集成電路的設計基礎知識范文

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集成電路的設計基礎知識

篇1

而近年來全國工程教育認證標準發生較大的變化,電子科學與技術專業的電類課程設置,逐漸被光學類課程所取代,影響了各高校專業培養方案的制定。本文通過總結國內各高校電子科學與技術專業基礎與核心課程設置的經驗,分析本科專業對應于電子科學與技術一級學科所屬的各二級學科的基礎知識,對于將集成電路設計設置為電子科學與技術專業核心課程,來完善電子科學與技術專業課程體系設置進行了探討。

1 全國工程教育認證標準

全國工程教育認證是我國高等教育為了融入世界得到全球高等教育界的認可而開展的認證,自2007年開始試點實行。近些年來,全國工程教育認證標準已經成為各高校制定專業培養方案的導向標準。

2011年之前的標準 2011年之前的全國工程教育認證標準指出,電子科學與技術專業的本科生運用所掌握的理論知識和技能,從事信號與信息處理的新型電子、光電子和光子材料及其元器件,以及集成電路、集成電子系統和光電子系統,包括信息光電子技術和光子器件、微納電子器件、微光機電系統、大規模集成電路和電子信息系統芯片的理論、應用及設計和制造等方面的科研、技術開發、教育和管理等工作。

可以看出,2011年之前的全國工程教育認證標準對于電子科學與技術專業的知識要求非常強調電學方面的基礎知識,特別是集成電路和集成電子系統方面的知識,光學方面的知識只是作為輔助。

2012年之后的標準 2012年之后的全國工程教育認證標準指出,電子科學與技術專業包括電動力學、固體物理、微波與光導波技術、激光原理與技術等知識領域的核心內容。2012年之后的全國工程教育認證標準對于電子科學與技術專業的知識要求較以前有了大幅度的簡化,同時也可以看出,電子科學與技術專業的標準更多地強調了光學方面的知識,而減少了電學方面的知識要求,對于集成電路方面的知識沒有做具體要求,只是提出各高??梢愿鶕约旱奶亻L設置特色課程。這個標準似乎更適合光電子科學與技術這樣的本科專業,當然目前國內并沒有光電子科學與技術這樣的本科專業,卻有光信息科學與技術和光電信息科學與工程這樣的本科專業,也就是說此要求跟光學專業的要求是比較接近且有所交叉重疊的。

2 國內高校本科專業課程設置

《電子科學與技術分教指委本科指導性專業規范》指出,電子科學與技術專業涵蓋的學科范圍廣闊,以數學和近代物理為基礎,研究電磁波、荷電粒子及中性粒子的產生、運動、變換及其不同媒質相互作用的現象、效應、機理和規律,并在此基礎上研究制造電子、光電子各種材料及元器件,以及集成電路、集成電子系統和光電子系統,并研究開發相應的設計、制造技術。

清華大學的電子科學與技術本科專業課程設置與2012年之后的全國工程教育認證標準更為接近,在對電學方面的基礎知識進行要求的同時更加強調了光學方面的基礎知識,而復旦、同濟、上海交大、浙江大學、東南大學等眾多高校的電子科學與技術本科專業更多地強調了集成電路、集成電子系統方面的知識,多數都把集成電路方面的知識作為必修的考試科目專業知識。

3 學科知識體系的對應關系

《授予博士、碩士學位和培養研究生的學科、專業目錄》中指出,工科類一級學科電子科學與技術,涵蓋了物理電子學、電路與系統、微電子與固體電子學、電磁場與微波技術等4個二級學科。電子科學與技術本科專業應該涵蓋一級學科所屬各二級學科物理電子學、電路與系統、微電子與固體電子學、電磁場與微波技術等方面的基礎知識,也就是說本科專業應該涵蓋固體物理或半導體物理、半導體器件、集成電路、電磁場等方面的基礎知識是比較合理的,這樣既有利于本科學生將來在本學科領域的繼續深造學習,也有利于適應社會需要而就業。

4 結束語

綜上所述,集成電路設計這樣的課程應該作為電子科學與技術專業核心課程進行設置,有條件的高校還可以分別設置模擬集成電路設計和數字集成電路設計這樣的課程作為專業核心課程。這樣既能滿足本科指導性專業規范的要求,也能滿足為后續碩士博士研究生階段的繼續深造打下基礎,還能適應國家大力發展集成電路設計與制造產業的要求。這樣就需要中國工程教育認證協會對全國工程教育認證的電子科學與技術專業標準做出修改,不再過多強調光學方面的基礎知識,而是更多地要求集成電路與集成電子系統方面的知識,這樣能引導國內各高?;貧w到加強電學方面的知識教育的道路上來。

在我國大力支持集成電路設計產業發展的大環境下,本文對于將集成電路設計設置為電子科學與技術專業核心課程,來完善電子科學與技術專業課程體系設置進行了探討。本文探討的內容希望能夠為全國工程教育認證電子科學與技術專業標準的設定提供參考,也可以為兄弟院校相關專業的課程設置提供借鑒。

參考文獻

[1]中國工程教育認證協會.工程教育專業認證標準(試行)[S].2011.

[2]中國工程教育認證協會.工程教育認證標準[S].2012.

篇2

在非微電子專業如計算機、通信、信號處理、自動化、機械等專業開設集成電路設計技術相關課程,一方面,這些專業的學生有電子電路基礎知識,又有自己本專業的知識,可以從本專業的系統角度來理解和設計集成電路芯片,非常適合進行各種應用的集成電路芯片設計階段的工作,這些專業也是目前芯片設計需求最旺盛的領域;另一方面,對于這些專業學生的應用特點,不宜也不可能開設微電子專業的所有課程,也不宜將集成電路設計階段的許多技術(如低功耗設計、可測性設計等)開設為單獨課程,而是要將相應課程整合,開設一到二門集成電路設計的綜合課程,使學生既能夠掌握集成電路設計基本技術流程,也能夠了解集成電路設計方面更深層的技術和發展趨勢。因此,在課程的具體設置上,應該把握以下原則。理論講授與實踐操作并重集成電路設計技術是一門實踐性非常強的課程。隨著電子信息技術的飛速發展,采用EDA工具進行電路輔助設計,已經成為集成電路芯片主流的設計方法。因此,在理解電路和芯片設計的基本原理和流程的基礎上,了解和掌握相關設計工具,是掌握集成電路設計技術的重要環節。技能培訓與前瞻理論皆有在課程的內容設置中,既要有使學生掌握集成電路芯片設計能力和技術的講授和實踐,又有對集成電路芯片設計新技術和更高層技術的介紹。這樣通過本門課程的學習,一方面,學員掌握了一項實實在在有用的技術;另一方面,學員了解了該項技術的更深和更新的知識,有利于在碩、博士階段或者在工作崗位上,對集成電路芯片設計技術的繼續研究和學習?;A理論和技術流程隔離由于是針對非微電子專業開設的課程,因此在課程講授中不涉及電路設計的一些原理性知識,如半導體物理及器件、集成電路的工藝原理等,而是將主要精力放在集成電路芯片的設計與實現技術上,這樣非微電子專業的學生能夠很容易入門,提高其學習興趣和熱情。

2非微電子專業集成電路設計課程實踐

根據以上原則,信息工程大學根據具體實際,在計算機、通信、信號處理、密碼等相關專業開設集成電路芯片設計技術課程,根據近兩年的教學情況來看,取得良好的效果。該課程的主要特點如下。優化的理論授課內容

1)集成電路芯片設計概論:介紹IC設計的基本概念、IC設計的關鍵技術、IC技術的發展和趨勢等內容。使學員對IC設計技術有一個大概而全面的了解,了解IC設計技術的發展歷程及基本情況,理解IC設計技術的基本概念;了解IC設計發展趨勢和新技術,包括軟硬件協同設計技術、IC低功耗設計技術、IC可重用設計技術等。

2)IC產業鏈及設計流程:介紹集成電路產業的歷史變革、目前形成的“四業分工”,以及數字IC設計流程等內容。使學員了解集成電路產業的變革和分工,了解設計、制造、封裝、測試等環節的一些基本情況,了解數字IC的整個設計流程,包括代碼編寫與仿真、邏輯綜合與布局布線、時序驗證與物理驗證及芯片面積優化、時鐘樹綜合、掃描鏈插入等內容。

3)RTL硬件描述語言基礎:主要講授Verilog硬件描述語言的基本語法、描述方式、設計方法等內容。使學員能夠初步掌握使用硬件描述語言進行數字邏輯電路設計的基本語法,了解大型電路芯片的基本設計規則和設計方法,并通過設計實踐學習和鞏固硬件電路代碼編寫和調試能力。

4)系統集成設計基礎:主要講授更高層次的集成電路芯片如片上系統(SoC)、片上網絡(NoC)的基本概念和集成設計方法。使學員初步了解大規模系統級芯片架構設計的基礎方法及主要片內嵌入式處理器核。豐富的實踐操作內容

1)Verilog代碼設計實踐:學習通過課下編碼、上機調試等方式,初步掌握使用Verilog硬件描述語言進行基本數字邏輯電路設計的能力,并通過給定的IP核或代碼模塊的集成,掌握大型芯片電路的集成設計能力。

2)IC前端設計基礎實踐:依托Synopsys公司數字集成電路前端設計平臺DesignCompiler,使學員通過上機演練,初步掌握使用DesignCompiler進行集成電路前端設計的流程和方法,主要包括RTL綜合、時序約束、時序優化、可測性設計等內容。

3)IC后端設計基礎實踐:依托Synopsys公司數字集成電路后端設計平臺ICCompiler,使學員通過上機演練,初步掌握使用ICCompiler進行集成電路后端設計的流程和方法,主要包括后端設計準備、版圖規劃與電源規劃、物理綜合與全局優化、時鐘樹綜合、布線操作、物理驗證與最終優化等內容。靈活的考核評價機制

1)IC設計基本知識筆試:通過閉卷考試的方式,考查學員隊IC設計的一些基本知識,如基本概念、基本設計流程、簡單的代碼編寫等。

2)IC設計上機實踐操作:通過上機操作的形式,給定一個具體并相對簡單的芯片設計代碼,要求學員使用Synopsys公司數字集成電路設計前后端平臺,完成整個芯片的前后端設計和驗證流程。

3)IC設計相關領域報告:通過撰寫報告的形式,要求學員查閱IC設計領域的相關技術文獻,包括該領域的前沿研究技術、設計流程中相關技術點的深入研究、集成電路設計領域的發展歷程和趨勢等,撰寫相應的專題報告。

3結語

篇3

關鍵詞: 大規模集成電路 集成電路制造工藝 教學內容

21世紀以來,信息產業已成為我國國民經濟發展的支柱產業之一,同時也是衡量一個國家科技發展水平和綜合國力的重要指標。超大規模集成電路技術是信息產業的重要基礎,而集成電路制造工藝又是超大規模集成電路的核心技術。因此,對集成電路工藝的優化和創新就成為提高信息產業綜合實力,增強國家科技競爭力的關鍵所在。近年來,盡管我國微電子技術不斷進步,但與微電子技術發達的國家相比,仍存在著相當大的差距。因此,要實現由集成電路生產制造大國向集成電路研發強國的轉變,就迫切需要培養一批高質量的超大規模集成電路工藝技術人才[1],這也正是《集成電路工藝原理》這門課程所要實現的目標。

然而,目前《集成電路工藝原理》課程的教學效果并不理想[2],[3],究其根本原因在于該課程存在內容陳舊、知識點離散、概念抽象、目標不明確等不足[4]。同時,由于大部分普通高校沒有足夠的實驗設備和模擬仿真實驗平臺,無法使學生熟悉和掌握工藝儀器的操作,導致學生所學知識與實際應用嚴重脫鉤,甚至失去學習積極性,產生厭學情緒。為此,依據我院微電子專業本科生的教學情況,我詳細分析了教學過程中存在的問題,提出了改革方案。

一、目前教學中存在的問題

1.學習目標不明確?,F有的教學內容往往采用先分別獨立講授單項加工工藝,待所有工藝全部講授完畢,再綜合利用所有工藝演示制作CMOS集成電路芯片的流程。這種教學模式會造成學生在前期的理論學習過程中目標不明確,無法掌握單項工藝在芯片加工中的作用,不能與實際器件加工進行對應,造成所學知識與實際應用嚴重錯位,降低了學生的學習積極性和主動性。

2.知識銜接性差。本課程的重點內容是集成電路工藝的物理基礎和基本原理,它涉及熱學、原子物理學、半導體物理等離子體物理、化學、流體力學等基礎學科,然而,大部分學生并未系統地學習過譬如等離子體物理、流體力學等課程,這就不可避免地造成了教學內容跨越性大的問題,無法實現知識的正常銜接,致使學生對基本概念和基本物理過程難以理解,從而影響學生的學習興趣。

3.課程內容抽象,不易理解。由于該課程的基本概念、物理原理和物理過程多而繁雜,再加上各種不同工藝之間的配合與銜接,導致內容抽象難懂。教師在課堂上按照常規講法,費時費力,學生對所講內容仍無法徹底理解,難以完成知識的遷移。

4.教學資源匱乏?,F有教材中嚴重缺乏集成電路加工方法的可視化資料,大量使用文字敘述描述物理過程和工藝流程,致使課程講授枯燥乏味,學生無法真正理解教學內容,很難產生學習興趣。

綜上所述,在現有集成電路工藝原理的教學過程中還存在一些嚴重影響教學質量的因素。為了響應國家“十二五”規劃中明確提出的建設創新型國家的任務,培養創新型大學生的要求,我們必須逐步改革和完善現有的教學內容及教學模式[5],提高教學質量,為培養開創未來的全面發展型人才奠定基礎。

二、教學內容的整體規劃

為了讓學生明確教學目標,突出教學重點,需要摒棄傳統的教學思路[6],構建“先整體、后部分;先目標、后工藝”的教學思路,對教學內容進行重新設計,使其更加符合學生的認知規律。我們拋棄了傳統的教學內容編排方式,提出了整個課程主要圍繞一個通用、典型的集成電路芯片的加工和制備展開,使學生明確本課程的教學目標。首先給出典型器件的模型,分析其各部分的材料和結構,明確器件的不同組成部分并進行歸類,依據器件加工的先后順序,然后模塊化講授器件每部分的加工方法、工藝原理和加工流程,逐步完成集成電路的全部制作,進而完成整個課程內容的講授。這樣就能用一條主線串起每塊學習內容,使學生明確每種工藝的原理、流程和用途,做到有的放矢,并能與實際應用較好地融合在一起,進而提高學生的學習主動性,增強課堂教學效果。

三、教學內容的選取與組織

1.教材的選擇

集成電路工藝的發展遵循摩爾定律,隨著理論的深入和技術的革新,現有的大部分《集成電路工藝原理》教材顯得陳舊、落后,無法適應現代工藝技術的發展和教學的需求。

為此,本課程的教材最好采用現有經典教材和前沿科學研究成果相結合的方式,現有經典教材有美國明尼蘇達大學的《微電子制造科學原理與工程技術》[3]和北京大學的《硅集成電路工藝基礎》[7]等,這些教材內容全面,幾乎覆蓋了所有的集成電路加工方法,而且原理講解深入透徹,具有較強的理論性。這些教材知識結構基本上是按照傳統的教學思路編排,所以要打破這種思維的束縛,設計出一個具有代表性器件的加工過程,然后把教材中的工藝原理、工藝流程融入器件的加工過程中。這就要求我們不能照搬書本上的知識內容,需要根據課程的新設計方案重新整合講義。同時還應該注意,為了擴充學生的知識面,還應該摘取一些具有代表性的最新前沿成果,不僅使學生的知識體系具有完整性,而且能進一步調動他們的創造性。

2.教學內容的選取

依據課程“先整體、后部分;先目標、后工藝”的教學思路,采用“范例”教學模式,教學內容可以劃分為九大知識模塊:典型CMOS器件、外延、氧化、擴散、離子注入、物理氣相淀積、化學氣相淀積、光刻與刻蝕、隔離與互聯。首先,通過一個典型CMOS器件的結構分析,獲得制作一個芯片所需的材料與結構,然后簡要給出不同材料和結構的加工方法,讓學生對課程整體內容有宏觀把握,初步了解每種工藝的基本功能。其次按照器件加工的順序,對不同工藝分別從發展歷史、工藝原理、工藝流程、工藝特點等方面進行詳細闡述,使學生對工藝原理深入理解,工藝流程熟練掌握,最后完成整個器件的制作。

3.教學內容的組織

對每部分教學內容要堅持“基礎知識銜接、主流工藝突出、淘汰工藝刪減、最新工藝提及”的原則。由于本課程以工藝的物理基礎和基本原理為重點內容,這是本課程的教學難點,為了讓學生更加清晰地理解和掌握其工藝原理,需要適當地補充一些課程必備的物理基礎知識。主流工藝是本課程的主要內容,要求學生對原理、流程、性能、使用范圍等深入理解,熟練掌握。因此,這部分內容要進行詳細講解。淘汰工藝是本課程的了解內容,目前淘汰工藝在現有教材中占據的篇幅和課時還比較多,且有喧賓奪主之勢,為了讓學生了解和熟悉集成電路工藝的發展歷史,需要進行適當的概括壓縮或刪減處理。最新工藝是本學科的前沿研究內容,為了擴充學生的知識,開闊學生的視野,應該適當地補充一些新型工藝技術,為學生將來進一步研究深造奠定基礎。

四、結語

《集成電路工藝原理》是微電子學專業本科生的一門重要的專業基礎課程,本課程的目的是使學生掌握集成電路制造工藝流程和基本原理。只有通過精心選擇優秀教材,合理設計教學內容,使理論與實踐緊密結合,才能激發學生的學習興趣和創新思維,進而有效地提高課堂教學質量,為培養科技創新型人才奠定基礎。

參考文獻:

[1]彭英才.兼談《集成電路工藝原理》課的教學體會與實踐[J],高等理科教育,2003(50).

[2]李尊朝.集成電路工藝課程教學改革探析[J].實驗科學與技術,2010(8).

[3]李琦,趙秋明,段吉海.工程教育背景下“集成電路工藝”的教學探索[J].中國電力教育,2011.

[4]邵春聲.淺談《集成電路制造工藝》的課程建設和教學實踐[J].常州工學院學報,2010(23).

[5]湯乃云.“集成電路工藝原理”課程建設與教學改革探討[J].中國電力教育,2012.

篇4

集成電路設計實踐主要是提供學生一個實踐平臺,采用先進的集成電路仿真軟件,將書本上的知識采用模擬的方法進行加深理解。實踐內容既是電路、模擬電子技術、數字電子技術以及課程設計中所學知識的應用,又是與最前沿科技緊密聯系的。而傳統的教學內容和教學模式,缺乏對學生創造力的培養,也缺乏與前沿科技的聯系,因此需要進行教學改革的探討和實踐。隨著教育改革的不斷深入,傳統的實踐教學中“以教師為中心”、“以灌輸為主要方式”的教學模式已無法適應時代的要求。先進的教學模式是人才培養的關鍵措施。研究型教學模式,又稱為研討式教學模式,是指教師以課程內容和學生的知識積累為基礎,引導學生創造性地運用知識、自主地發現問題、研究問題和解決問題,以學生為中心,以知識掌握為基礎,以能力培養為主線,以提高素質為目的的一種新模式。集成電路設計實踐同樣需要采用先進的教學方式,提高學生的創新能力,培養研究型IC設計人才。

2研究型實踐教學模式的作用分析

集成電路設計實踐引入研究型實踐教學模式,可以使相關領域的學生真正實現學有所用,不僅學習了集成電路設計的軟件知識,同時可以將課堂的理論知識通過工藝模型、電路設計、仿真方法來復現,從而更深入的理解理論知識,而且可以通過一些電路實例來解釋生活中的一些現象,激發學習的興趣。集成電路設計是實踐性很強的一個方向,要求將工藝、器件、電路、版圖四個方面的理論課程融會貫通,而傳統的實踐教學旨在加強學生對軟件的認識,忽略對理論內容的加深與貫通。通過研究型實踐教學模式的開展,可以在保證教學大綱不變的前提下,通過選擇適用性較強的實踐內容,使學生一方面能夠將各門理論課的知識加深及貫通,另一方面可以使學生接觸到用人單位感興趣的課題內容,有利于學生加強實踐的動力和持續進步。通過研究型實踐,對學校而言,可以培養更優秀學生;對學生而言,可以掌握前沿知識、促進就業。研究型實踐成果的實現為學生的晉升、發展提供支持。學生的實踐研究成果如能公開發表或獲獎,能解決實際工作中的問題,這無形中為學生在工作崗位上的晉升、發展增加籌碼。這在最大程度上激發學生的實踐興趣,是其他任何實踐模式都不可比擬的。同時,研究型實踐教學鼓勵學生多看文獻、多寫總結報告,這也為學生撰寫本科畢業論文打下良好的基礎。

3研究型實踐教學模式的具體實施

3.1課程結構優化

指導學生接觸各類資料,能夠提出問題,進而解決問題以掌握知識、應用知識,完成對知識的一個探求過程;對實驗內容進行適當調整和完善,使課程體系更全面更科學,更能貼近行業發展,更能體現學生的主動性。

3.2采用課堂討論進行專題研討的教學方法

在研究型實踐教學模式中,師生互動有助于學生對基本概念、基本理論、基本方法的理解和掌握。根據課程需要,結合國內外的研究現狀和發展趨勢,采用與行業內吻合的實驗軟件,挑選合適的電路原型做仿真設計,并共同探討電路的優化方案。

3.3專業資料查詢能力培養

為學生提供研究資料或指導學生進行資料查詢、整理,鼓勵學生從圖書館、書店、網絡等各種途徑查閱文獻資料,以充實自己的研究基礎。提醒學生要對已收集的資料進行批判性的研究,去偽存真,指導學生從這些資料中總結、分析、解釋與實踐研究課題相關的理論、知識經驗以及前人的研究成果。

3.4指導學生撰寫專題論文(報告)

在研究型實踐教學過程中,指導學生通過論文、調查報告、工作研究、分析報告、可行性論證報告等形式記錄實踐研究成果。在撰寫論文時,要求學生要了解實踐課題研究報告的一般撰寫格式;要先擬訂論文的寫作提綱,組織好論文的結構,做到綱舉目張;會用簡練、嚴謹、準確的語言表達自己的思想,不追求文章的長短。指導學生開展專題電路討論,由學生根據自己感興趣的課題來查找文獻資料,進行研究,完成電路設計和仿真,最后完成專題論文的撰寫。

3.5鼓勵學生參與課題研究

為調動學生參與科研創新活動的積極性,激發學生的創新思維,提高學生實踐創新能力,鼓勵學生參加老師的課題,鍛煉學生的動手能力,培養“研究型”的思維模式。

4研究型實踐教學模式對教師和學生的要求

4.1研究型實踐教學模式對教師的要求

研究型實踐教學模式的實施對任課教師提出了新的要求:一是要熟練地掌握課程的基礎知識和內在結構,還要掌握與課程相關的專業基礎知識和實踐的基本技能;二是要掌握學科最新信息,不斷更新知識,了解課程所涉及學科的最新動態和取得的最新研究成果;三是要熟練運用科學研究的方法和手段。這些都對教師提出了更高的要求。

4.2研究型實踐教學模式對學生的要求

篇5

――首鋼NEC參觀感受

2007年7月4日,今天早上九點我們微電子04級全體同學在首鋼NEC門口集合,在姜老師和鞠老師的帶領下跟隨首鋼NEC工作人員開始了我們的參觀實習。雖然天氣炎熱,但是同學們秩序井然,而且大家參觀的熱情高漲,充滿了興奮與好奇。

在工作人員的陪同下,我們來到了首鋼NEC的小禮堂,進行了簡單的歡迎儀式后,由工作人員向我們講解了集成電路半導體材料、半導體集成電路制造工藝、集成電路設計、集成電路技術與應用前景和首鋼NEC有限公司概況,其中先后具體介紹了器件的發展史、集成電路的發展史、半導體行業的特點、工藝流程、設計流程,以及SGNEC的定位與相關生產規模等情況。

IC產業是基礎產業,是其他高技術產業的基礎,具有核心的作用,而且應用廣泛,同時它也是高投入、高風險,高產出、規?;?,具有戰略性地位的高科技產業,越來越重視高度分工與共贏協作的精神。近些年來,IC產業遵從摩爾定律高速發展,越來越多的國家都在鼓勵和扶持集成電路產業的發展,在這種背景下,首鋼總公司和NEC電子株式會社于1991年12月31日合資興建了首鋼日電電子有限公司(SGNEC),從事大規模和超大規模集成電路的設計、開發、生產、銷售的半導體企業,致力于半導體集成電路制造(包括完整的生產線――晶圓制造和IC封裝)和銷售的生產廠商,是首鋼新技術產業的支柱產業。公司總投資580.5億日元,注冊資金207.5億日元,首鋼總公司和NEC電子株式會社分別擁有49.7%和50.3%的股份。目前,SGNEC的擴散生產線工藝技術水平是6英寸、0.35um,生產能力為月投135000片,組裝線生產能力為年產8000萬塊集成電路,其主要產品有線性電路、遙控電路、微處理器、顯示驅動電路、通用LIC等,廣泛應用于計算機、程控和家電等相關領域,同時可接受客戶的Foundry產品委托加工業務。公司以“協力·敬業·創新·領先,振興中國集成電路產業”為宗旨,以一貫生產、服務客戶為特色,是我國集成電路產業中生產體系最完整、技術水平最先進、生產規模最大的企業之一,也是我國半導體產業的標志性企業之一。

通過工作人員的詳細講解,我們一方面回顧了集成電路相關的基礎理論知識,同時也對首鋼日電的生產規模、企業文化有了一個全面而深入的了解和認識。隨后我們在工作人員的陪同下第一次親身參觀了SGNEC的后序工藝生產車間,以往只是在上課期間通過視頻觀看了集成電路的生產過程,這次的實踐參觀使我們心中的興奮溢于言表。

由于IC的集成度和性能的要求越來越高,生產工藝對生產環境的要求也越來越高,大規模和超大規模集成電路生產中的前后各道工序對生產環境要求更加苛刻,其溫度、濕度、空氣潔凈度、氣壓、靜電防護各種情況均有嚴格的控制。

為了減少塵土顆粒被帶入車間,在正式踏入后序工藝生產車間前,我們都穿上了專門的鞋套膠袋。透過走道窗戶首先映入眼簾的是干凈的廠房和身著“兔子服”的工人,在密閉的工作間,大多數IC后序工藝的生產都是靠機械手完成,工作人員只是起到輔助操作和監控的作用。每間工作間門口都有嚴格的凈化和除靜電設施,防止把污染源帶入生產線,以及靜電對器件的瞬間擊穿,保證產品的質量、性能,提高器件產品成品率。接著,我們看到了封裝生產線,主要是樹脂材料的封裝。環氧樹脂的包裹,一方面起到防塵、防潮、防光線直射的作用,另一方面使芯片抗機械碰撞能力增強,同時封裝把內部引線引出到外部管腳,便于連接和應用。

在SGNEC后序工藝生產車間,給我印象最深的是一張引人注目的的海報“一目了然”,通過向工作人員的詢問,我們才明白其中的奧秘:在集成電路版圖的設計中,最忌諱的是“一目了然”版圖的出現,一方面是為了保護自己產品的專利不被模仿和抄襲;另一方面,由于集成電路是高新技術產業,毫無意義的模仿和抄襲只會限制集成電路的發展,只有以創新的理念融入到研發的產品中,才能促進集成電路快速健康發展。

在整個參觀過程中,我們都能看到整潔干凈的車間、纖塵不染的設備、認真負責的工人,自始至終都能感受到企業的特色文化,細致嚴謹的工作氣氛、一絲不茍的工作態度、科學認真的工作作風。不可否認,我們大家都應該向他們學習,用他們的工作的態度與作風于我們專業基礎知識的學習中,使我們能夠適應目前集成電路人才的需求。

這次參觀,由于集成電路生產自身的限制,我們只能通過遠距離的參觀,不能進一步向技術工人請教和學習而感到遺憾,總的來說,這次活動十分圓滿。

篇6

【關鍵詞】高速數字集成電路

有人認為線傳播延時大于數字信號上升時間的一半才能稱得上高速數字電路,這是根據信號沿變化的速度來定義的。在高速數字電路的設計中需要從以下幾個方面來把握,防止產生各種的問題。

首先要對數字電路的噪訊干擾進行處理。因為在數字電路中我們會經常采用布爾代數的數學方法,用來描述事件之間相互的邏輯關系。和一般普通代數層面中的變量不一樣,邏輯變量則是用來描述邏輯關系中的二值變量,即用1和0這兩個值來表示對立的邏輯狀態。數字電路依照0和1的穩定情況來作為運算基礎,所以這其中就會存在噪訊界限。相對于模擬電路而言,數字電路有著非常強大的噪訊。數字電路中,數字信號因為與電流變化中磁數變化的誘導電壓的影響,電流變化就會在某個地方形成了噪訊的產生地,這又與電路長度、回路的面積息息相關。數字信號轉變時會帶來過渡性的電路,進而帶動導體產生噪訊電壓,再加上噪訊電流的流動會容易造成數字電路的誤動作。電路的阻抗越高受到外部噪訊干擾就越容易,對抗噪訊的干擾除了控制噪訊電壓以外,還應該加大結合阻抗,同時減少輸入阻抗。數字IC中如果空端子表現出open的狀態就會使阻抗變高,這進而又會導致數字電路極容易受到噪訊的誤動作干擾。所以,數字IC的空端子需要連接電阻與電源。多層板信號線的阻抗,因為導線系設在背景的表面上,所以也可以減低阻抗的效果。

其次,要注意把握數字技術與模擬技術的融合。因為LSI和IC本身的高速化,為了能夠使機器能夠同時達到正常運行的目標,所以這就難免會使得技術的競爭越來越激烈。盡管系統構成的電路不一定有clock的設計,但是毋庸置疑的是系統是否可靠必須要考量到選用電子組件、封裝技術等綜合因素上。數字或模擬電路的極其小型化、多功能化、高速化會使得小功率信號與大功率信號、低輸出阻抗與高輸出阻抗、小電流與大電流等問題常常會在同一個密封密度的電路板中出現,設計人員置身于這樣的環境就將面對如此高難度和富有設計思維的挑戰。

最后,數字集成電路的選擇上也需要注意。基本門電路是由簡單的分離元件構成,雖然設計起來比較容易簡單,但是運行和反映的速度很多時候相對較慢,負載承受的能力也較差,電氣的性能也有待進一步提高。目前使用得最為廣泛則是數字集成電路。其優點是:體積較分立元件設備小幾百倍;抗干擾能力強;故障率和功耗率都很低,輸出電阻低;輸出特性好;穩定性強。數字集成電路中又以是CMOS和TTL系列電路這兩種為主。CMOS系列器件的工作電壓在3~18 V之間,TTL系列的工作電壓是5 V,所以CMOS電路的工作范圍相對較廣,其噪聲的容限也較大,所需要消耗的功率相對較低。盡管CMOS的電路輸入端進行了保護電路的設置,但是因為限流電阻的尺寸有限和保護二極管,這就會難免使得其承受的脈沖功率和靜電電壓受到限制。CMOS電路在運輸、組裝和調試中因為不可避免的會接觸到靜電和高壓的物件,所以要保護好輸入的靜電。此外,CMOS還會產生電路鎖定效應,為了安全和方便的使用,人們一直在致力于從設計和制造上排除鎖定效應的研究。因為,集成電路的要求都比較高,需要先進行芯片的設計和程序的編制,但是更多的時候在使用現成數字電路中進行了簡單的分析,這是非常不夠的。專用的集成電路是一種新型的邏輯器件,因為其具有靈活性和通用性的特點,所以成為了對數字系統進行設計和研制的首選器件。總的來說,數字電路在今后的發展中還有廣闊的空間,但是其基礎知識不會發生改變,如何進行進一步的改進,這就迫切需要新型的數字人才去發現并改進當中不大完善的地方,完善和彌補電路中的每一個缺點和不足,使得當中各個部分和環節都能發揮最大的作用。

最后數字電路系統設計也需要從原理方案出發,把整個系統按照一定的標準和要求劃分成若干個單元電路,將各個單元電路間的連接方式和時序關系確定下來,在這個前提下進行數字電路系統的實驗,最終完成總體電路。數字系統結構由時基電路、控制電路、子系統、輸出電路、輸入電路五部分構成,當中數字系統的核心是控制系統。數字電路系統的設計有分析系統要求、設計子系統、系統組裝和系統安裝調試等步驟組成。數字電路系統的設計也不是一次兩次就能完成,需要設計人員進行反復的測試。

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第一,教學內容的設計要注重學生能力與綜合素質的培養。

職業教育的培養目標是造就出適應生產、建設、管理、服務第一線需要的高等技術應用型專門人才,它要求受教育者最終應"具備較快適應生產、建設、管理、服務第一線崗位需要的實際工作能力。"職業教育教學要強調針對性、實用性、和先進性,刪除陳舊過時、偏多偏深而又不實用的內容。

1.從課程的教學目標出發,選擇教學內容,把握理論上的度。

《數字電子技術》是應用電子技術、信息工程、電子設備運行與管理等電子類專業的主干技術基礎課程,其教學目標是通過本課程的學習使學生掌握數字電子技術的基礎知識、基本理論、基本分析和設計方法,訓練學生數字應用電路制作與調試的基本技能;培養學生嚴謹的科學態度、科學思維方式以及創新意識和創新能力。為學習后續課程提供必要的理論基礎知識和實踐技能,為今后可能從事的職業打好基礎。因此,基于本課程的教學目標和高職教育的培養目標,我們在教學內容的選擇上突出了基本理論,基本分析方法和知識的應用,回避了繁鎖的集成電路內部分析和數學推導。著重外部邏輯功能的描述、分析和應用。強調外特性和主要參數。

2、從培養能力出發,將理論教學與實踐教學融為一體。

由于《數字電子技術》是一門應用性很強的技術基礎課,其基本理論與實踐技能是許多后續課程的基礎,理論與實踐的密切結合,在本門課程中顯得尤為重要。因此,我們在各章都設置了相應的實踐訓練環節--技能訓練。它包括基本性技能訓練和設計性技能訓練兩部分。"基本性技能訓練"所涉及的內容與課堂教學內容緊密相關,充分體現課程的實踐性。"設計性技能訓練"是根據給出的實際問題,由學生自己設計實現邏輯功能的電路、選用芯片、進行安裝調試、排除故障。同時還設置了理論與實踐綜合課程--課程設計內容,將理論教學與實踐教學緊密結合。通過理論課程的學習和實訓課程的實踐,使學生基本掌握電子技術基礎知識和基本技能,再通過相應的課程設計將理論用于實踐,將設計和實現融為一體,使學生在課程設計中即能提高運用所學知識進行設計的能力,又能在這一過程中體會到理論設計與實際實現中的距離。

第二,教學方法的設計要調動學生學習主動性,激發學生創造性。

教學改革的核心是教學方法的改革,教學方法要體現在整個課堂教學過程中。在教學方法上,基于職教學生底子薄、基礎差、學習水平參差不齊的現狀,我們力求避免單純的注入式,改用啟發式、討論式、答辯式的教學方法。將課堂講授、課內討論、課外自學、技能訓練等合理結合,把教學過程分為課題引入、設疑激學、講練結合、精選例題、總結鞏固等環節進行教學實踐。

1.由設計實例或工程實際問題引入課題。

在介紹一些重要章節前,列舉一個設計實例或工程實際問題,通過分析、設計、引入相關知識和理論。例如:在學習中規模集成組合邏輯電路一節時,先讓學生用已學過的SSI組合電路的設計方法"設計一個交通燈故障報警電路。交通燈有紅、黃綠三色。只有當其中一只燈亮時為正常,其余狀態為故障,要求用與非門實現。"然后提出問題,"用SSI組合電路進行設計時,是以門作為電路的基本單元,我們能否用其它邏輯部件來實現這個電路的設計呢?"在給予學生一定的思考時間后,教師可以直接給出總是的答案:"本節將要學習的內容中,譯碼器、數據選擇器這兩種中規模邏輯器件都可以完成上述電路的邏輯功能"。同時畫出相應的設計電路。這樣學生的興趣馬上被調動起來,并產生諸多疑問:什么是譯碼器、數據選擇器?為什么它們也能實現上述電路設計?等等。

2.設疑激學

古人云:"學貴知疑,小疑則小進,大疑則大進,疑者覺悟之機,一番覺悟,一番長進"。只有不斷提出問題,才能探究解決問題。設疑激學,就是教師用問題來啟發學生思考,培養學生"生疑、質疑和釋疑"的能力。提問方式的設計包括"何時提問"、"提哪些問題"、"如何提問"等等。這些問題可以是教師事先設計好的,也可以是學生提出的對學生共同感興趣的問題。將相關知識有機地組織起來,進行探討,激發學生的思維活動,引導他們分析解決問題。

3.現場教學,講練結合

將課堂講授與技能訓練合理結合,有些教學內容可以安排在實驗、實訓中進行。邊講邊練,講練結合。邊講邊練主要用于介紹集成電路工作原理后,由學生對電路的功能及外部特性進行測試:練講結合則是由學生根據集成電路的功能表對電路進行測試。而后由老師和學生對測試結果進行討論,歸納總結,以加深對理論的理解。這樣,將教學過程放在實驗、實訓中,有利于學生實現由感性到理性的自然過渡。在邊學邊練中更深刻地領會所學知識,在頭腦中建立起理論與實際的聯系,使學生逐步提高學習能力和實踐技能。引導學生將基本理論、基本分析方法應用于解決實際問題。

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一、數字電子技術課程教學現狀

電子專業教師只有具備了過硬的理論與實踐技術,才能更好地組織電子專業課的教學,擁有較強的動手能力才能在課堂上做到游刃有余,教得順手。學生才能學有所獲。因此要廢除舊的教學方法,數字電子技術專業教師必須全方位考慮的問題,必須從數字數字電子技術教學特點出發,不斷進行改革,調動學生的學習興趣,研究出新的教學方法,形成新的教學模式。

1.傳統教材不適應高職教育特點

教材方面,雖然現在市場上有很多所謂的針對高職高專院校的教材,但事實上,很多都只是普通高等院校教材的壓縮而已,并沒有能真正針對高職高專的特點。比如傳統數字電路的教材按照課程的學科體系,詳細介紹目前已普遍使用的各種數字集成電路內部電路的分析與設計。而其對象僅限于中、小規模集成電路本身,對如何應用各種數字集成電路構建數字系統方面,卻沒有涉及。因此學生無法對數字電路和數字系統形成整體認識。這樣的教材在技術上反映的是20年前數字電路的水平,在內容上沒有也不可能體現高職教育重應、重實踐的教學特點。

2.傳統的實驗教學方法不利于創新人才的培養

傳統的實驗教學方法一個最顯著的特點就是它的驗證性。老師指導學生實驗的目的就是為了驗證某一個定理或結論,其優點是針對性較強,指導方便,學生實驗成功率較高,但是這種實驗很容易使學生產生滿足感和依賴性,學生不太愿意進一步思考“為什么要這樣做”。因此,這種傳統的驗證性實驗具有簡單性,它嚴重制約著學生創新意識的培養,阻礙著學生主動探索的積極性,不利于創機關報人才的培養。

二“、數字電子技術”課程特點

“數字電子技術”課程是電類、信息類等專業學生進入本專業時首先開始學習的一門專業基礎必修課程,該課程與后續開設的“微機原理”、“單片機原理”、“EDA技術”等諸多專業課程密切相關,是學生專業素質形成的關鍵性課程之一,在課程體系設置中有著重要的基礎性地位。教學目的是讓學生積累豐厚、扎實的數字電子技術基礎知識,為后續課程的學習打下良好基礎,同時培養學生的自主學習能力和創新能力。近年來,數字電子技術的應用已發展到甚大規模集成電路,隨著現代電子技術、計算機技術以及通訊和網絡技術的迅速發展,使得課程內容日趨分化,分析方法更加多樣,授課內容愈加復雜,目前課程教學正處在優化、調整、整合的時期,涌現了大量的關于教學研究和教學改革的探索文章。

三、整合課程教學內容,提高教學效果

電子技術飛速發展的今天,數字電路中的一些傳統內容已經不適合現代電子信息技術發展的需要。為此,對課程內容的調整勢在必行。調整后的內容一定要體現課程知識體系的先進性、前瞻性與實用性。目前“數字電子技術”課程過于學科化,缺乏新觀點、新知識、新技術、新器件,因此課程內容的改革應立足于成熟的需要為應用,同時需要增加現代科學的新技術,讓學生了解知識的前沿和動態,以拓展學生的知識領域,在授課計劃的修訂中,一是要合理安排課程的經典內容與現代數字電路內容的課時比例,大量精簡壓縮分立元件、小規模集成電路的內容,明確扼要地講述中規模集成電路及其應用,著重于外部邏輯功能的描述和分析,強調外特性和重要參數,不詳細講內部電路。二是要把硬件描述(VHDL)和EDA(CPLD/FPGA)技術另設為一門新課。新的授課計劃可以先在電子與信息技術、計算機控制技術、自動控制技術等電類專業中試運行

四、重構數字電子技術理論與實踐教學體系

1.強調“基本知識、基本方法、基本思想”的“三基”核心“,以不變應萬變”的學習思路

由于電子技術的發展日新月異,數字電子電路的構成方式從早期的以邏輯門、觸發器為基礎,發展到現在以集成電路為基礎,其常用分析和設計手段從早期的邏輯表達式、卡諾圖等,發展到現在以EDA計算機輔助技術為主流,數字電子技術的知識體系也日益龐大。所以在教學中首先要讓學生認識到課程的性質和特點,同時讓學生知道,電路的具體形式是變化無窮的。

2.重視知識的體系化教學

“數字電子技術”的知識點很多,因此教師在教學中就要特別重視知識的體系化教學。在緒論課上,通過對學科發展歷史和應用領域的介紹,把教材上的各個章節所講的內容和作用簡略說明一下,使學生在學習具體知識點之前,了解數字電子技術的發展過程、知識構成體系和各種有趣有價值的應用,從而調動學生的學習興趣,提高學習的積極性。

3.在各個教學環節中,注重理論與實踐有機結合

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動手更需動腦

如果考生有幸翻看過電子類書籍,比如《數字電路設計》《單片機原理》《微型計算機原理》等書,你會發現它的序言一般都會有這樣一段話:“隨著微電子學技術的快速發展,××技術在此基礎上逐漸成熟起來。”是的,如果說電子是21世紀文明的基礎,那么微電子學就是基礎中的基礎。在筆者本科階段就讀的電子科學與技術學院,微電子學的課程基本上囊括了所有的電子類學科知識,無論是集成電路設計,還是網絡通信,乃至系統編程,都需要微電子學的知識。

微電子學屬于工學學科,最初是從凝聚態物理和光學物理劃分出來的專業,微電子學在我國起步較晚,在20世紀五六十年代作為半導體物理專業研究。后來由于企業對大規模集成電路設計人才的需求,微電子學才逐漸變成一門獨立的專業學科。工學學科要求學生有較強的動手實驗能力。在工藝課實驗上,老師一般會帶領大家去公司參觀或者讓學生學習實驗儀器的使用,比如如何測量半導體的晶圓片電流等。在注重動手能力培養的同時。微電子人也不能把理論知識落下。在實驗課上,老師會讓我們完成各種簡單的數字電路設計。很多同學在設計完電路后,經常是電源一打開,一股白煙騰空而起,芯片就燒壞了。這就是因為他們連芯片的引腳定義都沒有搞清楚就盲目地搭建電路所造成的。

另外,微電子學專業要求學生有較強的數學能力,我們不僅需要學習高等數學的相關知識,而且需要掌握很多數學物理的研究方法。在課程設置上,集成電路設計原理、半導體器件物理、半導體工藝是微電子學的“三板斧”。集成電路設計原理是教學生如何設計出合格的電路,半導體器件物理是告訴學生芯片所用的材料性質和背后的推導模型,半導體工藝則教會學生有關芯片制作的工藝。

針對目前社會需要軟硬件都精通的復合型人才的現狀,微電子學專業的學生在校期間可以報名參加計算機等級考試獲取相關等級的證書?;蛘邊⒓游④浀馁Y格認證,它包括系統工程師、技術支持工程師、軟件工程師等,培訓合格后頒發Mc相關證書。另外北大青鳥等專門培訓機構的證書也被很多企業認可。而且在很多高校的培養模式中,學生獲得相關職業的資格證書在各方面都會有額外的加分。

連接高中與社會的橋

大學連接著高中的基礎知識和未來職業的專業知識,是一座跨在學校和社會之間的橋梁。在大學期間不僅要學會以后進入社會的生存技能,也要能夠為自己以后的未來做一個規劃。

對于微電子學專業的學生來說,選擇自己感興趣的方向尤為重要。在大學期間若想建立起自己的學習方法和專業興趣,可以多參加教育部、企業、學校等單位舉辦的電子競賽,如中國大學生電子設計競賽、國家創新實驗室項目等,通過參加這些項目活動,個人能力會得到飛速提高。也能使你在學習微電子學相關課程的過程中,能夠體會到一種系統性的知識架構,以及科學的分析實驗數據的方法。

很多人認為學IT專業就是一天到晚打游戲,誠然,有一部分人是這樣渾渾噩噩度過大學四年的,但并不局限于IT類專業。追根到底,我覺得這是由于沒有找到專業的興趣。興趣是最好的老師,在這里拿創新工場總裁、谷歌前全球副總裁兼中國區總裁李開復老師說過的一句話和大家共勉:“我現在感到當你做你喜歡做的事情的時候,你吃飯、睡覺、洗澡都不停地在想它,然后它就不得不變成你的一種天賦,然后它就不得不變成你的興趣 。”

擇校與擇業

在院校的選擇上。北京大學的微電子工藝全國最好,器件也很好;清華大學整體很強,設計較好;東南大學則是微機電系統(MEMS)最好;電子科技大學的微電子專業在通訊方面研究能力很強,工業器件和薄膜集成方面的實力也屬上乘。

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關鍵詞:數字電子技術 教學設計 教學系統 探討

教學設計是根據教學對象和教學目標,確定合適的教學起點與終點,將教學諸要素有序、優化地安排,形成教學方案的過程。它是一門運用系統方法科學解決教學問題的學問,它以教學效果最優化為目的,以解決教學問題為宗旨。

“教學設計是一個系統化(systematic)規劃教學系統的過程。教學系統本身是對資源和程序作出有利于學習的安排。任何組織機構,如果其目的旨在開發人的才能均可以被包括在教學系統中?!苯虒W系統是由教師、學生、教學條件三個基本要素構成的,因此教學設計是一個系統化的過程,包括如何定位教學目標、如何進行任務分析、如何制定教學策略和正確選擇教學媒體、如何編制教學評價標準等。具體來講它主要包括教學內容、教學方法、教學策略、教學模式、教學媒體、教學評價等內容。傳統的教學設計通常注重于教學過程的設計,具體體現為以教師為中心的教育模式,知識的傳輸方式是“教師學生”的單向傳遞方式,學生是被動的知識接受者,稱為“以教學過程為中心的教學系統設計?!倍F代教學設計吸收了先進的教育教學理念,教學過程圍繞各個實際問題展開,這些問題可以由教師提出,也可以由學生提出,學生主動參與教學過程的各個環節,體現為既發揮教師主導作用又充分體現學生認知主體作用的“主導—主體”教育模式,既注意教又注重學,稱為“以教學問題為中心的教學系統設計”。如何把現代教學設計的思想應用到《數字電子技術》課程教學中,本人在具體的教學過程中做了一些初步的探索和嘗試。

1.教學內容的設計

教學內容的設計要突出高職教育特點,注重學生能力與綜合素質的培養。

高職高專教育的培養目標是培養擁護黨和國家的路線、方針、政策,適應我國經濟社會發展需要,德、智、體、美全面發展,適應生產、建設、管理、服務第一線需求的高等技術應用型專門人才,它要求受教育者最終應“具備較快適應生產、建設、管理、服務第一線崗位需要的實際工作能力?!备呗毥逃虒W基本原則要求:“基本理論教學要以應用為目的,以必需、夠用為度。”要“加強實踐能力培養。”如何正確把握培養目標,根據培養需要從“廣而博”的知識中選擇、重構“少而精”的教學內容,是教學設計中首先要解決的問題。在新的教學模式下,學生的自學能力和應用知識能力的培養是一個關鍵問題。因此教學內容要圍繞技術應用能力與素質培養這條主線來設計學生的知識、能力、素質結構,加強學生的專業技術應用能力與操作技能、綜合實踐能力的培養。改革過去單純的只注重理論知識上的完整性、系統性和嚴密性,忽視理論知識的實用性和實踐性的弊端,從應用的角度選擇教學內容。強調針對性、實用性、和先進性,刪除陳舊過時、偏多偏深而又不實用的內容。

1.1從課程的教學目標出發,選擇教學內容,把握理論上的度。

《數字電子技術》是應用電子技術、電子設備運行與管理等電子類專業的主干技術基礎課程,其教學目標是通過本課程的學習使學生掌握數字電子技術的基礎知識、基本理論、基本分析和設計方法,訓練學生數字應用電路制作與調試的基本技能;培養學生嚴謹的科學態度、科學思維方式以及創新意識和創新能力。為學習后續課程提供必要的理論基礎知識和實踐技能,為今后可能從事的職業打好基礎。因此,基于本課程的教學目標和高職教育的培養目標,我們在教學內容的選擇上突出了基本理論,基本分析方法和知識的應用,回避了繁鎖的集成電路內部分析和數學推導。著重外部邏輯功能的描述、分析和應用。強調外特性和主要參數。如在邏輯門電路一章中,改變了以74標準系列門作為典型電路分析邏輯功能和電氣特性的傳統,改用實際工作中運用的較多的CT74S系列門和MOS系列門作為典型電路進行分析,進而介紹了CT74LS系列及CC4000系列,還對TTL集成門電路各系列的主要電氣參數進行了比較,使學生對各系列TTL集成門電路的特性都有一定了解。同時,還將TTL系列和CC4000系列門電路的主要電氣參數進行了對比,使學生能根據實際工作要求正確選用數字集成電路。在時序邏輯電路一章中,在介紹計數器、寄存器和移位寄存器基本電路工作原理的基礎上,直接介紹中規模集成計數器、移位寄存器功能表和使用。而沒有討論它們的內部邏輯電路。對于組合邏輯電路等中規模集成電路也采用了類似的處理方法。這不斷突出了中規模集成電路的應用,同時也為增加技能訓練時間創造了有利條件。

1.2從培養能力出發,將理論教學與實踐教學融為一體。

由于《數字電子技術》是一門應用性很強的技術基礎課,其基本理論與實踐技能是許多后續課程的基礎,理論與實踐的密切結合,在本門課程中顯得尤為重要。因此,我們在各章都設置了相應的實踐訓練環節——技能訓練。它包括基本性技能訓練和設計性技能訓練兩部分?!盎拘约寄苡柧殹彼婕暗膬热菖c課堂教學內容緊密相關,充分體現課程的實踐性。“設計性技能訓練”是根據給出的實際問題,由學生自己設計實現邏輯功能的電路、選用芯片、進行安裝調試、排除故障。同時還設置了理論與實踐綜合課程——課程設計內容,將理論教學與實踐教學緊密結合。通過理論課程的學習和實訓課程的實踐,使學生基本掌握電子技術基礎知識和基本技能,再通過相應的課程設計將理論用于實踐,將設計和實現融為一體,使學生在課程設計中即能提高運用所學知識進行設計的能力,又能在這一過程中體會到理論設計與實際實現中的距離。從工程角度出發培養學生的工程思維方法、工作方法和應用所學知識解決實際問題的能力。使能力培養貫穿于教學的全過程。

為了培養學生分析和排除故障的能力,在實驗教學的進行過程中,教師主動與學生一起對實驗中的問題進行分析,引導學生排除故障,使學生得到較為系統的故障診斷與排除的訓練,從而提高學生解決實際問題的能力。

通過以上幾種形式對教學內容的組合整編,使學生易學易懂,教師便于組織教學,有利于激發學生的學習積極性,培養學生的工程觀念,訓練學生工程實用技能。

2.教學方法的設計

教學方法的設計要體現高職高專學生的特點,調動學生學習主動性,激發學生創造性。

現代教學設計中,教學過程圍繞學生的需求(問題)進行,學生從被動接受地位變為認識主體,成為知識的探索者?!敖饣蟆背蔀榻處煹氖滓氊煟皞鞯馈⑹跇I”是第二位的,教師從知識傳授者、講解員轉變為學生學習的指導者、幫助者、促進者、學習環境的創設者。要實現教師角色的根本轉變,教師首先必須克服傳統教育的思維定勢和習慣心理的影響,改變過去教學過程習慣“三中心論”——即“以教師為中心,以教材為中心,以課堂為中心”的思想。根據學生多樣化的需求開展教學,采用恰當的教學方法,重在培養學生對知識的廣泛興趣,激發他們的創造性。

教學改革的核心是教學方法的改革,教學方法要體現在整個課堂教學過程中。傳統的教學模式過于強調教師的講授,在一定程度上忽視了學生的積極參與,把學生頭腦當成被動地接受知識的容器,嚴重的束縛了學生的個性和創造能力的發展,不利于培養學生知識遷移能力,難以適應未來社會發展的需要,為了改變這種狀況,形成“以學生為主體,以教師為指導,以教學為主線”的新的教學模式,在教學方法上,基于高職高專學生底子薄、基礎差、學習水平參差不齊的現狀,我們力求避免單純的注入式,改用啟發式、討論式、答辯式的教學方法。將課堂講授、課內討論、課外自學、技能訓練等合理結合,把教學過程分為課題引入、設疑激學、講練結合、精選例題、總結鞏固等環節進行教學實踐。

2.1由設計實例引入課題。

《數字電子技術》本身具有很強的實踐性和應用性,因此在介紹一些重要章節前,列舉一個設計實例,通過分析、設計、引入相關知識和理論。例如:在學習中規模集成組合邏輯電路一節時,先讓學生用已學過的SSI組合電路的設計方法“設計一個三變量表決器,要求用與非門實現。”然后提出問題,“用SSI組合電路進行設計時,是以門作為電路的基本單元,我們能否用其它邏輯部件來實現這個電路的設計呢?”在給予學生一定的思考時間后,教師可以直接給出肯定的答案:“本節將要學習的內容中,譯碼器、數據選擇器這兩種中規模邏輯器件都可以完成上述電路的邏輯功能。如CT74ls138?!?。同時畫出相應的設計電路。這樣學生的興趣馬上被調動起來,并產生疑問:什么是譯碼器、數據選擇器?為什么它們也能實現上述電路設計?等等。在學習了譯碼器、數據選擇器的原理及邏輯功能和用它們實現組合邏輯電路的方法后,學生的疑問終于得到解決。同時也使學生學會了采用多種方案實現同一邏輯要求的方法。提高了學生學習興趣,調動了學生學習的主動性和創造性。

2.2采用任務驅動教學法

“任務驅動”是一種建立在建構主義學習理論基礎上的教學方法,這種教學方法主張教師將教學內容隱含在一個或幾個任務中,以完成任務的過程作為教學活動的中心,在教師的指導下“引導學生由簡到繁、由易到難、循序漸進地完成一系列‘任務’,從而得到清晰的思路、方法和知識的脈絡,在完成‘任務’的過程中,培養分析問題、解決問題的能力。例如,在講到編碼譯碼電路時,我們設計了一個任務:設計一個可供8名選手進行搶答的搶答器,該搶答器具有顯示功能,即用數碼管顯示。并在教學前利用上界學生制作的搶答器進行課前演示,培養學生的學習興趣,帶著任務進行學習。

2.3精選例題,注重引導

在《數字電子技術》課程教學中,主張“精講多練”的原則,“精講”是指對重要的概念和原理及相關知識點要講深、講透?!岸嗑殹笔侵冈诮忸}思路和設計方法上要勤于練習,要學會創造性作業,學會一題多解。例如,在求出表達式時,可以有多種形式,可用多種電路來實現。為此,教師必須精選具有代表性并聯系工程實際的綜合性和設計性例題,在課堂上多講設計思路和方法,少講具體知識。引導學生由求同思維“為什么這樣?”轉向求異思維“不這樣行嗎?”、“還有沒有更好方法?”。著重于培養學生的綜合能力和創造能力。同時,在具體集成電路芯片的選擇上,積極引導學生盡量利用身邊現有芯片,從而培養學生對集成電路的應用能力。

2.4現場教學,講練結合

將課堂講授與技能訓練合理結合,有些教學內容可以安排在實驗、實訓中進行。邊講邊練,講練結合。邊講邊練,一方面,在實驗教學中,教師把問題提出后,由學生進行設計,并在實驗臺上進行驗證;另一方面,在介紹集成電路工作原理后,由學生對電路的功能及外部特性進行測試。練講結合則是由學生根據集成電路的功能表對電路進行測試。而后由老師和學生對測試結果進行討論,歸納總結,以加深對理論的理解。這樣,將教學過程放在實驗、實訓中,有利于學生實現由感性到理性的自然過渡。在邊學邊練中更深刻地領會所學知識,在頭腦中建立起理論與實際的聯系,使學生逐步提高學習能力和實踐技能。引導學生將基本理論、基本分析方法應用于解決實際問題。

3.教學媒體的設計及新技術手段的應用

教學媒體的設計及新技術手段的應用要注重現代與傳統媒體的有機結合,提高課堂教學效果。

不同的教學媒體在傳遞教學信息時,其功能和作用是不同的,各種教學媒體都有其優勢和不足,同一教學媒體在不同的教學環節中使用其效果也是不同的。研究表明,合理運用各種教學媒體,有利于調動學生多種感官對知識的感知,實現信息傳遞的多渠道化,從而加強學生對知識的感知度,提高學生對知識的吸收率。促進由知識向能力的轉化。要取長補短,根據教學內容和教學目標科學選擇和組合教學媒體,找準教學的最佳結合點,達到事辦功倍的教學效果。

在教學中,利用先進的多媒體軟件技術,精選適合于課堂教學的多媒體軟件,根據教學內容和教學要求,制作了該課程的多媒體教學課件(即CAI),開展以CAI輔助教學。與傳統板書教學相比,CAI教學無疑存在很多優勢。同時,把仿真軟件及演示動畫也應用到現場教學中,使得教學內容更加充實。

通過CAI和仿真演示及演示動畫,可將一些晦澀難懂,抽象枯燥,在傳統教學中難以用語言表達,常規方法無法演示或不易演示、演示觀察不清的現象模擬出來;能將現實中原本以動態,而在教材中只能靜態描述的內容重新以動態的方式顯現出來;能直觀地觀察電路的動作過程和元件狀態變化的細節,精確做圖,進行圖解分析。并能方便地多次重復再現整個分析過程;能將大量的電路、圖形、表格預先儲存在計算機中,可以大大降低老師在課堂上的簡單勞動時間。可以融視、聽、說于一體。把聲、形、光、色、情等安排在不同界面上進行組合流通,達到了抽象概念具體化。微觀概念宏觀化的良好效果??梢詭椭處熢谡n堂上根據學生的反饋信息,快捷調出各類信息資料,進行現場分析和答疑,以人機對話方式,靈活方便地進行啟發式教學。

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