模擬集成電路設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革
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【摘要】為解決以往“模擬集成電路設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中出現(xiàn)的學(xué)生課堂學(xué)習(xí)沒(méi)動(dòng)力、課外作業(yè)忙應(yīng)付、考核方式不合理等問(wèn)題，本文提出了一種該設(shè)計(jì)類課程的教學(xué)方法改革方案與措施。基于學(xué)生學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，該教學(xué)方法主要從課程內(nèi)容新穎化、學(xué)習(xí)時(shí)間平時(shí)化、設(shè)計(jì)能力綜合化、教學(xué)手段多樣化、考核方式多元化等方面進(jìn)行改革。該教學(xué)方法的特點(diǎn)主要為根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)設(shè)置、注重平時(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程、課內(nèi)課外學(xué)習(xí)相結(jié)合。教學(xué)改革方案實(shí)施四年以來(lái)，受益學(xué)生約200人，教學(xué)效果良好，獲得了學(xué)生很高的評(píng)價(jià)。
【關(guān)鍵詞】模擬集成電路設(shè)計(jì)；課內(nèi)外結(jié)合；綜合評(píng)價(jià)
0引言
“模擬集成電路設(shè)計(jì)”課程是大學(xué)本科階段電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的核心課程，在整個(gè)專業(yè)中起到承上啟下的作用。該課程以前期“電路原理”、“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”和“微電子基礎(chǔ)”等專業(yè)課程為基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生的模擬集成電路設(shè)計(jì)能力為目標(biāo)，為后續(xù)“ASIC設(shè)計(jì)”等課程培養(yǎng)學(xué)生較完整的硬件設(shè)計(jì)能力提供基礎(chǔ)和知識(shí)儲(chǔ)備。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，旨在使學(xué)生了解和掌握各種模擬集成電路的基本概念和原理；分析和設(shè)計(jì)各種模擬集成電路的基本方法；了解模擬集成電路設(shè)計(jì)中遇到的新問(wèn)題及電路技術(shù)的新發(fā)展；能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)簡(jiǎn)單模擬集成電路進(jìn)行電路分析、仿真和設(shè)計(jì)[1-2]。
1課程教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題
以往該類課程教學(xué)中主要存在以下一些問(wèn)題：（1）課堂學(xué)習(xí)沒(méi)動(dòng)力以往的課堂教學(xué)，上課主要以教師講授為主，以介紹理論知識(shí)為多，比較注重知識(shí)的理論推導(dǎo)和證明，推導(dǎo)過(guò)程枯燥、復(fù)雜，課程內(nèi)容不形象。在這種“灌輸式“的授課形式下，學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí)，課程學(xué)習(xí)枯燥，學(xué)習(xí)興趣不高，學(xué)習(xí)動(dòng)力嚴(yán)重不足。（2）課外作業(yè)忙應(yīng)付在以往教學(xué)過(guò)程中，課外學(xué)習(xí)主要以書面作業(yè)為主，大部分同學(xué)作業(yè)馬虎、不認(rèn)真，只為應(yīng)付老師而做，而且還存在抄襲的現(xiàn)象，作業(yè)的完成情況不能反映出學(xué)生對(duì)授課內(nèi)容的真實(shí)掌握水平。（3）考核方式不合理以往的考核方式主要以考試為主，期末考試成績(jī)所占比例很大，平時(shí)成績(jī)比例較小，這樣導(dǎo)致學(xué)生不重視平時(shí)的學(xué)習(xí)積累，考試前“押寶”、記題，考試“壓力山大”，所學(xué)的知識(shí)記憶也不深刻，仍然沒(méi)有牢固地掌握。綜合以上幾點(diǎn)學(xué)情，我們需要從課堂授課、課外學(xué)習(xí)以及考核方式這三方面對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行改革。把從“老師教為主”的課堂授課形式轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)生學(xué)為主”的形式，從“課堂教學(xué)為主”學(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤罢n內(nèi)課外結(jié)合”的模式，從“注重結(jié)果”的評(píng)價(jià)方式轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖Y(jié)果與過(guò)程相結(jié)合“的綜合評(píng)價(jià)方式。
2教學(xué)實(shí)施策略及方法
針對(duì)課程教學(xué)的目標(biāo)和教學(xué)中重點(diǎn)解決的問(wèn)題，目前該類課程采用的教學(xué)實(shí)施策略和方法主要有：（1）課程內(nèi)容新穎化本課程選用“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材、普通高等教育電子科學(xué)與技術(shù)類特色專業(yè)系列規(guī)劃教材[3-4]作為推薦教材。同時(shí)，選取國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材、國(guó)外優(yōu)秀教材[5-7]的部分經(jīng)典內(nèi)容以及新的科技文獻(xiàn)資料作為教學(xué)內(nèi)容的補(bǔ)充。根據(jù)目前企業(yè)和行業(yè)的需求，授課內(nèi)容中剔除陳舊部分，削減抽象的理論分析，補(bǔ)充實(shí)用的新知識(shí)、新技術(shù)，給學(xué)生帶來(lái)最新、最實(shí)用的行業(yè)信息和知識(shí)技能。（2）學(xué)習(xí)時(shí)間平時(shí)化循序漸進(jìn)，將學(xué)習(xí)內(nèi)容化整為零。課前要求學(xué)生復(fù)習(xí)原有的知識(shí)、預(yù)習(xí)新課內(nèi)容。每次課時(shí)，在講授新知識(shí)之前，分配10分鐘左右時(shí)間，以提問(wèn)或?qū)W生上臺(tái)講述的形式，檢查課前復(fù)習(xí)的效果，再引出與之相關(guān)的新知識(shí)，開展新課內(nèi)容。每學(xué)完一個(gè)大塊內(nèi)容，布置思考題，分配15分鐘左右時(shí)間，讓學(xué)生課上分組討論、匯報(bào)討論結(jié)果，再由教師點(diǎn)評(píng)，給出參考答案。每次課后均布置相關(guān)章節(jié)的在線測(cè)試或作業(yè)，讓學(xué)生在課外進(jìn)一步鞏固學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)。（3）設(shè)計(jì)能力綜合化在學(xué)習(xí)了足夠的模擬集成電路設(shè)計(jì)知識(shí)以后，學(xué)期后半段安排“課程設(shè)計(jì)”環(huán)節(jié)。“課程設(shè)計(jì)”要結(jié)合之前所學(xué)的運(yùn)算放大器的知識(shí)，根據(jù)教師給定的設(shè)計(jì)指標(biāo)，學(xué)生自行分組，每組2～3位同學(xué)，設(shè)計(jì)一個(gè)運(yùn)算放大器?！罢n程設(shè)計(jì)”全部在課外一周時(shí)間內(nèi)完成，每組根據(jù)教師提供的報(bào)告格式樣本寫出一份設(shè)計(jì)報(bào)告，遞交到網(wǎng)上教學(xué)平臺(tái)。課上安排1次上課時(shí)間，每組派一名同學(xué)上臺(tái)答辯，由教師逐個(gè)點(diǎn)評(píng)。該環(huán)節(jié)的成績(jī)將由設(shè)計(jì)報(bào)告、答辯效果和學(xué)生評(píng)分這三部分組成，各占1/3，“課程設(shè)計(jì)”成績(jī)作為平時(shí)成績(jī)的一部分，占總評(píng)成績(jī)的15%。在“課程設(shè)計(jì)”過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)查閱資料、分析電路、反復(fù)推導(dǎo)，最終才得到符合設(shè)計(jì)指標(biāo)的電路。學(xué)生很有收獲，以前只停留在書本、教案上的知識(shí)，都充分應(yīng)用了起來(lái)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自覺(jué)性。而且，通過(guò)“課程設(shè)計(jì)”，很多學(xué)生感到，其實(shí)學(xué)習(xí)模擬集成電路也沒(méi)有想象中那么難，只要用心學(xué)習(xí)，很多難題都是可以攻克的，這也增加了學(xué)生學(xué)習(xí)這門課的自信心，提高了學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作和書面報(bào)告撰寫的能力，收到了很好的教學(xué)效果。（4）教學(xué)手段多樣化在實(shí)際課堂教學(xué)過(guò)程中，采用多媒體教學(xué)與黑板板書相結(jié)合的形式，對(duì)于較難理解的一些概念，采用EDA專用工具軟件進(jìn)行演示、放置生動(dòng)的圖片或動(dòng)畫來(lái)詮釋，而對(duì)于公式推導(dǎo)，則選擇更利于學(xué)生接受和理解的板書形式來(lái)一步步演算，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效率，提升教學(xué)效果。課后，充分利用網(wǎng)上教學(xué)平臺(tái)的教學(xué)資源，定期布置在線作業(yè)，進(jìn)行在線測(cè)試。測(cè)試部分通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)批改給分，學(xué)生遞交后就能獲知成績(jī)和答案，便于及時(shí)復(fù)習(xí)、查漏補(bǔ)缺。而作業(yè)部分則通過(guò)教師網(wǎng)上批改給分，下次課上進(jìn)行講解，分析典型錯(cuò)誤，與學(xué)生進(jìn)行面對(duì)面的交流。同時(shí)，開設(shè)學(xué)習(xí)交流論壇，開展答疑、討論、學(xué)習(xí)輔導(dǎo)等有效的師生交互和生生交互。通過(guò)網(wǎng)上教學(xué)平臺(tái)，與學(xué)生互動(dòng)，將教師講授與課后輔導(dǎo)、網(wǎng)上資料共享相結(jié)合，豐富網(wǎng)上教學(xué)資源，彌補(bǔ)課堂教學(xué)時(shí)間的不足，成為課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充。多種教學(xué)手段的應(yīng)用，增加了師生的交流和互動(dòng)，受到了學(xué)生的普遍歡迎。（5）考核方式多元化課程考核采用多元考核方式，課程成績(jī)（百分制）由下面幾部分組成：到課率及課堂表現(xiàn)5%，平時(shí)作業(yè)（書面作業(yè)+網(wǎng)上教學(xué)平臺(tái)測(cè)試）30%，課程設(shè)計(jì)15%，期末考試50%。其中，平時(shí)成績(jī)由“到課率及課堂表現(xiàn)”、“平時(shí)作業(yè)（書面作業(yè)+網(wǎng)上教學(xué)平臺(tái)測(cè)試）”和“課程設(shè)計(jì)”這三部分組成。這樣的考核方式將平時(shí)成績(jī)的比例提高到50%，加大了對(duì)學(xué)生實(shí)際技能應(yīng)用掌握的考核比重，調(diào)動(dòng)了學(xué)生參與教學(xué)的主動(dòng)性，激發(fā)了學(xué)生的思考和探索，加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，引導(dǎo)學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)。
3教學(xué)方法改革特點(diǎn)
總的來(lái)說(shuō)，本類課程教學(xué)方法改革主要有以下特點(diǎn)：（1）根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)設(shè)置我們的學(xué)生感性認(rèn)識(shí)多于理性認(rèn)識(shí)，喜歡實(shí)踐多于理論。根據(jù)學(xué)生的這些特點(diǎn)，我們?cè)谡n件、授課過(guò)程中先從學(xué)生喜歡的動(dòng)畫、圖片、甚至仿真模擬入手，引起學(xué)生興趣，再進(jìn)行理論授課，學(xué)生就比較容易接受。有了感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)，學(xué)生再掌握較難的知識(shí)點(diǎn)也比較牢固。（2）注重平時(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程把學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間分配到每次課中、課后。每次課前通過(guò)提問(wèn)、講述等形式對(duì)上次課內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)；課后通過(guò)網(wǎng)上教學(xué)平臺(tái)測(cè)試、作業(yè)的形式，對(duì)新課內(nèi)容及時(shí)鞏固；再通過(guò)下次課上作業(yè)講解進(jìn)一步掌握所學(xué)內(nèi)容；每學(xué)一大塊內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，布置思考題，進(jìn)行討論分析，使前后學(xué)習(xí)內(nèi)容融會(huì)貫通；分組大作業(yè)，考查學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作和書面報(bào)告撰寫的能力。在考核方式上，我們把平時(shí)成績(jī)比例提高到50%，這使得學(xué)生學(xué)習(xí)更多地注重于平時(shí)過(guò)程，而不再用期末突擊了。平時(shí)學(xué)習(xí)掌握牢固了，期末復(fù)習(xí)起來(lái)也會(huì)輕松很多。（3）課內(nèi)課外學(xué)習(xí)相結(jié)合充分利用網(wǎng)上教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行課外學(xué)習(xí)。每次課件、教學(xué)資料均按時(shí)傳到網(wǎng)上教學(xué)平臺(tái)，課上的內(nèi)容在課后都有相應(yīng)的作業(yè)、測(cè)試進(jìn)行鞏固，開設(shè)學(xué)習(xí)論壇用于相互交流，提供最新的、補(bǔ)充的相關(guān)文獻(xiàn)資料和參考文獻(xiàn)目錄供學(xué)生查閱資料、自我學(xué)習(xí)用。學(xué)生課內(nèi)外學(xué)習(xí)時(shí)間比例都在1：1.5以上，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自覺(jué)性。
4結(jié)語(yǔ)
針對(duì)以往“模擬集成電路設(shè)計(jì)”課程教學(xué)中出現(xiàn)的學(xué)生課堂學(xué)習(xí)沒(méi)動(dòng)力、課外作業(yè)忙應(yīng)付、考核方式不合理等問(wèn)題，本文提出了一種該設(shè)計(jì)類課程的教學(xué)方法改革方案與措施。本教學(xué)方法根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)設(shè)置，注重學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程，并將課內(nèi)課外學(xué)習(xí)相結(jié)合，主要從課程內(nèi)容新穎化、學(xué)習(xí)時(shí)間平時(shí)化、設(shè)計(jì)能力綜合化、教學(xué)手段多樣化、考核方式多元化等方面進(jìn)行改革。教學(xué)改革方案實(shí)施四年以來(lái)，每學(xué)年對(duì)實(shí)施情況進(jìn)行反饋修正，現(xiàn)已逐漸完善，受益學(xué)生約200人，改革效果良好，獲得了學(xué)生很高的評(píng)價(jià)。
參考文獻(xiàn)
[1]鞠家欣,張靜,張曉波,等.探索微電子專業(yè)實(shí)踐教學(xué)新方法——以參加“北京大學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)大賽”為例[J].電子世界,2016,24:27,29.
[2]粟濤,謝德英.“模擬集成電路課程”教學(xué)內(nèi)容的探討[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2012,34(3):39-41.
[3]王志功,陳瑩梅.集成電路設(shè)計(jì)(第3版)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2013.
[4]吳建輝.CMOS模擬集成電路分析與設(shè)計(jì)(第2版)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2011.
[5]洪志良.模擬集成電路分析與設(shè)計(jì)(第二版)[M].北京:科學(xué)出版社,2011.
[6]BehzadRazavi.DesignofAnalogCMOSIntegratedCircuits[M].McGraw-HillBoston,MA,2001.
[7]PaulR.Gray,PaulJ.Hurst,StephenH.Lewis,RobertG.Meyer.AnalysisandDesignofAnalogIntegratedCircuits(FifthEdition)[M].JohnWiley&Sons,2009.
作者:章丹艷 單位:浙江大學(xué)城市學(xué)院信息與電氣工程學(xué)院