。所有相关内容对集成电路设计专业的教学内容提出了更多的要求，但从现有的情况看，相关专业的课时数目难以改变，所以在有限的课时内如何合理分配教学内容是集成电路设计专业教师重要的工作。

最后，集成电路设计专业对配套的软、硬件平台要求高，投入资金成本高。从现有的情况看，国际上有4大集成电路设计EDA公司，还有很多中、小型EDA公司。每个公司的产品各不相同，即使针对相同的电路芯片，设计自动化工具也各不相同。在硬件方面，软件的安装通常在高性能的服务器上，因此，硬件方面的成本也很高。软硬件方面的成本严重地阻碍了国内很多高等院校的集成电路设计专业发展。

三、集成电路设计专业课程设置及存在的问题

在集成电路设计专业课程设置方面，不同的学校的课程设置各不相同。但总的来说可以分为三类：基础课、专业课和选修课。在三类课程的设置方面，每个学校的定义各不相同，主要是根据本校集成电路设计专业的侧重点不同而有所区别。从国内几大相关院校的课程设置看，基础课主要包括：《固体物理》、《半导体物理》、《晶体管原理》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》等；专业课主要包括：《模拟集成电路设计》、《数字集成电路设计》、《信号处理》、《高频电路》等；选修课主要包括：《集成电路EDA》、《集成电路芯片测试》、《集成电路版图设计》、《集成电路封装》等。

从现有的课程设置可以看到，针对国家应用型人才培养目标，现有的课程设置还存在很多问题，具体地说：

首先，课程设置偏于理论课程，实践内容缺乏，不符合应用型人才的培养目标要求。从上面的课程设置情况可以看到，各大高校在课程安排方面都侧重于理论教学，缺乏实践内容。比如：《模拟集成电路设计》课程总学时为48，实验学时为8，远远低于实际需求，难以在短短8学时内完成模拟集成电路设计相关实践活动。虽然集成电路设计专业对于专业基础知识要求宽广，但并不深厚，因此，浪费太多时间在每个设计流程相关的理论知识的阐述是不合适的，也不符合我国大学生的现状。

其次，实践活动不能与集成电路设计业界实际需要相结合，实践内容没有可行性。从目前各大高等院校的课程内容方面调研结果表明，对于本科教学情况，90%以上的实践内容都是教师根据理论教学内容设置一些简单可行的小电路，学生按照实验指导书的内容按相关步骤操作即可完成整个实验过程。实验内容简单、重复，与集成电路设计业界实际需要完全不相关，这对学生以后的就业、择业意义不大。

最后，没有突现学校的专业特色，不适于当今社会集成电路设计业界对本科毕业生的要求。但在竞争激烈的电子信息产业界，如果想要毕业生择业或者就业时有更强的竞争力，各大高校需要有自己的专业特色，但现在各个高校的现状仍然是“全面发展，没有特色”。这对于地方高校的集成电路设计专业毕业生是一个劣势。

四、面向应用型人才培养目标的课程改革

针对上面阐述的相关问题，本文给出了面向应用型人才培养目标的集成电路设计专业课程改革的几点方案，具体地说：

首先，削减理论课的课时，加大实验内容比例。理论课时远远高于实践课时是当今大学生教育的一个重要弊端，这也直接导致了大学生动手能力差、实践活动参与度低、分工合作意识薄弱。而在不增加授课学时的前提下要改变这一现象，唯一的方法就是改变授课内容，适当削减理论课的课时，加大实验内容的比例。这样既能满足国家对于本科毕业生应用型人才的培养目标，也符合创新型本科生的特点。

其次，积极推进“校企联合办学”，让学生更早接触业界发展，指导择业、就业。正如前面介绍，现在各大高等院校的教学内容理论性太强，学生在大学四年学习到的相关知识与实际应用相脱离。这也造成很大一部分本科毕业生在入职后的第一年难以进入工作状态，工作效率差，影响后面学生的就业、择业。如果能在学生在校期间，比如大学三年级或更早，推进“校企联合办学”，使学生更早了解到业界真正工作模式以及业界关注的重点，这对于学生后续进入工作非常有利，同时也能推进学校科研工作。

最后，实现优质教学资源的共享。这里的教学资源，除了包括授课笔记、教案、教学讲义外还包括高水平教师。虽然现在高等教育研究相关机构也开设了一些青年教师课程培训相关内容，但真正取得的成效还相对比较小。另外，针对集成电路设计专业来说，跟随业界发展的相关知识更新较快，配套的软硬件代价较高，如果能实现高校软硬件教学资源的共享，尤其是高水平高校扶持低水平高校，这将更有利于提高毕业生的整体水平。

五、结论

本文详细分析面对应用型人才培养目标的集成电路设计专业的特点，并在对国内相关院校集成电路设计专业调研基础上给出集成电路设计专业的基础课、专业课、选修课课程的内容以及教学方式情况，指出面向应用型人才培养目标现在课程设置方面存在的问题。同时，文章给出了在当今大学生招生人数剧增情况下，如何合理安排集成电路设计专业课程的方案从而实现应用型培养目标。

参考文献：

[1]王兴芬.面向应用型人才培养的实践教学内涵建设及其管理机制改革[J].实验技术与管理，2012，（29）：117-119.

[2]殷树娟，齐臣杰.集成电路设计的本科教学现状及探索[J].中国电力教育，2012，（4）：64-66.

[3]侯燕芝，王军，等.实验教学过程规范化管理的研究与实践[J].实验室研究与探索，2012，（10）：124-126.

[4]张宏勋，和荫林，等.高校实验室教学文化变革的阻力及其化解[J].实验室研究与探索，2012，（10）：162-165.

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在非微电子专业如计算机、通信、信号处理、自动化、机械等专业开设集成电路设计技术相关课程，一方面，这些专业的学生有电子电路基础知识，又有自己本专业的知识，可以从本专业的系统角度来理解和设计集成电路芯片，非常适合进行各种应用的集成电路芯片设计阶段的工作，这些专业也是目前芯片设计需求最旺盛的领域；另一方面，对于这些专业学生的应用特点，不宜也不可能开设微电子专业的所有课程，也不宜将集成电路设计阶段的许多技术（如低功耗设计、可测性设计等）开设为单独课程，而是要将相应课程整合，开设一到二门集成电路设计的综合课程，使学生既能够掌握集成电路设计基本技术流程，也能够了解集成电路设计方面更深层的技术和发展趋势。因此，在课程的具体设置上，应该把握以下原则。理论讲授与实践操作并重集成电路设计技术是一门实践性非常强的课程。随着电子信息技术的飞速发展，采用EDA工具进行电路辅助设计，已经成为集成电路芯片主流的设计方法。因此，在理解电路和芯片设计的基本原理和流程的基础上，了解和掌握相关设计工具，是掌握集成电路设计技术的重要环节。技能培训与前瞻理论皆有在课程的内容设置中，既要有使学生掌握集成电路芯片设计能力和技术的讲授和实践，又有对集成电路芯片设计新技术和更高层技术的介绍。这样通过本门课程的学习，一方面，学员掌握了一项实实在在有用的技术；另一方面，学员了解了该项技术的更深和更新的知识，有利于在硕、博士阶段或者在工作岗位上，对集成电路芯片设计技术的继续研究和学习。基础理论和技术流程隔离由于是针对非微电子专业开设的课程，因此在课程讲授中不涉及电路设计的一些原理性知识，如半导体物理及器件、集成电路的工艺原理等，而是将主要精力放在集成电路芯片的设计与实现技术上，这样非微电子专业的学生能够很容易入门，提高其学习兴趣和热情。

2非微电子专业集成电路设计课程实践

根据以上原则，信息工程大学根据具体实际，在计算机、通信、信号处理、密码等相关专业开设集成电路芯片设计技术课程，根据近两年的教学情况来看，取得良好的效果。该课程的主要特点如下。优化的理论授课内容1）集成电路芯片设计概论：介绍IC设计的基本概念、IC设计的关键技术、IC技术的发展和趋势等内容。使学员对IC设计技术有一个大概而全面的了解，了解IC设计技术的发展历程及基本情况，理解IC设计技术的基本概念；了解IC设计发展趋势和新技术，包括软硬件协同设计技术、IC低功耗设计技术、IC可重用设计技术等。2）IC产业链及设计流程：介绍集成电路产业的历史变革、目前形成的“四业分工”，以及数字IC设计流程等内容。使学员了解集成电路产业的变革和分工，了解设计、制造、封装、测试等环节的一些基本情况，了解数字IC的整个设计流程，包括代码编写与仿真、逻辑综合与布局布线、时序验证与物理验证及芯片面积优化、时钟树综合、扫描链插入等内容。3）RTL硬件描述语言基础：主要讲授Verilog硬件描述语言的基本语法、描述方式、设计方法等内容。使学员能够初步掌握使用硬件描述语言进行数字逻辑电路设计的基本语法，了解大型电路芯片的基本设计规则和设计方法，并通过设计实践学习和巩固硬件电路代码编写和调试能力。4）系统集成设计基础：主要讲授更高层次的集成电路芯片如片上系统（SoC）、片上网络（NoC）的基本概念和集成设计方法。使学员初步了解大规模系统级芯片架构设计的基础方法及主要片内嵌入式处理器核。

丰富的实践操作内容1）Verilog代码设计实践：学习通过课下编码、上机调试等方式，初步掌握使用Verilog硬件描述语言进行基本数字逻辑电路设计的能力，并通过给定的IP核或代码模块的集成，掌握大型芯片电路的集成设计能力。2）IC前端设计基础实践：依托Synopsys公司数字集成电路前端设计平台DesignCompiler，使学员通过上机演练，初步掌握使用DesignCompiler进行集成电路前端设计的流程和方法，主要包括RTL综合、时序约束、时序优化、可测性设计等内容。3）IC后端设计基础实践：依托Synopsys公司数字集成电路后端设计平台ICCompiler，使学员通过上机演练，初步掌握使用ICCompiler进行集成电路后端设计的流程和方法，主要包括后端设计准备、版图规划与电源规划、物理综合与全局优化、时钟树综合、布线操作、物理验证与最终优化等内容。灵活的考核评价机制1）IC设计基本知识笔试：通过闭卷考试的方式，考查学员队IC设计的一些基本知识，如基本概念、基本设计流程、简单的代码编写等。2）IC设计上机实践操作：通过上机操作的形式，给定一个具体并相对简单的芯片设计代码，要求学员使用Synopsys公司数字集成电路设计前后端平台，完成整个芯片的前后端设计和验证流程。3）IC设计相关领域报告：通过撰写报告的形式，要求学员查阅IC设计领域的相关技术文献，包括该领域的前沿研究技术、设计流程中相关技术点的深入研究、集成电路设计领域的发展历程和趋势等，撰写相应的专题报告。

3结语

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关键词： 《射频集成电路设计》课程 教学改革 理论教学 实验教学

当前无线通信、全球定位及雷达等行业的爆炸性增长推动射频（RF）电路设计领域再次兴起，对射频集成电路设计工程师的需求巨大。不少高校已将《射频集成电路设计》课程作为电子信息类学生的专业必修课。射频集成电路设计与低频模拟集成电路设计及分立射频电路设计是完全不同的工作。本课程涉及多方面的基础知识、信息量大、实践性强，因此搞好射频集成电路的教学工作对提高教学质量、培养学生的实践能力和创新意识、提高就业竞争力等方面均具有重要意义［1］。

一、理论教学方面

1.兼顾基础性与工程性确定授课内容。

目前，“射频集成电路设计”课程有大量的国内外优秀教材可选，如Thomas H. Lee著的“The design of CMOS radio frequency integrated circuits”，Reinhold Ludwig及Pavel Bretchko著的“RF circuit design：Theory and applications”，W. Alan Davis及Krishna K. Agarwal著的“Radio frequency circuit design”，等等。不同的教材针对的读者各不相同，有的针对具有坚实理论基础的研究生，有的针对工程技术人员。针对本科生的教学，前期应讲授基本理论知识，使学生快速进入射频领域，接着转向更实用的射频集成电路设计，避开冗长的数学推导。讲授内容包括传输线分析、Smith圆图、多端口网络、滤波器设计、放大器设计及振荡器、混频器设计等。

建立并完善弹性教学制度。在教学目标不变的情况下，教学计划根据实际情况进行适当调整，从提高就业竞争力的角度使学生得到专业化训练，综合培养职业技能与职业意识。

2.利用生动形象的课件辅助教学。

多媒体课件是提高课堂教学质量的重要手段。制作课程的电子课件，反映教师的授课思想，体现授课内容精华，使学生提纲挈领地掌握知识要点。课件中穿插图片、动画、视频等媒体素材［2］，力求生动形象，使学生印象深刻。课件与板书相互补充，取长补短，避免枯燥的课堂讲解，很好地完成教学目标。在多媒体课件的教学过程中，不断积累经验，注重与同类课件之间的交流，取其所长，不断完善。教师应不断提高自身的专业素养及创新能力，使多媒体课件真正发挥集中性和交互性的作用，活跃课堂气氛，培养学生的学习兴趣，激发学生的感官效能，加快知识点的接收、理解和记忆，促进学生自主学习，提高教学效率。

3.以教师为主导和以学生为主体相结合。

教学过程中，教师起主导作用。教师不仅要有丰富扎实的理论知识和实践操作能力，而且要有丰富的教学、科研经验。要利用教学、科研、产业化相结合的新型模式，将科研优势转化为教学优势，用科研、产业的成果丰富和完善射频集成电路的理论与实践教学。要通过课程项目研究开发、项目教学与成果转化，做到与行业接轨。在课程项目化过程中要与企业建立密切的联系，在课程内容和实践教学体系的设置上不断调整，力求带给学生最新的知识与技能，保证让学生学有所用［3］。应追踪国内外专业动向，对近几年射频集成电路领域所取得的成果和有待深入研究的问题进行介绍，保证课程内容的时效性与先进性，让学生了解射频集成电路行业的现状及发展趋势，激发学生的学习兴趣，取得较好的教学效果。

高质量的课堂教学不仅与教师的专业知识、教学能力有关，学生的专业背景、学习能力和学习态度对课堂教学的有效性也有一定的影响。教师在授课过程中要活跃课堂教学气氛，循序渐进地引导学生进行思考，培养其自主学习能力、表达交流能力，营造快乐学习的氛围。

二、实验教学方面

1.从基础性、全面性、工程性三个方面完善实验内容。

射频集成电路的问题较多地表现在电路匹配、灵敏度、器件参数一致性等问题，解决这些问题需要有强大的工具支持。ADS（Advanced Design System，先进设计系统）是一种功能强大的射频电路设计工具［4］。实验内容的设置包括基础部分和工程部分，并兼顾全面性的要求。基础部分包括DC仿真、AC仿真、S参数仿真、瞬态仿真等，工程部分包括射频滤波器、低噪声放大器、混频器设计等。

2.建立网络教学平台。

网络教学平台在时间和空间上对课堂教学进行了扩展。下载中心有大量的与课程相关的资料，包括国内外优秀教材推荐，国内外射频领域的优秀团队及最近研究进展，实用软件学习指南，典型的工程实例，等等，为感兴趣的学生进行更深入的研究提供了捷径。学生可在网上与教师进行交流、挖掘潜在人才。

三、结语

本文从理论教学和实验教学两个方面对“射频集成电路设计”课程教学改革进行了有益的探讨。经过近几年的研究及建设，本课程的教学取得了较好的效果，深受学生好评。

参考文献：

［1］Reinhold Ludwig.射频电路设计――理论与应用［M］.北京：电子工业出版社，2002.

［2］王云，褚庆昕，涂治红.射频电路与天线立体化实验教材建设［J］.中国现代教育设备，2011，11：124-126.

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本文以微电子专业人才培养为例，针对我校微电子专业教学资源库的建设，从微电子的需要来说明其重要性，通过与企业联合分析职业岗位的工作内容、工作岗位、工作职业技能来合理开设学校的相关课程，来培养专业性技术人才的学生[1]。

现状与背景分析

国家的需求。微电子技术都是高科技、高风险、高投入、高利润的行业，而且是一个国家、地区科技、经济实力的反映，美国就是以集成电路设计、制造为核心的地区，让美国拥有了世界上一流的计算机和IT核心技术，为此，中国于1998年下发了《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》的18号文件，大力支持、鼓励我国微电子产业发展。

企业的需求。从2005年8月的西永微电子园的建立，北大方正FPC等十大项目的建设，200亿资金的投入。到2015年4月8号，东方重庆8.5代新型半导体显示器件及系统项目，在重庆两江新区水土工业开发区举行产品投产暨客户交付活动。该项目总投资328亿，为重庆近年来最大投资项目。如此浩大的产业发展，必将大量需求各阶层微电子技术人才[2]。

高职学院自身的需求。近几年，高职教育在改革和发展中取得许多可喜的成果。但是专业不对口，学生兴趣缺乏，企业抱怨人才不足，应届毕业生的实践技能不够等相关问题也成为我们教学的薄弱环节。基于职业岗位来分析，才能真正让学生毕业更快的适应工作环境，解决专业不对口问题。

高职学生的需求。高职学生都期望通过学校专业课程学习，找到一份合适的工作。学生也在思考如何将专业知识转化成专业能力，如何消化书本内容。学生期望能学习在以后的工作岗位更实用的课程内容。因此基于职业岗位分析构建微电子专业课程，能更好的教学，让学生明确的学习提升自己的能力，同时帮助学生就业，解决专业不对口等问题。

研究内容、目标、要解决的教学问题

研究内容和目标。通过往届毕业学生的就业情况分析对应的岗位，找出专业不对口，或者就业工作不影响的主要问题。通过修改课程教学模式，提高学生兴趣，激发主观能动性。通过调研会邀请重庆44所，24所，西南集成设计有限公司等从事微电子行业的公司，分析高职学生通过学生什么课程能快速适应岗位，达到合理构建微电子课程来使高职学生具有对应的岗位能力，从而有效地培养微电子人才[3]。

要解决的教学问题。激发学生对课程的兴趣，提升主观能动性；学生不仅掌握对应岗位的理论知识，也要有熟练对应岗位的实际动手能力；调研企业岗位，分析微电子集成电路设计课程的建设；调研全国高职微电子课程开设，合理调整集成电路设计课程。

采取的分析方法

文献研究法：利用网络、报刊等媒介，搜集与课堂教学模式相关的专著、论文等文献资料，掌握课堂教学模式研究，掌握相关理论知识和国内外对课堂教学模式研究现状。

企业调研法：派成员组去江苏，上海，成都等微电子发达区域了解微电子产业发展对应的岗位需求。在我校组织的微电子行业专家职业分析研讨会，邀请重庆24所、44所、西南集成有限公司、鹰谷光电等行业专家从微电子高职学生岗位需要来分析，构建微电子专业课程建设[4]。

实验教学法：用微课进行微电子专业课程的建设，利用我校作为西南地区唯一的仿生产工艺线，以及封装测试线，配套生动形象来表达上课内容。“校企合作，工学结合”，让学生直接企业顶岗实习，验证微电子专业课程建设对应岗位的合理性，优化调整。通过微电子相关的职业技能大赛嵌入式比赛等等提升学生兴趣，对应的课程建设学习。

微电子专业课程建设

本校通过与微电子多个企业联合分析，将微电子专业课程分成集成电路制造、集成电路设计、集成电路封装、集成电路测试、半导体行业设备维护、半导体安全生产管理等相关方向，然后转为为A、B、C三类课程，由最基础的理论知识，如计算机使用，英语阅读，电路分析，工具使用到专业性技能的操作和综合职业技能的培养。

A类课程转换分析表提供的职业需求信息为基础，并依据课程的需要可补充相关理论知识信息，使课程具有理论知识的相对系统性和完整性。如分半导体器件物理，半导体集成电路，工程制图，电子材料，SMT工艺等基础课程。

B类课程的目的是培养基本技能。可以通过集成电路版图设计实训，集成电路生产工艺实训，集成电路封装工艺实训，集成电路测试实训，自动化生产线安装与调试实训等课程培养学生的基本技能。

C类课程的目的是培养综合职业能力，也称为综合职业能力课程。通过学习集成电路制造工艺，半导体工厂设计与管理，集成电路封装工艺，半导体工艺设备，集成电路的可靠性等相关课程来培养学生的综合职业能力，从工艺到测试，电路到自动化的职业系统化培养。

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文章编号：1671-489X（2014）18-0094-03

集成电路测试是集成电路产业不可或缺的一个重要环节，其贯穿了集成电路设计、生产与应用的整个过程。集成电路测试技术的发展相对滞后于其他环节，这在一定程度上制约了集成电路产业的发展。集成电路测试产业不但对测试设备依赖严重，对测试技术人员的理论基础和实践能力也有着较高要求。为应对上述挑战，加强电子类学生的就业竞争力，就要求学生在掌握集成电路工艺、设计基础知识的同时，还需具备集成电路测试与可测性设计的相关知识[1-2]。

目前，国内本科阶段开设集成电路测试与可测性设计课程的高校较少，学过的学生也多数反映比较抽象，不知如何学以致用。究其原因，主要是教学环节存在诸多问题[3]。为了提高该课程教学质量，本文对该课程教学内容、方法进行了初步的探索研究，以期激发学生的学习主动性，加深对该课程的理解和掌握。

1 理论教学结合实际应用

在理论教学中结合实际应用，有助于学生明确学习目的，提升学习兴趣。因此，讲授测试重要性时可以结合生活中的应用实例来展开。如目前汽车中的ABS电路如果不通过测试，将会造成人员和汽车的损伤；远程导弹中的制导电路不通过测试，将无法精确命中目标；制造业中的数控机床控制电路，交通信号灯的转向时间显示电路，家电产品中的MP3、MP4解码电路等，均需进行测试等。通过这些介绍，可以使学生了解测试的重要性，从而能更加主动地去掌握所学知识。

2 合理安排教学内容

针对集成电路测试与可测性设计的重要性，电子类专业在本科生三年级时开设集成电路测试与可测性设计课程。该课程的教材采用以中文教材《VLSI测试方法学和可测性设计》（雷绍允著）为主、以英文原版教材《数字系统测试与可测性设计》（Miron Abramovici著）为辅的形式，结合国外高校的授课内容和可测性设计在工业界的应用，对课程内容进行设计。课程定为48学时，课程内容大致分为集成电路测试、可测性设计和上机实验三个部分。

集成电路测试 这部分内容安排20个学时，主要讲解集成电路的常用测试设备、测试方法、集成电路的失效种类、常用的故障模型以及故障检测的方法。组合逻辑电路测试着重讲解测试图形生成方法，主流EDA软件核心算法，包括布尔差分法、D算法、PODEM以及FAN算法等。时序电路测试讲解时序电路的测试模型和方法，介绍时序电路的初始化、功能测试以及测试向量推导方法。

集成电路可测性设计 这部分内容安排16个学时，主要讲解集成电路专用可测性设计方法如电路分块、插入测试点、伪穷举、伪随机等一些较为成熟的可测性设计方法。同时讲解工业界较为流行的可测性设计结构。

上机实验 这部分内容安排12学时。目前主流测试与可测性设计EDA软件Synopsys属于商业软件，收费较高，难以在高校普及使用。为此，本课程选取开源软件ATALANTA和FSIM并基于ISCAS85标准电路，进行故障测试图形生成实验。此外，通过在实验手册中编排基于Quartus软件的电路可测性结构设计等内容，将实验和理论讲解有机结合。

3 培养学生举一反三的能力

创设问题情境，启发学生自主利用已学知识，积极思考、探索。如在讲授组合逻辑故障测试向量生成时，以较为简单的组合逻辑为例，对图1提出以下问题[4]。

1）为了能够反映在电路内部节点所存在的故障，必须对故障节点设置正常逻辑值的非量，这个步骤称为故障激活。对应于图1，如何激活故障G s-a-1？

2）为了能够将故障效应G传播到输出I，则沿着故障传播路径的所有门必须被选通，也就是敏化传播路径上的门。对应图1，如何传播故障G s-a-1？

3）根据激活和敏化故障的要求，如何设置对应的原始输入端的信号值？

通过提问思考和共同探讨，问题得以解决，学生印象深刻，对后续理解各种测试向量生成算法奠定基础。

4 实例讲解

集成电路测试与可测性设计是一门理论化较强的课程，学生在学习过程中可能会产生“学以何用”的疑问。为消除这些疑问，加强学生学习兴趣，明确学习目的，需要授课教师在课程讲解过程中穿插一些测试实例。为此，本课程以科研项目中所涉及的部分测试实例为样本，结合学生的掌握和接受能力加以简化，作为课堂讲解实例。

下面以某个整机系统中所涉及的一款数字编码器为例，进行功能和引脚规模的简化，最终形成图2所示的简化编码器原理图。针对该原理图和具体工作原理，讲解该编码器的基本测试方法和过程。

图2所示编码器有四个地址输入引脚（A0～A3），一个电源引脚VDD（5 V），一个时钟输入引脚CLK，一个输出引脚DOUT和一个接地引脚GND。在地址端（A0～A3）输入一组编码，经过编码器编码，在DOUT端串行输出。编码的规律如图3所示，编码输出顺序（先左后右）：A0编码A1编码A2编码A3编码同步位。

该测试实例主要围绕功能测试来进行具体讲解。功能测试通过真值表（测试图形）来验证编码器功能是否正确。编码器输入引脚可接三种状态：高电平（1）、低电平（0）和悬空（f）。本实例只列举三组真值表来对该编码器进行测试，即输入引脚分别为1010、0101、ffff。真值表中的每一行代表一个时钟周期（T）。H（高电平）和L（低电平）代表编码器正确编码时DOUT引脚的输出电平。针对1010的输入，参照图3编码规律和表1编码顺序，DOUT输出按A0 A1 A2 A3（1010）顺序实现编码，具体真值表如图4所示。

图4中Repeat n（n为自然数）代表重复验证该行n个时钟。该测试图形通过测试系统的开发环境编译器编译成测试机控制码，发送给测试系统控制器。测试系统发出被测电路所需的各种输入信号并捕获被测电路的输出引脚DOUT信号。当实际测试采样DOUT引脚所得信号与测试图形中的期望输出完全相符时，表示被测电路功能正确，测试通过。反之，则提示有错，编码器功能失效。同样，当输入分别为0101和ffff时，测试图形如图5、图6所示。

实际数字集成电路测试的过程远比上述过程复杂，本例中所讲解的功能测试是一种不完全测试，测试的故障覆盖率和测试效果有待商榷。然而，无论多复杂的功能测试，其主要测试原理基本类似。通过这样的测试实例讲解，能够让学生了解测试图形的功能，熟悉数字电路测试的大体过程和基本原理，加深对理论知识的理解。

5 重视与相关学科的交叉衔接

作为电子类的专业课，本课程横跨计算机软件技术、电路设计技术、数学、物理等多个领域。有鉴于此，在教学中应尽可能地体现集成电路测试与可测性设计与其他课程的关系，在教学中为后续课程打下基础。

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――首钢NEC参观感受

2007年7月4日，今天早上九点我们微电子04级全体同学在首钢NEC门口集合，在姜老师和鞠老师的带领下跟随首钢NEC工作人员开始了我们的参观实习。虽然天气炎热，但是同学们秩序井然，而且大家参观的热情高涨，充满了兴奋与好奇。

在工作人员的陪同下，我们来到了首钢NEC的小礼堂，进行了简单的欢迎仪式后，由工作人员向我们讲解了集成电路半导体材料、半导体集成电路制造工艺、集成电路设计、集成电路技术与应用前景和首钢NEC有限公司概况，其中先后具体介绍了器件的发展史、集成电路的发展史、半导体行业的特点、工艺流程、设计流程，以及SGNEC的定位与相关生产规模等情况。

IC产业是基础产业，是其他高技术产业的基础，具有核心的作用，而且应用广泛，同时它也是高投入、高风险，高产出、规模化，具有战略性地位的高科技产业，越来越重视高度分工与共赢协作的精神。近些年来，IC产业遵从摩尔定律高速发展，越来越多的国家都在鼓励和扶持集成电路产业的发展，在这种背景下，首钢总公司和NEC电子株式会社于1991年12月31日合资兴建了首钢日电电子有限公司（SGNEC），从事大规模和超大规模集成电路的设计、开发、生产、销售的半导体企业，致力于半导体集成电路制造（包括完整的生产线――晶圆制造和IC封装）和销售的生产厂商，是首钢新技术产业的支柱产业。公司总投资580.5亿日元，注册资金207.5亿日元，首钢总公司和NEC电子株式会社分别拥有49.7％和50.3％的股份。目前，SGNEC的扩散生产线工艺技术水平是6英寸、0.35um，生产能力为月投135000片，组装线生产能力为年产8000万块集成电路，其主要产品有线性电路、遥控电路、微处理器、显示驱动电路、通用LIC等，广泛应用于计算机、程控和家电等相关领域，同时可接受客户的Foundry产品委托加工业务。公司以“协力·敬业·创新·领先，振兴中国集成电路产业”为宗旨，以一贯生产、服务客户为特色，是我国集成电路产业中生产体系最完整、技术水平最先进、生产规模最大的企业之一，也是我国半导体产业的标志性企业之一。

通过工作人员的详细讲解，我们一方面回顾了集成电路相关的基础理论知识，同时也对首钢日电的生产规模、企业文化有了一个全面而深入的了解和认识。随后我们在工作人员的陪同下第一次亲身参观了SGNEC的后序工艺生产车间，以往只是在上课期间通过视频观看了集成电路的生产过程，这次的实践参观使我们心中的兴奋溢于言表。

由于IC的集成度和性能的要求越来越高，生产工艺对生产环境的要求也越来越高，大规模和超大规模集成电路生产中的前后各道工序对生产环境要求更加苛刻，其温度、湿度、空气洁净度、气压、静电防护各种情况均有严格的控制。

为了减少尘土颗粒被带入车间，在正式踏入后序工艺生产车间前，我们都穿上了专门的鞋套胶袋。透过走道窗户首先映入眼帘的是干净的厂房和身着“兔子服”的工人，在密闭的工作间，大多数IC后序工艺的生产都是靠机械手完成，工作人员只是起到辅助操作和监控的作用。每间工作间门口都有严格的净化和除静电设施，防止把污染源带入生产线，以及静电对器件的瞬间击穿，保证产品的质量、性能，提高器件产品成品率。接着，我们看到了封装生产线，主要是树脂材料的封装。环氧树脂的包裹，一方面起到防尘、防潮、防光线直射的作用，另一方面使芯片抗机械碰撞能力增强，同时封装把内部引线引出到外部管脚，便于连接和应用。

在SGNEC后序工艺生产车间，给我印象最深的是一张引人注目的的海报“一目了然”，通过向工作人员的询问，我们才明白其中的奥秘：在集成电路版图的设计中，最忌讳的是“一目了然”版图的出现，一方面是为了保护自己产品的专利不被模仿和抄袭；另一方面，由于集成电路是高新技术产业，毫无意义的模仿和抄袭只会限制集成电路的发展，只有以创新的理念融入到研发的产品中，才能促进集成电路快速健康发展。

在整个参观过程中，我们都能看到整洁干净的车间、纤尘不染的设备、认真负责的工人，自始至终都能感受到企业的特色文化，细致严谨的工作气氛、一丝不苟的工作态度、科学认真的工作作风。不可否认，我们大家都应该向他们学习，用他们的工作的态度与作风于我们专业基础知识的学习中，使我们能够适应目前集成电路人才的需求。

这次参观，由于集成电路生产自身的限制，我们只能通过远距离的参观，不能进一步向技术工人请教和学习而感到遗憾，总的来说，这次活动十分圆满。

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关键词：CDIO工程教学理念；电子科学与技术专业；实践教学

随着我国经济的蓬勃发展，社会对高校毕业生的要求不断提高，迫切需求实践能力强的人才，实践教学在高校人才培养中的地位日益凸显。在CDIO工程教育理念的指导下，沈阳化工大学电子科学与技术专业教研室探索出新的专业实践教学体系，强化综合实践教学，培养了学生分析、解决专业问题的能力，增强了团队合作意识，逐步提高了学生研究创新的能力。

一、CDIO工程教育理念

从2000年起，麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学经过四年的探索研究，提出了CDIO工程教育理念，并成立了以CDIO命名的国际合作组织。CDIO工程教育理念代表构思、设计、实现和运作，以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的实践与课程有机联系的方式学习工程。

自2005年汕头大学率先实施CDIO工程教育改革以来，在教育部高教司理工处的指导和支持下，全国几十所试点高校和许多非试点院校实施CDIO改革，取得了很好的效果。

二、电子科学与技术专业实践体系

本专业于2013年根据CDIO工程教育理念制订了教学大纲。提出了专业培养目标：具备半导体分立元件和集成电路的设计与生产、微电子工艺的设计与器件模拟、电路板级应用电路研制的能力，能在微电子领域及相关部门从事设计、制造、运营的应用型人才。

为了实现培养目标，构建了以工程实践为工程教育背景环境的实践环节，实践环节分类设置，贯穿大学四年全部学期。实践环节分为课内实践环节和课外实践环节。

课外实践环节主要培养学生的社会实践能力，实施历史、社会和环境的认知与责任教育，培养诚信、道德和职业道德，解决学生利益至上和团队意识匮乏等问题。

课内实践环节主要培养学生的专业实践能力。通过实践，学生能够更深入地掌握技术基础知识，掌握产品、过程或系统的开发方法，理解研究与技术发展对社会的重要性与战略影响。

三、实践教学改革

1.实践教学内容的改进

CDIO工程教育理念倡导以项目为主体进行实践，传统的实践内容验证性实验较多，综合性和创新性实践很少，各实验相互关联性差。因此，本文通过改进集中实践环节的内容，以项目为核心，建立模拟电子、数字电子、单片机应用、集成电路正向设计和逆向设计等项目。

按照循序渐进的原则，将实践分为基础性实践、综合性实践和创新性实践。基础性实践主要为课程实验和基础课相关实践，综合性实践为专业课相关实践，一般以项目为中心，综合性实践内容能提升学生的实践能力；创新性实践为毕业设计和大学生科技竞赛活动，在专业教师指导下，学生发挥主动性和创造性，设计电子作品，创新能力和专业技能得到显著提升。

2.实践教学与理论教学紧密结合

按照CDIO教学模式，理论教学应该在工程实践背景下开展，理论教学为实践教学打基础。以往理论和实践之间衔接差，由于实验设备有限，很多理论内容不能应用于实践，限制了实践范围。为了扩大学生的实践范围，应采用理论教学和专业仿真软件应用相结合的教学方法。

在微电子行业，仿真软件在产品设计中占有十分重要的地位，在工艺、分立元件和集成电路设计中都要使用专业仿真软件设计，在验证达到要求后再进行生产实践。目的是缩短设计时间和降低成本。因此，本专业在实践环节和理论教学中都培养学生使用仿真软件，使学生掌握软件应用方法，将其作为工具进行产品设计。

3.实践教学实施方法的改进

在魍呈导中，强调设计和实践，学生不知道设计的优缺点以及实践的最终目的和应用效果，没有参与实践项目全流程。而CDIO工程教育理念代表构思、设计、实现和运作，实践教学中包含CDIO工程教育理念的四个阶段，能激发学生学习的主动性和积极性，全面提高学生的实践能力。

总之，通过实践教学改革，本科毕业生的实践和创新能力得到明显提高，广受用人单位的认可，就业率近几年达到92%以上。

参考文献：

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关键词：电子科学与技术；培养方案；产学研；微电子；专业

中图分类号：G647 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）44-0224-02

天津工业大学电子与信息工程学院电子科学与技术专业成立于2002年9月，2003年正式开始招生，设定了微电子技术与光电子技术两个专业方向，目前已开设的专业方向为微电子技术，以微电子器件和大规模集成电路设计与工艺为主要发展方向。电子科学与技术专业建设中我们广泛地参考了清华大学、天津大学及国内其他重点大学的培养方案、教学计划和实验室建设，目前已具有“电子科学与技术”一级学科硕士点，建有半导体器件原理与测试综合实验室、半导体工艺实验室和集成电路设计实验室，达到了国内部分一流高校的微电子专业实验室水平。十年的电子科学与技术专业建设中我们在本专业培养方案和教学计划上做了大量的有益尝试，以培养学生优良素质、综合能力和就业竞争能力为重点，充分利用学校与企业、科研单位等多种不同的教育环境和教育资源以及在人才培养方面的各自优势，把以课堂传授知识为主的学校教育与直接获取实际经验、实践能力为主的生产、科研实践有机结合的教育形式。

一、拓宽专业方向、夯实专业基础

从电子科学与技术专业培养过程来看，为了突出专业方向，以往专业建设中我们往往设置了大量的专业技术方面的课程，但每门课程的课时数较少，同时压缩了电子专业基础课程的门数和课时数，造成学生基础课没有学好，专业课太多而每门课课时数过少以致学得囫囵吞枣，也就是专业基础没掌握牢，专业课更没有学好。而大多数用人企业却需要大量工作在生产现场，能够处理生产当中各种实际问题的掌握丰富专业基础知识的综合性人才，这些人才所应掌握的知识不是一两个专业能够培养的。因此我们在电子科学与技术专业课程设置上不追求过新、过尖，注重拓宽专业基础，增强学生的适应能力。通过基础课和专业基础课使学生打下较为扎实的专业基础，培养学生的自学能力和分析问题、解决问题的能力。专业课设置不过窄、过深，给予了学生比较宽泛的知识，让学生了解本专业的各种研究方向，同样由于现在微电子技术发展很快，知识更新的周期很短，专业课不要求讲得很深，主要让学生了解本专业领域的主要业务范围和处理问题方法。这样培养学生在掌握扎实专业基础知识基础上，了解本专业方向的研究内容，掌握解决问题的基本思路和方法，以便能够根据实际工作需要，迅速掌握相关专业知识。

二、电子科学与技术专业培养方案特点

电子科学与技术专业本科人才培养方案根据天津工业大学本科培养及学士学位要求制定。方案中规定了本专业学生在本科阶段应修读各类课程学分的最低要求，是审查本科生学习计划、认定毕业资格、授予学士学位的主要依据。根据服务天津滨海新区经济建设的电子科学与技术专业建设总体要求，对本专业调整了课程设置、学分要求和教学计划，制定了本科人才培养方案和指导性教学计划。培养方案具有以下特点。（1）加大培养方案的宽松度与灵活性，重视学生个性发展和创新能力培养。减少必修课程，增大选修范围，使培养方案有更大的灵活性与适用性。学生可以在培养方案框架内，参考指导性教学计划的建议，结合个人的实际情况自主选课。为学生的个性发展和创新能力的培养，创造了更大的空间。（2）重组专业基础课和专业课，构建体现学科发展与专业特色的课程体系。大力度重组专业基础课和专业课，拓宽专业的内涵，增大专业方向的灵活性和适用性。基本上按照学科大类构建学科大类基础，按一级学科构建专业基础，按一级学科或二级学科重组专业方向课程。（3）加强实践，将“实践、探索、研究”融入教学过程。为了提高学生的学习兴趣和学习主动性，增强学生的动手能力、表达能力以及分析问题和解决问题的能力，培养学生的团队意识，本专业实践环节在学校和学院的公共实践课的基础上，又开设了专业课程专题设计和专业系列性实验等实践课程。专业课程专题实践的目的在于，引导学生综合运用前面所学的基础知识解决实际中的问题，因此课程专题实践的题目采取由学生自拟、专业委员会审核的制度来确定。为了培养学生的团队意识，课程设计采取组队的形式，由3～4名学生组成一个课题小组，互相分工合作完成设计。本课程专题实践在第6学期开设，为期8～10周，由学生利用课余时间完成，采用毕业设计的模式进行管理，最后以实物演示和论文答辩的形式结束。开设专业系列性实验课程的目的在于，通过阶段性实验使学生明确学习目的，并能理论联系实际，激发学生的求知欲，提高学生的学习兴趣。本系列性实验课主要依托本专业的实验、实践平台来开设，分别于第4、6、7学期为学生开出。第4学期的实验课主要让学生了解本专业实践平台的结构和框架，并提出一些专业上的问题，告知学生要通过后续课程的学习才能解决这些问题，使学生明确学习目的。第6学期的专题实践以设计型专题实践为主，使学生通过实践了解实际系统硬件结构以及工作原理，并能根据用户需求进行设计、制作和调试。第7学期的实验以综合性设计为主，熟悉芯片级、板级和系统级设计方法和步骤。

三、强化实践教学环节

大力加强实习教学环节，拓展一批校外实习基地，才能使学生走出去，学得成，真正做到学有专长。在校内，我们充分发挥专业实验室在实践教学方面随时性、方便性的优势，配备高水平的实习指导教师，向学生全天候开放，让学生利用课余时间根据自己的特长和兴趣到专业实验室进行操作和技能训练。在校外，我们充分发挥高校科研优势，为天津滨海新区企业服务，建立稳固的校外实习基地，为学生提供了锻炼实践能力的广阔空间，目前我们在社会上选定“天津南大强芯半导体芯片设计有限公司”、“天津市森特尔新技术有限公司”、“天津市海博光电科技有限公司”、“天津工大海宇半导体照明有限公司”等一些相关的公司、企业建立了相对稳定的实习基地和协作关系，让学生到公司、企业参加技术性比较强的专业实践，这样的实习取得了较好的实践效果。

四、开拓“产学研”模式的特色人才培养

随着滨海新区被纳入国家“十一五”发展规划，其强大的功能集聚优势开始迅速形成，这为天津市相关电子产业提供了绝佳的发展机会。天津滨海新区战略目标之一是以增强自主创新能力为核心，以集聚国内外研发资源为主线，构建与国际接轨的研发转化环境以及高效并充满活力的科技创新体系，建设一流水平的高新技术研发与转化基地。以滨海新区为产业聚集，发展电子信息产业等新型高科技产业，将加快滨海新区的总体建设步伐，奠定天津滨海新区乃至环渤海地区及全国的电子信息产业龙头地位。同时，国家科技部、财政部、国家税务总局公布了电子信息技术领域为国家重点支持的高新技术领域之一。因此，作为服务于电子信息产业的关键学科，在天津发展电子科学与技术学科具有重大的战略意义。依托电子科学与技术专业的建设，我们已初步建立微电子专业方向，在办学理念、人才培养目标、培养模式、培养质量等方面具有自己显著的特色，培养的学生在半导体器件、集成电路设计等方面的素质和能力优于其他院校电子科学与技术专业学生。为达到“产学研”教育模式的实现，我们在教学内容中渗透科研工作中的新科学、新技术、新工艺，在教学方式上加强针对能力培养的实践教学，不断由校内向校外，由教室向生产现场延伸，在教学效果上通过嫁接、转化、推广和应用新科技、新工艺，培养出大批能熟练应用新技术、新工艺，并具有一定创新能力的高素质人才。

五、搭建竞赛平台，提高学生的创新精神和实践能力

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【关键词】职业教育 教学改革 项目教学法 VHDL语言

项目教学法是一种切合职业教育特点，采用项目式组织形式实施课程教学的方法。项目教学法把理论与实践教学有机地结合起来，鼓励学生通过实践活动获得知识，激发学生的学习动机，发掘学生的创造潜能，因而得到很多高等职业院校教师和学生的青睐，逐步成为高等职业教育教学改革的发展方向。本文主要介绍项目教学法在VHDL语言与数字电路设计课中的应用。

一、实施项目式教学法的历史背景和原因

当前，随着生产力的发展和技术的提高，用人单位对高素质技能人才的要求也越来越高。然而，在实际教学过程中，高职学生普遍都存在文化基础差，学习自觉性不够或不会寻找较好的学习方法，上课注意力不够集中易开小差，学习被动，尤其对理工科课程的逻辑推理很难适应和接受。另一方面，高职院校的教师自身面临理论与实际结合不够紧密，教学和科研水平不高等方面的缺陷，因此，如何改进教学方法，提高教学质量，提高学生的职业技能，是我们处在教学第一线的老师所必须面对的问题。

VHDL语言与数字电路设计课程是一门理论性和实践性很强的课程，既要求学生有扎实的数字电路功底，又要求有较强的高级程序语言能力，还必须有一定的芯片设计的知识。在传统的教学方法中，一般先介绍VHDL语言与数字电路设计的基础理论，然后进行实践教学。这种教学方法，由于学生缺少对真实职业情境的体验以及必要的经验基础而无法提起兴趣。因此高职生在学习这些课程时普通反映比较“难懂”，而担任该课程的老师也反映“难教”。如果在VHDL语言与数字电路设计课程引入项目教学法，从完成职业任务的需要出发，以提高学生职业技能为目标，通过“先做后学”，“在做中学”，这样可以大大激发学生的学习动机，从而大大提高教学质量。

二、VHDL项目式教学改革的可行性

对一门课程引入项目教学方法，是需要具备一定条件的，并不是所有的课程都非常适合项目式教学。项目教学法首先是要能将整个课程划分为若干个项目。VHDL语言的数字电路设计课的内容主要有逻辑电路设计、程序编写、编译仿真、芯片引脚锁定和下载等，完全能将这些知识点按照从简单到复杂，从单一到综合的原则融入教学的能力目标中，用项目的方式组织起来进行教学。其次，工科的课程的项目式教学还需要一定的教学仪器和场所等条件，就VHDL语言课程来说，必须有专门的电脑机房和多媒体教室，还要有FPGA/CPLD实验开发平台，教师完全可以在带有实验开发系统的机房现场讲解、演示并让学生动手操作。因此，有了这些具备项目教学的基本实验条件，实施项目式教学应该是完全可行的。

三、VHDL语言课程项目式教学的项目设计原则和方法

项目教学法中的项目，不同于实际生产和商业服务中的工程项目，而是指以生产一种具体的、具有实际应用价值的产品或服务为目的的任务。这个任务必须有一定的应用价值，用于学习特定的教学内容，能将教学的理论知识和实践技能结合在一起，学生有独立动手实践的机会，并且还必须有一定的难度。完成这个任务不是已有知识和技能的运用,而是学生利用已有知识在一定范围内学习新的知识和技能,解决过去从未遇到过的实际问题。因此进行项目设计需要把握几个原则。

1.循序渐进的原则

项目设计遵循的第一点是循序渐进过程。这一过程很重要，因为学生在学习过程中是需要成功来激励的。比如，下面的一段程序：

Library ieee;

Use ieee.Std_logic_1164.all;

Entity nand2 is

Port(a,b:in bit;Y:Out bit);

Architecture nand2_1 of nand2 is

Y

End nand2_1;

上面的程序是一个简单的与非门电路的源程序。在学习前，很多同学特别是一些英语基础较差的同学对“Entity”、“Architecture”等单词觉得难“懂”。因此在教学过程中，要根据学生学习基础较差的状况，简单而通俗易懂的介绍与非门电路设计的完整过程，包括Quartus编程软件的基本使用、程序的编写、编译、引脚的锁定、程序的下载等，特别让学生在课堂上动手实践。对“Entity（实体）”、“Architecture（构造体）”，只要先告诉这些只是VHDL语言必须包含的两个基本单元，而“Library ieee”只是VHDL语言中中一些库的集合，类似于UNIX和DOS中的目录，至于“Use ieee.Std_logic_1164.all”则是VHDL语言的包集合，其作用跟C语言中的“Include”相同。学生刚学的时候没有必要详细了解它的确切的含义、具体内容或者适用的范围，只要了解这个与门电路的源程序中，主要的设计就是使用了“Nand”这个“与非”逻辑运算符进行了运算而已。通过这样的讲解学生就不会对“Entity”、“Architecture”等长度较长，且在日常交流中应用比较少单词觉得“发秫”，就会觉得VHDL语言容易“上手”。

2.由单一到综合的原则

项目设计遵循的第二点就是由单一到综合。训练应从单项训练开始，然后再过渡到综合训练。数字时钟的设计，可以先从简单的10进制开始逐渐过渡到60进制，然后再增加清零、调节小时、分钟以及整点报时（甚至音乐报时）以及闹钟等一系列功能，这样可以大地提高学生的动手能力，实操性很强，学生开始进入状态。

3.知识与技能的结合原则

项目设计遵循的第三点是将基本知识与设计技能有机结合。在教学的不同阶段，完成不同基础知识与VHDL程序设计方法的项目教学。如在介绍VHDL最基本知识的项目中，可借助学生过去学过的数字电路知识，使用电路原理图的方法程序设计。如下图所示：

在掌握了VHDL基本知识后，比如VHDL语言程序的基本结构（Entity、Architecture、Configuration等）和VHDL语言的描述方式时，项目就可以用RTL、行为描述等方式来设计。

根据项目设计的原则，因此选择数字时钟、交通灯的控制这些人们熟悉且随处可见对象作为项目教学的主要内容，是十分适合的。表1列出了VHDL语言项目式教学的部分项目：

四、VHDL语言项目课程组织过程和教学过程

在项目教学法中,项目的选取是关键。教学的整个过程和所有的内容都要以项目来贯彻,项目确定后,整个教学过程也就确定下来。在项目实施中,学习过程成为一个人人参与的带有创造性的实践活动,它注重的不是最终的结果,而是完成项目的过程,这就要求尽可能地确立优秀实用的项目。

VHDL语言在传统的教学过程中，一般来说，是要先利用一次课的时间介绍VHDL语言的基本知识，再在课堂上介绍VHDL语言进行数字逻辑电路设计的方法，但不会让学习动手实践，因为传统的教学观念认为，刚接触这个课程的学生还不掌握VHDL基础知识，根本不具备编写程序进行数字电路设计的理论基础和能力。接下来，就会花大量的课时介绍VHDL语言程序的基本结构、数据类型、运算操作符、语言的描述方式、主要描述语句等，再介绍VHDL的编程语言（如Quartus）的使用方法，这样经过漫长的理论介绍，最后才进行一些实验。在这个教学过程中理论和实践的教学完全是割裂的，而且教师处于主体地位，完全是教师教，学生听的方式。这种方法，对激发学生的学习兴趣，提高学生的技能，甚至对学生知识点的掌握方面效果都不会太好。因此，VHDL语言课中采用项目式教学方法，将完全不同于上面的教学方法。

下面，从表1中选项目编号为3的项目为例介绍VHDL语言的项目教学过程。

该项目的要求如下：在举重比赛中，有两名副裁判，一名主裁判。当两名以上裁判（必须包括主裁判在内）认为运动员上举杠铃合格，按动电钮，裁决合格信号灯亮，要求实现该电路。这个项目完全是具有实际应用背景的实例，学生们都比较熟悉，也简单易懂。因此这个例子具有一定的典型性，通过这个例子既可让学生掌握一些理论知识，又能提高学生进行实际项目设计的能力。

1.明确本项目的工作任务

在这个项目中，首先交代本项目的工作任务就是要实现三人表决的功能，同时介绍表决器电路设计过程中，首先要进行要逻辑的抽象，然后确定设计的方法，这时提示学生用行为描述方式、RTL方式、结构化（元件例化）等方式来实现。

2.制定工作计划

项目任务确定后，要求学生分别对项目进行讨论，查找资料，制定项目工作计划，确定工作步骤和程序。对学生设计的电路，教师不急于给出评价，而是让他们分别介绍自己设计的电路、应用到的知识及工作原理，并可以让学生开始在课堂上讨论，而教师则作适时引导。对一些数字电路基础较好的学生，鼓励他们利用元件例化的设计方法进行设计；对程序编写水平较好则鼓励他们利用RTL的方式；对那些基础较差的同学则可以鼓励他们用列出真值表进行设计。如有些学生设计的电路有问题，教师就引导他再看相应的理论知识，让他慢慢理解，并且不断鼓励，使学生能够完善自己的作品。

3.实施计划

项目设计工作计划完成，即可以进入实施的阶段。在这个阶段，要求学生编好完整的VHDL语言程序，并在Quartus软件中调试，编译、仿真，遇到程序出错误的时候，要学生独立分析原因，找出改进的方法，但是遇到难点问题及时给予指导。

4.检查评价

项目设计完成后，要学生把程序下载到康芯GW48-PK2型FPGA/CPLD实验开发平台中演示结果，并由学生操作和讲解，然后再检查评分，并指出项目活动存在的问题及改进方法。

在教学过程中，为使学生具备对所学知识的综合运用能力，在教学过程中插入了一些综合性的、相对较为复杂的项目，如秒表的制作。这个项目涉及带使能端、复位端、进位端的十进制计数器的设计等。另外，为了拓展设计的思路还引入了RAM的设计以及8051单片机IP核的设计项目。通过这些项目，使学生能够综合运用所学知识，效果显著。

五、总结

VHDL语言及数字电路设计课程本身一门比较新的课程，对其进行项目式教学对高职业院校的老师来说是更是一个挑战。尽管这种教学法的优势已充分显现，但在VHDL语言课项目教学过程还需要注意一下几点：

1.在完成项目的过程中，不能忽视本课程知识点的掌握，应该充分吸取传统教学方法的长处，取长补短，让学生在完成项目的过程中，即提高了技能又巩固了相关的知识点。

2.在项目教学中，强调学生学习的主体性，但老师始终要起主导作用，在这一过程中教师的责任不是减轻反而是加重了，因此在整个教学过程中，教师要充分地了解学生，在学生学习遇到困难时，能为学生解决；在学生学习不够主动时，应及时提出问题，引导学生去探究；在学生完成基本项目后，调动学生的创作欲望，进一步完善项目创作。

3.在项目教学过程中，一些基础较差的学生可能对老师交代的任务无从下手，这时教师要加强对这部分学生的个别指导。

参考文献：

[1]徐国庆.职业教育课程、教学范式的演变.河南职业技术师范学院学报[J].2002，(6):34-36.

[2]史小波.集成电路设计VHDL教程［M］.清华大学出版社，2005，（6）:1-3.

[3]豆玉杰.项目教学法在《电子技术》教学中的应用.河南教育[J].2006，(3):80-81.

[4]侯伯亨,顾新.VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计(修订版)[M].西安:西安电子科技大学出版社,1999.133-134.

[5]姜新桥.PLC项目初步探讨.武汉职业技术学院[J].2007，(6):26-27.

[6]袁丽娟.“项目导入法”在VHDL教学中的应用.机械职业教育[J].2007(4):58-59.

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关键词：校企合作;微电子学科;教学模式

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）42-0044-03

一、引言

随着社会经济和现代科技日新月异的发展，以及我国本科生数量的不断增加，我国的本科生教育出现了一些不容忽视的问题，比如：理论与实际脱节，学生在学校学习的一些知识陈旧，与现实脱节[1];创新能力和实践能力较差[2]，导致一些高校毕业生毕业后找不到合适的工作，而一些企业招聘不到合适的人才。近年来，国家也意识到这些问题。2014年3月22日，教育部副部长鲁昕在中国发展高层论坛上表示，我国即将出台方案，实现技术型和学术型两种模式的高考[3]。但不管是培养技术型人才，还是培养学术型人才，怎样提高本科生教育教学质量，提升本科生的实践和创新能力，是高校和高校教育工作者不断探讨的问题。很多高校和老师认为校企合作既是高校提升本科生教育教学质量的主要途径之一，也是企业获取核心竞争力的必然选择。并且对于校企合作的教学模式进行了积极的探索和有益的尝试，例如：刘丽莹等以建筑环境与能源应用工程专业为例，提出了“就业驱动的学工交替”、“共建实验室”、“外聘研究员”三种教学模式[4]。黄汉华、陈勇等围绕校企合作联合培养的教学模式，提出了电子科学与技术战略性新兴产业人才培养计划[5]。陈卫莉对校企合作的本科教育教学模式进行了探索[1]。张炜等提出了以项目为导向的校企合作模式[6]。

本文以微电子专业人才培养为例，针对我校微电子专业校企合作的可能性及重要意义，对校企合作下的教学模式进行探讨。

二、校企合作的可能性及重要意义

1.无锡是我国微电子产业的南方基地，需要大量的微电子专业人才。无锡是中国微电子产业的摇篮，是我国第一块集成电路的诞生地，微电子产业有着优良的传统和深厚的产业基础。近年来，无锡政府出台了一系列优惠政策（比如530计划），大力吸引微电子高端人才，创办了一批有竞争力的集成电路设计公司。2013年无锡市政府又出台了《无锡市微电子产业规划（2013―2020）》，为无锡市微电子产业的进一步发展提供了强有力的支持和保障。经过三十多年的发展，无锡微电子产业形成了产业结构比较完整，产业规模庞大，管理比较完善的良好局面。2013年无锡市微电子产业合计完成营业收入652.12亿元，规模列全国第二[7]。SK海力士和华润微电子分别以第二名和第四名入围2013年度中国半导体十大制造企业。江苏新潮科技集团、海太半导体（无锡）有限公司和英飞凌科技（无锡）有限公司分别以第一名、第七名和第九名入围2013年度中国半导体十大封装测试企业[8]。

虽然无锡市微电子产业的发展取得了很大的成绩，但也存在一些问题，比如：微电子产业的优秀专业人才比较匮乏，已经成为制约微电子产业发展的瓶颈之一。而高校是优秀人才的聚集地，作为坐落于无锡的唯一一所综合性本科高校，江南大学微电子专业可以发挥人才优势，为无锡的微电子产业培养大量的优秀人才。

2.江南大学注重校企合作。无锡日报2013年9月21日发表题为“江南大学发挥高校优势，开展校企合作，服务地方经济――做无锡的创新引擎和发展智库”的文章，文章指出：“江南大学提出要以项目为平台，广泛开展校企合作，为地方科技创新和经济转型添砖加瓦，这是江南大学推进与区域、产业协同创新的方式和途径[9]。”江南大学作为无锡唯一的一所211重点建设的高校，非常注重与企业的合作，积极参与国家、无锡地区的科技创新，推进科技成果产业化，为本地区的经济服务。比如：与无锡市政府合作建立的江南大学国家大学科技园，已成为高科技研究项目的重要孵化基地;学校成立了由海尔集团、茅台集团、青岛啤酒集团、无锡国联等一百多家企事业单位加盟的董事会，各学院建有四百余家企事业单位参加的二级董事会，促进了产学研的紧密结合[10];江南大学的科研经费每年以30%的速度在增加，其中60%～70%的科研总经费来自于与企业的合作[11]。总之，江南大学一直探索的校企合作模式取得了显著的成效。这也为我校微电子专业寻求校企合作提供了机遇和挑战。

3.微电子专业自身建设的特点。微电子产业是近几十年来全球发展最迅猛的产业之一。目前，以集成电路为核心的电子信息产业超过了以汽车、石油、钢铁为代表的传统工业成为第一大产业。集成电路自诞生以来一直遵循摩尔定律的发展规律，即集成度和产品性能每18个月增加一倍。各种半导体新材料和新器件层出不穷。微电子专业又是一个实践性很强的专业。因此，学生在学习过程中不仅要学好专业基础知识，还有必要进行专业的实验技能培训和不断接受新知识、新技术，才能跟得上微电子技术发展的潮流。这就要求学生不仅要进行专业的实验培训，还有必要阅读一些最新的参考文献，参加一些前沿科学的研究，甚至参与企业的技术研发。但是，微电子专业实验室建设的投入非常昂贵，一套设计软件要几百万人民币。一个小型的微电子工艺实验室的建设也要几百万到几千万人民币，这还不包括每年实验室的维护费用。对于一般高校来说，这是很难承受的。其实，对于国内微电子专业实验室建设的比较好的高校，其实验室也主要面向研究生开放。所以，为了更好地提升本科生的教育教学质量，必须寻求校企合作。而微电子作为无锡最主要的优势产业，也给我校微电子专业提供了加强校企合作的机会。

因此，无论是从学校周边地区微电子产业发展的状况，以及学校的政策，还是从本专业自身建设的特点来看，校企合作是提升微电子专业本科生教育质量的主要途径之一。因此，积极探索提高我校微电子专业本科生的培养质量的校企合作模式，具有非常重要的意义。

三、校企合作联合培养的教学模式

校企合作的目的是共同发展，实现双赢。学校为企业提供智力和技术支持，为企业解决具体的技术难题和技术攻关。企业参与学校教学科研环节，提高教育教学质量，培养优秀的创新型人才。为了更好地实现校企合作，我们从三个方面进行了有益的探索。

1.学研结合。我们可以采取多种方式的校企合作，实现微电子专业本科生培养过程中的理论学习和研究相结合。例如：实施以项目为导向的校企合作模式，鼓励老师承担企业和研究所的横向课题，让大三和大四的一些优秀学生参与项目的研发，这样既发挥了学校的智力优势，为企业解决了技术难题，也使得学生学以致用，为以后学生参加工作或者继续学习深造提高了宝贵的实践经验和知识积累，提高了教学质量，实现了共赢。也可以让学生在学习过程中，参观一些重点企业、研究所的生产车间和设计实验室，并且让学生在参与的过程中，积极与企业、研究所的一线工作人员进行交流，让学生切实感受一下微电子工艺和设计的实践过程。学校也积极为大四的学生联系周边的微电子企业和研究所，鼓励学生去这些企业实习，让学生积极参与企业的研发和生产，既为企业提供了优秀的人才，又培养了学生的实践与创新能力。

2.在职人员互聘。我校微电子专业80以上的教师具有博士学位，而且，有许多教师具有海外留学的背景。目前的现状是老师有很扎实的基础知识，并且对微电子学科的前沿比较了解。但是，对企业的需求和微电子产业的市场需求不是很了解，导致研究与市场需求脱节。还有一些教师，在多年的研究过程中，获取了一些核心技术，但苦于没有资金的投入，没法把一些研究成果产业化。而我国的一些微电子企业研发能力相对不强，没有自己的核心技术，在市场上的竞争力不强。因此，有必要加强学校和企业的联系，通过校企合作，鼓励教师积极承担企业和研究所的课题，发挥自己的专业特长，为企业技术攻关。或者，鼓励教师到企业中挂职，真正深入的生产的第一线，与企业的研发人员合作，研发新产品，增强企业竞争力。同时也鼓励企业和研究所的工程师和专家来学校做兼职教授，讲授一些微电子专业的核心课程和实践课程，甚至也可以请这些有实际生产和研发经验的专家参与编写本科生的教材。由于这些工程师和专家均来自生产的第一线，他们有更丰富的生产和研发经验，对微电子产业的市场需求更了解，对提升微电子专业本科生的实践和创新能力非常重要。

3.共享实验室。微电子实验室的建设需要一笔很大的费用，但凭高校自身的力量是无法完成的，需要微电子企业的大力支持和帮助。当然，高校可以为企业培养大量的优秀人才和提供智力支持。企业可以有偿开放一些实验设备和设计软件让学生用于科学研究、实践操作甚至参与企业的研发，这样既有助于企业能提前了解这些学生的实践和创新能力，从而能留住一部分优秀人才;也有助于提升学生的实践能力和更好地了解企业文化，从而使学生也愿意留在企业工作。而高校的微电子实验室，也可以面向企业开放，从而共享实验室。总之，通过共享实验室，提高了实验室的利用效率，高校和企业实现了共赢。

四、结论

本文分析了我校微电子专业实现校企合作的可能性和重要意义。并在此基础上提出了在三个方面进行校企合作的探索――“学研结合”、“在职人员互聘”、“共建实验室”。这三种教学模式在一定程度上解决了我校微电子专业的学生在学习、实践和研究中普遍存在的问题。因此，只有加强校企合作，不断对校企合作教育模式进行实践探索，才能提供更好的教学条件和资源，有效提高学生的理论知识水平和实践创新能力，培养更多的优秀微电子专业创新型人才。

参考文献：

[1]陈卫莉.基于校企合作的本科教育教学模式探析[J].教学研究，2012，（6）：35-38.

[2]邓建高，王敏.高校本科生创新能力培养的校企合作模式研究[J].中国电力教育，2009，（129）：26-27.

[3]关庆丰，罗丹阳.高考将分为技术、学术两种模式[N].北京青年报，2014-03-23.

[4]刘丽莹，余晓平，彭宣伟.基于校企合作的应用本科院校实践教学培养模式探讨[J].中国电力教育，2013，（19）：139-140.

[5]黄汉华，陈勇，李璋，徐玲芳，王文峰.电子科学与技术战略性新兴产业人才培养计划研究[J].科技创新导报，2013，（30）：5.

[6]张炜.以项目为导向的校企合作模式研究[J].职教通讯，2013，（30）：77-80.

[7]无锡集成电路产业营业收入652.12亿元规模全国第二[EB/OL].（2014-03-22）.

http：///2014/0322/80229.shtml.

[8]我市5家企业入围全国IC三业十强，4项产品入选创新产品和技术奖[EB/OL].（2014-03-24）.

http：///Web101/zxzx/wdzcydt/6718926.shtml.

[9]渊博.江南大学发挥高校优势，开展校企合作，服务地方经济――做无锡的创新引擎和发展智库[N].无锡日报，2013-09-21.

[10]江南开学府，万顷湖波扬――江南大学校情概览[EB/OL].[2994-05-01].

http：///newver/newhtm/jianjie.htm.