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微电子学专业课程的改革与创新

作者:admin 更新时间:2018年01月22日 09:25:31

  摘要:根据当前对微电子专业人才培养的基本要求,在总结现今微电子课程教学经验与方法的基础上,本文对微电子这门学科的教学模式进行了更加深入的探讨。结果表明:在逐步实行更新教学内容、改进教学模式以及加强学科实践建设的过程中,明显改善了教学效果,提高了教学质量,从而适应了新世纪人才对扩展知识背景、提高创新能力和提升综合素质等方面的需求。


  关键词:微电子专业课程教学模式改革创新


  近30多年来,微电子行业在国内外均获得了高速发展,随着产业规模的不断扩大和技术复杂度的指数级增加,科学界以及工业界对于人才综合素质的需求都发生了根本性的变化,这一现状无疑对高等学校的教育提出了巨大的挑战。这就需要高等学校必须深化改革,创新制度,从而做到与时俱进,以适应新时期经济下社会发展的客观要求。因此,深入探讨微电子专业课程的教学模式,从而培养新型专业技术人才,这一行动迫在眉睫。在大部分工科专业课程的学习中,很多学生觉得枯燥无味,学习兴致缺乏。造成这一现象的原因不仅与学生本身自主学习的意识有关,也与专业课程内容、教授方法的设置息息相关。韩九强与郑南宁提出的“柔性教育”概念指出,现代教育思想以及现代教育观念要通过教育模式、教学体系、教学内容和教学方法中充分体现。此方法应用到实际中,就是要根据不同学生的背景、个性以及学习目标,结合行业发展的现状与需求设计出对应的教学内容与方法,从而培养出适应时代发展的高素质创新型专业人才,


  一、教学内容与课程结构的优化与更新


  根据微电子领域的发展现状以及现如今对专业人才的需求,学生虽然在课堂上修读并掌握了部分数字电路以及C语言编程基础,但是缺乏对器件的材料特性、微观结构等知识的掌握以及器件编程的实际操作能力。由于高校的硬件、师资条件以及学生的容纳能力均有限,专业课程的门数得到了限制,使得教育无法跟上工业发展的脚步,加之现今的产业的快速發展对专业人才综合素质要求逐渐提高,这些原因使得学生在现有知识结构上产生了一定程度上的错位。因此,在这种情形下,教师不仅要教会学生本专业知识,而且要同时结合当前的行业方向和需求,向学生介绍必要的背景知识,培养学生的实践能力,提高他们专业的综合素质。


  在教学过程中,老师需要向学生介绍基本的数据结构相关知识,以及器件的逻辑功能,并结合器件的硬件结构,以此来培养学生根据器件功能设计程序结构思路的能力。实施此方法后,学生中的课堂反馈显而易见,大部分学生都能更好的运用所学器件编程知识,编程能力水平也有明显提高,在器件设计的方法、器件的效率评估等方面都有自己独到的见解,并可以做到举一反三。


  针对一些学生毕业后可能会从事芯片性能评估测试的相关工作这一问题,调整了专业课程的学习内容,减少了对早期电子器件的详尽介绍,改为对最新器件知识的学习。带领学生接触相关行业的工作内容,以此来增强学生的实际认识,包括在实验室用小型电子显微镜观察较新的芯片结构、用四探针仪测量芯片电学特性、参观工厂的研发和测试部门,等等。


  在教学效果反馈中可以看出,这种对于教学内容、课程结构的更新与改革的方法是非常有效的。通过改革使学生的学习热情与自主学习能力得到了提升,提高了学生的出勤率与课后请教老师的次数,与此同时,参与电子竞赛的学生人数也明显增加,学生的自信心显著增强。这一结果更加肯定了“教学内容与课程结构的优化与更新”这一教学方法。


  二、教学模式的改革与创新


  教师在课堂教学中不仅要讲解必要掌握的专业知识,而且要注重培养学生在实际操作中运用所学知识来分析与解决问题的能力。在教学过程中,教师首先要以大纲为基础,并结合实际,设计好教学方案。其次,在课堂上要把握好时间安排和学法指导,可采用启发式教学,增加学生提问以及上台演示的机会,达到师生互动的教学模式,努力创建学习型课堂。这就要求教师在课堂教学中要善于针对不同的问题增加开放式的讨论环节,或实行分组讨论,达到帮助学生开拓思路,提高分析技巧,培养学生解决实际问题的能力的目的。


  教学过程中采用面向问题的方式从不同的专题角度深入学习关于器件结构以及编程的相关知识,如根据器件的不同类型,以专题形式指导学生进行研究性学习。这种教学方法可以帮助学生在解决实际问题时从多角度进行分析,培养并提升了学生的思考能力水平,把硬件结构和软件编程有机结合起来,拓展了学生的知识结构和综合素质。


  从学生的反馈可以看出,此改革教学模式是有效的。学生在课余时间中自主进行研究性学习的兴趣明显增加,学习目的和范围也不仅限于考核内容,部分学生运用所学知识自己动手设计简单的器件,或者对器件在原有基础上进行改进,在发现和提出问题的能力上也有显著提高。


  三、课程实践环境的强化与提升


  微电子专业课程在理论讲解的同时,还需要加强实践环节。在课堂学习过程中,教师可以在讲授知识的同时借助多媒体设备进行演示,采用理论知识与图形化结合的教学方式,加深学生的印象。教师可以带领学生在机房里对如EDA工具、Verilog编程工具等仿真设计工具进行实际操作,增强学生对所学知识掌握的熟练度。此外,学校应加快更新软件和硬件环境的频率,使学生能够接触到较新的工具和设计方法,更加贴近行业主流,让学生可以充分利用课堂所学的理论知识进行仿真和优化,培养自身立足理论解决实际问题的能力。


  四、结论


  更新教学内容,优化课程结构,改进教学模式,强化课堂实践环境,培养高素质专业人才,是微电子专业课程教育教学改革的核心。经过改革的微电子专业课程与传统工科专业课程相比,具有时代性强、覆盖知识面广、技术更新快等优点。因此,教授这门课程的教师不仅要加强专业基础,更要力求不断更新自身知识结构、拓展知识背景、提升专业素养,以适应针对课程特点进行的教学改革。本文通过以上方法尝试对微电子专业课程进行了初步改革,结果显而易见。采用这种方式方法,学生既易接受又对本专业产生了更加浓厚的兴趣,在培养其研究性学习能力的同时也为其进一步提高工程实践能力打下了良好的基础。


  作者:吴志颖等