模擬集成電路設計課程教學改革

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【摘要】為解決以往“模擬集成電路設計”課程教學中出現(xiàn)的學生課堂學習沒動力、課外作業(yè)忙應付、考核方式不合理等問題，本文提出了一種該設計類課程的教學方法改革方案與措施。基于學生學習的特點，該教學方法主要從課程內(nèi)容新穎化、學習時間平時化、設計能力綜合化、教學手段多樣化、考核方式多元化等方面進行改革。該教學方法的特點主要為根據(jù)學生學習特點設置、注重平時的學習過程、課內(nèi)課外學習相結合。教學改革方案實施四年以來，受益學生約200人，教學效果良好，獲得了學生很高的評價。

【關鍵詞】模擬集成電路設計；課內(nèi)外結合；綜合評價

0引言

“模擬集成電路設計”課程是大學本科階段電子科學與技術專業(yè)的核心課程，在整個專業(yè)中起到承上啟下的作用。該課程以前期“電路原理”、“模擬電子技術基礎”和“微電子基礎”等專業(yè)課程為基礎，培養(yǎng)學生的模擬集成電路設計能力為目標，為后續(xù)“ASIC設計”等課程培養(yǎng)學生較完整的硬件設計能力提供基礎和知識儲備。通過本課程的學習，旨在使學生了解和掌握各種模擬集成電路的基本概念和原理；分析和設計各種模擬集成電路的基本方法；了解模擬集成電路設計中遇到的新問題及電路技術的新發(fā)展；能夠運用所學知識對簡單模擬集成電路進行電路分析、仿真和設計[1-2]。

1課程教學過程中存在的問題

以往該類課程教學中主要存在以下一些問題：（1）課堂學習沒動力以往的課堂教學，上課主要以教師講授為主，以介紹理論知識為多，比較注重知識的理論推導和證明，推導過程枯燥、復雜，課程內(nèi)容不形象。在這種“灌輸式“的授課形式下，學生被動地接受知識，課程學習枯燥，學習興趣不高，學習動力嚴重不足。（2）課外作業(yè)忙應付在以往教學過程中，課外學習主要以書面作業(yè)為主，大部分同學作業(yè)馬虎、不認真，只為應付老師而做，而且還存在抄襲的現(xiàn)象，作業(yè)的完成情況不能反映出學生對授課內(nèi)容的真實掌握水平。（3）考核方式不合理以往的考核方式主要以考試為主，期末考試成績所占比例很大，平時成績比例較小，這樣導致學生不重視平時的學習積累，考試前“押寶”、記題，考試“壓力山大”，所學的知識記憶也不深刻，仍然沒有牢固地掌握。綜合以上幾點學情，我們需要從課堂授課、課外學習以及考核方式這三方面對課程內(nèi)容進行改革。把從“老師教為主”的課堂授課形式轉變?yōu)椤皩W生學為主”的形式，從“課堂教學為主”學習模式轉變?yōu)椤罢n內(nèi)課外結合”的模式，從“注重結果”的評價方式轉變?yōu)椤敖Y果與過程相結合“的綜合評價方式。

2教學實施策略及方法

針對課程教學的目標和教學中重點解決的問題，目前該類課程采用的教學實施策略和方法主要有：（1）課程內(nèi)容新穎化本課程選用“十一五”國家級規(guī)劃教材、普通高等教育電子科學與技術類特色專業(yè)系列規(guī)劃教材[3-4]作為推薦教材。同時，選取國家級規(guī)劃教材、國外優(yōu)秀教材[5-7]的部分經(jīng)典內(nèi)容以及新的科技文獻資料作為教學內(nèi)容的補充。根據(jù)目前企業(yè)和行業(yè)的需求，授課內(nèi)容中剔除陳舊部分，削減抽象的理論分析，補充實用的新知識、新技術，給學生帶來最新、最實用的行業(yè)信息和知識技能。（2）學習時間平時化循序漸進，將學習內(nèi)容化整為零。課前要求學生復習原有的知識、預習新課內(nèi)容。每次課時，在講授新知識之前，分配10分鐘左右時間，以提問或學生上臺講述的形式，檢查課前復習的效果，再引出與之相關的新知識，開展新課內(nèi)容。每學完一個大塊內(nèi)容，布置思考題，分配15分鐘左右時間，讓學生課上分組討論、匯報討論結果，再由教師點評，給出參考答案。每次課后均布置相關章節(jié)的在線測試或作業(yè)，讓學生在課外進一步鞏固學習的知識點。（3）設計能力綜合化在學習了足夠的模擬集成電路設計知識以后，學期后半段安排“課程設計”環(huán)節(jié)?！罢n程設計”要結合之前所學的運算放大器的知識，根據(jù)教師給定的設計指標，學生自行分組，每組2～3位同學，設計一個運算放大器。“課程設計”全部在課外一周時間內(nèi)完成，每組根據(jù)教師提供的報告格式樣本寫出一份設計報告，遞交到網(wǎng)上教學平臺。課上安排1次上課時間，每組派一名同學上臺答辯，由教師逐個點評。該環(huán)節(jié)的成績將由設計報告、答辯效果和學生評分這三部分組成，各占1/3，“課程設計”成績作為平時成績的一部分，占總評成績的15%。在“課程設計”過程中，學生通過查閱資料、分析電路、反復推導，最終才得到符合設計指標的電路。學生很有收獲，以前只停留在書本、教案上的知識，都充分應用了起來，充分調動了學生學習的積極性和自覺性。而且，通過“課程設計”，很多學生感到，其實學習模擬集成電路也沒有想象中那么難，只要用心學習，很多難題都是可以攻克的，這也增加了學生學習這門課的自信心，提高了學生的綜合設計能力，同時也培養(yǎng)了學生團隊合作和書面報告撰寫的能力，收到了很好的教學效果。（4）教學手段多樣化在實際課堂教學過程中，采用多媒體教學與黑板板書相結合的形式，對于較難理解的一些概念，采用EDA專用工具軟件進行演示、放置生動的圖片或動畫來詮釋，而對于公式推導，則選擇更利于學生接受和理解的板書形式來一步步演算，從而提高學生的學習積極性和學習效率，提升教學效果。課后，充分利用網(wǎng)上教學平臺的教學資源，定期布置在線作業(yè)，進行在線測試。測試部分通過系統(tǒng)自動批改給分，學生遞交后就能獲知成績和答案，便于及時復習、查漏補缺。而作業(yè)部分則通過教師網(wǎng)上批改給分，下次課上進行講解，分析典型錯誤，與學生進行面對面的交流。同時，開設學習交流論壇，開展答疑、討論、學習輔導等有效的師生交互和生生交互。通過網(wǎng)上教學平臺，與學生互動，將教師講授與課后輔導、網(wǎng)上資料共享相結合，豐富網(wǎng)上教學資源，彌補課堂教學時間的不足，成為課堂教學的有益補充。多種教學手段的應用，增加了師生的交流和互動，受到了學生的普遍歡迎。（5）考核方式多元化課程考核采用多元考核方式，課程成績（百分制）由下面幾部分組成：到課率及課堂表現(xiàn)5%，平時作業(yè)（書面作業(yè)+網(wǎng)上教學平臺測試）30%，課程設計15%，期末考試50%。其中，平時成績由“到課率及課堂表現(xiàn)”、“平時作業(yè)（書面作業(yè)+網(wǎng)上教學平臺測試）”和“課程設計”這三部分組成。這樣的考核方式將平時成績的比例提高到50%，加大了對學生實際技能應用掌握的考核比重，調動了學生參與教學的主動性，激發(fā)了學生的思考和探索，加深了學生對知識點的理解，引導學生由被動學習轉變?yōu)橹鲃訉W習。

3教學方法改革特點

總的來說，本類課程教學方法改革主要有以下特點：（1）根據(jù)學生學習特點設置我們的學生感性認識多于理性認識，喜歡實踐多于理論。根據(jù)學生的這些特點，我們在課件、授課過程中先從學生喜歡的動畫、圖片、甚至仿真模擬入手，引起學生興趣，再進行理論授課，學生就比較容易接受。有了感性認識的基礎，學生再掌握較難的知識點也比較牢固。（2）注重平時的學習過程把學生的學習時間分配到每次課中、課后。每次課前通過提問、講述等形式對上次課內(nèi)容進行復習；課后通過網(wǎng)上教學平臺測試、作業(yè)的形式，對新課內(nèi)容及時鞏固；再通過下次課上作業(yè)講解進一步掌握所學內(nèi)容；每學一大塊內(nèi)容進行總結，布置思考題，進行討論分析，使前后學習內(nèi)容融會貫通；分組大作業(yè)，考查學生綜合設計能力，同時也培養(yǎng)了學生團隊合作和書面報告撰寫的能力。在考核方式上，我們把平時成績比例提高到50%，這使得學生學習更多地注重于平時過程，而不再用期末突擊了。平時學習掌握牢固了，期末復習起來也會輕松很多。（3）課內(nèi)課外學習相結合充分利用網(wǎng)上教學平臺進行課外學習。每次課件、教學資料均按時傳到網(wǎng)上教學平臺，課上的內(nèi)容在課后都有相應的作業(yè)、測試進行鞏固，開設學習論壇用于相互交流，提供最新的、補充的相關文獻資料和參考文獻目錄供學生查閱資料、自我學習用。學生課內(nèi)外學習時間比例都在1：1.5以上，充分調動了學生學習的積極性和自覺性。

4結語

針對以往“模擬集成電路設計”課程教學中出現(xiàn)的學生課堂學習沒動力、課外作業(yè)忙應付、考核方式不合理等問題，本文提出了一種該設計類課程的教學方法改革方案與措施。本教學方法根據(jù)學生學習特點設置，注重學生平時的學習過程，并將課內(nèi)課外學習相結合，主要從課程內(nèi)容新穎化、學習時間平時化、設計能力綜合化、教學手段多樣化、考核方式多元化等方面進行改革。教學改革方案實施四年以來，每學年對實施情況進行反饋修正，現(xiàn)已逐漸完善，受益學生約200人，改革效果良好，獲得了學生很高的評價。

參考文獻

[1]鞠家欣,張靜,張曉波,等.探索微電子專業(yè)實踐教學新方法——以參加“北京大學生集成電路設計大賽”為例[J].電子世界,2016,24:27,29.

[2]粟濤,謝德英.“模擬集成電路課程”教學內(nèi)容的探討[J].電氣電子教學學報,2012,34(3):39-41.

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[5]洪志良.模擬集成電路分析與設計(第二版)[M].北京:科學出版社,2011.

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[7]PaulR.Gray,PaulJ.Hurst,StephenH.Lewis,RobertG.Meyer.AnalysisandDesignofAnalogIntegratedCircuits(FifthEdition)[M].JohnWiley&Sons,2009.

作者:章丹艷 單位:浙江大學城市學院信息與電氣工程學院