前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的集成电路设计的方法主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
关键词:城市;电力设施;布局规划;思路;方法
中图分类号:F407.6 文献标识码: A
随着城市化发展的不断进步,在电力设施的布局上,形成科学、规范、全局化的规划与管理模式,对于提升城市用电、完善电力设施功能等多方面都有很大的作用,因此,要从多方面、多角度、多渠道的综合城市发展的特点,并结合城市整体规划与现代化建设的需求,构建城市电力设施布局的完整性,形成电力设施建设与城市建设的全面繁荣。
一、简述城市电力设施建设布局的矛盾
1、电力超负荷的需求量与城市规划的脱节
一方面是负荷水平大幅提高,需建设更多的电力设施满足要求;另一方面却是负荷密度越高的地区用地成本越高,造成电力设施无法进入负荷中心,从而影响了供电质量,甚至危及供电安全。同时,在以往的规划方法中,通常只对电力需求总量进行预测,而不充分考虑负荷的具体分布,政府规划部门按照总量来安排电力设施的建设用地,这也是造成电力设施不能适应负荷分布特性的主要原因。
2、城市规划中电力设施建设的综合因素不全面
城市电力设施布局不合理带来最直接的问题就是高压配电网不能与中压网相互配合,使得变电站负荷分布不均、供电质量差、运行不经济、网络结构不合理以及供电安全等问题。近年来,这样的问题在国内大中型城市表现的越来越突出,部分城市配电等级对20kV进行论证就是这种问题的集中表现,因此,解决这类问题的要求也就越来越迫切。
二、探讨城市电力设施的布局与规划思路和方法
1、形成合理的设计方案
在配网设计阶段工程造价的综合管理中,合理的设计方案是一个重要的环节,在设计阶段可能出现许多种不同的设计方案,因此,要从综合造价 管理的角度出发,形成方案的比较与优化,选择与配网建设相吻合的实施方案,突出整个方案的适度超前、经济合理与安全可靠,在设计过程中,采用价值工程的相关理论,在控制成本的基础上,结合先进的设计需求模式,对于电网工程中的每一个环节都能进行全面优化。尤其是在变电站设计标高、征地面积、设备选型、线路路径走廊、导线运用、铁搭基础、运输量等多方面的工程造价,要求设计人员强化方案的优化设计,强化整个经济意识,对于每一个综合造价都能有全面的运用。譬如,某500 千伏送电线路,由于要绕过内湖,原规划路径长147.8 公里,曲折系数1.67。工程设计时通过对内湖的大量调查,运用价值工程分析方法,对从内湖区最窄处穿过的方案和绕过射阳湖荡区的方案进行了认真的同比优化选择,认为只要采取切实可行的措施,在跨越内湖区的两岸设立主转角耐张塔,使该路线段构成独立的耐张段,采用大跨距式,减少内湖区塔基数量,就可以选择从湖区最窄处穿过的方案,同时为了减小线路走廊宽度,减少房屋拆迁量,降低政策处理费用,选用导线三角排列的猫头塔。结果使线路路径长度缩短约21.4公里,房屋拆迁量减少约7784 平方米,节约投资约2693万元,更好的为造价管理节省了更多的费用。
2、经济技术指标的严格控制
在综合管理的过程中,尤其是在设计阶段,要结合给选哪个经济技术指标以及施工详图,形成造价综合管理的重点运用。在确保设计阶段技术方案优化的基础上,形成经济合理的控制方式。一是注重设计标准,在全面注重国家推行的标准化设计的基础上,重视配网工程中的每一个技术规范化,形成合理控制的关键点,其中,主要的是对设计阶段中的典型设计、通用设计、复用设计等形成更加标准的管理,对于配网工程中的构件、配件等形成标准的模式,从而实现控制投资、缩短工期、推广使用的效果。二是注重限额设计的应用。在设计阶段的控制过程中,严格投资支出的控制手段,有效使用建设资金的有力措施。通过限额设计的方式,体现出标准、规模以及设计原则,实现对规模化、设计标准的整体控制,对于工程数量、概预算指标都有详实的控制。三是招投标过程的严格控制。在设计方案的选择中,选择相应的方案运用,综合优化的方案,对其他的方案也加以吸收与应用,形成更加完美的设计技术,从人财物等角度进行深入控制,形成工程控制的重点。
3、负荷预测思路及方法的选取
负荷预测工作要求具有很强的科学性,尽管预测的方法有多种,但由于所需的数据难以得到或由于预测模型存在不适应性,针对某一具体规划区域而言,可供选择的预测方法并不很多。 以往常用的负荷预测方法主要有弹性系数法、线性回归法、灰色系统等,但这些方法通常只能得到负荷预测的总量,并不能给出负荷的分布结果。根据预测总量进行变电站选址和定容的结果,往往不能同中压网建设进行很好的配合,带来许诸如供电半径偏长、网架结构不合理、部分变电容量得不到充分利用等问题。总而言之,规划结果不能很好将各电压等级相配合。因此在进行城市电网布局规划时,除了完成总量平衡以外,多以负荷分布预测结果为基础,以此作为电力设施布局的主要制定依据。负荷分布预测通常采用负荷密度指标法,此方法以城市远期年份用地规划图为依据,在预测过程中充分考虑了历史年份的电力水平情况、点负荷发展情况以及不同类型负荷的发展特点,因此其预测结果更趋于合理,也更能反映城市电力负荷的分布特点。
4、优化管理机制的综合效果
在造价管理中,配网工程设计阶段是至关重要的。因此,要从多方面优化整个管理环节,形成综合化的管理机制,尤其是突出对造价过程的细化,对于工程中的一些审查与控制,形成对问题以及薄弱环节的控制,增加投资的整体效果。在整个项目的造价管理中,改革现行的计量定额计价模式,实行量价分离,形成以量为主的市场定位价格机制,形成系统的,动态化的管理过程,并在设计阶段形成管理效率的全面优化。健全责任机制与教育机制健全设计单位经济责任制,严格控制工程成本,提高竞争意识设计单位和主管部门对于设计节约和浪费应制定明确的奖罚标准,促使设计人员提高自身素质和相互间竞争能力, 增强为业主控制投资成本的意识。提高工程设计、造价人员的素质和加强设计、造价人员的管理, 输变电工程的新工艺、新方法发展和运用很快,作为一个合格的工程设计、造价人员,除必须懂得和掌握全面的专业知识和相关知识以外, 还需不断的补充新的知识切实全面推行输变电工程设计监理制。
三、结语
城市电网建设是市政基础设施建设的重要组成部分,是地区经济建设和发展的有力保障.电力设施的布局规划具有一定的超前性和前瞻性,能够较好的适应城市的快速发展,规避城市建设过程中其他行业建设与电力建设的矛盾,使得电力设施建设可操作性更强,对于推动电网的健康发展有重要的指导意义.本文就利用负荷分布预测进行电网布局规划的问题给予了阐述并给出一套城网布局规划思路,为今后的电网规划工作提供了一种新的思路。
参考文献:
[1]余贻鑫,张弘鹏,张崇见,等.空间电力负荷预测小区用地分析的模糊推理新方法〔J〕.天津大学学报, 2002,35(2):135-139
[2]余贻鑫,王成山,肖峻,等.城网规划计算机辅助决策系统〔J〕.电力系统自动化,2000,24(15):59-62
[3]余贻鑫,张崇见.城市电网中压配电变压器的模糊优化规划〔J〕.中国电机工程学报,2000,20(4):23-28
一、完善课程设置
合理设置课程体系和课程内容,是提高人才培养水平的关键。2009年,黑龙江大学集成电路设计与集成系统专业制定了该专业的课程体系,经过这几年教学工作的开展与施行,发现仍存在一些不足之处,于是在2014年黑龙江大学开展的教学计划及人才培养方案的修订工作中进行了再次的改进和完善。首先,在课程设置与课时安排上进行适当的调整。对于部分课程调整其所开设的学期及课时安排,不同课程中内容重叠的章节或相关性较大的部分可进行适当删减或融合。如:在原来的课程设置中,“数字集成电路设计”课程与“CMOS模拟集成电路设计”课程分别设置在教学第六学期和第七学期。由于“数字集成电路设计”课程中是以门级电路设计为基础,所以学生在未进行模拟集成电路课程的讲授前,对于各种元器件的基本结构、特性、工作原理、基本参数、工艺和版图等这些基础知识都是一知半解,因此对门级电路的整体设计分析难以理解和掌握,会影响学生的学习热情及教学效果;而若在“数字集成电路设计”课程中添加入相关知识,与“CMOS模拟集成电路设计”课程中本应有的器件、工艺和版图的相关内容又会出现重叠。在调整后的课程设置中,先开设了“CMOS模拟集成电路设计”课程,将器件、工艺和版图的基础知识首先进行讲授,令学生对于各器件在电路中所起的作用及特性能够熟悉了解;在随后“数字集成电路设计”课程的学习中,对于应用各器件进行电路构建时会更加得心应手,达到较好的教学效果,同时也避免了内容重复讲授的问题。此外,这样的课程设置安排,将有利于本科生在“大学生集成电路设计大赛”的参与和竞争,避免因学期课程的设置问题,导致学生还未深入地接触学习相关的理论课程及实验课程,从而出现理论知识储备不足、实践操作不熟练等种种情况,致使影响到参赛过程的发挥。调整课程安排后,本科生通过秋季学期中基础理论知识的学习以及实践操作能力的锻炼,在参与春季大赛时能够确保拥有足够的理论知识和实践经验,具有较充足的参赛准备,通过团队合作较好地完成大赛的各项环节,赢取良好赛果,为学校、学院及个人争得荣誉,收获宝贵的参赛经验。其次,适当降低理论课难度,将教学重点放在掌握集成电路设计及分析方法上,而不是让复杂烦琐的公式推导削弱了学生的学习兴趣,让学生能够较好地理解和掌握集成电路设计的方法和流程。第三,在选择优秀国内外教材进行教学的同时,从科研前沿、新兴产品及技术、行业需求等方面提取教学内容,激发学生的学习兴趣,实时了解前沿动态,使学生能够积极主动地学习。
二、变革教学理念与模式
CDIO(构思、设计、实施、运行)理念,是目前国内外各高校开始提出的新型教育理念,将工程创新教育结合课程教学模式,旨在缓解高校人才培养模式与企业人才需求的冲突。在实际教学过程中,结合黑龙江大学集成电路设计与集成系统专业的“数模混合集成电路设计”课程,基于“逐次逼近型模数转换器(SARADC)”的课题项目开展教学内容,将各个独立分散的模拟或数字电路模块的设计进行有机串联,使之成为具有连贯性的课题实践内容。在教学周期内,以学生为主体、教师为引导的教学模式,令学生“做中学”,让学生有目的地将理论切实应用于实践中,完成“构思、设计、实践和验证”的整体流程,使学生系统地掌握集成电路全定制方案的具体实施方法及设计操作流程。同时,通过以小组为单位,进行团队合作,在组内或组间的相互交流与学习中,相互促进提高,培养学生善于思考、发现问题及解决问题的能力,锻炼学生团队工作的能力及创新能力,并可以通过对新结构、新想法进行不同程度奖励加分的形式以激发学生的积极性和创新力。此外,该门课程的考核形式也不同,不是通过以往的试卷笔试形式来确定学生得分,而是以毕业论文的撰写要求,令每一组提供一份完整翔实的数据报告,锻炼学生撰写论文、数据整理的能力,为接下来学期中的毕业设计打下一定的基础。而对于教师的要求,不仅要有扎实的理论基础还应具备丰富的实践经验,因此青年教师要不断提高专业能力和素质。可通过参加研讨会、专业讲座、企业实习、项目合作等途径分享和学习实践经验,同时还应定期邀请校外专家或专业工程师进行集成电路方面的专业座谈、学术交流、技术培训等,进行教学及实践的指导。
三、加强EDA实践教学
首先,根据企业的技术需求,引进目前使用的主流EDA工具软件,让学生在就业前就可以熟练掌握应用,将工程实际和实验教学紧密联系,积累经验的同时增加学生就业及继续深造的机会,为今后竞争打下良好的基础。2009—2015年,黑龙江大学先后引进数字集成电路设计平台Xilinx和FPGA实验箱、华大九天开发的全定制集成电路EDA设计工具Aether以及Synopsys公司的EDA设计工具等,最大可能地满足在校本科生和研究生的学习和科研。而面对目前学生人数众多但实验教学资源相对不足的情况,如果可以借助黑龙江大学的校园网进行网络集成电路设计平台的搭建,实现远程登录,则在一定程度上可以满足学生在课后进行自主学习的需要。其次,根据企业岗位的需求可合理安排EDA实践教学内容,适当增加实践课程的学时。如通过运算放大器、差分放大器、采样电路、比较器电路、DAC、逻辑门电路、有限状态机、分频器、数显键盘控制等各种类型电路模块的设计和仿真分析,令学生掌握数字、模拟、数模混合集成电路的设计方法及流程,在了解企业对于数字、模拟、数模混合集成电路设计以及版图设计等岗位要求的基础上,有针对性地进行模块课程的学习与实践操作的锻炼,使学生对于相关的EDA实践内容真正融会贯通,为今后就业做好充足的准备。第三,根据集成电路设计本科理论课程的教学内容,以各应用软件为基础,结合多媒体的教学方法,选取结合于理论课程内容的实例,制定和编写相应内容的实验课件及操作流程手册,如黑龙江大学的“CMOS模拟集成电路设计”和“数字集成电路设计”课程,都已制定了比较详尽的实践手册及实验内容课件;通过网络平台,使学生能够更加方便地分享教学资源并充分利用资源随时随地地学习。
四、搭建校企合作平台
1数字集成电路设计实验课程教学现状
数字集成电路设计课程为黑龙江大学集成电路专业学生本科阶段的必修课。传统的数字集成电路设计实验教学课程可使学生加深对所学理论知识的理解,熟练软件使用过程,增强动手操作能力,但还存在如下三方面问题:A.实验教学方法有待改进。在传统的数字集成电路设计实验教学中,上课前,学生基本不了解实验仪器和软件,也不清楚实验课的内容。课程开始后,教师需要把相应理论知识、仪器操作和软件使用等内容一一讲授清楚,在有限学时内,更多的讲授时间就压缩了学生动手实验和探索更深入问题的时间,不利于学生实践能力的培养。B.实验课程内容相对简单。目前,黑龙江大学数字集成电路设计实验课程的内容较为基础,基本单元电路的设计仿真占比较大,开放性实验项目不多。实验内容主要涉及比较器、编码器和加法器等基础门电路的仿真,学生使用ModelSim软件通过Verilog语言编写相应电路的网表,然后编写对应testbench文件并进行仿真验证所写电路网表功能的正确性。这类基础实验有利于学生熟练掌握编程语言和软件使用,并加深对基本单元电路的理解,但内容相对简单,对于学生设计综合能力的进一步培养还有所欠缺。C.实验课程考核机制单一。传统数字集成电路设计实验课程的考核成绩只做为其理论课程总成绩的一小部分。黑龙江大学的数字集成电路设计实验课程的考核形式一般为学生每次实验课程中是否完成了几项规定的实验内容,所有实验内容完成后所得成绩的叠加即为该门实验课程的总成绩。由于实验内容具有固定性和同一性,成绩较好的学生快速完成实验内容后难于进一步进行探索研究,这种简单的考核方式无法很好反映出学生掌握实验技能的梯度,也不利于学生发挥创新型思维进行设计实验,阻碍了学生的实践能力发展。
2基于翻转课堂教学模式的改革探索
A.课堂翻转,提升学生学习质量。在翻转课堂教学模式中,教师应由专注“如何教”转向研究学生“如何学”。在数字集成电路设计实验教学中,教师可根据本次课程的实验内容,在课程开始前一周将相应的学习知识点、软件操作、硬件搭建及要解决的问题以电子文档或视频的形式放于共享平台上。学生需要在共享平台上进行课前学习,学习期间应查阅相关参考资料,将简单的知识点尽量通过自学解决,将重点难点问题标记出来,在课堂中与教师或学习小组交流、讨论,并最终解决问题[2]。这种翻转课堂教学模式改变了传统课堂的教学方式,强化了学生主动学习的意识,提高了课堂时间利用率,可提升学生的学习质量[3]。B.实验课程内容和模式改革。实验课程对学生基础知识掌握情况的检验和设计能力的培养至关重要,因此,应打破传统实验课程辅助理论课程开设的现状,将数字集成电路设计课程实验部分作为一门拥有独立学分的必修课。实验内容应具有基础性、多样性、创新性和完整性,确保学生在做好基础性实验后,切实提升创新性实验能力。实验内容中应增加综合电路设计题目所占比重。目前,实验室拥有SEED-XDTKFPGA教学实验平台,拥有视频显示、LED显示、数码管等验证设备,可开设多种实验教学项目。学生可利用该平成编写源代码、综合、编写测试文件、功能仿真、约束设计、布局布线后仿真、生成FPGA下载代码文件、FPGA下载程序和实验平台验证结果全流程。应充分利用SEED-XDTKFPGA教学实验平台的强大功能,将该平台贯穿数字集成电路设计实验课程始终,如:可增加数码管显示、LED跑马灯、频率计等基础实验项目,独立电路设计项目也应利用该平台进行开展。这对于提高学生的数字电路设计能力、动手实践能力和掌握FPGA开发过程具有重要意义。C.完善实验课程考核机制,注重学生创新能力培养。应建立课前学习考核制度,督促学生做好课前学习。翻转课堂教学模式若要在数字集成电路设计实验教学中达到好的效果,就必须建立适当的课前考核机制。可将学生课前学习时长和通过课前学习掌握基础知识的程度作为一项课程考核指标,考核分数计入最终实验课程成绩内(占实验总成绩的20%),进而督促学生必须做好课前学习。数字集成电路设计课程实验部分的主要任务是培养学生的数字集成电路设计能力,因此,要注重实验中创新性设计能力的考核。以往实验总成绩由每次实验得分累加获得,改革后,实验总成绩应为课前学习考核得分(20%)、每次完成实验内容考核得分(20%)和完成一个独立电路设计实验考核得分(60%)三项累加获得。独立电路设计实验需要完成电路建模、电路网表编写、testbench编写和在FPGA实验箱进行功能验证等工作。教师可根据学生在设计过程中每一步骤的完成情况给出准确的评价分数,这样可以较为细致地检验学生对基础知识和电路设计能力的掌握情况,而且独立电路设计实验分值占比较高,如果不能完成电路设计,则该门课程无法通过考核,可通过这种方式调动学生的积极性,加强学生的紧迫感,提高学生的学习质量。
3结语
通过对翻转课堂教学模式的研究,结合黑龙江大学数字集成电路设计实验教学课程现状,探索了基于翻转课堂的实验教学方法。该方法根据目前实验教学课程存在的问题,提出了课堂翻转、完善课程考核机制和实验内容改革的方法,可以增强师生之间的交互性,增加学生动手实验的时间,有助于教师在课堂上更好地掌握每一位学生真正的学习状态和学习效果,从而有效提升学生的数字集成电路设计能力、创新思维能力和实践能力。
参考文献:
[1]石端银,张晓鹏,李文宇.“翻转课堂”在数学实验课教学中的应用[J].实验室研究与探索,2016,35(01):176-178.
[2]王伟.基于翻转课堂的《土木工程材料》实验教学研究[J].四川建材,2018,44(08):245-246.
关键词:同步数字集成电路 设计 时钟偏移
中图分类号:TN431 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2012)07-0229-01
面对当前21世纪科学技术的迅速发展,在同步数字集成电路的设计中,时钟偏移的影响力也越来越受到设计人员的关注。受时钟偏移的影响,导致在长时间的应用中,时钟频率出现的越来越高,也由此增加了时钟偏移在同步数字集成电路中的重要性。一般而言,任何一个系统中若出现过多的流水线级数,则会导致时钟偏移的可能性增加,并由此影响数字集成电路的同步进行。在解决这一问题的过程中,本文从同步数字集成电路、时钟偏移、时钟偏移分析等三个方面出发,对这一问题的完善做如下简要分析:
1、同步数字集成电路
在当前数字集成电路设计中,最常用的方法为同步方法,这一方法除了能最大限度的发挥出集成电路的优势外,还具备高度的可靠性。但在实际应用中,所谓的同步,具体是指该电路系统在实际影响中,其所包含的触发器都能在一个公共时钟的控制下进行运行。结合同步电路的整体运行结构,其内部构造主要由组合电路、时序电路及时钟分配网络等三个方面构成。这三者之间有着相辅相成、缺一不可的关系。集成电路在很大程度上与组成电路之间存在着较大的差别,组合电路能够随时输出稳定状态,而集成电路则不行。此外,在整个集成电路中,时钟偏移的出现,在扰乱整个时序单元的同时,还会使整个集成电路的内部处于混乱状态,甚至在情况严重时会出现瘫痪,这些,都需要设计人员进行考虑,并对其进行完善。换而言之,在整个同步数字集成电路的实际运行中,要想从根本上保证电路的运行秩序,其核心在于保证各个时序单元的时钟信号处于正确状态,只有这样才能得到正确的逻辑值,从而确保整个电路功能的正确发挥。
2、时钟偏移
在整个同步数字集成电路设计中,若使用边沿触发式触发器的同步系统,则必须要求所有的触发器都在同一时刻对时钟出发沿进行接收,并以此来确保集成系统的正常运行。若单纯的从理论角度出发,电路中的触发器所使用的都是同一个时钟信号,但其中一个触发器接收到的时钟信号要比另外一个的时间晚很多。换而言之,即同一信号在发出后,到达的时间不同,这就是所谓的时钟偏移。但在实际应用中,若出现最大传递延时的状况,则能从很大程度上反应出信号出现了变化,且最慢的接收器也会在一定时间内响应这种变化。而正是这种延时状况,在很大程度上确定了电力的最大允许速度,即人们常说的最大传递延时。与之不同的是,最小传递延时在实际应用中,能够在很大程度上表示输入时间的变化,一旦输出时间出现了变化,则其中传递的时间都会受到影响。但与最大传递延时相比,这种延时所造成的影响要小的多,因而在一定程度上更适合应用到时钟偏移的研究中。
3、时钟偏移分析
科研人员在整个同步数字集成电路的设计研究中,受时钟信号的影响,在考虑整个电路时序单元的同时,还需要电路设计的各个环节考虑进去。从现有的集成电路设计方案能够得出,在引起时钟偏移的众多原因中,导线长度及负载的不均衡是引起时钟偏移的主要因素;再加上串扰(即一根信号线的能量串入到另一根信号线中)因素的影响,都会在很大程度上引起时钟偏移的现象。在大型 PCBO或ASICO专用集成电路设计中,通常难以找到可能引起时钟偏移的所有原因。所以,大多数ASIC制造商都要求设计者提供额外的建立和保持时间容限,但在这些应用中,其时间容限往往存在与系统内部的延迟部位,这些部位都会因时间延迟而引起相应的后果。面对当前集成电路研究步伐的加快,时钟偏移的大小与极性都会对整个集成电路的稳定性及功能性造成影响,与此同时,任意两个相对的时序在运行中,其相邻的寄存器都会受自身极性的影响,出现颤抖,这些都会影响时钟的正常运行,并由此导致时钟不确定因素的出现,而这些,都需要科研人员对整个时序进行相应的分析,确保集成电路的顺利运行。
4、结语
综上所述,在当前同步数字集成电路设计的研究中,时钟偏移作为最常见的问题之一,在影响整个集成电路正常运行的同时,还会对系统的性能造成影响。在完善这一问题的过程中,设计人员只有在了解时钟偏移产生的机理上,才能采取相应的措施来缓解这一现象。这就需要设计人员能够结合着我国集成电路发展的基础,不断学习国外集成电路的研究技术,将其运用到我国的实际发展中,在推动集成电路发展的同时,还能为其今后的发展奠定坚实的基础。
参考文献
[1]殷瑞祥,郭镕,陈敏.同步数字集成电路设计中的时钟树分析[J].华南理工大学学报(自然科学版),2011,(06).
关键词 片上系统设计导论 集成电路设计 项目化教学
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1002-7661(2015)17-0010-02
随着半导体工艺和集成电路设计技术的发展,集成电路的规模可以达上亿个晶体管,已经发展到片上系统SoC(System on Chip)。现代片上系统(SoC)是利用IP核(Intellectual Property Core)复用和深亚微米技术,采用软件和硬件结合的设计和验证方法,在一块芯片上实现复杂的功能。它广泛应用于汽车、医疗设备、手机和其他消费电子,其应用领域的市场应用结构如图1所示。
图1 2013年集成电路设计市场应用结构
图2 2008-2014年集成电路行业的产值
2008年以来,我国集成电路产业总产值从2107亿元增长到2915亿元。2014年,据国家统计局统计,共生产集成电路1015.5亿块,同比增长12.4%,增幅高于上年7.1个百分点;集成电路行业销售产值同比增长8.7%,增幅高于上年0.1个百分点。集成电路行业的产值如图2所示。
近年来,半导体集成电路产业在国家政策支持下发展迅速,因此对人才的需求在不断增加。据权威机构报道,2010年以来,中国IC产业对设计工程师的需求将达到30万人以上,并且逐年增加,但目前国内实际人才数量相较于需求远远不够。高校是人才培养的摇篮,但高校大多数教授基础概念,并了解基本的设计流程和设计方法,远不能满足行业的要求。
针对这一现象,《片上系统(SoC)设计导论》课程将结合《固体物理》《半导体物理》《数字集成电路设计》《模拟集成电路设计》《VHDL语言》等多门课程,以项目化教学的形式进行教学,并且对其进行探讨。
一、采用项目化教学改善学生只会理论、不会设计的现状
(1)解决SoC设计与相关课程之间的内部联系,教学内容主要涉猎到相类似的部分,通过将一个大项目分解成几个小项目,通过逐渐加大项目的难度,使学生在项目中逐渐加深了对知识点的理解,并且将课程的主要内容相互衔接与融合,形成完整的SoC设计概念。例如通过对矩阵加法器的项目分解如下几个小项目来实现,具体项目如图3所示。通过这些项目设计过程完整地训练,既培养了较强的SoC设计能力,还提升了学生的择业面。
图3 项目流程图
(2)项目中会先有示例,然后引导学生对分解的小项目做设计,熟悉设计流程和设计方法,而且解决了理论教学与实践教学相脱节的问题,转变了传统的理论教学方式,达到较好的教学效果。
二、 通过PDCA戴明环的方式改善设计的产品不能用的问题
(1)在SoC设计的过程中,通过跟踪课内外学生设计中反应的问题,对项目难易度的进行调整,提高学生的综合素质,逐步锻炼和培养学生的自主学习、团结协作等能力。
(2)结合新的技术或者领域,对项目进行适当的调整,在基础层上让学生边学边做,在单个简单的模块中进行训练,最后实现复杂的项目要求的功能,达到SoC设计能力的提高。
通过PDCA戴明环的方式来持续改进教学方法,对教学内容和教学计划进行合理和高效的修改。PDCA戴明环如图4所示。
图4 PDCA循环
三、小结
教师指导学生设计一个完整的项目,其中包括需求、硬件设计、软件设计、验证等部分。学生不仅掌握了基本概念,也提高了设计实践能力,更提升了团队意识。《片上系统(SoC)设计导论》课程项目化教学改变了传统的理论课教学方式,以目标为导向,以设计作为考核标准,充分发挥了学生的能动性和协作能力,使学生理论与实践齐头并进,缩短了与集成电路设计人才的距离。
参考文献:
[1] 陈超,王心一,王成华. 基于PSoC的实验教学平台开发[J]. 实验室研究与探索, 2010,29(10):110-113.
[2] 马仁杰,王荣科,左雪梅等. 管理学原理[M]. 北京:人民邮电出版社,2013,(9).
[3]周殿凤.片上可编程系统项目化教学探讨[J].轻工科技, 2013,(5):190-191.
集成电路(IC)产业是战略性、基础性和产业之间关联度很高的产业。它是电子信息产业和现代工业的基础,也是改造提升传统产业的核心技术,已成为衡量一个国家经济和信息产业发展水平的重要标志之一,是各国抢占经济科技制高点、提升综合国力的重点领域。
集成电路产业是典型的知识密集型、技术密集型、资本密集和人才密集型的高科技产业,它不仅要求有很强的经济实力,还要求具有很深的文化底蕴。集成电路产业由集成电路设计、掩模、集成电路制造、封装、测试、支撑等环节组成。随着集成电路技术的提升、市场规模的扩大以及资金投入的大幅提高,专业化分工的优点日益体现出来,集成电路产业从最初的一体化IDM,逐渐发展成既有IDM,又有无集成电路制造线的集成电路设计(Fabless)、集成电路代工制造(Foundry)、封装测试、设备与材料支撑等专业公司。
国家始终把集成电路作为信息产业发展的核心。2000年国家18号文件(《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》)出台后,为我国集成电路产业的发展创造了良好的政策环境。2005年国家制定的《国家中长期科学和技术发展规划纲要 (2006-2020年)》安排了16个国家重大专项,其中两个涉及到集成电路行业,一个是“核心电子器件、高端通用集成电路及基础软件产品”,另外一个则是“集成电路成套工艺、重大设备与配套材料”,分列第一、二位。2008年国家出台的《电子信息产业调整与振兴规划》明确提出:加大鼓励集成电路产业发展政策实施力度,立足自主创新,突破关键技术,要加大投入,集中力量实施集成电路升级,着重建立自主可控的集成电路产业体系。
无锡是中国集成电路产业重镇,曾作为国家南方微电子工业基地,先后承担国家“六五”、“七五”和“九0八”工程。经过近20年的不断发展,无锡不仅积累了雄厚的集成电路产业基础,而且培育和引进了一批骨干企业,有力地推动了我国集成电路产业的发展。2000年,无锡成为国家科技部批准的7个国家集成电路设计产业化基地之一。2008年,无锡成为继上海之后第二个由国家发改委认定的国家微电子高新技术产业基地,进一步确立了无锡在中国集成电路产业中的优势地位,2009年8月7日,温总理访问无锡并确立无锡为中国物联网产业发展的核心城市,微电子工业作为物联网产业发展的基础电子支撑,又引来了新一轮的发展机遇。
发展集成电路产业是实现无锡新区产业结构调整、支撑经济可持续发展、引领经济腾飞、提升创新型城市地位、提高城市综合实力和竞争力的关键。无锡新区应当抓住从世界金融危机中回暖和建设“感知中国中心”的发展机遇,以优先发展集成电路设计业、重视和引进晶圆制造业、优化发展封测配套业、积极扶持支撑业为方向,加大对产业发展的引导和扶持,加快新区超大规模集成电路产业园的建设,加强高端人才的集聚和培育,实现无锡市委市政府提出的“把无锡打造成为中国真正的集成电路集聚区、世界集成电路的高地、打造‘中国IC设计第一区’和‘东方硅谷’品牌的愿景”,实现新区集成电路产业的跨越式发展。
2新区超大规模集成电路园
(2010年-2012年)行动计划
2.1 指导思想
全面贯彻落实科学发展观,坚持走新型工业化道路,紧跟信息产业发展的世界潮流,以积极扶持、引导现有存量企业为基础,以引进和孵化为手段,以重点项目为抓手,大力集聚高科技人才,加大政府推进力度,提高市场化运行程度,强攻设计业,壮大制造业,构建集成电路设计、制造、封装测试、系统应用、产业支撑于一体的完整IC产业链,建成“东方硅谷”。
2.2 发展目标
从2010年到2012年,无锡新区集成电路产业年均引进企业数15家以上,期内累计新增规范IC企业40家,期末产业链企业总数120家以上,产业规模年均增长25%以上,2012年目标400亿元,到2015年,全区集成电路产业规模达到800亿元,占全国比重达20%以上。年均引进和培养中、高级IC人才600名,期内累计新增2000名,期末专业技术高端人才存量达3000名。
2.3 主要任务
2.3.1 重点发展领域
按照“优先发展集成电路设计业,重点引进晶圆制造业,优化提升封装测试业,积极扶植支撑业”的基本思路,继续完善和落实产业政策,加强公共服务,提升自主创新能力,推进相关资源整合重组,促进产业链各环节的协调发展,形成无锡市集成电路产业最集中区域。
2.3.2 产业发展空间布局
集成电路产业是无锡新区区域优势产业,产业规模占据全市70%以上,按照“区域集中、产业集聚、发展集约”的原则,高标准规划和建设新区超大规模集成电路产业园,引导有实力的企业进入产业园区,由园区的骨干企业作龙头,带动和盘活区域产业,增强园区产业链上下游企业间的互动配合,不断补充、丰富、完善和加强产业链建设,形成具有竞争实力的产业集群,成为无锡新区集成电路产业发展的主体工程。
无锡新区超大规模集成电路产业园位于无锡新区,距离无锡硕放机场15公里,距无锡新区管委会约3公里。
超大规模集成电路产业园区总规划面积3平方公里,规划区域北起泰山路、西至锡仕路,东临312国道和沪宁高速公路,南至新二路。园区规划主体功能区包括制造业区设计孵化区、设计产业化总部经济区、设计产业化配套服务区等,占地共700亩,规划基础配套区包括建设园内干道网和开放式对外交通网络,同步配套与发展IC设计产业相关联的宽带网络中心、国际卫星中心、国际培训中心等,按照园内企业人群特点,规划高端生活商务区。
园区目前已有国内最大工艺最先进的集成电路制造企业海力士恒亿半导体,南侧有KEC等集成电路和元器件制造、封测企业。园区的目标是建成集科研教育区、企业技术产品贸易区、企业孵化区、规模企业独立研发区和生活服务区于一体的高标准、国际化的集成电路专业科技园区,作为承接以IC设计业为主体、封测、制造、系统方案及支撑业为配套的企业创新创业的主要载体。支持跨国企业全球研发中心、技术支持中心、产品系统方案及应用、上下游企业交流互动、规模企业独立研发配套设施、物流、仓储、产品营销网点、国际企业代表处等的建设,组建“类IDM”的一站式解决方案平台。
2.3.3 主要发展方向与任务
(1)集成电路设计业
集成电路设计是集成电路产业发展的龙头,是整个产业链中最具引领和带动作用的环节,处于集成电路价值链的顶端。国家对IC产业、特别是IC设计业发展的政策扶持为集成电路发展IC设计产业提供了良好的宏观政策环境。“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品”与“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”列在16个重大专项的第一、二位,说明政府对集成电路产业的高度重视。这两个重大专项实施方案的通过,为IC设计企业提升研发创新能力、突破核心技术提供了发展机遇。新区集成电路产业的发展需要密切结合已有产业优势,顺应产业发展潮流,进一步促进集成电路产业的技术水平和整体规模,实现集成电路设计产业新一轮超常规的发展。
1)、结合现有优势,做大做强以消费类为主的模拟芯片产业。
无锡集成电路产业发展起步早,基础好,实力强。目前,无锡新区积聚了60余家集成电路设计企业,包括国有企业、研究机构、民营企业以及近几年引进的海归人士创业企业。代表性企业包括有:华润矽科、友达、力芯、芯朋、美新、海威、无锡中星微、硅动力、紫芯、圆芯、爱芯科、博创、华芯美等公司。产品以消费类电子为主,包括:DC/DC、ADC/DAC、LED驱动、射频芯片、智能电网芯片等,形成了以模拟电路为主的产品门类集聚,模拟IC产品的研发和生产,成为无锡地区IC设计领域的特色和优势,推动以模拟电路产品开发为基础的现有企业实现规模化发展,是新区集成电路产业做大做强的坚实基础。
2)结合高端调整战略,持续引进、培育系统设计企业。
无锡“530”计划吸引众多海外高端集成电路人才到无锡创业,已经成为无锡城市的一张“名片”,并在全球范围内造就了关注高科技、发展高科技的影响力。以海归人员为代表的创业企业相继研发成功通信、MEMS、多媒体SOC等一批高端产品,为无锡高端集成电路设计的战略调整,提供了坚实的人才基础和技术基础。随着海峡两岸关系的平缓与改善,中国台湾正在考虑放宽集成电路设计企业到大陆投资政策,新区要紧紧抓住这一机遇,加大对中国台湾集成电路设计企业的引进力度。新区拥有相对完善的基础配套设施、宜居的人文环境、浓厚的产业氛围、完备的公共技术平台和服务体系,将成高端集成电路人才创业的首选。
3)结合电子器件国产化战略,发展大功率、高电压半导体功率器件。
高效节能已经成为未来电子产品发展的一个重要方向,电源能耗标准已经在全球逐步实施,将来,很多国家将分别实施绿色电源标准,世界各国已对家电与消费电子产品的待机功耗与效率开始实施越来越严格的省电要求,高效节能保护环境已成为当今共识。提高效率与减小待机功耗已成为消费电子与家电产品电源的两个非常关键的指标。中国目前已经开始针对某些产品提出能效要求,此外,欧美发达国家对某些电子产品有直接的能效要求,如果中国想要出口,就必须满足其能效要求,这些提高能效的要求将会为功率器件市场提供更大的市场动力。功率器件包括功率IC 和功率分立器件,功率分立器件则主要包括功率MOSFET、大功率晶体管和IGBT 等半导体器件,功率器件几乎用于所有的电子制造业,除了保证设备的正常运行以外,功率器件还能起到有效的节能作用。由于制造工艺等因素的限制,形成相对较高的技术门槛,同时,新区企业拥有的深厚的模拟电路技术功底以及工艺开发制造能力,作为一种产业化周期相对较短的项目,现在越来越清晰的看到,模拟和功率器件是新区集成电路设计业的重点发展方向。
4)结合传感网示范基地建设,发展射频电子、无线通信、卫星电子、汽车电子、娱乐电子及未来数字家居电子产业。
“物联网”被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮。专家预测10年内物联网就可能大规模普及,应用物联网技术的高科技市场将达到上万亿元的规模,遍及智能交通、环境保护、公共安全、工业监测、物流、医疗等各个领域。目前,物联网对于全世界而言都刚起步,各个国家都基本处于同一起跑线。温总理访问无锡并确立无锡为未来中国传感网产业发展的核心城市,将成为难得的战略机遇,新区集成电路产业应该紧紧围绕物联网产业发展的历史机遇,大力发展射频电子、MEMS传感技术、数字家居等,为传感网示范基地建设和物联网产业的发展,提供有效的基础电子支撑。
(2)集成电路制造业
重大项目,特别是高端芯片生产线项目建设是扩大产业规模、形成产业集群、带动就业、带动产业发展的重要手段。是新区集成电路产业壮大规模的主要支撑,新区要确保集成电路制造业在全国的领先地位,必须扶持和推进现有重点项目,积极引进高端技术和特色配套工艺生产线。
1)积极推进现有大型晶园制造业项目
制造业投资规模大,技术门槛高,整体带动性强,处于产业链的中游位置,是完善产业链的关键。新区集成电路制造业以我国的最大的晶圆制造企业无锡海力士-恒亿半导体为核心,推动12英寸生产线产能扩张,鼓励企业不断通过技术改造,提升技术水平,支持企业周边专业配套,完善其产业链。鼓励KEC等向集成器件制造(IDM)模式的企业发展,促进设计业、制造业的协调互动发展。积极推进落实中国电子科技集团公司第58所的8英寸工艺线建设,进一步重点引进晶圆制造业,确保集成电路制造业在国内的领先地位。
2)重视引进高端技术与特色工艺生产线
国际IC大厂纷纷剥离芯片制造线,甩掉运转晶圆制造线所带来的巨大成本压力,向更专注于IC设计的方向发展。特别是受国际金融危机引发的经济危机影响以来,这一趋势更为明显,纷纷向海外转移晶圆制造线,产业园将紧紧抓住机遇,加大招商引资力度。在重点发展12英寸、90纳米及以下技术生产线,兼顾8英寸芯片生产线的建设的同时,重视引进基于MEMS工艺、射频电路加工的特色工艺生产线,协助开发模拟、数模混合、SOI、GeSi等特色工艺产品,实现多层次、全方位的晶圆制造能力。
(3)集成电路辅助产业
1)优化提升封装测试业
无锡新区IC封装测试业以对外开放服务的经营模式为主,海力士封装项目、华润安盛、英飞凌、东芝半导体、强茂科技等封测企业增强了无锡新区封测环节的整体实力。近年来封测企业通过强化技术创新,在芯片级封装、层叠封装和微型化封装等方面取得突破,缩短了与国际先进水平的差距,成为国内集成电路封装测试的重要板块。
随着3G手机、数字电视、信息家电和通讯领域、交通领域、医疗保健领域的迅速发展,集成电路市场对高端集成电路产品的需求量不断增加,对QFP(LQFP、TQFP)和QFN等高脚数产品及FBP、MCM(MCP)、BGA、CSP、3D、SIP等中高档封装产品需求已呈较大的增长态势。无锡新区将根据IC产品产业化对高端封测的需求趋势,积极调整产品、产业结构,重点发展系统级封装(SIP)、芯片倒装焊(Flipchip)、球栅阵列封装(BGA)、芯片级封装(CSP)、多芯片组件(MCM)等先进封装测试技术水平和能力,提升产品技术档次,促进封测产业结构的调整和优化。
2)积极扶持支撑业
支撑与配套产业主要集中在小尺寸单晶硅棒、引线框架、塑封材料、工夹具、特种气体、超纯试剂等。我国在集成电路支撑业方面基础还相当薄弱。新区将根据企业需求,积极引进相关配套支撑企业,实现12英寸硅抛光片和8~12英寸硅外延片、锗硅外延片、SOI材料、宽禁带化合物半导体材料、光刻胶、化学试剂、特种气体、引线框架等关键材料的配套。以部分关键设备、材料为突破口,重视基础技术研究,加快产业化进程,提高支撑配套能力,形成上下游配套完善的集成电路产业链。
3保障措施
国家持续执行宏观调控政策、集成电路产业升温回暖以及国内IC需求市场持续扩大、国际IC产业持续转移和周期性发展是无锡新区集成电路产业发展未来面临的主要外部环境,要全面实现“规划”目标,就必须在落实保障措施上很下功夫。2010-2012年,新区集成电路产业将重点围绕载体保障、人才保障、政策保障,兴起新一轮环境建设和招商引智,实现产业的转型升级和产业总量新的扩张,为实现中国“IC设计第一区”打下坚实的基础。
3.1 快速启动超大规模集成电路产业园载体建设
按照相关部门的部署和要求,各部门协调分工负责,前后联动,高起点规划,高标准建设。尽快确定园区规划、建设规划、资金筹措计划等。2010年首先启动10万平方米集成电路研发区载体建设,2011年,进一步加大开发力度,基本形成园区形象。
3.2 强力推进核“芯”战略专业招商引智工程
以国家集成电路设计园现有专业招商队伍为基础,进一步补充和完善具备语言、专业技术、国际商务、投融资顾问、科技管理等全方位能力的专门化招商队伍;区域重点突破硅谷、中国台湾、北京、上海、深圳等地专业产业招商,聚焦集成电路设计业、集成电路先进制造业、集成电路支撑(配套)业三个板块,引导以消费类为主导的芯片向高端系统级芯片转变,以创建中国“集成电路产业第一园区”的气魄,调动各方资源,强力推进产业招商工作。
3.3 与时俱进,不断更新和升级公共技术服务平台
进一步仔细研究现有企业对公共服务需求情况,在无锡IC基地原有EDA设计服务平台、FPGA创新验证平台、测试及可靠性检测服务平台、IP信息服务平台以及相关科技信息中介服务平台的基础上,拓展系统芯片设计支撑服务能力,搭建适用于系统应用解决方案开发的系统设计、PCB制作、IP模块验证、系统验证服务平台。为重点培育和发展的六大新兴产业之一的“物联网”产业的发展提供必要的有效的服务延伸。支持以专用芯片设计为主向系统级芯片和系统方案开发方向延伸,完善、调整和优化整体产业结构。支持集成电路芯片设计与MEMS传感器的集成技术,使传感器更加坚固耐用、寿命长、成本更加合理,最终使传感器件实现智能化。
3.4 内培外引,建设专业人才第一高地
加大人才引进力度。针对无锡新区集成电路产业发展实际需求,丰富中高级人才信息积累,每年高级人才信息积累达到500名以上。大力推进高校集成电路人才引导网络建设,与东南大学、西安电子科技大学、成都电子科技大学等国内相关院校开展合作,每年引进相关专业应届毕业生500人以上,其中研究生100人以上。及时研究了解国内集成电路产业发达地区IC人才结构、人才流动情况,实现信息共享,每年引进IC中高级人才200人以上。积极开展各类国际人才招聘活动,拓宽留学归国人员引进渠道,力争引进国际IC专家、留学归国人员100人以上。到2012年,无锡新区IC设计高级专业技术人才总数达到3000人。
建立健全教育培训体系。以东南大学的集成电路学院在无锡新区建立的高层次人才培养基地为重点,到2012年硕士及以上学历培养能力每年达到500人。支持江南大学、东南大学无锡分校扩大本科教育规模,加强无锡科技职业学院集成电路相关学科的办学实力,建立区内实践、实习基地,保障行业对各类专业技术人才的需求。与国际著名教育机构联合建立高层次的商学院和公共管理学院,面向企业中高层管理人员,加强商务人才和公共管理人才的培养。
3.5 加强制度创新,突出政策导向
近几年,新区管委会多次调整完善对IC设计创新创业的扶持力度(从科技18条到55条),对IC设计产业的发展起了很大的作用,根据世界IC产业发展新态势、新动向,结合新区IC产业现状及未来发展计划,在2009年新区科技55条及其它成功践行政策策略基础上,建议增加如下举措:
1、在投融资方面,成立新区以IC设计为主的专业投资公司,参考硅谷等地成熟理念和方法,通过引进和培养打造一支专业团队,管理新区已投资的IC设计公司,成立每年不少于5000万元的重组基金,在国家IC设计基地等配合下,通过资本手段,移接硅谷、新竹、筑波等世界最前沿IC设计产业化项目,推进新区IC设计公司改造升级,进军中国乃至世界前列。
2、政策扶持范围方面,从IC设计扩大到IC全产业链(掩模、制造、封装、测试等),包括设备或材料、配件供应商的办事处或技术服务中心等。
3、在提升产业链相关度方面,对IC设计企业在新区内配套企业加工(掩模、制造、封装、测试)的,其缴纳的增值税新区留成部分进行补贴。
4、在高级人才引进方面,将2009年55条科技政策中关于补贴企业高级技术和管理人才猎头费用条款扩大到IC企业。
关键词:本科教育;微电子;课程体系;结构优化
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)04-0033-03
一、引言
微电子技术是随着集成电路,尤其是超大型规模集成电路而发展起来的一门新的技术。微电子技术包括系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试以及封装、组装等一系列专门的技术,是高科技和信息产业的核心技术。微电子产业是基础性产业,对国民经济有着巨大贡献,并渗透到其他很多学科,是发展现代高新技术和国民经济现代化的重要基础。作为电子通信类高校,南京邮电大学建校近50年来,正朝着信息科技类大学进军。随着电子、通信和信息等产业的飞速发展,国内外都需要大量的微电子学人才,我校成立微电子学专业,旨在为我国的ASIC设计方面,培养急需的人才[1-6]。我国“十五”计划纲要明确提出大力发展半导体集成电路产业,为了满足社会的发展和需求,我校微电子专业成立于2001年,并于2007年招收第一批本科生。在学校各级领导的重视和关心下,专业建设取得了飞速发展。本科人才培养方案是各专业人才培养目标、培养规格以及培养过程和方式的总体设计,是学校组织本科教学、规范教学环节、实现人才培养目标的纲领性文件,对人才培养质量具有决定性的影响。当今的高校教育不仅需要培养大量理论基础较扎实、具有开拓创新精神的专业型人才,也更需要培养大量工程应用型人才。所谓“应用型人才”主要是指德、智、体、美等方面全面发展的,能够将专业知识和技能应用于所从事的专业社会实践的高级专门人才。“应用型人才培养模式是以能力为中心,以培养技术应用型专门人才为目标的”。它更加注重的是实践性、应用性和技术性。即基础知识比高职高专学生深厚、实践能力比传统本科生强,是本科应用型人才最本质的特征。本科应用型人才培养模式是根据社会、经济和科技发展的需要,在一定的教育思想指导下,人才培养目标、制度、过程等要素特定的多样化组合方式。
二、深化完善本科教学体系改革的措施探讨
人才培养方案制(修)订工作对于学校实现人才培养目标、进一步深化完善本科教学体系改革具有重要意义,人才培养方案制(修)订需要全面贯彻国家中长期教育改革和发展规划纲要,认真落实教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见等文件要求,不断适应国家和社会发展需要,进一步深化教育教学改革,优化人才培养过程,提高人才培养质量,促进学生全面发展。具体的改革措施探讨如下。
1.进一步明确本专业的特点和优势。培养方案是高等学校实现人才培养目标、开展人才培养工作的总体设计和实施方案,为全面贯彻教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见,以执行最新颁布的普通高等学校本科专业设置管理规定为契机,推动我校新一轮专业建设和教学改革,以不断适应知识经济、科技、社会发展对各类高素质创新人才的需要,根据我校教育教学改革的实际,及时总结人才培养经验,以“本科教学工程”建设工作为抓手,积极参与教育部“卓越工程师教育培养计划”及“工程教育专业认证”,进一步更新教育观念,深化教育教学改革,提高本科教育质量,构建和完善适合我校办学指导思想、具有我校办学特色的本科创新人才培养体系,根据新《目录》规定的各专业培养目标、培养要求、主干学科、核心课程、主要实践性教学环节、主要专业实验,紧密结合近年“本科教学工程”改革实践,开展本科专业培养方案的修订。本专业培养适应社会发展需要,道德文化素养高,社会责任感强,身心健康,掌握扎实的自然科学基础知识和必备的专业知识,具有良好的学习能力、实践能力、专业能力和创新意识,能在微电子器件、工艺和集成电路设计及相关的电子信息科学领域从事科学研究、产品研发、工程设计、技术管理等工作的专门技术人才。主要专业方向为微电子器件、工艺和集成电路设计。注重集成电路设计、集成电路版图设计、微电子器件设计和MEMS设计。
2.课程设置进一步优化。课程的设置是否合理对人才的培养起到了至关重要的作用,尤其是现今提出的对专业人才的更高要求,需要进一步优化课程体系,合理安排课程内容。首先,在课程设置方面,当前,南邮本科微电子专业经过几年的发展,取得了不少成绩。但世界范围内微电子产业飞速发展的特点决定了高校微电子学科的教学必须紧紧跟随产业发展的步伐。我们在看到以前所取得的成绩的同时也必须看到其中所存在的一些问题,并积极进行改革创新。我校的微电子专业在设立初期,经过各方专家的反复讨论和论证,建立了一套统一的专业课程和教学大纲。这套课程满足该专业最基本的专业要求。但由于微电子专业设立时间不长,仍属于起步阶段,由于硬件条件和师资力量的缺乏和不到位,无法设立多样的课程体系和科目,所以目前的教学仍然是基本上按统一的教学大纲和教学要求组织。随着学校办学规模的扩大,通达微电子学院的设立,选修微电子专业课程的学生人数不断增加,原有的教学课程体系和科目还需要进一步细化、深化、推广。为此,在课程设置上,我们必须对已经投入使用的培养方案进行分析和总结、不断地进行修订和完善,将整个学科的课程结构体系、到具体到每一门课程的知识体系,都进行优化设计,以期在最短的学时内使学生掌握牢固的知识。最终使学生获得以下几方面的能力:掌握扎实的数学、物理等方面的基本理论和基本知识;系统掌握量子与固体物理、半导体物理与器件物理、半导体集成电路设计和制造的基本知识,具有独立进行微电子器件、工艺和集成电路设计的基本能力;了解电子信息类专业的一般原理和知识,受到科学实验与科学思维的训练,具有本学科与跨学科的科学研究与技术开发的基本能力;在综合类实践、实验中具有较强的独立设计、分析和调试系统的能力,能够完成综合性和探索性工作的能力;养成良好的学习习惯,对终身学习有正确认识,具有不断学习和适应发展的能力;其次,对于理论课程的内容,针对南京邮电大学的学科特点和电子科学与工程学院的实际情况,以及本专业的特色建设,主要专业方向为微电子器件、工艺和集成电路设计。注重集成电路设计、集成电路版图设计、微电子器件设计和MEMS设计。以能力培养为基础来设计,并考虑学生毕业后从事的职业,根据工作的要求对教学中的课程进行专项的能力和综合能力培养。在通识教育类课程中设置了高等数学、大学物理、物理实验、程序设计等。专业教育类课程中设置了信号与系统、数字电路与逻辑设计、模拟电子技术及电工电子实验等。这些是所有涉及到电类专业的学生都必须学习的课程。在微电子专业的专业课中安排了固体物理、半导体物理、半导体集成电路工艺、半导体器件物理、通信原理,这些课程都是基础理论课程,是为微电子专业的学生打下基本的专业基础。考虑到工程认证的需要,在集成电路与CAD的课程设置上,专门增加了16小时的实验,加强学生的实验和操作技能。在集成电路分析与设计的课程设置中,专门将模拟和数字分开,设置了各48小时的模拟集成电路分析与设计、数字集成电路分析与设计,这不同于其他院校的课程设置,应该也算是我专业的一个特色和优势。使学生掌握初步的集成电路设计知识,加强了学生的集成电路分析和设计的能力。除了已经设置的32小时的VLSI设计实验课和32小时的微电子专业实验,还增加了32小时的工艺实验,这也大大加强了实验和上机比例。具体来讲,已经在建设的ASIC设计实验室的基础上开展了ASIC设计实验课程的教学,并筹备建立了微电子专业实验室,拥有了一批工作站、计算机等硬件资源和ISE、MAXPlus II、Synopsys Cadence等软件资源、学会一到两种EDA工具的使用方法。建设微电子器件和半导体物理专业实验课程,在广泛调研的基础上购置了必要的仪器设备、编写了实验教程、开展了半导体材料实验和晶体管测试实验;基于以上措施,建立一整套完备的、覆盖微电子产业前端和后端工序的微电子实验课程体系。开展了器件和工艺设计实验。掌握一定微电子实验能力是微电子专业本科生应当具备的基本素质。在微电子专业的专业选修课中设置了VLSI版图设计基础、片上系统设计、微电子器件设计、MEMS与微系统设计、新型微电子器件、通信集成电路等多门课程,涵盖了微电子方向的器件设计、电路设计、工艺设计等各个方面。更好地体现了应用型人才的培养方向和目标。再者,实践课程的内容上,由于微电子专业是一个实践性较强、实践内容多的专业,从集成电路的生成流程来看,其实践内容包括系统和电路设计、器件设计、工艺设计、版图设计、实际流片和测试。实践课程的设置对培养学生解决问题能力、判断能力和创新能力极为关键;需要工程认证的专业的实验实践课程必须要达到30%以上。因此,还拟通过建立微电子专业实验室,开设微电子和半导体测试实验课,在培养学生理论知识的同时,加强实践能力的培养,培养既有较深理论基础,又有一定动手能力的全面发展的学生。在实践型环节的课程设置中,通识基础课和学科基础课中安排了电类学科所必须的程序设计、电装实习、电子电路课程设计等。在专业基础课和专业课中,设置了软件设计、微电子课程设计等,尤其是微电子课程设计,将进行较大的改革,要求改革后设计内容都是与本专业紧密相关,全面运用到所学的专业知识。
3.师资队伍的建设。本专业现在拥有专业教师14名,完全满足本科的专业教学需要,但从事集成电路设计方向的老师比较缺乏。还有,学生的个性不同,使学生在学习的兴趣、主动性等方面差异很大;随着社会竞争的日益激烈和社会需求的不断变化,又使学生的未来发展面临很大挑战,学生的需求随之呈现多样化。因此,多元化的培养规格应当成为共识。将学生的具体情况和社会需求相结合,这就要求我们必须打破现有的统一模式,根据学生的实际和社会需求建立多样化的课程体系,实施分类教学,在保证打好扎实的专业基础的前提下,设立尽可能多的适应当今社会发展的方向性课程。建立既具有深厚扎实的理论知识功底,又具有精通实践、有很强的动手操作能力和解决生产实际问题能力的教师队伍迫在眉睫。近几年,我学院在引进高水平的师资力量方面进行了不懈的努力,微电子专业教师的队伍在不断扩大,教师的专业方向也在不断丰富,能够胜任并有选择性地担任各主要方向的专业课教学。但仍然缺乏学科带头人,缺乏一个凝聚人心的事业平台,学术梯队。这就要加速建设学科带头人、重点骨干教师和优秀青年教师4个层次的学术梯队。通过培养和引进,形成一批整体素质高、学术实力强、结构合理、具有团结协作精神的学术梯队,使其在学科建设中发挥突出作用。鼓励教师积极申报各类项目,积累一定的设计、实验和操作经验。鼓励教师与公司、研究所合作,鼓励教师到国内外高校去做访问学者,积极参加国内外举办的国际会议,从而了解专业的最新发展、前沿问题,开阔眼界。
三、小结
总的来说,微电子学是发展现代高新技术和国民经济现代化的重要基础。培养方案是高等学校实现人才培养目标、根据我校教育教学改革的实际,及时总结人才培养经验,以“本科教学工程”建设工作为抓手,积极参与教育部“卓越工程师教育培养计划”及“工程教育专业认证”,进一步更新教育观念,深化教育教学改革,提高本科教育质量,迫在眉睫。其中需明确我校的特点和优势,以通信集成电路设计为主要方向,同时兼顾工艺设计与器件设计。相信通过培养方案、课程设置、师资等各方面的建设,一定会培养出高质量的微电子学领域人才,为我国的微电子工业做出贡献。
参考文献:
[1]杨宏,王鹤.微电子机械技术的发展与现状[J].微电子学,2001,31(6):392-394.
[2]李文石,钱敏,黄秋萍.施敏院士论微电子学教育[J].教育家,2003,(3):11-16.
[3]刘瑞,伍登学,邬齐荣等.创建培养微电子人才教学实验基地的探索与实践[J].实验室研究与探索,2004,23(5):6-8,23.
[4]李斌,黄明文.微电子技术专业创新教育探索[J].中山大学学报论丛,2002,22(1):108-109.
[5]严兆辉.微电子的过去、现在和未来[J].武汉工程职业技术学院学报,2003,15(2):30-34.
[6]蒋元平.学科建设的内涵诠释和实现策略[J].中国西部科技,2007,(1).
[关键词]教研统一 人才培养 方法与机制
[中图分类号] C961 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2015)07-0114-03
一、引言
关于大学高水平本科人才的培养,其影响因素很多,而围绕教学与科研相互关系的讨论或说争论长期以来一直是高等教育研究领域备受关注的重要课题。[1]大学最核心的任务是确保本科教育质量,如果科研除了有利于人才培养之外,不能很好地服务本科教育,将丧失可持续发展的潜力;而将知识创新与教授有机结合起来,有效发挥科研的人才培养功能,对高校教学水平提高、教师教研水平提升、学生学习效果改善具有积极甚至无可替代的作用。
综观世界一流大学,无不要求其教师教学科研水平。我校从顶层设计角度制订了“教研统一”的办学理念。[2]笔者长期从事集成电路设计领域的科研与教学工作,结合专业特点,将多年来在教学与科研相互促进融合方面的探索进行梳理,并对其中面临的困难与挑战进行了思考。
二、教研统一的探索
目前国内不少大学存在不同程度的“科研先行”发展理念,造成了教学的“短板”。为促进集成电路设计与集成系统专业工程应用型人才的培养,本专业一线教师长期积极探索科研促进和服务教学的方式方法,将先后承担的国家自然科学基金重点项目、国家“863”重大专项、国家自然科学基金项目、国家科技攻关项目,以及省部级、厅局级、横向项目等数十项科研项目及成果以多种方式融入本科教学,努力使科研引领教学水平的提升,整个教学科研团队先后于2010年和2012年被评为“陕西省省级教学团队”――通信专用集成电路设计核心课程教学团队和“陕西省首批重点科技创新团队”――西安邮电大学通信专用集成电路与集成系统重点科技创新团队,探索形成了“科研嵌入”理论教学内容、“科研反哺”实践教学环境、“科研提高”师资队伍建设和“科研启发”应用型人才培养的教研统一方案,努力提高科研对教学的贡献率。
(一)“科研嵌入”理论教学内容
为了践行“教研统一”,在理论教学方面,贯彻科研项目分模块进课堂、进实验、进毕业设计,落实前沿技术进讲义、进习题、进考试环节,同时根据科研项目开发实际,总结工程经验,凝练科研案例,编写系列教材。通过将科研子模块“嵌入”教学、“嵌入”教材,丰富了教学内容,拓宽了学生视野,提高了学生实践能力,实现了科研成果进课堂、教学水平上台阶的目标。近年来承担并以多种形式融入教学的主要科研项目有:
项目1:国家自然科学基金面上项目“三维视频处理系统芯片动态可重构可编程体系结构研究”,经费160万元;
项目2:陕西省科技统筹项目“北斗二号 / GPS双模接收机芯片组”,经费150万元;
项目3:陕西省重大创新专项“双网数字传真机开发”,经费75万元;
项目4:陕西省重大创新专项“SDH片上系统设计与实现”,经费50万元;
项目5:国家自然科学基金重点项目“新一代图形处理系统芯片体系结构及关键技术研究”,经费440万元;
项目6:某国防项目“图形处理器IP研发”,经费99万元;
项目7:陕西省“13115”创新专项“高速数据网络包交换芯片研制与开发”,经费135万元;
项目8:国家“863”重大专项“基于NOC的多处理器系统片上高性能互连技术研发”,经费200万元;
项目9:国家“863”项目“宽带交换高速交换芯片的研究开发”,经费360万元;
项目10:国家自然科学基金“无线通信自重构容错NOC研究”,经费60万元。
上述项目与理论教学、实践教学以及集中实践环节相结合的具体操作如下:
1.集成电路专业导论:将项目1“APU体系结构、计算模式统一等”作为内容;将项目2“北斗、GPS以及伽利略等”的对比研究作为内容;将项目8“片上网络NOC的项目”引入教学;将项目9“电路交换、分组交换的发展及研发现状”引入课堂。
2.数字集成电路设计:将项目1、5中“涉及的长线、功耗、缺陷问题引入教学”作为内容;将项目6、7中的模块作为案例用于新编教材;将项目9“PLL、CDR单元、全定制振荡器”作为教学案例。
3.集成电路工艺原理:将项目1、5中“红墙问题、三维工艺”引入教学;项目7、9、10成果引起企业关注,与航天某所建立工艺联合实验室;将项目9开发过程中针对工艺的比较引入教学。
4.EDA技术实验:以项目1“4×4可重构阵列”,项目3“将图像CIS扫描、热敏打印头以及步进电机控制电路”,项目4“字符重排、帧定位等单元设计”,项目5和6“命令处理器”作为教学案例;将项目7、8、9、10前端设计中积累的代码编写经验、综合脚本撰写方法引入教学,将设计后端的STA用于新编教材中。
5.SoC设计方法学:以项目7、8、9的研发流程作为典型的SoC设计流程进行对比讲解。
6.计算机组成与设计:将项目1、5“ILP、OLP、DLP的统一”作为课程的主题研讨内容。
7.Verilog HDL数字系统设计:将项目1、5“反馈环、命令处理器、存储管理器等”作为大型实验案例;将项目4、7、9“PRBS序列产生、字符重排、帧定位单元”作为实验内容;将项目8、9、10“将分配管理单元、虚通道路由器”作为案例,并将验证平台的搭建作为大型案例引入教学。
8.通信原理:依据项目3建议授课教师将传统传真协议T.30、网络传真协议等引入课程;依据项目4建议授课教师将SDH内容讲解与项目开发结合起来;依据项目4、9建议授课教师将世界上第一套符合ITU-T标准STM-256帧结构的40G SDH设备等引入课程。
9.基于FPGA的嵌入式系统设计:将项目1、5“如何在Micro Blazer上移植操作系统、如何与底层电路交互”作为案例;将项目3双网传真机作为典型的嵌入式系统引入教学。
10.FPGA课程设计:将项目1和5“反馈环、Cache开发、命令处理器”,项目9、10“队列管理、VC分配、交换分配”等简化后作为题目。
11.集成电路设计课程设计:将项目1和5“几何变换、三维剪裁、图元装配”,项目9、10“队列管理、VC分配、交换分配”等作为题目。
12.SoPC课程设计:将项目3、5、6、7电路验证转化为SoPC方式进行以作为课程设计题目,项目7、8“PRBS序列产生、字符重排、帧定位等单元的开发”作为题目。
13.毕业设计:将项目1、5、6“基于可重构阵列的DCT变换、2D加速器、命令处理器、像素染色器等”,项目3“传真机方案设计、模块电路设计、软件方案、通信协议等”,项目4、7、9“PRBS序列产生、字符重排、帧定位等单元增加基于C的验证”,项目9、10“队列管理、VC分配、交换分配、torus结构等”,项目8“验证涉及的基于SV的验证平台、PLI平台等”作为毕业设计题目。
(二)“科研反哺”实践教学环境
集成电路设计是一个工程实践性很强的领域,所需的仪器设备、工具软件、工作条件成本高昂,建立完善的设计实践环境常令学科建设经费捉襟见肘。而在承担各级各类科研项目的过程中,逐步建立起了较高水平的科研平台,如部级重点实验室、省级工程中心、校企联合实验室等,在这些科研平台上积累了丰富的硬件资源、空间资源和人才资源。通过探索“科研反哺”,对实践教学环境的建设和提升起到了积极的促进作用。具体措施包括:
1.共享科研平台的硬件资源,提升学生实践环节的物质基础:在高水平科研带动下,先后投入数千万元建立了集成电路设计环境、工艺生产线,并与Altera、Xilinx、Intel、TI、广州周立功、772所等建立了联合实验室,相关的仪器、设备、开发工具等通过合理共享逐步向本科生开放,向实践教学资源转化,提升了实践环境的物质基础。
2.利用科研平台的空间资源,为学生提供校外实习实训的机遇与环境:通过科研合作,先后与烽火、中兴、华为、兖矿、煤炭科学院、深亚等相关设计企业、终端用户等建立了校外实习基地,丰富了学生的实习实训环境。
3.发挥科研平台的人才优势,转化为第一、第二课堂的教学优势:主持和参与科研项目的高水平教授、中青年教师、硕士研究生等是科研平台的人才优势,强调实施教授年授课学时数不低于120学时、项目负责人至少承担一门本科生专业课、青年教师指导学生参加兴趣小组和学科竞赛、硕士研究生承担助教等一系列措施,对学生创新能力的培养起到了积极作用。
通过上述举措,先后建设了陕西省实验教学示范中心――“计算机与微电子学实验教学中心”和“电工电子实验教学中心”、陕西省人才培养模式创新实验区――“电子信息工程应用型人才培养模式创新实验区”和“集成电路设计与集成系统工程应用型人才培养模式创新实验区”。
(三)“科研提高”师资队伍水平
集成电路设计的工程性要求教师必须具备丰富的实践经验,而科研正是弥补经验“短板”的有效途径。在具体实践中采取的“科研提高”师资水平的措施主要有:
1.划拨科研经费资助青年教师攻读硕士、博士:为了培养青年教师,形成人才梯队,一线青年教师先后有6人都是在科研项目专门审批划拨的经费资助下攻读博士、硕士,毕业后先后承担了陕西省自然科学基金项目、教育部重点项目、陕西省教育厅专项项目等10余项;多名青年教师指导本科生、研究生参加学科竞赛,先后获得大学生电子设计竞赛陕西省一等奖第一名和全国二等奖多次、研究生电子设计竞赛西北赛区特等奖两次、全国二等奖和三等奖各一次以及全国优秀指导教师奖。
2.人才引进注重科研方向、优势互补:在师资队伍建设中,注重科研经历、工程能力、国际背景,如引进的美籍全职教授有Nvidia、贝尔实验室、犹他大学等国际知名企业、科研院所长达29年的开发经历,并被聘为陕西省“百人计划”特聘专家。
(四)“科研启发”应用型人才培养
通过科研融入教学,对启发学生潜力、培养学生工程应用能力起到了积极作用;同时选拔兴趣浓厚者作为科研助手参与项目研发,由高水平教授直接指导,这些学生有多名进入Intel、MTK、华为、中兴等知名企业,担任开发经理、技术骨干等关键岗位,或考取知名高校的研究生,并迅速成长为导师科研团队中的骨干成员。
总之,科研成果分模块进课堂,丰富了教学内容;前沿技术进教案,拓宽了学生视野;科研设备向教学资源转化,改善了教学条件;坚持高水平教授为本科生授课,保障了教学中心地位;总结科研和工程经验,更新了教学内容,出版了系列教材,提高了学生工程实践能力,形成了科研促进教学的良好局面。
三、教研统一的思考
尽管在多年的教学科研实践中摸索了一些“教研统一”的方式方法,但终究不是机制,无法形成长效。而“教师的薪水、晋升,最终是依据其科研成果,而不是其教学绩效,大学制订的教师学术奖励体系中几乎看不到教学的影子”[3],“教学和科研的统一正在随着科研的兴盛及二者之间激励机制的不平衡而受到破坏,科研正在越来越远离教学,甚至是毫不相干”。[4]那么,如何让教师发挥主观能动性,积极投身教研统一的探索?又如何让学生积极投身运用专业知识解决实际问题的实践,为学生实践能力培养与提高形成合力呢?
(一)倡导研究性教学
大学师资管理模式、绩效考核方式决定着大学教师的工作方式、工作效率和工作效果[5],毕竟对多数人而言,指挥棒在哪里,工作的方向就在哪里。因此对工程实践性强的专业,可从教学的要求上倡导研究性教学,从绩效考核上拉近、拉平教学与科研奖励,不仅让只灌输书本知识的现象得到改观,也让学术水平高的教师有意愿对学生倾囊相授。
同时,一个高效的科研团队必然也是一个优势互补的水平梯队,而一个专业的教学也是理论与实践、抽象与具体、构想与实现的结合。因此,可从校级层面上制订科研团队对专业教学的工作目标,再由科研团队细分任务与计划,并分解科研项目,组织教学活动,做到教师人尽其才,学生人尽其用,这样既可以调动教师积极性,又可以发挥学生能动性。
(二)强调教学中心地位
从教师角度看,教学过程中应着重关注学生的学习过程,以教学为中心,以学生为主体,以教师为主导,以学习为主线。在基础课、专业基础课的支持下,专业课教学可以按“问题驱动、案例驱动、项目驱动、前沿驱动”的节奏循序渐进,逐步提升。教学方式方法的改革将在一定程度上促进“教研统一”的践行。
(三)发挥学生科研潜力
从学生角度看,专业知识的掌握程度,除了卷面成绩外,还可以有多种表现形式,如:1.参加教师科研项目,独立运用专业知识或在教师指导下多方查阅、调研,完成相关模块的设计,并撰写小论文或申请国家发明专利,或录用或发表,或实审或授权;2.参加学科竞赛,竞赛题目可以从日常应用角度激发学生的灵感,也可是教师科研项目转化,通过自由组队,在省级及以上政府机构组织的装试性竞赛、国家级行业协会组织的装试性竞赛上获奖等。对诸如此类情形,从学校学院角度给以奖励、鼓励,也将在一定程度上促进“教研统一”的践行。
四、总结
本文结合集成电路设计专业工程实践性强的特点,在长期的教学科研实践中,探索出了一套“科研嵌入”理论教学内容、“科研反哺”实践教学环境、“科研提高”师资队伍建设和“科研启发”应用型人才培养的教研统一方案;同时为了实现科研促进教学、提高人才培养的效果,从学校角度、教师角度和学生角度思考了倡导研究性教学、强调教学中心地位、发挥学生科研潜力的“教研统一”长效机制。
[ 注 释 ]
[1] 梁林梅.国外关于本科教学与科研关系的探析[J].江苏高教,2010(3):67-60.
[2] 卢建军.深化高教改革要抓好顶层设计[N].光明日报,2014-06-17.
[3] Serow R C.Research and teaching at a research university[J].Higher Education,2000(4):449-463.
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。