“集成电路原理及应用”教学改革

　　摘要：“集成电路原理及应用”是高等院校电子电气类专业的一门应用型课程，其目的在于培养学生应用集成电路设计电子系统的能力，具有显著的应用型特征，在培养电子电气类专业应用型人才中发挥着重要的作用。文章结合笔者讲授“集成电路原理及应用”课程的教学经验，讨论了该课程的教学目标定位及课程教学改革的有关问题。
　　关键词：集成电路原理及应用；目标定位；教学改革
　　作者简介：向继文（1970-），男，土家族，湖南龙山人，吉首大学物理科学与信息工程学院，副教授；刘昕（1973-），女，湖南保靖人，吉首大学物理科学与信息工程学院，副教授。（湖南 吉首 416000）
　　基金项目：本文系湖南省教育厅2008年教学改革研究项目（项目编号：2008103）、吉首大学2008年教学改革研究重点项目（项目编号：200836）、吉首大学2009年教学改革研究重点项目（项目编号：200905）的研究成果。
　　中图分类号：G642.3     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2011）06-0179-02
　　
　　一、课程教学目标定位
　　“集成电路原理及应用”课程是吉首大学物理科学与信息工程学院（以下简称“我院”）电子信息工程、电子信息科学与技术、通信工程专业的一门实用技术课程，其课程性质为选修课。课程内容繁杂，其内容涵盖模拟电路、数字电路、高频电子线路、单片机技术、DSP原理、EDA技术等多门课程，体现了对所学电子技术、计算机技术基础知识的综合运用。结合我院电子信息工程、电子信息科学与技术、通信工程专业的培养目标要求，将本课程的教学目标定位于应用，即“培养学生综合运用所学电子技术及计算机技术基础知识、理解集成电路基本原理、正确选用所需集成电路，设计满足用户需求的电子电路的能力。”
　　二、对教学内容的处理方式
　　本课程属于典型的应用型课程，内容繁杂，讲授时间有限，按照教材内容的编排方式，部分内容与“模拟电路”、“数字电路”等课程内容有重叠。因此，为了节省授课时间，提高教学效率，对重叠内容给予了适当处理，部分内容快速讲授，引导学生快速复习，部分内容省略掉由学生自己看书自学，把教学的重点放在典型集成电路芯片及典型应用电路的分析讲解中。对教材内容，拟定了主要的教学目标，对教学内容进行了适当的处理，既考虑了学生已有知识和记忆规律，也考虑了新知识的学习，如表1所示。
　　三、处理好两个问题，培养两方面的能力
　　1.树立学生牢固的学以致用意识，确立课程学习的价值所在
　　本课程的教学目的不在于设计新的集成电路，而在于应用已有的集成电路产品设计符合用户需求的应用电子电路，学习的目的是为了应用。所以，在课程中基本理论不是重点，重点内容应放在典型集成电路及其应用电路的学习中。在课程中，分门别类地介绍了各类典型的集成电路及其应用电路，通过学习，使学生理解为了解决某类问题，该如何选择所需的集成电路，了解其典型的应用电路图、参数的计算方法等内容，树立学生学以致用的观念。
　　2.处理好“广”与“精”之间的关系
　　作为教学媒体，教材中所介绍的集成电路系列和典型电路较多，是为了考虑到“广”。在教学实施过程中，鼓励学生在“广”的基础上更加注重“精”，处理好“广”与“精”之间的关系，“广”有利于开阔视野，“精”有利于更好的应用。为此，在教学中，鼓励学生选择自己感兴趣的一、两章内容，深入学习，除了教材内容之外，还自主查找相关的学术论文和设计资料，设计应用电路并动手制作电路板，把所选择的内容学“精”，以“点”带动“面”，以不变应万变。不变的是集成电路的基本理论和学习方法，变的是五花八门的集成电路产品和应用电路。
　　3.培养学生应用电路设计软件设计应用电路的能力
　　我院电子信息工程、电子信息科学与技术、通信工程专业均开设“集成电路原理及应用”课程，在此之前还开设了电子电路CAD课程，所学习的电路设计软件采用ORCAD。为了加强学生应用能力的培养，在“集成电路原理及应用”课程中，给学生布置的作业均结合实际问题的需求，采用课程设计形式，要求学生选用实际的集成电路产品，设计实现某种功能的电路，作业形式要求为：理论分析写在作业本上，电路采用专业软件绘制，做仿真分析，电路及仿真分析结果采用截图软件截取，粘贴在作业本里，要求截图要漂亮，时间大约给定一个月。学生为了完成作业，必须去自主学习，查阅资料，熟悉软件，每学期这样的作业有3～4次，对学生的锻炼效果很明显，很多学生在做毕业设计的时候给指导教师反映说很多工作在“集成电路原理及应用”课程中已经做过，所以他们充满了自信。
　　4.培养学生阅读器件资料的能力
　　集成电路类型繁多，型号繁多，新的器件不断涌现，仅靠课程中所学习的知识是远远不够的，因此，学生必须具备自学新器件、应用新器件的能力。目前，集成电路资料绝大多数采用PDF英文文档的形式提供给使用者，设计人员要根据设计任务选择所需集成电路，然后下载其英文文档资料，阅读资料，然后应用。为了培养学生自学新器件的能力，在多媒体教学课件中，下载了相关的器件资料，课堂上安装PDF文档的阅读器软件Adobe Reader，带领学生简单阅读相关器件的资料。此外，布置一次专题作业，由学生任意选择一款集成电路，下载其英文文档，然后阅读翻译器件资料，要求为：器件资料篇幅大约为10个页面以上，多者不限，只有3～4个页面的不计成绩，采用A4纸双面打印，然后阅读，翻译部分直接在纸上标注，有复印者不计成绩，以防止学生偷懒。
　　四、结合课程性质改革考核方式
　　“集成电路原理及应用”课程内容涵盖模拟电路、数字电路、高频电路、单片机技术、DSP技术、EDA技术等多门课程，其理论部分已经在其他课程中考核过，重新考试已无多大意义，对典型集成电路采用试卷考试也缺乏实际意义，因此必须对考核方式加以改革。在教学中采用了“出勤+平时作业+课程论文”的方式考核。
　　1.明确考核方式
　　在第一次上课的时候，给学生讲清楚课程的考核方式，让每一个学生清楚本门课程的学习目的，如何学好该门课程，如何通过课程考核，以免期末考核时学生产生抱怨情绪，导致师生矛盾。
　　2.鼓励学生制作应用电路
　　作为一门实践性很强的课程，培养学生实践能力是非常重要的一个教学环节，但是由于我校所处地域及其他条件的限制，大规模开设实验存在着很大的困难。为了调动学生学习的积极性，在第一次上课时就给学生做了动员，如果学生愿意自己花钱通过网上购买器件，设计制作出一款实用的电路板，经测试通过，完成设计报告的撰写，该门课程可以直接予以通过考核并给出较高的考核成绩，而且学院可以报销所需的元器件费用。
　　3.课程考核成绩的构成
　　按照“出勤+平时作业+课程论文”的课程考核方式，给各块内容划分了大致的比例，出勤为10%，平时作业（按3次小设计，1次器件资料翻译，共4次作业计算）40%，课程设计论文为50%，如果学生能制作电路板经测试合格完成设计报告的，出勤和平时作业不作考查直接给出高分予以通过考核。与平时作业中的小设计相比，课程论文要求更高。平时作业由全班做同一个课题，格式要求也不严格，存在学生偷懒的问题，而课程论文一般有10余个课题，按学号顺序给学生分配设计课题，要求学生按照课题功能及性能指标的要求，完成集成电路的选择，参数计算，电路绘制，仿真分析，并按照学术论文的格式要求完成课程论文的撰写，时间一般为3周。对论文内容的编排顺序也做了一定的要求，建议学生按如下方式编排：前言（说明设计目的、设计思想等）→器件简介（要阅读相关资料）→硬件设计（元器件参数要有具体值，参数的计算方法）→软件设计（有则需要）→仿真结果分析（对仿真结果要做分析，与理论分析做比较）→结束语（设计工作总结）。
　　五、今后设想
　　作为一门实践性很强的课程，“集成电路原理及应用”课程内容繁多，涉及的课程知识多，对学生的学习提出了很高的要求。同时，该课程也是实用性很强的一门课程，对提高学生综合运用所学知识解决实际问题能力的培养作用显著。但是，由于我校地处武陵山区，所在地区素有“老少边山穷”的地域特点，交通不发达，信息不通畅，特别是所需要的器件难以直接买到，给课程教学带来了较大的困难。为了进一步加强课程教学，激发学生学习兴趣，提高教学质量，加强课程建设是必须的。为此，笔者已经在学校2010年精品课程建设立项时进行申报，如果能够立项，计划按如下方式进行建设。
　　1.在网络课堂中开辟讨论空间，资料空间
　　在资料空间里，将常见集成电路及最新集成电路的PDF资料分类上传，供学生下载使用，此外，还可以将实用的电路研究学术论文资料上传供学生参考使用。在讨论空间里，引导学生开展电路设计及仿真方面的讨论，发表学生的学习心得及设计小论文。
　　2.购买器件，制作电路板
　　作为校级精品课程，学校会给出一定的建设经费，笔者将利用课程建设经费购买器件，制作课程教学所需的电路板，以便课堂演示之用。此外，还可以发动部分实践能力强的学生帮助制作教学用品，以激发学生学习的兴趣。
　　3.提供给学生经费资助
　　给学生提供部分经费资助，以便学生利用所学课程知识开展研究性学习、创新性实验及科学研究，促进学生自主学习，提高学习质量。
　　（责任编辑：苏宇嵬）

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