導(dǎo)語：如何才能寫好一篇集成電路設(shè)計(jì)論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

建設(shè)集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)課程的視頻教學(xué)資源，包括集成電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論課程講授視頻、典型案例設(shè)計(jì)講解視頻、集成電路制造工藝視頻等；構(gòu)建集教師、博士研究生、碩士研究生和本科生于一體的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)。集成電路設(shè)計(jì)是一項(xiàng)知識(shí)密集的復(fù)雜工作，隨著該行業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)教學(xué)模式在內(nèi)容上沒法完全展示集成電路的設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)方法，尤其不能展示基于EDA軟件進(jìn)行的設(shè)計(jì)仿真分析，這勢(shì)必會(huì)嚴(yán)重影響教學(xué)效果。另外，由于課時(shí)量有限，學(xué)生在課堂上只能形成對(duì)集成電路的初步了解，若在其業(yè)余時(shí)間能夠通過視頻教程系統(tǒng)地學(xué)習(xí)集成電路設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)能夠借鑒共享平臺(tái)中的相關(guān)方案，將能很好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，顯著提高教學(xué)效果。

二、優(yōu)化課程教學(xué)方式方法

以多媒體教學(xué)為主，輔以必要的板書，力求給學(xué)生創(chuàng)造生動(dòng)的課堂氛圍；以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和提升學(xué)生設(shè)計(jì)能力的目標(biāo)為導(dǎo)向[3]，重點(diǎn)探索啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式、翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)模式，激勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)；在教學(xué)講義的各章節(jié)中添加最新知識(shí)，期末開展前沿專題討論，幫助學(xué)生掌握學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)。傳統(tǒng)教學(xué)模式以板書為主，不能滿足集成電路設(shè)計(jì)課程信息量大的需求，借助多媒體手段可將大量前沿資訊和設(shè)計(jì)實(shí)例等信息展現(xiàn)給學(xué)生。由于集成電路設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)課程較為枯燥乏味，傳統(tǒng)的“老師講、學(xué)生聽”的教學(xué)模式容易激起學(xué)生的厭學(xué)情緒，課堂教學(xué)中應(yīng)注意結(jié)合生產(chǎn)和生活實(shí)際進(jìn)行講解，多列舉一些生動(dòng)的實(shí)例，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。另外，關(guān)于集成電路設(shè)計(jì)的書籍雖然很多，但是在深度和廣度方面都較適合作為本科生教材的卻很少，即便有也是出版時(shí)間較為久遠(yuǎn)，跟不上集成電路行業(yè)的快速發(fā)展節(jié)奏，選擇一些較新的設(shè)計(jì)作為案例講解、鼓勵(lì)學(xué)生瀏覽一些行業(yè)資訊網(wǎng)站和論壇、開展前沿專題講座等可彌補(bǔ)教材和行業(yè)情況的脫節(jié)。

三、改革課程考核方式

改革課程考核、評(píng)價(jià)模式，一方面通過習(xí)題考核學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論的掌握情況；另一方面，通過項(xiàng)目實(shí)踐考核學(xué)生的基本技能，加大對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程考核，突出對(duì)學(xué)生分析問題和解決問題能力、動(dòng)手能力的考察；再者，在項(xiàng)目實(shí)踐中鼓勵(lì)學(xué)生勇于打破常規(guī)，充分發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。傳統(tǒng)“一張?jiān)嚲怼钡目己朔绞教^死板、內(nèi)容局限，不能充分體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平。集成電路設(shè)計(jì)牽涉到物理、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、工程技術(shù)等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，要求學(xué)生既要有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和理論基礎(chǔ)，又要有很好的靈活性。因此，集成電路設(shè)計(jì)課程的考核應(yīng)該是理論考試和項(xiàng)目實(shí)踐考核相結(jié)合，另外，考核是評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的一種手段，也應(yīng)該是幫助學(xué)生總結(jié)和完善課程學(xué)習(xí)內(nèi)容的一個(gè)途徑，課程考核不僅要看學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，也要看學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的發(fā)散思維和創(chuàng)新能力。

四、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)

在理論課程講解到集成電路的最小單元電路時(shí)就要求學(xué)生首先進(jìn)行模擬仿真實(shí)驗(yàn)，然后隨著課程的推進(jìn)進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，倡導(dǎo)自選性、協(xié)作性實(shí)驗(yàn)。理論課程講授完后，在暑期學(xué)期集中進(jìn)行綜合性、更深層次的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。集成電路設(shè)計(jì)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，必須通過大量的項(xiàng)目實(shí)踐夯實(shí)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)水平、鍛煉學(xué)生分析和解決問題的能力。另外，“設(shè)計(jì)”要求具備自主創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，應(yīng)在實(shí)踐教學(xué)中鼓勵(lì)學(xué)生打破常規(guī)、靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)、充分發(fā)揮自身特點(diǎn)并和團(tuán)隊(duì)成員形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，鍛煉和提升創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

五、總結(jié)

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110kV輸電線路桿塔基于受力的特征分成耐張型及直線型2種。選擇合理的桿塔，直接決定了110kV輸電線路經(jīng)濟(jì)性及建設(shè)速度，同時(shí)也在一定程度上影響了供電的可靠性和線路維修的便捷性。110kV輸電線路桿塔設(shè)計(jì)施工的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是進(jìn)行桿塔型式、結(jié)構(gòu)的選擇。對(duì)于交通運(yùn)輸方便的區(qū)域，適宜使用預(yù)應(yīng)力混凝土桿及鋼筋混凝土桿。結(jié)合運(yùn)輸與施工的實(shí)際，對(duì)于大跨越、出線走廊受到限制的區(qū)域，以及垂直檔距比較大的情況，使用鐵塔。110kV輸電線路以及以上的高壓輸電線路，當(dāng)穿過農(nóng)田耕作區(qū)域時(shí)，出于降低對(duì)農(nóng)田影響的目的，要盡可能少地使用帶拉線的直線型鐵塔。桿塔的呼稱高度指的是桿塔高度，桿塔下橫擔(dān)下弦邊到地面垂直的距離。桿塔的呼稱高度與等線件垂直距離以及避雷線在架高度的和等于桿塔的總高度。對(duì)于電桿而言，還要包括埋入地下的深度。110kV輸電線路施工的重要環(huán)節(jié)之一就是桿塔組立。當(dāng)前，整體組立和分解組立是110kV輸電線路桿塔組立的主要方式。鋼筋混凝土桿具有單件重量比較大，桿身使用焊接方式，通常采用平面結(jié)構(gòu)，沿著線路的方向穩(wěn)定性不夠等特點(diǎn)，基于此，鋼筋混凝土桿的組立通常是大部分在地面進(jìn)行組立，通過抱桿整體拉起的方式，也就是整體組立的方式。人字抱桿、門型固定抱桿、帶拉線單抱桿等是整體組立經(jīng)常使用的拉桿，而牽引繩、制動(dòng)繩和磨繩等是整體組立混凝土桿通常采用的牽引機(jī)械。因此，需要對(duì)整體組立中各部分受力情況進(jìn)行充分分析，選擇安全系數(shù)足夠并且輕便的工具。因?yàn)殇摻罨炷翖U不可以存在過大的撓度，混凝土桿在組立時(shí)，桿端伸出的部分、桿身兩支點(diǎn)之間都存在極限，當(dāng)超過極限時(shí)，就會(huì)使得桿身出現(xiàn)裂紋，嚴(yán)重的會(huì)造成損壞。基于此，需要設(shè)計(jì)施工吊點(diǎn)，從而確保在整體組立過程中，鋼筋混凝土桿的任何部分都比超裂紋的彎矩值低。桿塔的材料，桿塔結(jié)構(gòu)形式以及桿塔受力形式?jīng)Q定了桿塔的強(qiáng)度。在長期的運(yùn)行過程中，110kV輸電線路的桿塔是避雷線以及導(dǎo)線的支撐物，因此，需要承擔(dān)相應(yīng)荷載，同時(shí)，桿塔變形需要在一定范圍中，也就是桿塔需要滿足剛度及強(qiáng)度的需要。和其他構(gòu)件相比，環(huán)形截面構(gòu)件各個(gè)方向承受能力都相等，同時(shí)節(jié)省了材料，能夠使用離心機(jī)制造，通過離心方法澆制的混凝土的強(qiáng)度和振搗方法澆制的混凝土強(qiáng)度相比，其強(qiáng)度提高了將近1／3，所以110kV輸電線路中環(huán)形截面的構(gòu)件使用非常普遍。

2.110kV輸電線路架設(shè)工程設(shè)計(jì)施工

110kV輸電線路的架線設(shè)計(jì)施工包括架線前的準(zhǔn)備、連接放線導(dǎo)地線、觀測弛度、安裝附件等?；谡狗诺姆椒ǎ芫€施工包括拖地展放及張力展放2種形式。拖地展放不要制動(dòng)線盤，這種方法操作簡單，不需要專門的設(shè)備，然而勞動(dòng)效率比較低，需要大量放線工人，同時(shí)對(duì)導(dǎo)線磨損比較嚴(yán)重。而通過牽張機(jī)械使得導(dǎo)地線一直保持張力，對(duì)交叉物保持安全距離的展放方法就是張力放線，這種方法的效率高，導(dǎo)地線展放的質(zhì)量有保障，同時(shí)可以有效預(yù)防導(dǎo)地線的磨損，使得施工的質(zhì)量提高，但是費(fèi)用比較高，同時(shí)機(jī)械比較笨重。110kV輸電線路放線的過程中，要對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行認(rèn)真檢查，不可以存在磨損、斷股以及金鉤等問題。當(dāng)單股的損傷不大于1／2直徑時(shí)，對(duì)于其他導(dǎo)線以及鋼芯導(dǎo)線低于導(dǎo)電部分的5％，通過棱角、毛刺修光的方法進(jìn)行處理。對(duì)于補(bǔ)修金具有效長度內(nèi)如果鋼芯斷股或者鋁部分的損傷大于25％，單金屬絞線的損傷大于25％時(shí)，或者內(nèi)層線股發(fā)生沒有辦法修復(fù)的永久變形時(shí)，需要進(jìn)行截?cái)嘀亟?。在連接前，對(duì)導(dǎo)線的兩端線頭扭絞的方向、規(guī)格進(jìn)行檢查，嚴(yán)格按照操作規(guī)范進(jìn)行連接，嚴(yán)禁連接不同規(guī)格，不同扭絞的線。110kV輸電線路施工基礎(chǔ)混凝土的強(qiáng)度100％達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，進(jìn)行輸電線路的緊線工作。進(jìn)行緊線時(shí)，要求桿塔結(jié)構(gòu)完整，螺栓緊固。同時(shí)，耐張塔受到張力方向相反的反側(cè)，需要實(shí)施臨時(shí)的拉線，預(yù)防桿塔因?yàn)槭芰^大發(fā)生塔身變形，從而使得馳度的觀測受到影響。通常情況下，臨時(shí)拉線和地面的夾角不超過45°。

3.結(jié)語

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集成電路作為關(guān)系國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展全局的基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，是現(xiàn)代電子信息科技的核心技術(shù)，是國家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志。鑒于我國集成電路市場持續(xù)快速的增長，對(duì)集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域的人員需求也日益增加。集成電路是知識(shí)密集型的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，但人才缺失的問題是影響集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要問題之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012年我國對(duì)集成電路設(shè)計(jì)人才的需求是30萬人 [1-2]。為加大集成電路專業(yè)人才的培養(yǎng)力度，更好地滿足集成電路產(chǎn)業(yè)的人才需求，2003年教育部實(shí)施了“國家集成電路人才培養(yǎng)基地”計(jì)劃，同時(shí)增設(shè)了“集成電路設(shè)計(jì)和集成系統(tǒng)”的本科專業(yè)，很多高校都相繼開設(shè)了相關(guān)專業(yè)，大力培養(yǎng)集成電路領(lǐng)域高水平的骨干專業(yè)技術(shù)人才[3]。

黑龍江大學(xué)的集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)自2005年成立以來，從本科教學(xué)體系的建立、本科教學(xué)內(nèi)容的制定與實(shí)施、師資力量的培養(yǎng)與發(fā)展等方面進(jìn)行不斷的探索與完善。本文將結(jié)合多年集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)的本科教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以及對(duì)相關(guān)院校集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)本科教學(xué)的多方面調(diào)研，針對(duì)黑龍江大學(xué)該專業(yè)的本科教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析和研究探索，以期提高本科教學(xué)水平，切實(shí)做好本科專業(yè)人才的培養(yǎng)工作。

一、完善課程設(shè)置

合理設(shè)置課程體系和課程內(nèi)容，是提高人才培養(yǎng)水平的關(guān)鍵。2009年，黑龍江大學(xué)集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)制定了該專業(yè)的課程體系，經(jīng)過這幾年教學(xué)工作的開展與施行，發(fā)現(xiàn)仍存在一些不足之處，于是在2014年黑龍江大學(xué)開展的教學(xué)計(jì)劃及人才培養(yǎng)方案的修訂工作中進(jìn)行了再次的改進(jìn)和完善。

首先，在課程設(shè)置與課時(shí)安排上進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。對(duì)于部分課程調(diào)整其所開設(shè)的學(xué)期及課時(shí)安排，不同課程中內(nèi)容重疊的章節(jié)或相關(guān)性較大的部分可進(jìn)行適當(dāng)刪減或融合。如：在原來的課程設(shè)置中，“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程與“CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)”課程分別設(shè)置在教學(xué)第六學(xué)期和第七學(xué)期。由于“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程中是以門級(jí)電路設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，所以學(xué)生在未進(jìn)行模擬集成電路課程的講授前，對(duì)于各種元器件的基本結(jié)構(gòu)、特性、工作原理、基本參數(shù)、工藝和版圖等這些基礎(chǔ)知識(shí)都是一知半解，因此對(duì)門級(jí)電路的整體設(shè)計(jì)分析難以理解和掌握，會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情及教學(xué)效果；而若在“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程中添加入相關(guān)知識(shí)，與“CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)”課程中本應(yīng)有的器件、工藝和版圖的相關(guān)內(nèi)容又會(huì)出現(xiàn)重疊。在調(diào)整后的課程設(shè)置中，先開設(shè)了“CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)”課程，將器件、工藝和版圖的基礎(chǔ)知識(shí)首先進(jìn)行講授，令學(xué)生對(duì)于各器件在電路中所起的作用及特性能夠熟悉了解；在隨后“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程的學(xué)習(xí)中，對(duì)于應(yīng)用各器件進(jìn)行電路構(gòu)建時(shí)會(huì)更加得心應(yīng)手，達(dá)到較好的教學(xué)效果，同時(shí)也避免了內(nèi)容重復(fù)講授的問題。此外，這樣的課程設(shè)置安排，將有利于本科生在“大學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)大賽”的參與和競爭，避免因?qū)W期課程的設(shè)置問題，導(dǎo)致學(xué)生還未深入地接觸學(xué)習(xí)相關(guān)的理論課程及實(shí)驗(yàn)課程，從而出現(xiàn)理論知識(shí)儲(chǔ)備不足、實(shí)踐操作不熟練等種種情況，致使影響到參賽過程的發(fā)揮。調(diào)整課程安排后，本科生通過秋季學(xué)期中基礎(chǔ)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)以及實(shí)踐操作能力的鍛煉，在參與春季大賽時(shí)能夠確保擁有足夠的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具有較充足的參賽準(zhǔn)備，通過團(tuán)隊(duì)合作較好地完成大賽的各項(xiàng)環(huán)節(jié)，贏取良好賽果，為學(xué)校、學(xué)院及個(gè)人爭得榮譽(yù)，收獲寶貴的參賽經(jīng)驗(yàn)。

其次，適當(dāng)降低理論課難度，將教學(xué)重點(diǎn)放在掌握集成電路設(shè)計(jì)及分析方法上，而不是讓復(fù)雜煩瑣的公式推導(dǎo)削弱了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生能夠較好地理解和掌握集成電路設(shè)計(jì)的方法和流程。

第三，在選擇優(yōu)秀國內(nèi)外教材進(jìn)行教學(xué)的同時(shí)，從科研前沿、新興產(chǎn)品及技術(shù)、行業(yè)需求等方面提取教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)時(shí)了解前沿動(dòng)態(tài)，使學(xué)生能夠積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)。

二、變革教學(xué)理念與模式

CDIO（構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)行）理念，是目前國內(nèi)外各高校開始提出的新型教育理念，將工程創(chuàng)新教育結(jié)合課程教學(xué)模式，旨在緩解高校人才培養(yǎng)模式與企業(yè)人才需求的沖突[4]。

在實(shí)際教學(xué)過程中，結(jié)合黑龍江大學(xué)集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)的“數(shù)模混合集成電路設(shè)計(jì)”課程，基于“逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（SAR ADC）”的課題項(xiàng)目開展教學(xué)內(nèi)容，將各個(gè)獨(dú)立分散的模擬或數(shù)字電路模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行有機(jī)串聯(lián)，使之成為具有連貫性的課題實(shí)踐內(nèi)容。在教學(xué)周期內(nèi)，以學(xué)生為主體、教師為引導(dǎo)的教學(xué)模式，令學(xué)生“做中學(xué)”，讓學(xué)生有目的地將理論切實(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中，完成“構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)踐和驗(yàn)證”的整體流程，使學(xué)生系統(tǒng)地掌握集成電路全定制方案的具體實(shí)施方法及設(shè)計(jì)操作流程。同時(shí)，通過以小組為單位，進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作，在組內(nèi)或組間的相互交流與學(xué)習(xí)中，相互促進(jìn)提高，培養(yǎng)學(xué)生善于思考、發(fā)現(xiàn)問題及解決問題的能力，鍛煉學(xué)生團(tuán)隊(duì)工作的能力及創(chuàng)新能力，并可以通過對(duì)新結(jié)構(gòu)、新想法進(jìn)行不同程度獎(jiǎng)勵(lì)加分的形式以激發(fā)學(xué)生的積極性和創(chuàng)新力。此外，該門課程的考核形式也不同，不是通過以往的試卷筆試形式來確定學(xué)生得分，而是以畢業(yè)論文的撰寫要求，令每一組提供一份完整翔實(shí)的數(shù)據(jù)報(bào)告，鍛煉學(xué)生撰寫論文、數(shù)據(jù)整理的能力，為接下來學(xué)期中的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下一定的基礎(chǔ)。而對(duì)于教師的要求，不僅要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)還應(yīng)具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，因此青年教師要不斷提高專業(yè)能力和素質(zhì)?？赏ㄟ^參加研討會(huì)、專業(yè)講座、企業(yè)實(shí)習(xí)、項(xiàng)目合作等途徑分享和學(xué)習(xí)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)還應(yīng)定期邀請(qǐng)校外專家或?qū)I(yè)工程師進(jìn)行集成電路方面的專業(yè)座談、學(xué)術(shù)交流、技術(shù)培訓(xùn)等，進(jìn)行教學(xué)及實(shí)踐的指導(dǎo)。

三、加強(qiáng)EDA實(shí)踐教學(xué)

首先，根據(jù)企業(yè)的技術(shù)需求，引進(jìn)目前使用的主流EDA工具軟件，讓學(xué)生在就業(yè)前就可以熟練掌握應(yīng)用，將工程實(shí)際和實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密聯(lián)系，積累經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)增加學(xué)生就業(yè)及繼續(xù)深造的機(jī)會(huì)，為今后競爭打下良好的基礎(chǔ)。2009―2015年，黑龍江大學(xué)先后引進(jìn)數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)平臺(tái)Xilinx和FPGA實(shí)驗(yàn)箱、華大九天開發(fā)的全定制集成電路EDA設(shè)計(jì)工具Aether以及Synopsys公司的EDA設(shè)計(jì)工具等，最大可能地滿足在校本科生和研究生的學(xué)習(xí)和科研。而面對(duì)目前學(xué)生人數(shù)眾多但實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源相對(duì)不足的情況，如果可以借助黑龍江大學(xué)的校園網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)集成電路設(shè)計(jì)平臺(tái)的搭建，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程登錄，則在一定程度上可以滿足學(xué)生在課后進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的需要[5]。

其次，根據(jù)企業(yè)崗位的需求可合理安排EDA實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，適當(dāng)增加實(shí)踐課程的學(xué)時(shí)。如通過運(yùn)算放大器、差分放大器、采樣電路、比較器電路、DAC、邏輯門電路、有限狀態(tài)機(jī)、分頻器、數(shù)顯鍵盤控制等各種類型電路模塊的設(shè)計(jì)和仿真分析，令學(xué)生掌握數(shù)字、模擬、數(shù)?；旌霞呻娐返脑O(shè)計(jì)方法及流程，在了解企業(yè)對(duì)于數(shù)字、模擬、數(shù)?；旌霞呻娐吩O(shè)計(jì)以及版圖設(shè)計(jì)等崗位要求的基礎(chǔ)上，有針對(duì)性地進(jìn)行模塊課程的學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作的鍛煉，使學(xué)生對(duì)于相關(guān)的EDA實(shí)踐內(nèi)容真正融會(huì)貫通，為今后就業(yè)做好充足的準(zhǔn)備。

第三，根據(jù)集成電路設(shè)計(jì)本科理論課程的教學(xué)內(nèi)容，以各應(yīng)用軟件為基礎(chǔ)，結(jié)合多媒體的教學(xué)方法，選取結(jié)合于理論課程內(nèi)容的實(shí)例，制定和編寫相應(yīng)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)課件及操作流程手冊(cè)，如黑龍江大學(xué)的“CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)”和“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程，都已制定了比較詳盡的實(shí)踐手冊(cè)及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容課件；通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，使學(xué)生能夠更加方便地分享教學(xué)資源并充分利用資源隨時(shí)隨地地學(xué)習(xí)。

四、搭建校企合作平臺(tái)

篇4

關(guān)鍵詞：電子科學(xué)與技術(shù)；本科培養(yǎng)方案；課程設(shè)置；辦學(xué)特色

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）30-0070-02

21世紀(jì)被稱為信息時(shí)代，電子科學(xué)與技術(shù)在信息、能源、材料、航天、生命、環(huán)境、軍事和民用等科技領(lǐng)域?qū)@得更廣泛的應(yīng)用，必然導(dǎo)致電子科學(xué)與技術(shù)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展。這種產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)反過來對(duì)本專業(yè)的鞏固、深化、提高和發(fā)展起到積極的促進(jìn)作用，也對(duì)人才的培養(yǎng)提出了更高的要求。因此，本文從人才的社會(huì)需求出發(fā)，結(jié)合我校實(shí)際情況，進(jìn)行了本科專業(yè)培養(yǎng)方案的改革探索，并詳細(xì)介紹了培養(yǎng)方案的制定情況。

一、人才的社會(huì)需求情況

目前，我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的本科畢業(yè)生主要面向長三角地區(qū)龐大的微電子、光電子、光伏和新能源行業(yè)，市場對(duì)專業(yè)人才的需求基本上是供不應(yīng)求的。但是也應(yīng)該注意到電子科學(xué)與技術(shù)產(chǎn)業(yè)的分布不均，分類較細(xì)，且發(fā)展變化較快。另外，電子科學(xué)與技術(shù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)具有多樣性，既有勞動(dòng)密集型的大型企業(yè)、大公司，更多的是小公司和小企業(yè)；既有國有企業(yè)和私營企業(yè)，更有合資、獨(dú)資的外企。因此，社會(huì)需求與本專業(yè)畢業(yè)生的供需矛盾還會(huì)繼續(xù)存在。

二、專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和定位

本專業(yè)培養(yǎng)具備微電子、光電子領(lǐng)域的寬厚專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，熟練實(shí)驗(yàn)技能，能掌握電子材料、電子器件、微電子和光電子系統(tǒng)的新工藝、新技術(shù)研究開發(fā)和設(shè)計(jì)技能，有較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力，能夠在該領(lǐng)域從事各種電子材料、元器件、光電材料及器件、集成電路的設(shè)計(jì)、制造和相應(yīng)的新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝的研究、開發(fā)和管理工作工程技術(shù)人才。并且結(jié)合我校“大工程觀”人才培養(yǎng)特色，依據(jù)“卓越工程師”教育理念下工程技術(shù)型人才培養(yǎng)的原則，培養(yǎng)適應(yīng)微電子和新興光電行業(yè)乃至區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求的工程技術(shù)型人才。

三、本科培養(yǎng)方案制定的思路

電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)方案參照工程教育認(rèn)證的要求，以及專業(yè)下設(shè)微電子、光電子材料與器件兩個(gè)本科培養(yǎng)方向的思路制定。注重培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐工程能力，使畢業(yè)生能滿足長三角地區(qū)微電子、光電子和新能源行業(yè)發(fā)展的需求。微電子方向的課程設(shè)置專注于電子材料與電子器件、集成電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，光電子材料與器件方向則偏向于光電信息、光電材料與光電器件方面。

四、本科培養(yǎng)方案的改革探索

要實(shí)現(xiàn)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，適應(yīng)電子信息產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，并結(jié)合我校學(xué)科發(fā)展方向和特色，對(duì)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科人才培養(yǎng)方案進(jìn)行了研究，并對(duì)省內(nèi)外幾所高校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)方案進(jìn)行調(diào)研，最終形成了富有特色的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，主要內(nèi)容如下：

1.培養(yǎng)方案的模塊化設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科培養(yǎng)方案的整體框架時(shí)，根據(jù)“加強(qiáng)基礎(chǔ)、拓寬專業(yè)、培養(yǎng)能力”和培養(yǎng)工程技術(shù)型人才的辦學(xué)理念下，專業(yè)培養(yǎng)方案分人文與社會(huì)科學(xué)、專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)課三個(gè)模塊，下設(shè)微電子和光電子材料與器件兩個(gè)專業(yè)方向。學(xué)生在前兩年學(xué)習(xí)相同的課程，到大三時(shí)根據(jù)自己的興趣選擇專業(yè)方向，選修各自方向的專業(yè)課。由于兩個(gè)方向的不同培養(yǎng)要求，因此在專業(yè)基礎(chǔ)選修課、專業(yè)必修課和專業(yè)選修課方面設(shè)置限選模塊，每個(gè)專業(yè)方向必須修滿相應(yīng)的學(xué)分才能畢業(yè)。

2.改革專業(yè)基礎(chǔ)課程。專業(yè)基礎(chǔ)課程是為專業(yè)課程奠定基礎(chǔ)，因此，在保留了原有電子信息類專業(yè)通常所開設(shè)的電子類課程外，增加了與專業(yè)相關(guān)的課程，如EDA技術(shù)、通信原理、數(shù)字信號(hào)處理、物理光學(xué)、應(yīng)用光學(xué)、激光原理與技術(shù)等課程，刪減了原先與物理類相關(guān)的一些課程，如物理學(xué)史、原子物理、熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)等，并刪減了一些計(jì)算機(jī)軟件類課程，如C++程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用等。專業(yè)基礎(chǔ)選修課程分方向限選模塊，兩個(gè)專業(yè)方向?qū)?yīng)有不同的專業(yè)基礎(chǔ)選修課程。

3.優(yōu)化專業(yè)課程。專業(yè)課程是整個(gè)專業(yè)教育中的主干部分，微電子方向的課程設(shè)置緊緊圍繞半導(dǎo)體和集成電路設(shè)計(jì)方向，開設(shè)有集成電路設(shè)計(jì)、微電子工藝原理與技術(shù)、工藝與器件可靠性分析、半導(dǎo)體測試技術(shù)、現(xiàn)代電子材料及元器件、集成電路工藝與器件模擬等課程。光電子材料與器件方向圍繞光電材料和光纖通信方向，開設(shè)光電子材料與器件、光電檢測原理與技術(shù)、太陽能電池原理與技術(shù)、光纖傳感原理與技術(shù)、光纖通信技術(shù)等課程。另外專業(yè)課程里面還設(shè)置有專業(yè)實(shí)驗(yàn)，通過加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手操作能力，增強(qiáng)學(xué)生的理論知識(shí)。

五、與省內(nèi)外專業(yè)人才培養(yǎng)的區(qū)別

具有電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的各大高校分布在不同的地區(qū)，服務(wù)于不同的區(qū)域經(jīng)濟(jì)，這就要求專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)具有區(qū)域化、差異化。我們分析了杭州電子科技大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)、蘇州大學(xué)、南京理工大學(xué)和徐州工程學(xué)院這五所不同地區(qū)、不同層次高校的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)方案。不僅使我們能學(xué)習(xí)到其他高校的先進(jìn)辦學(xué)理念、合理的課程設(shè)置體系，也可以發(fā)現(xiàn)與其他高校之間的差異。具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

1.專業(yè)定位。各個(gè)學(xué)校的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)依據(jù)自身的師資力量、辦學(xué)條件、區(qū)域經(jīng)濟(jì)要求確定專業(yè)的發(fā)展定位。杭州電子科技大學(xué)的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)依托1個(gè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、2個(gè)國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、3個(gè)省部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，人才培養(yǎng)定位于能從事電子元器件、電子電路乃至電子集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)等方面工作的工程技術(shù)人才。浙江工業(yè)大學(xué)的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)主要培養(yǎng)光通信、電子電路系統(tǒng)、集成電路設(shè)計(jì)等方面的人才。蘇州大學(xué)的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)定位在培養(yǎng)能夠在電路與系統(tǒng)、集成電路與系統(tǒng)等領(lǐng)域從事各類系統(tǒng)級(jí)、板級(jí)和芯片級(jí)研發(fā)工作的高級(jí)工程技術(shù)人才。南京理工大學(xué)的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)主要是突出光電技術(shù)和微電子與信息處理學(xué)科的交叉和融合，以光電成像探測理論與技術(shù)及微電子理論與技術(shù)為專業(yè)特色。徐州工程學(xué)院的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)主要定位在培養(yǎng)能從事光電子材料與器件開發(fā)的工程技術(shù)人才。而我校的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)定位于服務(wù)長三角地區(qū)半導(dǎo)體和新能源行業(yè)，培養(yǎng)能從事集成電路設(shè)計(jì)與開發(fā)、光電子材料與器件的研發(fā)等工作的工程技術(shù)人才。

2.課程體系。杭州電子科技大學(xué)的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)、開發(fā)電子元器件、電子電路系統(tǒng)、電子集成系統(tǒng)的能力，在課程設(shè)置上開設(shè)了通信電子電路、EDA技術(shù)、薄膜物理與技術(shù)、電子材料與電子器件、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐、集成電路設(shè)計(jì)、嵌入式系統(tǒng)原理和應(yīng)用、現(xiàn)代DSP技術(shù)及應(yīng)用等專業(yè)課程。浙江工業(yè)大學(xué)的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)、開發(fā)電子電路系統(tǒng)、集成電路系統(tǒng)的能力，開設(shè)了電路原理、模電數(shù)電、通信電子線路、集成電路設(shè)計(jì)、光纖通信原理、光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理等專業(yè)課程，以及電子線路CAD實(shí)驗(yàn)、單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)、通信原理實(shí)驗(yàn)、通信電子線路大型實(shí)驗(yàn)、微電子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、半導(dǎo)體器件仿真大型實(shí)驗(yàn)、集成電路設(shè)計(jì)大型實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)類課程。蘇州大學(xué)的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)與開發(fā)電路與系統(tǒng)、集成電路與系統(tǒng)，從事各類系統(tǒng)級(jí)、板級(jí)和芯片級(jí)研發(fā)工作的能力，開設(shè)了信號(hào)與系統(tǒng)、電磁場與電磁波、高頻電路設(shè)計(jì)與制作、電子線路CAD、CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)、VLSI設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等專業(yè)課程，以及電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、信號(hào)與電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、電子線路實(shí)驗(yàn)、電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)類課程。南京理工大學(xué)培養(yǎng)學(xué)生從事光電子器件、光電系統(tǒng)和集成電路的設(shè)計(jì)、開發(fā)、應(yīng)用的能力，開設(shè)了信號(hào)與系統(tǒng)、光學(xué)、光電信號(hào)處理、光輻射測量、光電子器件、光電成像技術(shù)、超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)、光電子技術(shù)、顯示技術(shù)、光電檢測技術(shù)、數(shù)字圖像處理、半導(dǎo)體集成電路、集成電路測試技術(shù)、微電子技術(shù)、光電子線路、電視原理等專業(yè)課程。徐州工程學(xué)院的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)與開發(fā)光電子材料與器件的能力，開設(shè)有信號(hào)與系統(tǒng)、光電子學(xué)、光電子技術(shù)、激光原理與技術(shù)、光伏材料等專業(yè)課程，以及模擬電路課程設(shè)計(jì)、數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)、單片機(jī)原理課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐性課程。我校的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)主要培養(yǎng)學(xué)生集成電路設(shè)計(jì)、光電子材料與器件的設(shè)計(jì)與制備能力，開設(shè)有半導(dǎo)體物理學(xué)、半導(dǎo)體器件原理、MEMS技術(shù)、微電子工藝原理與技術(shù)、薄膜材料及制備技術(shù)、工藝與器件可靠性分析、集成電路工藝與器件模擬、EDA技術(shù)、通信原理、數(shù)字信號(hào)處理、光電子材料與器件、光電檢測原理與技術(shù)、太陽能電池原理與技術(shù)、光纖通信技術(shù)等專業(yè)課程，以及近代物理實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)類課程。

3.人才培養(yǎng)特色。杭州電子科技大學(xué)的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)特色是注重集成電路設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成方面能力的培養(yǎng)。浙江工業(yè)大學(xué)的人才培養(yǎng)注重光纖通信、集成電路設(shè)計(jì)方面能力的培養(yǎng)。蘇州大學(xué)的人才培養(yǎng)注重電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)、集成電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面能力的培養(yǎng)。南京理工大學(xué)的人才培養(yǎng)注重光電技術(shù)和微電子與信息處理學(xué)科的交叉和融合，以光電成像探測理論與技術(shù)及微電子理論與技術(shù)為專業(yè)特色。徐州工程學(xué)院的人才培養(yǎng)注重光電材料與器件方面能力的培養(yǎng)。我校的人才培養(yǎng)注重電子材料與電子器件的設(shè)計(jì)與開發(fā)、集成電路設(shè)計(jì)方面能力的培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳鶴鳴，范紅，施偉華，徐寧.電子科學(xué)與技術(shù)本科人才培養(yǎng)方案的改革與探索[A]//電子高等教育年會(huì)2005年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].17-20.

篇5

[關(guān)鍵詞]教研統(tǒng)一 人才培養(yǎng) 方法與機(jī)制

[中圖分類號(hào)] C961 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2015）07-0114-03

一、引言

關(guān)于大學(xué)高水平本科人才的培養(yǎng)，其影響因素很多，而圍繞教學(xué)與科研相互關(guān)系的討論或說爭論長期以來一直是高等教育研究領(lǐng)域備受關(guān)注的重要課題。[1]大學(xué)最核心的任務(wù)是確保本科教育質(zhì)量，如果科研除了有利于人才培養(yǎng)之外，不能很好地服務(wù)本科教育，將喪失可持續(xù)發(fā)展的潛力;而將知識(shí)創(chuàng)新與教授有機(jī)結(jié)合起來，有效發(fā)揮科研的人才培養(yǎng)功能，對(duì)高校教學(xué)水平提高、教師教研水平提升、學(xué)生學(xué)習(xí)效果改善具有積極甚至無可替代的作用。

綜觀世界一流大學(xué)，無不要求其教師教學(xué)科研水平。我校從頂層設(shè)計(jì)角度制訂了“教研統(tǒng)一”的辦學(xué)理念。[2]筆者長期從事集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域的科研與教學(xué)工作，結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，將多年來在教學(xué)與科研相互促進(jìn)融合方面的探索進(jìn)行梳理，并對(duì)其中面臨的困難與挑戰(zhàn)進(jìn)行了思考。

二、教研統(tǒng)一的探索

目前國內(nèi)不少大學(xué)存在不同程度的“科研先行”發(fā)展理念，造成了教學(xué)的“短板”。為促進(jìn)集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)工程應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，本專業(yè)一線教師長期積極探索科研促進(jìn)和服務(wù)教學(xué)的方式方法，將先后承擔(dān)的國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國家“863”重大專項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國家科技攻關(guān)項(xiàng)目，以及省部級(jí)、廳局級(jí)、橫向項(xiàng)目等數(shù)十項(xiàng)科研項(xiàng)目及成果以多種方式融入本科教學(xué)，努力使科研引領(lǐng)教學(xué)水平的提升，整個(gè)教學(xué)科研團(tuán)隊(duì)先后于2010年和2012年被評(píng)為“陜西省省級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)”――通信專用集成電路設(shè)計(jì)核心課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)和“陜西省首批重點(diǎn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”――西安郵電大學(xué)通信專用集成電路與集成系統(tǒng)重點(diǎn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，探索形成了“科研嵌入”理論教學(xué)內(nèi)容、“科研反哺”實(shí)踐教學(xué)環(huán)境、“科研提高”師資隊(duì)伍建設(shè)和“科研啟發(fā)”應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教研統(tǒng)一方案，努力提高科研對(duì)教學(xué)的貢獻(xiàn)率。

（一）“科研嵌入”理論教學(xué)內(nèi)容

為了踐行“教研統(tǒng)一”，在理論教學(xué)方面，貫徹科研項(xiàng)目分模塊進(jìn)課堂、進(jìn)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)畢業(yè)設(shè)計(jì)，落實(shí)前沿技術(shù)進(jìn)講義、進(jìn)習(xí)題、進(jìn)考試環(huán)節(jié)，同時(shí)根據(jù)科研項(xiàng)目開發(fā)實(shí)際，總結(jié)工程經(jīng)驗(yàn)，凝練科研案例，編寫系列教材。通過將科研子模塊“嵌入”教學(xué)、“嵌入”教材，豐富了教學(xué)內(nèi)容，拓寬了學(xué)生視野，提高了學(xué)生實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)了科研成果進(jìn)課堂、教學(xué)水平上臺(tái)階的目標(biāo)。近年來承擔(dān)并以多種形式融入教學(xué)的主要科研項(xiàng)目有：

項(xiàng)目1：國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“三維視頻處理系統(tǒng)芯片動(dòng)態(tài)可重構(gòu)可編程體系結(jié)構(gòu)研究”，經(jīng)費(fèi)160萬元;

項(xiàng)目2：陜西省科技統(tǒng)籌項(xiàng)目“北斗二號(hào) / GPS雙模接收機(jī)芯片組”，經(jīng)費(fèi)150萬元;

項(xiàng)目3：陜西省重大創(chuàng)新專項(xiàng)“雙網(wǎng)數(shù)字傳真機(jī)開發(fā)”，經(jīng)費(fèi)75萬元;

項(xiàng)目4：陜西省重大創(chuàng)新專項(xiàng)“SDH片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”，經(jīng)費(fèi)50萬元;

項(xiàng)目5：國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“新一代圖形處理系統(tǒng)芯片體系結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)研究”，經(jīng)費(fèi)440萬元;

項(xiàng)目6：某國防項(xiàng)目“圖形處理器IP研發(fā)”，經(jīng)費(fèi)99萬元;

項(xiàng)目7：陜西省“13115”創(chuàng)新專項(xiàng)“高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)包交換芯片研制與開發(fā)”，經(jīng)費(fèi)135萬元;

項(xiàng)目8：國家“863”重大專項(xiàng)“基于NOC的多處理器系統(tǒng)片上高性能互連技術(shù)研發(fā)”，經(jīng)費(fèi)200萬元;

項(xiàng)目9：國家“863”項(xiàng)目“寬帶交換高速交換芯片的研究開發(fā)”，經(jīng)費(fèi)360萬元;

項(xiàng)目10：國家自然科學(xué)基金“無線通信自重構(gòu)容錯(cuò)NOC研究”，經(jīng)費(fèi)60萬元。

上述項(xiàng)目與理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)以及集中實(shí)踐環(huán)節(jié)相結(jié)合的具體操作如下：

1.集成電路專業(yè)導(dǎo)論：將項(xiàng)目1“APU體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算模式統(tǒng)一等”作為內(nèi)容;將項(xiàng)目2“北斗、GPS以及伽利略等”的對(duì)比研究作為內(nèi)容;將項(xiàng)目8“片上網(wǎng)絡(luò)NOC的項(xiàng)目”引入教學(xué);將項(xiàng)目9“電路交換、分組交換的發(fā)展及研發(fā)現(xiàn)狀”引入課堂。

2.數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)：將項(xiàng)目1、5中“涉及的長線、功耗、缺陷問題引入教學(xué)”作為內(nèi)容;將項(xiàng)目6、7中的模塊作為案例用于新編教材;將項(xiàng)目9“PLL、CDR單元、全定制振蕩器”作為教學(xué)案例。

3.集成電路工藝原理：將項(xiàng)目1、5中“紅墻問題、三維工藝”引入教學(xué);項(xiàng)目7、9、10成果引起企業(yè)關(guān)注，與航天某所建立工藝聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室;將項(xiàng)目9開發(fā)過程中針對(duì)工藝的比較引入教學(xué)。

4.EDA技術(shù)實(shí)驗(yàn)：以項(xiàng)目1“4×4可重構(gòu)陣列”，項(xiàng)目3“將圖像CIS掃描、熱敏打印頭以及步進(jìn)電機(jī)控制電路”，項(xiàng)目4“字符重排、幀定位等單元設(shè)計(jì)”，項(xiàng)目5和6“命令處理器”作為教學(xué)案例;將項(xiàng)目7、8、9、10前端設(shè)計(jì)中積累的代碼編寫經(jīng)驗(yàn)、綜合腳本撰寫方法引入教學(xué)，將設(shè)計(jì)后端的STA用于新編教材中。

5.SoC設(shè)計(jì)方法學(xué)：以項(xiàng)目7、8、9的研發(fā)流程作為典型的SoC設(shè)計(jì)流程進(jìn)行對(duì)比講解。

6.計(jì)算機(jī)組成與設(shè)計(jì)：將項(xiàng)目1、5“ILP、OLP、DLP的統(tǒng)一”作為課程的主題研討內(nèi)容。

7.Verilog HDL數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)：將項(xiàng)目1、5“反饋環(huán)、命令處理器、存儲(chǔ)管理器等”作為大型實(shí)驗(yàn)案例;將項(xiàng)目4、7、9“PRBS序列產(chǎn)生、字符重排、幀定位單元”作為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容;將項(xiàng)目8、9、10“將分配管理單元、虛通道路由器”作為案例，并將驗(yàn)證平臺(tái)的搭建作為大型案例引入教學(xué)。

8.通信原理：依據(jù)項(xiàng)目3建議授課教師將傳統(tǒng)傳真協(xié)議T.30、網(wǎng)絡(luò)傳真協(xié)議等引入課程;依據(jù)項(xiàng)目4建議授課教師將SDH內(nèi)容講解與項(xiàng)目開發(fā)結(jié)合起來;依據(jù)項(xiàng)目4、9建議授課教師將世界上第一套符合ITU-T標(biāo)準(zhǔn)STM-256幀結(jié)構(gòu)的40G SDH設(shè)備等引入課程。

9.基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)：將項(xiàng)目1、5“如何在Micro Blazer上移植操作系統(tǒng)、如何與底層電路交互”作為案例;將項(xiàng)目3雙網(wǎng)傳真機(jī)作為典型的嵌入式系統(tǒng)引入教學(xué)。

10.FPGA課程設(shè)計(jì)：將項(xiàng)目1和5“反饋環(huán)、Cache開發(fā)、命令處理器”，項(xiàng)目9、10“隊(duì)列管理、VC分配、交換分配”等簡化后作為題目。

11.集成電路設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)：將項(xiàng)目1和5“幾何變換、三維剪裁、圖元裝配”，項(xiàng)目9、10“隊(duì)列管理、VC分配、交換分配”等作為題目。

12.SoPC課程設(shè)計(jì)：將項(xiàng)目3、5、6、7電路驗(yàn)證轉(zhuǎn)化為SoPC方式進(jìn)行以作為課程設(shè)計(jì)題目，項(xiàng)目7、8“PRBS序列產(chǎn)生、字符重排、幀定位等單元的開發(fā)”作為題目。

13.畢業(yè)設(shè)計(jì)：將項(xiàng)目1、5、6“基于可重構(gòu)陣列的DCT變換、2D加速器、命令處理器、像素染色器等”，項(xiàng)目3“傳真機(jī)方案設(shè)計(jì)、模塊電路設(shè)計(jì)、軟件方案、通信協(xié)議等”，項(xiàng)目4、7、9“PRBS序列產(chǎn)生、字符重排、幀定位等單元增加基于C的驗(yàn)證”，項(xiàng)目9、10“隊(duì)列管理、VC分配、交換分配、torus結(jié)構(gòu)等”，項(xiàng)目8“驗(yàn)證涉及的基于SV的驗(yàn)證平臺(tái)、PLI平臺(tái)等”作為畢業(yè)設(shè)計(jì)題目。

（二）“科研反哺”實(shí)踐教學(xué)環(huán)境

集成電路設(shè)計(jì)是一個(gè)工程實(shí)踐性很強(qiáng)的領(lǐng)域，所需的儀器設(shè)備、工具軟件、工作條件成本高昂，建立完善的設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)境常令學(xué)科建設(shè)經(jīng)費(fèi)捉襟見肘。而在承擔(dān)各級(jí)各類科研項(xiàng)目的過程中，逐步建立起了較高水平的科研平臺(tái)，如部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、省級(jí)工程中心、校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室等，在這些科研平臺(tái)上積累了豐富的硬件資源、空間資源和人才資源。通過探索“科研反哺”，對(duì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)境的建設(shè)和提升起到了積極的促進(jìn)作用。具體措施包括：

1.共享科研平臺(tái)的硬件資源，提升學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)的物質(zhì)基礎(chǔ)：在高水平科研帶動(dòng)下，先后投入數(shù)千萬元建立了集成電路設(shè)計(jì)環(huán)境、工藝生產(chǎn)線，并與Altera、Xilinx、Intel、TI、廣州周立功、772所等建立了聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，相關(guān)的儀器、設(shè)備、開發(fā)工具等通過合理共享逐步向本科生開放，向?qū)嵺`教學(xué)資源轉(zhuǎn)化，提升了實(shí)踐環(huán)境的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.利用科研平臺(tái)的空間資源，為學(xué)生提供校外實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的機(jī)遇與環(huán)境：通過科研合作，先后與烽火、中興、華為、兗礦、煤炭科學(xué)院、深亞等相關(guān)設(shè)計(jì)企業(yè)、終端用戶等建立了校外實(shí)習(xí)基地，豐富了學(xué)生的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)環(huán)境。

3.發(fā)揮科研平臺(tái)的人才優(yōu)勢(shì)，轉(zhuǎn)化為第一、第二課堂的教學(xué)優(yōu)勢(shì)：主持和參與科研項(xiàng)目的高水平教授、中青年教師、碩士研究生等是科研平臺(tái)的人才優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)調(diào)實(shí)施教授年授課學(xué)時(shí)數(shù)不低于120學(xué)時(shí)、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人至少承擔(dān)一門本科生專業(yè)課、青年教師指導(dǎo)學(xué)生參加興趣小組和學(xué)科競賽、碩士研究生承擔(dān)助教等一系列措施，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到了積極作用。

通過上述舉措，先后建設(shè)了陜西省實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心――“計(jì)算機(jī)與微電子學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”和“電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”、陜西省人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)――“電子信息工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)”和“集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)”。

（三）“科研提高”師資隊(duì)伍水平

集成電路設(shè)計(jì)的工程性要求教師必須具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而科研正是彌補(bǔ)經(jīng)驗(yàn)“短板”的有效途徑。在具體實(shí)踐中采取的“科研提高”師資水平的措施主要有：

1.劃撥科研經(jīng)費(fèi)資助青年教師攻讀碩士、博士：為了培養(yǎng)青年教師，形成人才梯隊(duì)，一線青年教師先后有6人都是在科研項(xiàng)目專門審批劃撥的經(jīng)費(fèi)資助下攻讀博士、碩士，畢業(yè)后先后承擔(dān)了陜西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目、教育部重點(diǎn)項(xiàng)目、陜西省教育廳專項(xiàng)項(xiàng)目等10余項(xiàng);多名青年教師指導(dǎo)本科生、研究生參加學(xué)科競賽，先后獲得大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽陜西省一等獎(jiǎng)第一名和全國二等獎(jiǎng)多次、研究生電子設(shè)計(jì)競賽西北賽區(qū)特等獎(jiǎng)兩次、全國二等獎(jiǎng)和三等獎(jiǎng)各一次以及全國優(yōu)秀指導(dǎo)教師獎(jiǎng)。

2.人才引進(jìn)注重科研方向、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)：在師資隊(duì)伍建設(shè)中，注重科研經(jīng)歷、工程能力、國際背景，如引進(jìn)的美籍全職教授有Nvidia、貝爾實(shí)驗(yàn)室、猶他大學(xué)等國際知名企業(yè)、科研院所長達(dá)29年的開發(fā)經(jīng)歷，并被聘為陜西省“百人計(jì)劃”特聘專家。

（四）“科研啟發(fā)”應(yīng)用型人才培養(yǎng)

通過科研融入教學(xué)，對(duì)啟發(fā)學(xué)生潛力、培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力起到了積極作用;同時(shí)選拔興趣濃厚者作為科研助手參與項(xiàng)目研發(fā)，由高水平教授直接指導(dǎo)，這些學(xué)生有多名進(jìn)入Intel、MTK、華為、中興等知名企業(yè)，擔(dān)任開發(fā)經(jīng)理、技術(shù)骨干等關(guān)鍵崗位，或考取知名高校的研究生，并迅速成長為導(dǎo)師科研團(tuán)隊(duì)中的骨干成員。

總之，科研成果分模塊進(jìn)課堂，豐富了教學(xué)內(nèi)容;前沿技術(shù)進(jìn)教案，拓寬了學(xué)生視野;科研設(shè)備向教學(xué)資源轉(zhuǎn)化，改善了教學(xué)條件;堅(jiān)持高水平教授為本科生授課，保障了教學(xué)中心地位;總結(jié)科研和工程經(jīng)驗(yàn)，更新了教學(xué)內(nèi)容，出版了系列教材，提高了學(xué)生工程實(shí)踐能力，形成了科研促進(jìn)教學(xué)的良好局面。

三、教研統(tǒng)一的思考

盡管在多年的教學(xué)科研實(shí)踐中摸索了一些“教研統(tǒng)一”的方式方法，但終究不是機(jī)制，無法形成長效。而“教師的薪水、晉升，最終是依據(jù)其科研成果，而不是其教學(xué)績效，大學(xué)制訂的教師學(xué)術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)體系中幾乎看不到教學(xué)的影子”[3]，“教學(xué)和科研的統(tǒng)一正在隨著科研的興盛及二者之間激勵(lì)機(jī)制的不平衡而受到破壞，科研正在越來越遠(yuǎn)離教學(xué)，甚至是毫不相干”。[4]那么，如何讓教師發(fā)揮主觀能動(dòng)性，積極投身教研統(tǒng)一的探索？又如何讓學(xué)生積極投身運(yùn)用專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問題的實(shí)踐，為學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)與提高形成合力呢？

（一）倡導(dǎo)研究性教學(xué)

大學(xué)師資管理模式、績效考核方式?jīng)Q定著大學(xué)教師的工作方式、工作效率和工作效果[5]，畢竟對(duì)多數(shù)人而言，指揮棒在哪里，工作的方向就在哪里。因此對(duì)工程實(shí)踐性強(qiáng)的專業(yè)，可從教學(xué)的要求上倡導(dǎo)研究性教學(xué)，從績效考核上拉近、拉平教學(xué)與科研獎(jiǎng)勵(lì)，不僅讓只灌輸書本知識(shí)的現(xiàn)象得到改觀，也讓學(xué)術(shù)水平高的教師有意愿對(duì)學(xué)生傾囊相授。

同時(shí)，一個(gè)高效的科研團(tuán)隊(duì)必然也是一個(gè)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的水平梯隊(duì)，而一個(gè)專業(yè)的教學(xué)也是理論與實(shí)踐、抽象與具體、構(gòu)想與實(shí)現(xiàn)的結(jié)合。因此，可從校級(jí)層面上制訂科研團(tuán)隊(duì)對(duì)專業(yè)教學(xué)的工作目標(biāo)，再由科研團(tuán)隊(duì)細(xì)分任務(wù)與計(jì)劃，并分解科研項(xiàng)目，組織教學(xué)活動(dòng)，做到教師人盡其才，學(xué)生人盡其用，這樣既可以調(diào)動(dòng)教師積極性，又可以發(fā)揮學(xué)生能動(dòng)性。

（二）強(qiáng)調(diào)教學(xué)中心地位

從教師角度看，教學(xué)過程中應(yīng)著重關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，以教學(xué)為中心，以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，以學(xué)習(xí)為主線。在基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課的支持下，專業(yè)課教學(xué)可以按“問題驅(qū)動(dòng)、案例驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、前沿驅(qū)動(dòng)”的節(jié)奏循序漸進(jìn)，逐步提升。教學(xué)方式方法的改革將在一定程度上促進(jìn)“教研統(tǒng)一”的踐行。

（三）發(fā)揮學(xué)生科研潛力

從學(xué)生角度看，專業(yè)知識(shí)的掌握程度，除了卷面成績外，還可以有多種表現(xiàn)形式，如：1.參加教師科研項(xiàng)目，獨(dú)立運(yùn)用專業(yè)知識(shí)或在教師指導(dǎo)下多方查閱、調(diào)研，完成相關(guān)模塊的設(shè)計(jì)，并撰寫小論文或申請(qǐng)國家發(fā)明專利，或錄用或發(fā)表，或?qū)崒徎蚴跈?quán);2.參加學(xué)科競賽，競賽題目可以從日常應(yīng)用角度激發(fā)學(xué)生的靈感，也可是教師科研項(xiàng)目轉(zhuǎn)化，通過自由組隊(duì)，在省級(jí)及以上政府機(jī)構(gòu)組織的裝試性競賽、國家級(jí)行業(yè)協(xié)會(huì)組織的裝試性競賽上獲獎(jiǎng)等。對(duì)諸如此類情形，從學(xué)校學(xué)院角度給以獎(jiǎng)勵(lì)、鼓勵(lì)，也將在一定程度上促進(jìn)“教研統(tǒng)一”的踐行。

四、總結(jié)

本文結(jié)合集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)工程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，在長期的教學(xué)科研實(shí)踐中，探索出了一套“科研嵌入”理論教學(xué)內(nèi)容、“科研反哺”實(shí)踐教學(xué)環(huán)境、“科研提高”師資隊(duì)伍建設(shè)和“科研啟發(fā)”應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教研統(tǒng)一方案;同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)科研促進(jìn)教學(xué)、提高人才培養(yǎng)的效果，從學(xué)校角度、教師角度和學(xué)生角度思考了倡導(dǎo)研究性教學(xué)、強(qiáng)調(diào)教學(xué)中心地位、發(fā)揮學(xué)生科研潛力的“教研統(tǒng)一”長效機(jī)制。

[ 注 釋 ]

[1] 梁林梅.國外關(guān)于本科教學(xué)與科研關(guān)系的探析[J].江蘇高教，2010（3）：67-60.

[2] 盧建軍.深化高教改革要抓好頂層設(shè)計(jì)[N].光明日?qǐng)?bào)，2014-06-17.

[3] Serow R C.Research and teaching at a research university[J].Higher Education，2000（4）：449-463.

篇6

【摘要】從知識(shí)更新、跨院系選課和授課以及校企合作三方面分析美國高等工程教育的特點(diǎn)，為“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”提供借鑒，這將十分有利于改革和完善現(xiàn)今我國高校的培養(yǎng)教育體制，有利于為我國培養(yǎng)出更多高質(zhì)量的工程師人才，以滿足時(shí)代與社會(huì)發(fā)展對(duì)工程師在“質(zhì)”與“量”上的需求。

【關(guān)鍵詞】高等工程教育；美國教育；卓越工程師

自從教育部2009年推出“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，國內(nèi)有61所高校被批準(zhǔn)為首批“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的實(shí)施高校，這是一項(xiàng)重大的教育改革試點(diǎn)項(xiàng)目，旨在為培養(yǎng)工科專業(yè)本科層次、碩士層次和博士層次學(xué)生提出其應(yīng)達(dá)到的知識(shí)、能力與素質(zhì)的專業(yè)要求。借鑒世界發(fā)達(dá)國家高等工程教育的成功經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)建和完善具有中國特色的高等工程教育模式，培養(yǎng)造就一大批基礎(chǔ)扎實(shí)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、符合企業(yè)發(fā)展需要的多種類型的優(yōu)秀工程師，是“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的要求，也是完成“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的一條捷徑。

毋庸置疑，美國在經(jīng)歷半個(gè)世紀(jì)的工程教育發(fā)展過程中，以其獨(dú)具特色的培養(yǎng)理念和培養(yǎng)模式，在世界高等工程教育領(lǐng)域樹立了成功的范例，倍受世界推崇。美國工程師培養(yǎng)模式具有鮮明的特色，為本國經(jīng)濟(jì)、科技實(shí)力的發(fā)展培養(yǎng)了大批優(yōu)秀的工程師，也為其綜合國力和國際地位的提升奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。時(shí)至今日，美國對(duì)工程教育領(lǐng)域內(nèi)的改革仍然十分熱衷，二十世紀(jì)末麻省理工學(xué)院的前院長莫爾提出了“大工程觀”引領(lǐng)了世界工程教育的發(fā)展方向。

所以，對(duì)美國高等工程師教育進(jìn)行深入研究，取長補(bǔ)短，這將十分有利于改革和完善現(xiàn)今高校的培養(yǎng)教育體制，有利于為我國培養(yǎng)出更多高質(zhì)量的工程師人才，以滿足時(shí)代與社會(huì)發(fā)展對(duì)工程師在“質(zhì)”與“量”上的需求，同時(shí)對(duì)促進(jìn)我國科技發(fā)展，提高國際競爭力具有巨大作用。中美兩國高等工程教育有共性，也有差異，通過分析美國高等工程教育三個(gè)方面的特點(diǎn)，找到我國高等工程教育的不足，使其對(duì)“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”有所借鑒。

第一，美國大學(xué)教育非常注重知識(shí)的與時(shí)俱進(jìn)，由于任課老師大都從事一線科研，他們對(duì)當(dāng)前科技研究及發(fā)展方向有深刻理解，而前沿的知識(shí)和技術(shù)本身在整個(gè)國家人才類型需求與人才培養(yǎng)之間扮演著紐帶角色，前沿技術(shù)課程不僅有教書育人的功能，還培養(yǎng)了學(xué)生的科研能力，前瞻意識(shí)，從而使美國大學(xué)始終保持科技先鋒作用。如斯坦福大學(xué)電子工程系開設(shè)的Iphone設(shè)計(jì)課程緊密聯(lián)系當(dāng)今發(fā)展迅速，深入人們生活的智能手機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，課程內(nèi)容包括軟硬件設(shè)計(jì)方法，嵌入式操作系統(tǒng)等，不僅高校學(xué)生對(duì)這類課程倍加喜愛，就連業(yè)內(nèi)很多資深工程師也對(duì)經(jīng)常旁聽課程。而我國的大學(xué)教育，一味依照課本，知識(shí)嚴(yán)重陳舊，從事一線科研的教師，由于課本的束縛無法施展手腳來講解最前沿技術(shù)，更有一些老師由于學(xué)校考核要求寬松，對(duì)本專業(yè)的前沿不去關(guān)注，所以此類教師的專業(yè)課程與當(dāng)今的技術(shù)發(fā)展步調(diào)不一，學(xué)生越學(xué)離實(shí)際越遠(yuǎn)，學(xué)生學(xué)習(xí)沒有興趣，教師授課缺乏更新，嚴(yán)重影響了知識(shí)的與時(shí)俱進(jìn)性，造成了理論和實(shí)際的脫節(jié)，不利于學(xué)生的就業(yè)，更不利于學(xué)生的科研，這也是我國高校專業(yè)課程教授中的通病。而且“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的宗旨中，強(qiáng)調(diào)面向未來的卓越工程師，即要有戰(zhàn)略眼光和前瞻意識(shí)，培養(yǎng)能夠滿足未來發(fā)展需要、能夠適應(yīng)和引領(lǐng)未來工程技術(shù)發(fā)展方向的工程師。所以，我國高等工程教育應(yīng)該改進(jìn)現(xiàn)有授課內(nèi)容，加強(qiáng)課程的與時(shí)俱進(jìn)性，來切合“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的宗旨。

第二，美國是一個(gè)多元化的民族，不同的種族、宗教及文化在這片國土上相互碰撞和融合，多元、靈活的工程師培養(yǎng)理念也就是在這樣的環(huán)境中逐漸形成。所以，美國的工程師培養(yǎng)重視跨院系、跨專業(yè)和跨學(xué)科的人才培養(yǎng)，學(xué)院甚至整個(gè)學(xué)校范圍內(nèi)拆除壁壘，進(jìn)行廣泛的合作，開設(shè)交叉專業(yè)，安排綜合課程，不同專業(yè)教師合作從事教學(xué)，跨學(xué)科的教育機(jī)制已經(jīng)建立。如哈佛大學(xué)，課程體系分為：核心課、專業(yè)課及選修課三個(gè)部分。核心課屬于專業(yè)課之外的通識(shí)教育范疇，內(nèi)容包括：文化，歷史，文學(xué)藝術(shù)，倫理道德，自然科學(xué)等幾大學(xué)術(shù)領(lǐng)域。攻讀工程專業(yè)學(xué)士學(xué)位的學(xué)生必須保證在六大領(lǐng)域內(nèi)各有一門核心課，否則不準(zhǔn)畢業(yè)，可見學(xué)科交融對(duì)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重要性。所以美國高等工程教育是學(xué)科交叉的“通才”工程師教育。而我國高校的專業(yè)課程和教育教學(xué)過程按照統(tǒng)一計(jì)劃運(yùn)行，大多數(shù)高校的教學(xué)是以課堂教學(xué)、教師和課本為中心，課程、教材、教學(xué)大綱、考試嚴(yán)格統(tǒng)一。學(xué)校教學(xué)靈活性不足，學(xué)生個(gè)性發(fā)展不充分。而我們的學(xué)生將來所要面對(duì)的是以知識(shí)為中心的經(jīng)濟(jì)社會(huì)，而知識(shí)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必將引起人才需求結(jié)構(gòu)的巨大變化。社會(huì)所需要的不再是缺少個(gè)性的統(tǒng)一培養(yǎng)的人才，而是具有個(gè)性的知識(shí)面寬、綜合素質(zhì)強(qiáng)的“通才”。打破學(xué)科限制，是“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”的要求，也是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。

第三，在美國，高等工程院校與企業(yè)在工程師培養(yǎng)過程中展開廣泛合作，雙方通過建立密切的合作關(guān)系，不僅有利于學(xué)生實(shí)踐能力的提升，同時(shí)也有利于加快技術(shù)轉(zhuǎn)化的速度，可謂互惠互利。如斯坦福大學(xué)通過開設(shè)繼續(xù)教育課程、聘用企業(yè)專家作為教師、校企共同研發(fā)項(xiàng)目等豐富多樣的形式促進(jìn)雙方共同獲利，促成了斯坦福大學(xué)和硅谷在世界上的良好聲譽(yù)?？傊?，在美國，通過這種校企合作的方式，不僅促進(jìn)了美國高等工程教育的發(fā)展，也推動(dòng)了其國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。我國的高等工程院校也在不斷的發(fā)展與改革，校企合作的實(shí)際成效卻不大，究其原因，主要是目前我國高等工程院校與企業(yè)的合作尚處于起步階段，合作機(jī)制還不夠健全，雖然我國高校也效仿了美國的部分做法，但是大都照搬照抄，如美國大學(xué)微電子專業(yè)的學(xué)生在集成電路設(shè)計(jì)課程的實(shí)驗(yàn)中，大都采用Cadence公司提供的免費(fèi)EDA軟件，進(jìn)行正向的定制或是半定制設(shè)計(jì)。我國大部分高校，尤其是知名高校也加入了Cadence公司的大學(xué)計(jì)劃，進(jìn)行校企合作，免費(fèi)應(yīng)用其EDA軟件，這一合作使學(xué)校和企業(yè)互惠互利，無可厚非。但是，我們也應(yīng)當(dāng)清醒的看到，我國大部分的集成電路設(shè)計(jì)公司，尤其是模擬集成電路設(shè)計(jì)公司大都是剛剛起步的中小公司，這些公司采用的絕大部分是逆向設(shè)計(jì)方法，那么我們的高校在應(yīng)用Cadence公司的EDA工具開設(shè)正向設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，是否考慮我國的實(shí)情，考慮我國與美國等發(fā)達(dá)國家集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的不同特點(diǎn)?！白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計(jì)劃”的宗旨中，也提出了面向工業(yè)界的要求，表述為“主動(dòng)適應(yīng)工業(yè)界的需求，為中國特色新型工業(yè)化發(fā)展服務(wù)，為國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展服務(wù)?！彼?，我們的校企合作要有特色，要有中國特色。

“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”的宗旨為：培養(yǎng)卓越工程師后備人才，要堅(jiān)持面向工業(yè)界、面向世界、面向未來，在這一宗旨的指導(dǎo)下，借鑒美國高等工程教育經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)自身?xiàng)l件、制度環(huán)境和歷史沿革的特點(diǎn)，政府主導(dǎo)、高校落實(shí)、社會(huì)支持三位一體的探索出具有中國特色的高等工程培養(yǎng)教育之路，具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際指導(dǎo)意義。

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致謝：感謝北京工業(yè)大學(xué)教育教學(xué)研究立項(xiàng)“中美‘卓越微電子產(chǎn)業(yè)工程師’培養(yǎng)教育比較研究”（ER2011-B06）對(duì)本課題的資助。

篇7

關(guān)鍵詞：數(shù)字電子技術(shù)；教材；探索

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2012）03-0098-02

隨著數(shù)字電子技術(shù)、集成電路設(shè)計(jì)、制造技術(shù)的高速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，大量學(xué)科紛紛出現(xiàn)在高等教育的課程設(shè)置中，如DSP、嵌入式系統(tǒng)、SOPC、PLD、EDA、硬件描述語言等。這些課程引領(lǐng)電子技術(shù)的發(fā)展方向，把作為這一領(lǐng)域?qū)I(yè)基礎(chǔ)課的《數(shù)字電子技術(shù)》的地位和重要性也推到了前所未有的高度，同時(shí)也對(duì)數(shù)字電子技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容提出了極大的挑戰(zhàn)！然而，難以樂觀的是目前國內(nèi)多數(shù)著名高校該課程的教材多少年來隨著版本的更新，內(nèi)容變化并不大?？上驳氖?，近年來有個(gè)別教師對(duì)《數(shù)字電子技術(shù)》教材做了非常大膽的改革，比如，有教材大篇幅地增加了可編程邏輯器件及應(yīng)用，使學(xué)生在課堂上的大部分時(shí)間用于學(xué)習(xí)掌握現(xiàn)代電子技術(shù)設(shè)計(jì)方法；也有教材將微型計(jì)算機(jī)原理和數(shù)字電子技術(shù)合二為一，將微處理器結(jié)構(gòu)作為數(shù)字電子技術(shù)的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例，這樣不僅消除了傳統(tǒng)數(shù)字電子技術(shù)內(nèi)容零散的缺陷，同時(shí)也將微型計(jì)算機(jī)原理課程和數(shù)字電子技術(shù)課程有機(jī)地結(jié)合在一起，并可以減少學(xué)時(shí)數(shù)，方便課程安排。作者早在參考文獻(xiàn)[1]中也提出這種改革方案，但由于教學(xué)內(nèi)容的大量改動(dòng)往往牽扯到教學(xué)計(jì)劃和幾門課程的改革等問題，影響面比較大。因此，多年來各著名高校依然按兵不動(dòng)。本文在盡量不影響教學(xué)計(jì)劃的前提下，針對(duì)目前的多數(shù)教材內(nèi)容提出幾點(diǎn)建議。

一、數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展和課程重要性介紹

國內(nèi)外多數(shù)教材的開篇都是直入主題，對(duì)《數(shù)字電子技術(shù)》課程的重要性、電子技術(shù)的發(fā)展、課程特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法等問題很少介紹。這樣使得學(xué)生在剛開課時(shí)就接受大量新概念，畢竟數(shù)字電子技術(shù)是走進(jìn)數(shù)字時(shí)代的第一入門課程，由模擬世界到數(shù)字世界有些轉(zhuǎn)彎太急。另外，開篇不介紹電子技術(shù)發(fā)展和一個(gè)典型應(yīng)用，往往使學(xué)生學(xué)到最后都會(huì)感覺內(nèi)容零散，慢慢失去了學(xué)習(xí)興趣。這種大轉(zhuǎn)折性課程有必要介紹電子技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，介紹電子技術(shù)的發(fā)展，不僅使學(xué)生可以了解該學(xué)科前沿技術(shù)及目前應(yīng)用狀態(tài)，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力，也可以讓學(xué)生體會(huì)EDA軟件在現(xiàn)代電子技術(shù)設(shè)計(jì)中的作用，在課程學(xué)習(xí)過程中自發(fā)學(xué)習(xí)和利用EDA軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引起學(xué)生對(duì)課程的足夠重視，同時(shí)也給學(xué)生一個(gè)適應(yīng)過程。教材中介紹課程的重要性是非常必要的，數(shù)字電子技術(shù)已逐漸滲透到各個(gè)行業(yè)及領(lǐng)域，推動(dòng)著世界步入數(shù)字化時(shí)代，進(jìn)入21世紀(jì)，數(shù)字電子技術(shù)將繼續(xù)促進(jìn)人類在各個(gè)領(lǐng)域的全面進(jìn)步。作為走向數(shù)字化時(shí)代的第一門課程，重要性不言而喻。另外，應(yīng)該強(qiáng)調(diào)學(xué)生應(yīng)該學(xué)習(xí)一些什么？課程各章節(jié)的重要性和相互關(guān)系等?！稊?shù)字電子技術(shù)》作為一個(gè)轉(zhuǎn)折性和走向數(shù)字化時(shí)代的基礎(chǔ)課程，也能鼓勵(lì)之前學(xué)習(xí)較差的學(xué)生，將《數(shù)字電子技術(shù)》課程作為一個(gè)新的學(xué)習(xí)起點(diǎn)，走向美好未來。另外，電子技術(shù)課程也是很多高校某些專業(yè)的考研課程，對(duì)于以后想考研的學(xué)生提前告知也可以引起學(xué)生對(duì)該課程的高度重視。《數(shù)字電子技術(shù)》課程實(shí)踐性很強(qiáng)，要在教材中強(qiáng)調(diào)高度重視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，介紹使用EDA軟件進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)和分析方法。鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到問題時(shí)要有積極主動(dòng)分析問題和解決問題的心態(tài)，在不斷解決問題的中提高自信和科研動(dòng)手能力。

二、理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的配合

目前多數(shù)教材不包含實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，而且EDA內(nèi)容介紹很少甚至沒有，實(shí)驗(yàn)與教學(xué)配合不是很緊密。如果教材中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容像每章后的作業(yè)一樣安排，在教材中每章之后直接給出驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并增加EDA仿真實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生一開始就學(xué)習(xí)和利用現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)不可或缺的一些EDA工具，使數(shù)字電子技術(shù)的教學(xué)環(huán)節(jié)采取“黑板+PPT+EDA仿真”的模式，這樣不僅使課程與實(shí)驗(yàn)銜接緊密，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解，利用課外學(xué)時(shí)也解決了實(shí)驗(yàn)時(shí)間有限的問題。同時(shí)，EDA仿真環(huán)境的開放性為設(shè)計(jì)性和探索性實(shí)驗(yàn)提供了實(shí)驗(yàn)環(huán)境，克服了實(shí)物實(shí)驗(yàn)中硬件損耗帶來的資金壓力和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)數(shù)量和開放時(shí)間的限制，對(duì)提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力、激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探索未知事物的學(xué)習(xí)熱情具有特殊的作用。當(dāng)然，走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室熟悉硬件、搭接電路、調(diào)試電路等實(shí)驗(yàn)過程對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力、分析問題和解決問題的能力具有重要意義。

三、增強(qiáng)實(shí)際應(yīng)用例子

參考微處理器硬件電路，更新教材內(nèi)容，使理論與實(shí)際相結(jié)合。《數(shù)字電子技術(shù)》的重點(diǎn)是分析和設(shè)計(jì)電路，也是微處理器課程的重要基礎(chǔ)。如果能將部分內(nèi)容和后續(xù)微處理器課程結(jié)合將會(huì)極大提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。目前教材中的很多應(yīng)用實(shí)例陳舊且不結(jié)合實(shí)際，參考文獻(xiàn)[1]中詳細(xì)說明了存在的問題，在此舉例說明并提出建議，例如：組合邏輯電路中的中規(guī)模集成器件（MSI）及應(yīng)用，幾乎所有的教材都是介紹概念、具體某器件符號(hào)圖、功能表及應(yīng)用等，介紹的多數(shù)器件型號(hào)比較陳舊且應(yīng)用介紹與實(shí)際都有很大距離。比如，編碼器從學(xué)生熟悉的鍵盤引出編碼的概念和編碼器的作用后，多數(shù)教材給出的集成編碼器型號(hào)在實(shí)際中很少用到，應(yīng)該增加實(shí)際鍵盤掃描原理電路介紹和實(shí)用的鍵盤編碼器，比如16鍵盤編碼電路74C922（CMOS工藝技術(shù)制造，工作電壓3-15V，“二鍵鎖定”功能，編碼輸出為三態(tài)輸出，可直接與微處理器數(shù)據(jù)總線相連，內(nèi)部能完成4x4矩陣鍵盤掃描）。譯碼器應(yīng)用幾乎所有教材都是介紹用74LS138譯碼器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)、多路分配器等，而沒有介紹其最為重要的地址譯碼作用，如果介紹三態(tài)門時(shí)增加或增強(qiáng)總線結(jié)構(gòu)，在譯碼器應(yīng)用中就很容易引入地址譯碼器的地址譯碼作用。其實(shí)，在介紹數(shù)字電子技術(shù)相關(guān)內(nèi)容時(shí)，將其應(yīng)用延伸到微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)，比如，中斷控制邏輯需要的優(yōu)先編碼器、地址譯碼器、總線結(jié)構(gòu)、鍵盤編碼、存儲(chǔ)器、時(shí)鐘和復(fù)位電路等，在《數(shù)字電子技術(shù)》課程最后將很容易搭建起一個(gè)計(jì)算機(jī)簡化結(jié)構(gòu)模型。這不僅將《數(shù)字電子技術(shù)》零散的內(nèi)容融為一體，而且在學(xué)習(xí)各個(gè)部分時(shí)，學(xué)生也會(huì)更有興趣，也有助于后續(xù)課程相應(yīng)內(nèi)容的理解和學(xué)時(shí)壓縮。

四、思考經(jīng)典應(yīng)用

很多教材或多或少都引用了之前教材的一些經(jīng)典應(yīng)用實(shí)例，導(dǎo)致再版或新出版教材都沒有慎重考慮也照搬前人的實(shí)例，結(jié)果造成大多數(shù)的《數(shù)字電子技術(shù)》教材中都存在有問題的設(shè)計(jì)實(shí)例。比如，串行序列檢測電路設(shè)計(jì)，在參考文獻(xiàn)[2]中作者已提出該問題并引起了一些老師的重視，但多數(shù)教材問題依然存在；還有同步JK觸發(fā)器，個(gè)別教材認(rèn)為在CP=J=K=1時(shí)，JK觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次，有教師就針對(duì)該問題發(fā)表了論文，認(rèn)為根據(jù)JK觸發(fā)器狀態(tài)變化關(guān)系：00不變、11翻轉(zhuǎn)、其它隨J變。因此，CP=J=K=1時(shí)，JK觸發(fā)器狀態(tài)應(yīng)該按照Qn+1=■n=1的規(guī)律并以各級(jí)門電路延遲時(shí)間之和為時(shí)間間隔，不斷地翻轉(zhuǎn)，直到CP有效高電平結(jié)束為止。其實(shí)這些說法都不正確，通過理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)可以證明，CP=J=K=1時(shí)，JK觸發(fā)器輸出為：，Qn=■n=1，0n和■n不再互補(bǔ)，而且當(dāng)CP變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，輸出不確定。這是因?yàn)橛|發(fā)器中構(gòu)成反饋的兩個(gè)門的輸入，在CP=J=K=1時(shí)，都為Qn，■n=0。這些問題說明即使是多數(shù)教材中都引用的內(nèi)容也需要編寫教材的老師仔細(xì)推敲和思考。

五、增強(qiáng)可編程邏輯器件原理以及應(yīng)用介紹

許多大規(guī)模、超大規(guī)模及專用集成電路產(chǎn)品的問世，特別是高密度可編程邏輯器件的快速發(fā)展，使得現(xiàn)代數(shù)字控制系統(tǒng)幾乎成為兩片系統(tǒng)――微處理器+可編程邏輯器件。作為工科院校專業(yè)基礎(chǔ)課程之一的《數(shù)字電子技術(shù)》，其大部分內(nèi)容和實(shí)際應(yīng)用顯然存在較大差別，不適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用需要，改革教材內(nèi)容迫在眉睫。教材中的經(jīng)典內(nèi)容比如，數(shù)字邏輯基礎(chǔ)、集成邏輯門、存儲(chǔ)器等需要保留，對(duì)小規(guī)模集成邏輯門的解剖有利于理解集成器件的外特性和性能指標(biāo)，正確使用器件合理設(shè)計(jì)電路，也利于掌握同一數(shù)字邏輯系列大規(guī)模集成器件的使用方法；觸發(fā)器、基于門或觸發(fā)器的組合或時(shí)序電路的分析和設(shè)計(jì)、中規(guī)模器件電路、脈沖產(chǎn)生與整形等要進(jìn)一步精簡；擴(kuò)充可編程邏輯器件應(yīng)用，增強(qiáng)現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)方法的介紹和實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練非常必要，很多教材雖然增強(qiáng)了PLD內(nèi)容，但教學(xué)并沒跟上。本文在盡量不影響教學(xué)計(jì)劃的前提下，對(duì)目前的教材內(nèi)容提出幾點(diǎn)建議，旨在逐步更新課程內(nèi)容，適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)飛速發(fā)展和應(yīng)用的需要。期望和同行們共同探索出更好的教材和教學(xué)改革方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]寧改娣，楊拴科，王建校.數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)改革探討[C].中國電子教育學(xué)會(huì)會(huì)刊.2000.

[2]寧改娣，楊栓科.串行序列檢測同步時(shí)序電路設(shè)計(jì)探討[C].西安交通大學(xué)2003.8.全國高校電子經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)論文集。

篇8

【關(guān)鍵詞】數(shù)字電路課程；實(shí)踐平臺(tái)；工程設(shè)計(jì)；實(shí)驗(yàn)

1概述

在教學(xué)過程中，具備數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐工程能力，涉及相關(guān)數(shù)字系統(tǒng)課程體系教學(xué)與實(shí)踐，在各高校的電氣、電子信息類專業(yè)中，數(shù)字電路是一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，隨著數(shù)字技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，在后續(xù)專業(yè)課程中，顯而易見，隨著電子產(chǎn)品數(shù)字化部分比重增大，它在數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)性地位越來越突出。

因此，培養(yǎng)適合現(xiàn)代電氣、電子、信息技術(shù)發(fā)展的卓越人才，創(chuàng)新數(shù)字電路的課程幾次理論與工程實(shí)踐教學(xué)迫在眉睫。

根據(jù)我校近幾年電氣、電子課堂教學(xué)的實(shí)踐情況，數(shù)字電路課程應(yīng)該以面向應(yīng)用的數(shù)字電路設(shè)計(jì)為核心，在熟練掌握基本電路教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上引入先進(jìn)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的課程教學(xué)和實(shí)踐內(nèi)容。

工程實(shí)踐過程中，逐步從自底向上的設(shè)計(jì)方法逐步轉(zhuǎn)變到自頂向下的設(shè)計(jì)方法中來，以教師科研應(yīng)用來拓展，以全面培養(yǎng)優(yōu)秀數(shù)字設(shè)計(jì)卓越技術(shù)人才[1]。

2探索構(gòu)建數(shù)字電路教學(xué)中的多層次的創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)

2.1多層次的數(shù)字電路創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)思。

面向卓越人才培養(yǎng)的數(shù)字電路課程創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)，可以分層次進(jìn)行在各個(gè)教學(xué)階段逐步推進(jìn)，包括：面向基礎(chǔ)的數(shù)字設(shè)計(jì)的基本原理與工程創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊、面向應(yīng)用的數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)教學(xué)和結(jié)合科研項(xiàng)目的創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)[2][6]。

多層次的數(shù)字電路創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)架構(gòu)如圖1所示。

2.2數(shù)字設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)原理與實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

數(shù)字電路基礎(chǔ)原理和實(shí)驗(yàn)教學(xué)是數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的課程體系的基礎(chǔ)入門階段，是培養(yǎng)數(shù)字邏輯代數(shù)與邏輯電路的重要過程，大類可分為時(shí)序邏輯電路和組合邏輯電路，其中時(shí)序邏輯電路主要包括：鎖存器、觸發(fā)器和計(jì)數(shù)器，組合邏輯電路包括，編譯碼器、多路復(fù)用器、比較器、加（減）法器、數(shù)值比較器和算術(shù)邏輯單元等。教學(xué)的目的是訓(xùn)練學(xué)生掌握組合和時(shí)序邏輯電路堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)，使學(xué)生掌握數(shù)字電路的基本概念、基本電路、基本分析方法和基本實(shí)驗(yàn)技能，不但要注重基本數(shù)字電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論的理解，同時(shí)讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中逐步了解面向應(yīng)用和現(xiàn)代科技進(jìn)步數(shù)字電路新的設(shè)計(jì)理念[2][3]。

2.3面向應(yīng)用的數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)。

隨著電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)（EDA）和可編程器件（CPLD）的不斷發(fā)展和應(yīng)用，以EDA技術(shù)為主導(dǎo)的數(shù)字系統(tǒng)理念已經(jīng)成為企業(yè)工程技術(shù)的核心。數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)主要培養(yǎng)學(xué)生利用中小規(guī)模數(shù)字集成電路器件和大規(guī)?？删幊唐骷M(jìn)行數(shù)字電路設(shè)計(jì)和開發(fā)能力。在卓越工程師培養(yǎng)背景下，結(jié)合前階段數(shù)字電路課程理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際情況及EDA技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，適時(shí)進(jìn)行數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)和EDA技術(shù)課程的綜合銜接，以及課程深度融合[4]。主要內(nèi)容包括：

2.3.1基于Multisim等相關(guān)軟件的數(shù)字系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)?？梢詷?gòu)建虛擬數(shù)字實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，不但較好地模擬實(shí)物外觀外，還可以利用系統(tǒng)提供的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開展實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、仿真，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的邏輯驗(yàn)證。

2.3.2基于通用和專用數(shù)字芯片的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其主要特點(diǎn)是有很好的直觀性和具體性。

2.3.3基于硬件描述語言（HDL）的數(shù)學(xué)系統(tǒng)硬件描述。采用硬件描述語言實(shí)現(xiàn)數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)，基于EDA環(huán)境仿真和驗(yàn)證?？梢越Y(jié)合上述（1）和（2）的優(yōu)點(diǎn)，采用硬件設(shè)計(jì)軟件化技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過綜合性實(shí)驗(yàn)的自行設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)規(guī)模、實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了綜合創(chuàng)新設(shè)計(jì)[5]。

2.4結(jié)合科研項(xiàng)目的數(shù)字設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新平臺(tái)。

在高等院校，教師即承擔(dān)教學(xué)任務(wù)，同時(shí)有各自的科學(xué)研究方向，同學(xué)們可以根據(jù)自己的研究興趣，加入教師的科研團(tuán)隊(duì)，形成教學(xué)與科研互利的良性循環(huán)。面向卓越工程師培養(yǎng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以借助橫向或縱向科研項(xiàng)目形成綜合教學(xué)體系。比如：搭建在線可編程門陣列（FPGA）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，形成數(shù)字電路、電路線路課程設(shè)計(jì)、可編程邏輯器件以及集成芯片系統(tǒng)設(shè)計(jì)，形成面向數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的課程體系[3]。同時(shí)，應(yīng)用高校與知名企業(yè)建立的校企合作平臺(tái)，把企業(yè)界的研究信息和研發(fā)需求引入到教學(xué)平臺(tái)，開拓了學(xué)生的研究思路和視野，提升了學(xué)生設(shè)計(jì)復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)的能力；目前，我校正在與國際知名的半導(dǎo)體公司Xilinx、Altera和Cypress陸續(xù)建立卓越人才大學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃，利用大學(xué)設(shè)置小學(xué)期，在FPGA和PSoC開發(fā)平臺(tái)上進(jìn)行了面向?qū)嶋H應(yīng)用的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在實(shí)踐平臺(tái)上不僅有學(xué)校的任課教師，還有知名企業(yè)派來的一線工程師指導(dǎo)同學(xué)們的實(shí)踐，相比改革前，取得很好的實(shí)踐效果，同學(xué)們的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平得到了提高，同時(shí)在編程、接口、通信協(xié)議等方面也有了深刻的認(rèn)識(shí)。

對(duì)于優(yōu)秀的學(xué)生，借助全國各種形式的大學(xué)生電子（信息）設(shè)計(jì)競賽這個(gè)創(chuàng)新平臺(tái)，組織他們積極參與，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)研究興趣和創(chuàng)新意識(shí)，綜合所應(yīng)用的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)知識(shí)，發(fā)揮競賽團(tuán)隊(duì)的協(xié)作精神。每年，我們都有部分優(yōu)秀學(xué)生通過努力，創(chuàng)新設(shè)計(jì)的作品獲得專業(yè)認(rèn)可，并取得了良好的參賽成績，也使得數(shù)字設(shè)計(jì)課程體系的建設(shè)上了一個(gè)新的臺(tái)階。

3基于創(chuàng)新平臺(tái)的課程體系優(yōu)化與實(shí)踐

卓越工程師培養(yǎng)要求的數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程體系協(xié)調(diào)好相關(guān)電氣、電子類專業(yè)上下游相關(guān)理論課程、實(shí)驗(yàn)綜合性設(shè)計(jì)同時(shí)得到協(xié)調(diào)發(fā)展。如何實(shí)踐論文所提到的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，應(yīng)該引進(jìn)現(xiàn)代數(shù)字設(shè)計(jì)理念，重點(diǎn)把EDA軟件、設(shè)計(jì)工具、開發(fā)平臺(tái)與傳統(tǒng)的數(shù)字電路基礎(chǔ)理論教學(xué)相銜接。我們?cè)谶@幾年對(duì)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程體系、創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容等方面的進(jìn)行了改革與探索，取得了一定的成效。經(jīng)過這幾年的實(shí)踐，我們逐步構(gòu)建了面向應(yīng)用的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程優(yōu)化體系[5]，如圖2所示。

4不斷探索數(shù)字電路理論教學(xué)內(nèi)容的改革與實(shí)踐

4.1以數(shù)字電路設(shè)計(jì)為目的強(qiáng)化基本邏輯電路理論教學(xué)。

在進(jìn)行復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前應(yīng)該熟練掌握這些常用基本組合和時(shí)序邏輯電路，包括電路的功能、電路的描述以及電路的應(yīng)用場合等。

樹立電路設(shè)計(jì)思想首先需要熟練掌握一些基本的邏輯功能電路。其次，樹立電路設(shè)計(jì)思想需要理論講解與實(shí)踐相結(jié)合，逐步熟悉硬件描述語言的描述方式。數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)采用硬件描述語言來對(duì)電路與系統(tǒng)進(jìn)行描述、建模、仿真等[2][3]。

4.2掌握面向應(yīng)用的數(shù)字系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法。

學(xué)生在掌握數(shù)字電路基本概念和一般電路的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步掌握數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法、途徑和手段。其主要內(nèi)容包括：數(shù)字系統(tǒng)與EDA的相關(guān)概念、可編程邏輯器件、硬件描述語言、電路元件的描述、數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、開發(fā)環(huán)境與實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)以及應(yīng)用實(shí)例的介紹等。這些課程內(nèi)容涉及面較廣，為了提高教與學(xué)的效果，探索總結(jié)了以下的教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容，并作為教學(xué)實(shí)踐中的教學(xué)切入點(diǎn)[1]。

隨著電子技術(shù)不斷發(fā)展與進(jìn)步，現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)在方法、對(duì)象、規(guī)模等方面已經(jīng)完全不同于傳統(tǒng)的基于固定功能的集成電路設(shè)計(jì)[1][2]?，F(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用硬件描述語言（HDL）描述電路，用可編程邏輯器件（PLD）來實(shí)現(xiàn)高達(dá)千萬門的目標(biāo)系統(tǒng)。這一過程需要也應(yīng)該有先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法。根據(jù)硬件描述語言的特性和可編程邏輯器件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及應(yīng)用的需要，在教學(xué)過程中闡述了先進(jìn)設(shè)計(jì)方法。例如：采用基于狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)復(fù)雜的控制器（時(shí)序電路），應(yīng)用或設(shè)計(jì)鎖相環(huán)或延時(shí)鎖相環(huán)來處理時(shí)鐘信號(hào)，應(yīng)用自行設(shè)計(jì)（IPcore）軟核來提高數(shù)據(jù)吞吐量[1][2][3]。

4.3深化數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。

實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)過程中，注重基礎(chǔ)訓(xùn)練與實(shí)踐創(chuàng)新相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革思路，加強(qiáng)學(xué)生工程思維訓(xùn)練、新平臺(tái)工具的使用、遇到邏輯問題的綜合分析能力，理論與實(shí)踐相結(jié)合的分析能力。在實(shí)踐過程中的提高創(chuàng)新性和綜合性能力，面向應(yīng)用的數(shù)字電路創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)，需要不斷提高課程試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐過程在教學(xué)中的比例，在符合認(rèn)知規(guī)律的同時(shí)，逐步加強(qiáng)來源與實(shí)際需要的綜合性數(shù)字設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

5結(jié)語

數(shù)字電路是電氣、電子信息類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，論文針對(duì)當(dāng)今卓越工程師培養(yǎng)的要求，以及在教學(xué)過程中遇到的主要問題，探討了面向應(yīng)用的數(shù)字電路課程創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)。提出了多層次的數(shù)字電路創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)和面向應(yīng)用的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程優(yōu)化體系。目的在于，通過課程及相關(guān)課程體系改革與創(chuàng)新，使得學(xué)生更快、更好的適應(yīng)現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)發(fā)展的需求。

參考文獻(xiàn)

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[2]任愛鋒，孫萬蓉，石光明.EDA實(shí)驗(yàn)與數(shù)字電路相結(jié)合的教學(xué)模式的實(shí)踐，實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2009.4，200-202.

[3]葉波，趙謙，林麗萍.FPGA課程教學(xué)改革探索，中國電力教育，2010，24，130-131.

[4]秦進(jìn)平，劉海成，張凌志等.電類專業(yè)數(shù)字系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研制，實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012.6，75-78.

篇9

【關(guān)鍵詞】課程整體設(shè)計(jì)；單元設(shè)計(jì)；項(xiàng)目教學(xué)法

對(duì)于《數(shù)字電子技術(shù)》這門課程，我將從以下兩方面來進(jìn)行介紹：一是課程整體設(shè)計(jì)，二是教學(xué)單元設(shè)計(jì)。

一、課程整體設(shè)計(jì)

主要包括六方面的內(nèi)容：課程的定位與目標(biāo)，課程設(shè)計(jì)理念與思路，學(xué)生基礎(chǔ)和智能特點(diǎn)分析，課程內(nèi)容的選取和教學(xué)組織安排，教學(xué)模式及教學(xué)方法手段，課程對(duì)教學(xué)條件的要求。

1.課程定位與目標(biāo)

秉承我院“優(yōu)秀員工的搖籃，職業(yè)經(jīng)理的基地”的辦學(xué)理念，確定了電子信息工程技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)：培養(yǎng)電子信息工程領(lǐng)域具有組裝、調(diào)試、檢測、維護(hù)和管理能力的“社會(huì)需要、行業(yè)認(rèn)可、企業(yè)能用”的高端技能型專門人才?！稊?shù)字電子技術(shù)》這門課是電子信息工程技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是為培養(yǎng)電子信息工程技術(shù)專業(yè)學(xué)生的行業(yè)通用能力而開設(shè)的一門課。

課程作用：為了更好的服務(wù)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)，培養(yǎng)符合電子行業(yè)需要的高端技能型專門人才，本課程的任務(wù)是培養(yǎng)具有較高素養(yǎng)的電子產(chǎn)品裝接和輔助設(shè)計(jì)人員，讓學(xué)生熟悉常用數(shù)字電路的應(yīng)用，使學(xué)生具備數(shù)字電子技術(shù)方面解決實(shí)際問題的能力。

課程目標(biāo)：包括知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)及素質(zhì)目標(biāo)。知識(shí)目標(biāo)：掌握組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法；掌握常用觸發(fā)器的邏輯功能轉(zhuǎn)換；掌握時(shí)序邏輯電路分析和設(shè)計(jì)。能力目標(biāo)：學(xué)會(huì)使用和測試常用集成芯片；初步具有看懂簡單數(shù)字邏輯圖的能力及查閱集成電路產(chǎn)品手冊(cè)的能力；學(xué)會(huì)制作與調(diào)試小型數(shù)字電路。素質(zhì)目標(biāo)：樹立學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)；提高學(xué)生之間語言交流能力；提高自我創(chuàng)新及解決實(shí)際問題的能力。

2.課程設(shè)計(jì)理念

以企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目為依托，從企業(yè)的真實(shí)項(xiàng)目中提煉出與本課程相關(guān)的一些項(xiàng)目，如八路搶答器，直流數(shù)字電壓表等項(xiàng)目，以培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)為目標(biāo)，以企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)工作過程為主線，企業(yè)參與的多方評(píng)價(jià)機(jī)制。

3.學(xué)生基礎(chǔ)和智能特點(diǎn)分析

本課程的授課對(duì)象為電子信息工程技術(shù)專業(yè)的大一學(xué)生，該學(xué)生來源復(fù)雜，有理科生、文科生及對(duì)口生，該學(xué)生的特點(diǎn)是基礎(chǔ)和動(dòng)手能力參差不齊，但有很高的學(xué)習(xí)熱情?；谝陨蠈W(xué)生基本特點(diǎn)，我們采取的措施主要是：在教學(xué)過程中，將學(xué)生分成若干個(gè)學(xué)習(xí)小組，每個(gè)小組兼有理科生、文科生及對(duì)口生，充分發(fā)揮理科生邏輯思維較強(qiáng)，文科生語言表達(dá)清晰，對(duì)口生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力較好的優(yōu)勢(shì)。以取長補(bǔ)短，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

4.課程內(nèi)容的選取和教學(xué)組織安排

本課程安排了5個(gè)綜合性的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，聲光控制燈電路的制作、八路搶答器電路的制作、電子生日蠟燭電路的制作、流水彩燈電路的制作及直流數(shù)字電壓表的制作。以上5個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目在知識(shí)目標(biāo)和能力目標(biāo)上都是逐級(jí)遞深的，這一點(diǎn)也符合我們的認(rèn)知規(guī)律。

教學(xué)組織安排：對(duì)于每個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，都包含知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)以及子任務(wù)，在這里，我就不再一一贅述了。

5.教學(xué)模式及教學(xué)方法手段

在教學(xué)實(shí)施過程中，綜合采用了多種教學(xué)方法：項(xiàng)目教學(xué)法、演示法、小組討論法、角色扮演法、實(shí)踐教學(xué)法及匯報(bào)展示法。

下面我以項(xiàng)目教學(xué)法為例，具體介紹一下該教學(xué)法在教學(xué)實(shí)施過程中的應(yīng)用。本課程安排了5個(gè)綜合性的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目都以企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目為依托，通過項(xiàng)目教學(xué)法，可以使學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解實(shí)現(xiàn)從量的變化到質(zhì)的飛躍，還可以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。在教學(xué)過程中，我們根據(jù)內(nèi)容的不同，靈活采用不同的教學(xué)方法，以滿足教學(xué)。

教學(xué)手段包括：多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)板書教學(xué)有機(jī)結(jié)合，可以提高師生之間的互動(dòng)；利用實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力；利用仿真軟件進(jìn)行教學(xué)，提高教學(xué)的直觀性。

6.課程對(duì)教學(xué)條件的要求

師資方面：本課程專任教師共5名，均有豐富的信息類行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)一線的工作閱歷，且都具有高級(jí)無線電調(diào)試師職業(yè)資格和電子產(chǎn)品生產(chǎn)調(diào)試能力；兼職教師共3名，均有三年以上電子信息類的行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)一線的工作閱歷和熟練的電子產(chǎn)品生產(chǎn)調(diào)試能力，具有教師基本素質(zhì)。

實(shí)訓(xùn)條件方面：我們有數(shù)字電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)室，可供學(xué)生進(jìn)行電路搭建，還有EDA實(shí)訓(xùn)室，學(xué)生可以進(jìn)行電路仿真，電子工藝實(shí)訓(xùn)室可以給學(xué)生提供電路焊接及調(diào)試的場所；校外實(shí)訓(xùn)基地有河北先控電源設(shè)備有限公司、河北鼎尚電子設(shè)備有限公司、河北方圓測控有限公司以及京華電子實(shí)業(yè)有限公司，為學(xué)生提供了崗位認(rèn)知及頂剛實(shí)習(xí)的校外場所。

學(xué)習(xí)資源方面：我們選用的教材為高職高專教材，是由本課程專任教師與企業(yè)合作開發(fā)的校企合作課程，另外還提供了三本參考教材，給教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)提供了很好的輔助作用，網(wǎng)絡(luò)資源方面，首先包括《數(shù)字電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作》精品課建設(shè)，已經(jīng)通過了學(xué)院的遴選，現(xiàn)在正在建設(shè)期，目前可提供的資料有課程標(biāo)準(zhǔn)、授課計(jì)劃、項(xiàng)目評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)課件、習(xí)題及參考答案及數(shù)字集成電路資料等。

二、教學(xué)單元設(shè)計(jì)

下面我以項(xiàng)目二“八路搶答器電路的制作”這一項(xiàng)目為例，介紹一下教學(xué)單元設(shè)計(jì)。

知識(shí)目標(biāo)：

1.能了解數(shù)制與數(shù)碼的種類及運(yùn)算；

2.能對(duì)較復(fù)雜的組合邏輯電路進(jìn)行分析；

3.會(huì)用門電路進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的邏輯功能；

4.了解常用的組合邏輯電路的功能；

5.能分析8路搶答器電路的工作原理。

能力目標(biāo)：

1.按要求用常用的集成門電路實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的邏輯功能；

2.能對(duì)常用組合邏輯集成電路進(jìn)行測試；

3.用組合邏輯集成電路設(shè)計(jì)制作8路搶答器。

子任務(wù)：

1.用門電路制作簡單邏輯電路；

2.編碼器的邏輯功能測試；

3.譯碼器的邏輯功能的測試；

4.八路搶答器的制作與調(diào)試。

教學(xué)組織實(shí)施過程包括五個(gè)環(huán)節(jié)：資訊、計(jì)劃、準(zhǔn)備、實(shí)施及評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)。

在資訊環(huán)節(jié)，首先明確學(xué)習(xí)目標(biāo)要求，教師對(duì)項(xiàng)目所能實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行演示，學(xué)生通過觀摩學(xué)習(xí)，閱讀并分析參考資料、工藝文件等相關(guān)資料，討論其功能，激發(fā)興趣，明確項(xiàng)目任務(wù)，用時(shí)1課時(shí)。在資訊環(huán)節(jié)主要采用了演示教學(xué)法。

在計(jì)劃環(huán)節(jié)，班組長先組織小組討論，然后交流對(duì)工作任務(wù)的認(rèn)識(shí)及相關(guān)知識(shí)的分析，將工作任務(wù)進(jìn)行分解，初步制訂工作計(jì)劃，用時(shí)1課時(shí)。在計(jì)劃環(huán)節(jié)主要采用了小組討論教學(xué)法。

在準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，主要是知識(shí)的準(zhǔn)備：采用講授法、演示法、分組討論等教學(xué)方法，使得學(xué)生獲得相關(guān)知識(shí)，用時(shí)4課時(shí)。

在實(shí)施環(huán)節(jié)，首先對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用仿真軟件對(duì)電路進(jìn)行仿真調(diào)試，觀察和測量電路的性能指標(biāo)，并調(diào)整部分元器件參數(shù)，從而達(dá)到各項(xiàng)指標(biāo)的要求，用時(shí)4課時(shí)。

然后是材料、工具準(zhǔn)備：工具人手一套，芯片等元器件利用課余時(shí)間分組去市場購買。接著進(jìn)行搭建電路、焊接、調(diào)試、檢查，用時(shí)10課時(shí)。

在評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，主要包括四方面的評(píng)價(jià)：

1.項(xiàng)目積分50%

芯片的使用和檢測；電路制作；匯報(bào)演講。

2.課堂表現(xiàn)10%

課堂紀(jì)律；學(xué)習(xí)態(tài)度10%。

3.能力表現(xiàn)10%

動(dòng)手實(shí)踐；電路分析及調(diào)試。

4.企業(yè)評(píng)價(jià)30%

崗位認(rèn)知；職業(yè)道德；工作態(tài)度。

通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以制作出聲光控制燈電路、八路搶答器電路、電子生日蠟燭電路、流水彩燈電路及直流數(shù)字電壓表和觀賞臺(tái)燈等。

課程教學(xué)以技術(shù)應(yīng)用能力為培養(yǎng)主線，學(xué)生在項(xiàng)目訓(xùn)練和任務(wù)的實(shí)現(xiàn)來經(jīng)歷電路設(shè)計(jì)的整個(gè)工作過程，掌握必備知識(shí)，訓(xùn)練技能。

參考文獻(xiàn)

[1]劉亞明.淺談實(shí)驗(yàn)在數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中的運(yùn)用[J].職業(yè)技術(shù)，2010（01）.

[2]李芝.談新課改下的教學(xué)觀的轉(zhuǎn)變[J].中國農(nóng)村教育，2010（01）.

[3]黃文強(qiáng)，張海玲.“教師服務(wù)意識(shí)下構(gòu)建學(xué)生自主學(xué)習(xí)課堂教學(xué)模式”的實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告[R].

[4]季晶晶.新教師教學(xué)觀念的發(fā)展變化研究[D].華東師范大學(xué)，2010.

篇10

【關(guān)鍵詞】基帶；SPI；接口模塊；IP

1.引言

隨著以IP核復(fù)用為基礎(chǔ)的SoC設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)SoC設(shè)計(jì)越來越高的功能要求，SoC的規(guī)模不斷擴(kuò)大，集成的IP模塊不斷增多，使得片上各個(gè)模塊之間的通信問題越來越突出，許多通信協(xié)議出現(xiàn)了[1]。然而，隨著處理器需要的外設(shè)越來越多，這時(shí)串行總線相比于并行總線用的接口線數(shù)較少的優(yōu)點(diǎn)就逐漸顯現(xiàn)出來了。當(dāng)我們需要在集成模塊，比如微控制器和一些低速外設(shè)之間通信時(shí)，是沒有必要用過于復(fù)雜的協(xié)議的[2]；此時(shí)，SPI（Serial Peripheral Interface，串行設(shè)備）將是很好的選擇。它具有電路結(jié)構(gòu)簡單（只有四根接口線），通信可靠等優(yōu)點(diǎn)，比較適合在集成模塊和片上外設(shè)以中低速傳輸數(shù)據(jù)的。實(shí)現(xiàn)SPI協(xié)議的IP核已經(jīng)成為業(yè)界的設(shè)計(jì)熱點(diǎn)之一[3-7]。本文中，我們將介紹一種可靈活配置為主從機(jī)模式，并在配置主機(jī)時(shí)可以支持對(duì)基帶控制器的操作的SPI接口的設(shè)計(jì)。

2.SPI協(xié)議分析（SPI工作原理）

SPI有兩種工作模式[8]：主模式和從模式；工作在主模式的為Master，工作在從模式的為Slave。SPI接口信號(hào)在兩種工作模式下的作用是不一樣的。

只有Master可以發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸?？梢酝ㄟ^對(duì)Master的數(shù)據(jù)寄存器執(zhí)行寫操作啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸過程中，串行時(shí)鐘SCLK同步MOSI和MISO數(shù)據(jù)線的發(fā)送和采樣。為了和外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，根據(jù)外設(shè)要求，其輸出串行時(shí)鐘極性（CPOL）和相位（CPHA）可以進(jìn)行配置；當(dāng)然，相連的Master和Slave的時(shí)鐘極性和相位必須保持一致。其中，時(shí)鐘相位（CPHA）能夠配置用于選擇兩種不同的傳輸協(xié)議之一進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。其傳輸時(shí)序分別如圖1和圖2所示（以傳輸8bit數(shù)據(jù)為例）。

在具體應(yīng)用中，要想完成一次操作，比如讀基帶控制器，一次需要傳輸多個(gè)比特的數(shù)據(jù)，包括讀寫命令、地址、數(shù)據(jù)等，具體內(nèi)容與從設(shè)備有關(guān)。在讀寫基帶寄存器時(shí)，在開始每次操作之前將來自APB總線的信號(hào)進(jìn)行組幀。采用加一個(gè)頭字節(jié)的方式，其中，bit[7]代表讀寫操作，bit[0]～bit[3]為讀寫地址，依次從MOSI串行輸出。若為寫操作，則后面緊接著將要寫的數(shù)據(jù)。如寫基帶控制器的時(shí)序如下圖3所示，此時(shí)CPOL=1’b0，CPHA=1’b0。

相應(yīng)的Slave將采樣Master的MOSI結(jié)果分別寫入讀寫指示、地址線、輸入數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的寄存器；并將寄存器中的數(shù)據(jù)置入發(fā)送移位寄存器通過其MISO輸出。

3.SPI接口模塊的設(shè)計(jì)

像很多IP模塊的設(shè)計(jì)一樣，我們采用先定義了關(guān)鍵特性和規(guī)范，明確設(shè)計(jì)目標(biāo)；將目標(biāo)分解為各個(gè)子模塊分別實(shí)現(xiàn)并集成的自頂而下的方法，之后進(jìn)行了全面地功能仿真。

3.1 接口模塊頂層設(shè)計(jì)

由我們?cè)O(shè)計(jì)的SPI Controller是一個(gè)基于AMBA的APB總線的外設(shè)類接口模塊，Master Host通過APB總線對(duì)模塊進(jìn)行操作；同時(shí)另一端通過SPI總線與外部設(shè)備相連。根據(jù)功能定義和SPI工作原理，可以得出SPI接口模塊結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。

SPI接口模塊上除了四個(gè)中斷信號(hào)外，還需要14個(gè)I/O端口，主要由APB總線信號(hào)和SPI總線信號(hào)組成。其中，APB信號(hào)是主從模式通用的，對(duì)于APB總線信號(hào)定義，詳見參考文獻(xiàn)[9]。對(duì)于SPI信號(hào)而言，為了滿足SPI可配置不同工作模式的需要，在模塊內(nèi)部，需要設(shè)計(jì)比SPI協(xié)議要求更多的接口信號(hào)。其中，txd在主模式時(shí)，相當(dāng)于MOSI，從模式時(shí)相當(dāng)于MISO；rxd在主模式時(shí)相當(dāng)于MOSI，從模式時(shí)相當(dāng)于MISO。

3.2 主模式設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

本接口模塊支持可編程的數(shù)據(jù)幀格式（數(shù)據(jù)寬度為4/8/16/32 bit），還支持可編程四種傳輸模式：讀寫基帶寄存器，發(fā)送又接收，只發(fā)送，只接收。現(xiàn)將各個(gè)組成模塊介紹如下：

APB Slave主要負(fù)責(zé)地址譯碼，實(shí)現(xiàn)接口模塊與ARM的APB總線相連接。通過該模塊，ARM可以對(duì)相應(yīng)控制寄存器以及Data FIFO嚴(yán)格按照APB總線協(xié)議進(jìn)行讀寫，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)本模塊和外設(shè)的控制。

寄存器模塊（Registers）則包含各控制寄存器，狀態(tài)寄存器。在模塊使能（spe=1）后，模塊才可以開始正常工作。分頻邏輯用于在主機(jī)模式時(shí)通過一個(gè)邏輯分頻變量實(shí)現(xiàn)對(duì)pclk信號(hào)的分頻控制。該分頻變量在內(nèi)部減法計(jì)數(shù)器為零且SPI處于工作狀態(tài)時(shí)有效（置1），且包含在狀態(tài)機(jī)（FSM）控制邏輯和端口控制邏輯（Port Control Logic）中。

中斷邏輯則用于實(shí)現(xiàn)中斷控制，使ARM可以對(duì)SPI進(jìn)行適當(dāng)操作，比如讀寫Data FIFO。如圖4所示，本模塊可產(chǎn)生spi_txe_intr，spi_txo_intr，spi_rxf_intr，spi_rxo_intr四個(gè)獨(dú)立可屏蔽中斷。

Data FIFO用于緩存數(shù)據(jù)，有RxFIFO和TxFIFO兩個(gè)FIFO，并且在每一個(gè)工作模式下，都相應(yīng)有兩個(gè)移位寄存器（Shift Registers）進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換。除此之外，還設(shè)置了一個(gè)中間變量tx_loaddata。在每次數(shù)據(jù)傳輸之前，將tx_loaddata加載到移位寄存器中。tx_loaddata的值與數(shù)據(jù)傳輸模式有關(guān)。如表1所示。

FSM則控制了SPI模塊的數(shù)據(jù)傳輸過程，從而完成對(duì)SPI傳輸時(shí)序的實(shí)現(xiàn)控制。該FSM只用于主模式。其狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖5所示。

我們采用了兩個(gè)計(jì)數(shù)變量：da-

ta_num和phase_cnt來控制數(shù)據(jù)的傳輸。其中，data_num大致產(chǎn)生邏輯為：當(dāng)為只接收模式時(shí)，data_num初始值由控制寄存器讀入，否則每對(duì)Tx FIFO寫一次，數(shù)目就加1；每傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)后該數(shù)目減1。而phase_cnt則由FSM的狀態(tài)和配置的數(shù)據(jù)幀寬度格式?jīng)Q定，只有phase_cnt為零時(shí)，F(xiàn)SM狀態(tài)才轉(zhuǎn)移。當(dāng)處于Data和Head時(shí)，其關(guān)系如表2所示。其中，dfs為控制寄存器SPCR0中的數(shù)據(jù)位寬控制位。

當(dāng)一整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時(shí)則按照傳輸模式?jīng)Q定是否將接收移位寄存器的數(shù)據(jù)寫入RxFIFO或寄存器中。起始狀態(tài)為Idle，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求產(chǎn)生時(shí)，根據(jù)傳輸模式分別轉(zhuǎn)入Head和Data（僅讀寫基帶寄存器時(shí)進(jìn)入Head）。Head在將數(shù)據(jù)幀頭傳輸結(jié)束后進(jìn)入Data。在處于Head或Data時(shí)，通過一個(gè)對(duì)pclk分頻后的時(shí)鐘的計(jì)數(shù)值phase_cnt進(jìn)行發(fā)送和接收狀態(tài)的轉(zhuǎn)換：當(dāng)為偶數(shù)時(shí)為發(fā)送狀態(tài)，SCLK等于CPOL^CPHA；為奇數(shù)時(shí)為接收狀態(tài)，SCLK等于!CPOL^CPHA；SS亦由FSM狀態(tài)和phase_cnt值進(jìn)行確定，以保證傳輸時(shí)序。必須考慮到scpha=1時(shí)，可連續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸而SS無須拉高，而scpha=0時(shí)，連續(xù)傳輸之間SS需要拉高的情況對(duì)兩者在開始傳輸以及連續(xù)傳輸之間進(jìn)行不同的處理。End和Start可以用于確定在初始傳輸之前的SS值。

3.3 從模式設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

當(dāng)配置為從機(jī)時(shí)，F(xiàn)SM和分頻部分不工作；它相應(yīng)的傳輸控制邏輯包含在Port Control Logic中。它根據(jù)接收的SPI信號(hào)進(jìn)行控制以完成數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。其余組成部分的功能與主機(jī)相似。

我們將SCLK_in轉(zhuǎn)化成SCLK_s，以使得從SPI模塊總是在SCLK_s的上升沿傳送數(shù)據(jù)，下降沿采樣數(shù)據(jù)。其換算邏輯為：

assign SCLK_s=(scpol^scpha)? SCLK_in:~SCLK_in；

在開始傳輸之前，若傳輸模式為只發(fā)送或即發(fā)送又接收，則應(yīng)保證TxFIFO中不為空。我們?cè)O(shè)置了一個(gè)計(jì)數(shù)器counter對(duì)Sclk_in的上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)到閾值cnt_threshold時(shí)則表明一個(gè)完整數(shù)據(jù)傳輸完成，根據(jù)需要決定是否寫Rx和加載新的數(shù)據(jù)到Txshift_reg，之后計(jì)數(shù)器再歸零；cnt_threshold的值由配置的數(shù)據(jù)幀寬度格式?jīng)Q定。

這樣，從機(jī)在輸入的SPI信號(hào)控制下，完成相應(yīng)數(shù)據(jù)的傳輸工作。

4.SPI接口模塊的仿真驗(yàn)證

為了保證設(shè)計(jì)的正確性，我們進(jìn)行了詳細(xì)的功能仿真。首先進(jìn)行VCS進(jìn)行RTL級(jí)仿真。RTL級(jí)仿真是將代碼文件調(diào)入硬件描述語言的仿真軟件進(jìn)行功能仿真，檢查邏輯功能是否正確。根據(jù)模塊的功能，我們先分解出了詳細(xì)的測試點(diǎn)，并通過搭建不同的測試平臺(tái)輸入不同的激勵(lì)依次進(jìn)行仿真。覆蓋了包括SPI的主模式下讀寫基帶寄存器模式，主從模式下其他各種傳輸模式下各種長度的數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)情形。其中，主模式SPI寫基帶控制器仿真波形如圖6。

首先將SPI模塊的SPCR0和SPBRR分別配置為32’h0x603c和16’h0x02，同時(shí)各進(jìn)行一次讀操作；之后寫SPCR1，同時(shí)將啟動(dòng)一次數(shù)據(jù)傳輸操作。類似的，圖7為主模式SPI發(fā)送又接收時(shí)的波形。

首先將兩SPI模塊相應(yīng)的SPI接口信號(hào)連接起來，并進(jìn)行一次復(fù)位，之后分別配置為主從模式。其中Master的SPCR0和SPBRR分別配置為32’h0602d和16’h0x02，Slave的SPCR0為32’h0402d。之后同時(shí)各進(jìn)行一次讀操作確認(rèn)寄存器的值；再先后分別往從機(jī)和主機(jī)的SPDR1（TxFIFO）中寫入數(shù)據(jù)32’h12345678和32’h55551432。同時(shí)將啟動(dòng)一次數(shù)據(jù)傳輸。傳輸完成后分別讀主、從機(jī)的SPDR1（RxFIFO），得到從機(jī)傳來的數(shù)據(jù)32’h12345678以及主機(jī)傳來的32’h55551432。

由圖6、7可知，SPI能正確完成對(duì)應(yīng)的操作。

此外，通過將SPI接在基于APB總線的SoC系統(tǒng)中，該系統(tǒng)包含ARM內(nèi)核，ROM，AHB，APB以及相連的Bridge，將系統(tǒng)代碼修改并移植到FPGA中，完成了FPGA原型驗(yàn)證平臺(tái)的搭建。通過在該驗(yàn)證平臺(tái)運(yùn)行C驗(yàn)證代碼驗(yàn)證了其功能的正確性。

5.總結(jié)語

本文先比較了現(xiàn)有的接口協(xié)議，指出了SPI串行總線接口的優(yōu)點(diǎn)，以及應(yīng)用場合。在討論了SPI接口協(xié)議的特點(diǎn)后，基于SPI的多方面應(yīng)用，完成了一個(gè)SPI接口模塊的設(shè)計(jì)，并通過了驗(yàn)證。其設(shè)計(jì)過程采用了典型的自頂向下方法。本設(shè)計(jì)可以靈活用于基于AMBA APB的典型SoC系統(tǒng)中。在IP核復(fù)用為基礎(chǔ)的SoC快速發(fā)展的今天，對(duì)IP設(shè)計(jì)的研究具有普遍的實(shí)際意義。

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作者簡介：

符宏利（1985—），男，湖南瀘溪人，碩士研究生，主要研究方向：數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。