馬俊成　張佳芬

【摘 要】微電子方向的學(xué)生，《微電子學(xué)導(dǎo)論》是開啟學(xué)生步入本專業(yè)的先驅(qū)課程，對大一新生培養(yǎng)興趣、建立目標、規(guī)劃職業(yè)有著重要作用。本文基于CDIO的教學(xué)模式，從教學(xué)內(nèi)容設(shè)計、項目制實驗內(nèi)容設(shè)計、教學(xué)方法手段、考核方式等方面進行了改革和研究。旨在激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情，在項目團隊的協(xié)作和交流中，促進了學(xué)生的思維能力、溝通能力、動手能力及合作精神，最終使學(xué)生綜合素質(zhì)得到較好的培養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】CDIO；微電子學(xué)；課程改革

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。CDIO的愿景是為學(xué)生提供一種強調(diào)工程基礎(chǔ)的、建立在真實世界的產(chǎn)品和系統(tǒng)的構(gòu)思-設(shè)計-實現(xiàn)-運行（CDIO）過程的背景環(huán)境基礎(chǔ)上的工程教育。通過精心規(guī)劃項目的CDIO，可以引導(dǎo)學(xué)生對核心專業(yè)課程產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，從而達到能力培養(yǎng)、綜合發(fā)展的目的。CDIO工程教育模式與以往培養(yǎng)計劃的不同點之一是：通過開設(shè)導(dǎo)論性的基礎(chǔ)課程，從起始階段就將工程實踐引導(dǎo)入門，激發(fā)學(xué)生興趣，讓學(xué)生盡早領(lǐng)略工程技術(shù)的精華，并且讓他們親手制造一些簡單的東西，讓學(xué)生對自己將要從事的專業(yè)有一定程度上的認識。

《微電子學(xué)導(dǎo)論》課程設(shè)置的目的是讓學(xué)生對微電子學(xué)領(lǐng)域的知識有一個系統(tǒng)、全面的了解與認識，是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)之初就建立起大學(xué)物理、固體物理、半導(dǎo)體物理、微電子器件、電路分析基礎(chǔ)、模擬電路、數(shù)字電路、集成電路原理、集成電路工藝原理、模擬CMOS集成電路設(shè)計、VLSI設(shè)計等課程的內(nèi)在聯(lián)系。本課程涉及知識面廣，理論性和實用性并重，要求學(xué)生在掌握基本知識的基礎(chǔ)上，對集成電路及系統(tǒng)的設(shè)計、芯片加工、芯片測試等方面有比較系統(tǒng)和全面的認識，由于高校經(jīng)費有限，很難有動則上千萬的經(jīng)費投入到集成電路實踐環(huán)節(jié)之中，同時由于半導(dǎo)體器件、集成電路特別是大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)環(huán)境必須是超凈的， 所用的材料也必須是超純的，IC相關(guān)單位也不太歡迎和接受相關(guān)專業(yè)的學(xué)生進行參觀和實習(xí)。因此，《微電子學(xué)導(dǎo)論》的課程改革和探索成為本文探討的重點。

1 理論教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計

《專業(yè)導(dǎo)論》課程強調(diào)教學(xué)的系統(tǒng)性、全面性、前沿性以及與國際化，強化學(xué)生工程能力的培養(yǎng)。通過精心設(shè)計，理論部分內(nèi)容通過開設(shè)10余次學(xué)科前沿及發(fā)展的講座，讓學(xué)生了解所學(xué)專業(yè)的最新發(fā)展及應(yīng)用領(lǐng)域。講座主要內(nèi)容如下：微電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢、新型器件的發(fā)展、SOC設(shè)計技術(shù)與發(fā)展趨勢、器件可靠性、先進微電子封裝工藝技術(shù)、先進半導(dǎo)體制程整合技術(shù)、微光刻與微納米加工技術(shù)講座、IC工程師職業(yè)能力素質(zhì)要求等。在開展講座的同時有針對性地帶學(xué)生去相關(guān)企業(yè)或?qū)嶒炇覅⒂^見習(xí)，進一步了解和認識專業(yè)。

2 項目制作實踐內(nèi)容的設(shè)計

項目制作實踐讓學(xué)生初步體驗IC的設(shè)計制造、封裝、測試過程及電路圖的表達方法，為學(xué)生了解本專業(yè)、深入學(xué)習(xí)本專業(yè)的知識打下必要基礎(chǔ)。對集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)的學(xué)生引入IC項目，讓學(xué)生以IC芯片為載體，利用我系實驗室完成電路設(shè)計仿真、版圖設(shè)計等工作；前往電子科技大學(xué)電子薄膜與集成器件國家重點實驗室參觀、實踐，親手完成IC的制作，了解IC制作工藝與過程；隨后在利用利用我系反向設(shè)計實驗室讓學(xué)生親自動手解剖芯片，完成芯片的解剖、拍照、電路提取的工作。這樣，以IC為載體，以器件物理、IC工藝、電路理論和實驗裝置為依托，對IC芯片進行電路分析設(shè)計和研討，在實踐中互動，在討論中爭辯，激發(fā)了學(xué)生創(chuàng)新意識，達到了新舊知識優(yōu)化和創(chuàng)新思維綜合訓(xùn)練的目的。學(xué)生在完成項目的過程中，掌握本專業(yè)所需的基本技能，直接培養(yǎng)學(xué)生對電路圖的識圖、繪圖能力、電路的設(shè)計仿真能力，并對IC工藝和制作初步的認識，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識。

3 教學(xué)方法與教學(xué)手段

CDIO改革并不是要淡化理論課程的學(xué)習(xí)，而是要改革教學(xué)方法，采取能激起學(xué)生興趣的教學(xué)方法，理論課程的教學(xué)不能采取傳統(tǒng)的“滿堂灌”的教學(xué)方式，而應(yīng)采取基于問題的學(xué)習(xí)、師生互動主題研討、案例教學(xué)、論文研究、項目訓(xùn)練等教學(xué)形式，著力培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和創(chuàng)新思維能力。主要通過以下幾種方式提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果：

一是實施教學(xué)和研究互動、課內(nèi)和課外互動、寓學(xué)于研的培養(yǎng)模式，設(shè)置基于課程的科研訓(xùn)練項目和自主科研訓(xùn)練項目兩類，鼓勵學(xué)生開展研究工作?；谡n程的科研訓(xùn)練項目由研究型教學(xué)課程責(zé)任教師組織課程教學(xué)團隊教師指導(dǎo)。自主科研訓(xùn)練項目一般為學(xué)生進入高年級后，在導(dǎo)師的指導(dǎo)下自主選題，經(jīng)系、學(xué)院審批后開展科研訓(xùn)練工作，并以小組的形式參加創(chuàng)新設(shè)計大賽、電子設(shè)計競賽、挑戰(zhàn)杯等科技競賽活動。較好地完成科研訓(xùn)練項目的學(xué)生可以取得實踐教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)分，鼓勵學(xué)生以科研訓(xùn)練項目研究成果為內(nèi)容撰寫畢業(yè)論文，完成畢業(yè)環(huán)節(jié)。

二是在低年級（大一、大二）通過講座系統(tǒng)的介紹專業(yè)發(fā)展歷史、趨勢、發(fā)展前景以及專業(yè)課程的設(shè)置；在高年級（大二、大三）通過對學(xué)生約談的形式，針對每個學(xué)生的具體情況采用訂制式的課程設(shè)計；在畢業(yè)班通過針對性的項目實訓(xùn)，提高學(xué)生的求職競爭力。

三是在知名企業(yè)或國家重點實驗室建立學(xué)生實踐基地。學(xué)生可優(yōu)先獲得去該類企業(yè)實習(xí)的機會，并鼓勵其在企業(yè)中開展科研訓(xùn)練項目的研究工作。

四是通過組織科研訓(xùn)練團隊、社會工作等途徑培養(yǎng)學(xué)生的組織、溝通、協(xié)調(diào)等領(lǐng)導(dǎo)能力。

五是定期組織開展學(xué)術(shù)討論。在導(dǎo)師的指導(dǎo)下對各自研究的課題，發(fā)表各自觀點，營造良好的學(xué)習(xí)交流氛圍，激發(fā)創(chuàng)造力，提高學(xué)生的表達和溝通能力。

4 CDIO人才培養(yǎng)模式下的課程考核方式

理論教學(xué)部分的考核方式為學(xué)生結(jié)合講座所講授的內(nèi)容，獨立查閱中英文文獻，開展市場調(diào)研，撰寫不少于5000字的調(diào)研報告或課程論文，并制作講授課件，參加課堂上模擬的“微電子技術(shù)論壇”，對調(diào)研報告或論文內(nèi)容進行講授。教師根據(jù)學(xué)生調(diào)研報告或論文撰寫質(zhì)量和課堂講授的表現(xiàn)，以及平時教學(xué)活動全部環(huán)節(jié)的表現(xiàn)，確定此部分的分數(shù)。

項目制作實踐部分的考核方式為項目制作實踐的組織形式及成果提交。項目制作實踐時學(xué)生以4～6人為一個項目小組，每個小組配備一名指導(dǎo)教師。項目制作實踐以小組為單位，在理論課堂外執(zhí)行；項目組內(nèi)活動方式有：座談式交流研討，專題式講解介紹，邊做邊探討式互動，系統(tǒng)性總結(jié)等。組間活動主要采用總結(jié)介紹方式。項目制作實踐總體評分由導(dǎo)師和教學(xué)組成員共同評定，采用團隊成員之間互評、團隊間互評及導(dǎo)師評定的考評方式。每個學(xué)生的成績?nèi)Q于其所在團隊的最終成績和個人在團隊工作中的參與程度，參與程度由每個團隊成員之間互相打分。團隊的最終成績由團隊間互相打分及導(dǎo)師根據(jù)團隊成員綜合表現(xiàn)給分，評分時應(yīng)綜合考慮各團隊在制作過程中的表現(xiàn)，主要觀察的方面有：成員之間是否分工合作，是否有詳細的工作計劃，項目總結(jié)答辯時的表現(xiàn)等。

課程總成績的評定。課程總成績由理論和項目制作實踐兩部分組成，其中理論成績占30%，項目制作實踐占70%，由此得出課程總成績。

5 總結(jié)

本文旨在基于CDIO的電子學(xué)導(dǎo)論課程改革與教學(xué)研究的基礎(chǔ)上達到，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、團隊協(xié)作、動手能力等，提高綜合素質(zhì)，以及解決問題的能力和實際動手能力，促進實踐過程與工程實際接軌。激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情，在項目團隊的協(xié)作和交流中，促進了學(xué)生的思維能力、溝通能力、動手能力及合作精神，最終使學(xué)生綜合素質(zhì)得到較好的培養(yǎng)。

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[責(zé)任編輯：湯靜]