模拟集成电路设计课程教学改革

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【摘要】为解决以往“模拟集成电路设计”课程教学中出现的学生课堂学习没动力、课外作业忙应付、考核方式不合理等问题，本文提出了一种该设计类课程的教学方法改革方案与措施。基于学生学习的特点，该教学方法主要从课程内容新颖化、学习时间平时化、设计能力综合化、教学手段多样化、考核方式多元化等方面进行改革。该教学方法的特点主要为根据学生学习特点设置、注重平时的学习过程、课内课外学习相结合。教学改革方案实施四年以来，受益学生约200人，教学效果良好，获得了学生很高的评价。

【关键词】模拟集成电路设计；课内外结合；综合评价

0引言

“模拟集成电路设计”课程是大学本科阶段电子科学与技术专业的核心课程，在整个专业中起到承上启下的作用。该课程以前期“电路原理”、“模拟电子技术基础”和“微电子基础”等专业课程为基础，培养学生的模拟集成电路设计能力为目标，为后续“ASIC设计”等课程培养学生较完整的硬件设计能力提供基础和知识储备。通过本课程的学习，旨在使学生了解和掌握各种模拟集成电路的基本概念和原理；分析和设计各种模拟集成电路的基本方法；了解模拟集成电路设计中遇到的新问题及电路技术的新发展；能够运用所学知识对简单模拟集成电路进行电路分析、仿真和设计[1-2]。

1课程教学过程中存在的问题

以往该类课程教学中主要存在以下一些问题：（1）课堂学习没动力以往的课堂教学，上课主要以教师讲授为主，以介绍理论知识为多，比较注重知识的理论推导和证明，推导过程枯燥、复杂，课程内容不形象。在这种“灌输式“的授课形式下，学生被动地接受知识，课程学习枯燥，学习兴趣不高，学习动力严重不足。（2）课外作业忙应付在以往教学过程中，课外学习主要以书面作业为主，大部分同学作业马虎、不认真，只为应付老师而做，而且还存在抄袭的现象，作业的完成情况不能反映出学生对授课内容的真实掌握水平。（3）考核方式不合理以往的考核方式主要以考试为主，期末考试成绩所占比例很大，平时成绩比例较小，这样导致学生不重视平时的学习积累，考试前“押宝”、记题，考试“压力山大”，所学的知识记忆也不深刻，仍然没有牢固地掌握。综合以上几点学情，我们需要从课堂授课、课外学习以及考核方式这三方面对课程内容进行改革。把从“老师教为主”的课堂授课形式转变为“学生学为主”的形式，从“课堂教学为主”学习模式转变为“课内课外结合”的模式，从“注重结果”的评价方式转变为“结果与过程相结合“的综合评价方式。

2教学实施策略及方法

针对课程教学的目标和教学中重点解决的问题，目前该类课程采用的教学实施策略和方法主要有：（1）课程内容新颖化本课程选用“十一五”国家级规划教材、普通高等教育电子科学与技术类特色专业系列规划教材[3-4]作为推荐教材。同时，选取国家级规划教材、国外优秀教材[5-7]的部分经典内容以及新的科技文献资料作为教学内容的补充。根据目前企业和行业的需求，授课内容中剔除陈旧部分，削减抽象的理论分析，补充实用的新知识、新技术，给学生带来最新、最实用的行业信息和知识技能。（2）学习时间平时化循序渐进，将学习内容化整为零。课前要求学生复习原有的知识、预习新课内容。每次课时，在讲授新知识之前，分配10分钟左右时间，以提问或学生上台讲述的形式，检查课前复习的效果，再引出与之相关的新知识，开展新课内容。每学完一个大块内容，布置思考题，分配15分钟左右时间，让学生课上分组讨论、汇报讨论结果，再由教师点评，给出参考答案。每次课后均布置相关章节的在线测试或作业，让学生在课外进一步巩固学习的知识点。（3）设计能力综合化在学习了足够的模拟集成电路设计知识以后，学期后半段安排“课程设计”环节。“课程设计”要结合之前所学的运算放大器的知识，根据教师给定的设计指标，学生自行分组，每组2～3位同学，设计一个运算放大器。“课程设计”全部在课外一周时间内完成，每组根据教师提供的报告格式样本写出一份设计报告，递交到网上教学平台。课上安排1次上课时间，每组派一名同学上台答辩，由教师逐个点评。该环节的成绩将由设计报告、答辩效果和学生评分这三部分组成，各占1/3，“课程设计”成绩作为平时成绩的一部分，占总评成绩的15%。在“课程设计”过程中，学生通过查阅资料、分析电路、反复推导，最终才得到符合设计指标的电路。学生很有收获，以前只停留在书本、教案上的知识，都充分应用了起来，充分调动了学生学习的积极性和自觉性。而且，通过“课程设计”，很多学生感到，其实学习模拟集成电路也没有想象中那么难，只要用心学习，很多难题都是可以攻克的，这也增加了学生学习这门课的自信心，提高了学生的综合设计能力，同时也培养了学生团队合作和书面报告撰写的能力，收到了很好的教学效果。（4）教学手段多样化在实际课堂教学过程中，采用多媒体教学与黑板板书相结合的形式，对于较难理解的一些概念，采用EDA专用工具软件进行演示、放置生动的图片或动画来诠释，而对于公式推导，则选择更利于学生接受和理解的板书形式来一步步演算，从而提高学生的学习积极性和学习效率，提升教学效果。课后，充分利用网上教学平台的教学资源，定期布置在线作业，进行在线测试。测试部分通过系统自动批改给分，学生递交后就能获知成绩和答案，便于及时复习、查漏补缺。而作业部分则通过教师网上批改给分，下次课上进行讲解，分析典型错误，与学生进行面对面的交流。同时，开设学习交流论坛，开展答疑、讨论、学习辅导等有效的师生交互和生生交互。通过网上教学平台，与学生互动，将教师讲授与课后辅导、网上资料共享相结合，丰富网上教学资源，弥补课堂教学时间的不足，成为课堂教学的有益补充。多种教学手段的应用，增加了师生的交流和互动，受到了学生的普遍欢迎。（5）考核方式多元化课程考核采用多元考核方式，课程成绩（百分制）由下面几部分组成：到课率及课堂表现5%，平时作业（书面作业+网上教学平台测试）30%，课程设计15%，期末考试50%。其中，平时成绩由“到课率及课堂表现”、“平时作业（书面作业+网上教学平台测试）”和“课程设计”这三部分组成。这样的考核方式将平时成绩的比例提高到50%，加大了对学生实际技能应用掌握的考核比重，调动了学生参与教学的主动性，激发了学生的思考和探索，加深了学生对知识点的理解，引导学生由被动学习转变为主动学习。

3教学方法改革特点

总的来说，本类课程教学方法改革主要有以下特点：（1）根据学生学习特点设置我们的学生感性认识多于理性认识，喜欢实践多于理论。根据学生的这些特点，我们在课件、授课过程中先从学生喜欢的动画、图片、甚至仿真模拟入手，引起学生兴趣，再进行理论授课，学生就比较容易接受。有了感性认识的基础，学生再掌握较难的知识点也比较牢固。（2）注重平时的学习过程把学生的学习时间分配到每次课中、课后。每次课前通过提问、讲述等形式对上次课内容进行复习；课后通过网上教学平台测试、作业的形式，对新课内容及时巩固；再通过下次课上作业讲解进一步掌握所学内容；每学一大块内容进行总结，布置思考题，进行讨论分析，使前后学习内容融会贯通；分组大作业，考查学生综合设计能力，同时也培养了学生团队合作和书面报告撰写的能力。在考核方式上，我们把平时成绩比例提高到50%，这使得学生学习更多地注重于平时过程，而不再用期末突击了。平时学习掌握牢固了，期末复习起来也会轻松很多。（3）课内课外学习相结合充分利用网上教学平台进行课外学习。每次课件、教学资料均按时传到网上教学平台，课上的内容在课后都有相应的作业、测试进行巩固，开设学习论坛用于相互交流，提供最新的、补充的相关文献资料和参考文献目录供学生查阅资料、自我学习用。学生课内外学习时间比例都在1：1.5以上，充分调动了学生学习的积极性和自觉性。

4结语

针对以往“模拟集成电路设计”课程教学中出现的学生课堂学习没动力、课外作业忙应付、考核方式不合理等问题，本文提出了一种该设计类课程的教学方法改革方案与措施。本教学方法根据学生学习特点设置，注重学生平时的学习过程，并将课内课外学习相结合，主要从课程内容新颖化、学习时间平时化、设计能力综合化、教学手段多样化、考核方式多元化等方面进行改革。教学改革方案实施四年以来，每学年对实施情况进行反馈修正，现已逐渐完善，受益学生约200人，改革效果良好，获得了学生很高的评价。

参考文献

[1]鞠家欣,张静,张晓波,等.探索微电子专业实践教学新方法——以参加“北京大学生集成电路设计大赛”为例[J].电子世界,2016,24:27,29.

[2]粟涛,谢德英.“模拟集成电路课程”教学内容的探讨[J].电气电子教学学报,2012,34(3):39-41.

[3]王志功,陈莹梅.集成电路设计(第3版)[M].北京:电子工业出版社,2013.

[4]吴建辉.CMOS模拟集成电路分析与设计(第2版)[M].北京:电子工业出版社,2011.

[5]洪志良.模拟集成电路分析与设计(第二版)[M].北京:科学出版社,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:章丹艳 单位:浙江大学城市学院信息与电气工程学院