专业学位工程硕士集成电路设计课程教学方法探讨
罗萍++张波++王卓
[摘 要]专业学位研究生因生源差异大、学成目标不一致等因素，存在其课程教学内容、难易程度不好把握的现状。可以就专业性强的集成电路设计课程，提出面向个体差异，有的放矢的教学思路，探索依托互动、类比、穿插的教学方法和摸底、引导、拔高的教学理念，以提高课程教学效果，达到专业学位工程硕士教学阶段的培养目标。
[关键词]专业学位工程硕士；集成电路设计；有的放矢；教学方法
[中图分类号] G423 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）02-0115-02
一、引言
1997年，国务院学位委员会审议通过《工程硕士专业学位设置方案》，决定在我国设置工程硕士专业学位。[1]20年来，专业学位研究生教育为企业培养了大量技术骨干和技术管理人员。[2]
然而，工程硕士以“进校不离岗”的模式进行在职学习，必然存在学生工作与学习时间相冲突、工程技能培养与办学点实验条件不匹配等多种矛盾，特别是课程学习阶段矛盾突出，亟待解决。
本文在分析现行专业学位工程硕士课程学习阶段所存问题的基础上，以集成电路设计课程为例，提出面向个体差异、有的放矢教学思路，探索依托互动、类比、穿插的教学方法和摸底、引导、拔高的教学理念，以提升专业学位工程硕士的该课程教学效果。
二、专业学位工程硕士课程教学问题分析
拓宽知识领域，更新知识结构，为今后的发展作好铺垫是专业学位研究生重返大学学习的主要目的。但由于他们的工作性质不同、基础不一致、学成目的相异，故存在教与学的矛盾。反映在教学过程中的问题分析如下。
（一）课程设置与知识需求存在差距
尽管学校在制定专业学位工程硕士研究生教学大纲，设置其课程体系时，会着重考虑工程硕士工程技能的培养，但专业学位工程硕士的教学场地往往不在学校，设备条件存在局限性而不能很好体现工程实践环节。学生希望学到能解决实际工程问题的专业知识，但完整课程体系的公共课、专业基础课也不能不设置。另一方面，不同的企业对课程学习需求不同，如集成电路设计公司希望多开设电路方面的课程，而芯片流片/封装企业更希望开设半导体物理、器件、工艺，甚至材料、机械方面的课程。
（二）课程内容与个体需求存在矛盾
在课程设置完全相同的班里又存在教学内容与个体需求之间的矛盾。首先，同学中存在本专业和非本专业本科毕业学生差别，其基础差异较大。前者往往希望老师上课内容讲得深，而后者更希望老师讲得浅显易懂。其次，不同学生参加工作时间长短不同。工作时间长的学生害怕数学、英语等公共课，但对专业课深度要求高。工作时间短的学生，希望老师把教材中每个知识点串起来讲，以便快速消化课堂内容，形成系统知识。第三，不同工种的学生对知识的需求也不一样。从事技术工作的学生希望能学到可直接指导他们解决工程问题的专业知识，而少数从事非技术工作的学生往往对专业性强、难度大的课程有畏惧心理，更喜欢概论性课程。这让老师在把握课程内容范围与深浅程度上困难较大。
（三）教学效果与时间安排存在冲突
专业学位工程硕士是以“在校不离岗”的模式进行在职攻读学位的，大部分专业学位研究生都是企业的技术骨干，无法脱产学习。工程硕士上课时间基本都集中在周末，且通常是一门课程上完再进行第二门课程的学习。由于授课时间过分集中，对于天天上班的工程硕士们来说，很难及时消化、吸收所学的新知识；即便是周末，有时也因出差、开会等无法保障上课时间，这就难以确保学习效果。学生上课出勤率不高、互动环节不积极，从一定程度上也挫伤了教师上课的积极性，降低授课质量。
三、集成电路设计课程特性
集成电路产业关乎国家经济建设和社会发展，是国家核心竞争力的重要体现。大力发展我国集成电路产业，加速培养我国集成电路设计人才迫在眉睫。集成电路设计是集成电路专业学位工程硕士的重要专业课程之一。
（一）综合性强、难度大
集成电路设计包括模拟和数字集成电路的设计。数字集成电路设计过程中不仅要考虑电路实现的逻辑功能，还要考虑所在系统的整体功能、功耗、延时等。因此，除了数字集成电路、VHDL语言之外，往往还要求具备数字信号处理、控制理论等方面知识。模拟集成电路的设计不仅要考虑其功能的实现，还要考虑增益、功耗、噪声、输入/输出阻抗、速度等的折中。模拟集成电路的性能对工艺、电路参数依赖性很强，因此其电路设计非常考究。
事实上，集成电路设计是一门综合性很强的课程，它不仅涉及电路、系统知识，还涉及器件、工艺、版图。一个优秀的集成电路设计师一定具备深厚的器件功底，精通工艺过程和版图艺术。因此，集成电路设计课程的学习首先体现出“难”字。
（二）专业性强、类推难
集成电路与板级电路的实现手段不一样。板级电路在完成其电路设计后，会先设计如图1所示的PCB版图，经1周左右的外协加工、元器件焊接即可得到实际电路。具备基本电路知识的人都可借助万用表等工具还原电路原理图，再根据PCB板上元器件的型号及其数据表分析出该电路的基本功能。
而对于集成电路来说，集成电路需要在专用工艺线上进行流片加工（加工制造）。流片加工前，需要设计如图2所示的集成电路版图，形成GDS-II文件。GDS-II文件交付代工厂，经过2-3个月才能完成流片加工。集成电路中所有晶体管、电阻、电容等元件连同它们之间的连线是在一块或几块很小的半导体基片上一同制作出来的。显然，对于图2所示的集成电路，若非集成电路领域专业人员，很难还原出其电路原理图来。因此，集成电路专业性极强。
四、有的放矢的课程教学方法探讨
针对专业学位工程硕士培养中存在的问题，已有不少老师就课程设置、教学管理等进行了研究[2-5]，本文从任课教师的角度，就专业性强、起点要求高的集成电路设计课程，提出了面向个体需求、有的放矢的教学思路和教学方法。
（一）摸底、引导、拔高的教学理念
专业学位工程硕士生源差异大给教师授课带来了很大挑战。因此，课程讲授之初，教师需充分了解学生工作性质、基础掌握程度，做好“摸底”工作，从而把握好授课难易程度，及时调整课件内容。同时，在课程讲授过程中，教师应就企业主营方向、实际工程问题，“引导”更多的学生对工程问题所涉及的基础知识感兴趣，进而再对这些知识进行讲述，切忌照本宣科、枯燥填鸭。
专业学位工程硕士中不乏技术高手、业务能人，针对多数学生制订的教案不能满足这类学生的期望。引入行业发展方向、技术动态趋势来“拔高”学生综合能力，无疑可提高课程教学效果。
（二）互动、类比、穿插的教学方法
“摸底、引导、拔高”均是基于对学生充分了解的有的放矢的教学理念，因此，与学生充分“互动”是实施“摸底、引导、拔高”的根本。只有课前充分“摸底”、课间适时“互动”，才能做到有的放矢的“引导”和“拔高”。
一味迎合学生，不顾专业知识的系统性、严谨性和科学性的教学是不负责任的做法。由浅入深，采用“类比”的方法把前后相关、同类可比的知识衔接起来，做到纲举目张、知识融会贯通颇为重要。
无论就工程技术问题“引导”学生对课程感兴趣，还是就行业发展方向、技术动态趋势、交叉学科基础来“拔高”学生综合能力，都应该反对照本宣科的死板教学方法，要“穿插”书本之外知识，这是提升教学效果的重要途径。
五、结束语
专业学位研究生教学过程中存在课程设置与知识需求、课程内容与个体需求、教学效果与时间安排等矛盾。本文就难度大、专业性强的集成电路设计课程的教学工作，提出了面向个体差异、有的放矢的教学思路，通过案例分析，探索了“摸底、引导、拔高”的教学理念，借助互动教学、知识点分类比较、穿插行业技术动态和工程应用等教学方法，充分调动专业学位工程硕士生学习的积极性、主动性，能有效提高课程教学效果，确保教学质量。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 学位[1997]54号.国务院学位委员会、国家教育委员会关于实施《工程硕士专业学位设置方案》的通知[EB/OL].hee. ctgu.edu.cn/upload...2011-05-29.
[2] 张士峰.工程硕士培养存在的问题与思考[J].高等教育研究学报，2008（1）：81-82.
[3] 王应密，朱敏，陈小平.全日制与非全日制工程硕士培养方式的差异分析[J].大学（学术版），2011（6）：27-31.
[4] 别敦荣，陶学文.我国专业学位研究生教育质量保障体系的反思与创新[J].高等教育研究，2009（3）：42-48.
[5] 王玲.专业学位硕士研究生教学质量管理体系建设[J]. 大学教育，2014（13）：177-178.
[责任编辑：钟 岚]
[摘 要]专业学位研究生因生源差异大、学成目标不一致等因素，存在其课程教学内容、难易程度不好把握的现状。可以就专业性强的集成电路设计课程，提出面向个体差异，有的放矢的教学思路，探索依托互动、类比、穿插的教学方法和摸底、引导、拔高的教学理念，以提高课程教学效果，达到专业学位工程硕士教学阶段的培养目标。
[关键词]专业学位工程硕士；集成电路设计；有的放矢；教学方法
[中图分类号] G423 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）02-0115-02
一、引言
1997年，国务院学位委员会审议通过《工程硕士专业学位设置方案》，决定在我国设置工程硕士专业学位。[1]20年来，专业学位研究生教育为企业培养了大量技术骨干和技术管理人员。[2]
然而，工程硕士以“进校不离岗”的模式进行在职学习，必然存在学生工作与学习时间相冲突、工程技能培养与办学点实验条件不匹配等多种矛盾，特别是课程学习阶段矛盾突出，亟待解决。
本文在分析现行专业学位工程硕士课程学习阶段所存问题的基础上，以集成电路设计课程为例，提出面向个体差异、有的放矢教学思路，探索依托互动、类比、穿插的教学方法和摸底、引导、拔高的教学理念，以提升专业学位工程硕士的该课程教学效果。
二、专业学位工程硕士课程教学问题分析
拓宽知识领域，更新知识结构，为今后的发展作好铺垫是专业学位研究生重返大学学习的主要目的。但由于他们的工作性质不同、基础不一致、学成目的相异，故存在教与学的矛盾。反映在教学过程中的问题分析如下。
（一）课程设置与知识需求存在差距
尽管学校在制定专业学位工程硕士研究生教学大纲，设置其课程体系时，会着重考虑工程硕士工程技能的培养，但专业学位工程硕士的教学场地往往不在学校，设备条件存在局限性而不能很好体现工程实践环节。学生希望学到能解决实际工程问题的专业知识，但完整课程体系的公共课、专业基础课也不能不设置。另一方面，不同的企业对课程学习需求不同，如集成电路设计公司希望多开设电路方面的课程，而芯片流片/封装企业更希望开设半导体物理、器件、工艺，甚至材料、机械方面的课程。
（二）课程内容与个体需求存在矛盾
在课程设置完全相同的班里又存在教学内容与个体需求之间的矛盾。首先，同学中存在本专业和非本专业本科毕业学生差别，其基础差异较大。前者往往希望老师上课内容讲得深，而后者更希望老师讲得浅显易懂。其次，不同学生参加工作时间长短不同。工作时间长的学生害怕数学、英语等公共课，但对专业课深度要求高。工作时间短的学生，希望老师把教材中每个知识点串起来讲，以便快速消化课堂内容，形成系统知识。第三，不同工种的学生对知识的需求也不一样。从事技术工作的学生希望能学到可直接指导他们解决工程问题的专业知识，而少数从事非技术工作的学生往往对专业性强、难度大的课程有畏惧心理，更喜欢概论性课程。这让老师在把握课程内容范围与深浅程度上困难较大。
（三）教学效果与时间安排存在冲突
专业学位工程硕士是以“在校不离岗”的模式进行在职攻读学位的，大部分专业学位研究生都是企业的技术骨干，无法脱产学习。工程硕士上课时间基本都集中在周末，且通常是一门课程上完再进行第二门课程的学习。由于授课时间过分集中，对于天天上班的工程硕士们来说，很难及时消化、吸收所学的新知识；即便是周末，有时也因出差、开会等无法保障上课时间，这就难以确保学习效果。学生上课出勤率不高、互动环节不积极，从一定程度上也挫伤了教师上课的积极性，降低授课质量。
三、集成电路设计课程特性
集成电路产业关乎国家经济建设和社会发展，是国家核心竞争力的重要体现。大力发展我国集成电路产业，加速培养我国集成电路设计人才迫在眉睫。集成电路设计是集成电路专业学位工程硕士的重要专业课程之一。
（一）综合性强、难度大
集成电路设计包括模拟和数字集成电路的设计。数字集成电路设计过程中不仅要考虑电路实现的逻辑功能，还要考虑所在系统的整体功能、功耗、延时等。因此，除了数字集成电路、VHDL语言之外，往往还要求具备数字信号处理、控制理论等方面知识。模拟集成电路的设计不仅要考虑其功能的实现，还要考虑增益、功耗、噪声、输入/输出阻抗、速度等的折中。模拟集成电路的性能对工艺、电路参数依赖性很强，因此其电路设计非常考究。
事实上，集成电路设计是一门综合性很强的课程，它不仅涉及电路、系统知识，还涉及器件、工艺、版图。一个优秀的集成电路设计师一定具备深厚的器件功底，精通工艺过程和版图艺术。因此，集成电路设计课程的学习首先体现出“难”字。
（二）专业性强、类推难
集成电路与板级电路的实现手段不一样。板级电路在完成其电路设计后，会先设计如图1所示的PCB版图，经1周左右的外协加工、元器件焊接即可得到实际电路。具备基本电路知识的人都可借助万用表等工具还原电路原理图，再根据PCB板上元器件的型号及其数据表分析出该电路的基本功能。
而对于集成电路来说，集成电路需要在专用工艺线上进行流片加工（加工制造）。流片加工前，需要设计如图2所示的集成电路版图，形成GDS-II文件。GDS-II文件交付代工厂，经过2-3个月才能完成流片加工。集成电路中所有晶体管、电阻、电容等元件连同它们之间的连线是在一块或几块很小的半导体基片上一同制作出来的。显然，对于图2所示的集成电路，若非集成电路领域专业人员，很难还原出其电路原理图来。因此，集成电路专业性极强。
四、有的放矢的课程教学方法探讨
针对专业学位工程硕士培养中存在的问题，已有不少老师就课程设置、教学管理等进行了研究[2-5]，本文从任课教师的角度，就专业性强、起点要求高的集成电路设计课程，提出了面向个体需求、有的放矢的教学思路和教学方法。
（一）摸底、引导、拔高的教学理念
专业学位工程硕士生源差异大给教师授课带来了很大挑战。因此，课程讲授之初，教师需充分了解学生工作性质、基础掌握程度，做好“摸底”工作，从而把握好授课难易程度，及时调整课件内容。同时，在课程讲授过程中，教师应就企业主营方向、实际工程问题，“引导”更多的学生对工程问题所涉及的基础知识感兴趣，进而再对这些知识进行讲述，切忌照本宣科、枯燥填鸭。
专业学位工程硕士中不乏技术高手、业务能人，针对多数学生制订的教案不能满足这类学生的期望。引入行业发展方向、技术动态趋势来“拔高”学生综合能力，无疑可提高课程教学效果。
（二）互动、类比、穿插的教学方法
“摸底、引导、拔高”均是基于对学生充分了解的有的放矢的教学理念，因此，与学生充分“互动”是实施“摸底、引导、拔高”的根本。只有课前充分“摸底”、课间适时“互动”，才能做到有的放矢的“引导”和“拔高”。
一味迎合学生，不顾专业知识的系统性、严谨性和科学性的教学是不负责任的做法。由浅入深，采用“类比”的方法把前后相关、同类可比的知识衔接起来，做到纲举目张、知识融会贯通颇为重要。
无论就工程技术问题“引导”学生对课程感兴趣，还是就行业发展方向、技术动态趋势、交叉学科基础来“拔高”学生综合能力，都应该反对照本宣科的死板教学方法，要“穿插”书本之外知识，这是提升教学效果的重要途径。
五、结束语
专业学位研究生教学过程中存在课程设置与知识需求、课程内容与个体需求、教学效果与时间安排等矛盾。本文就难度大、专业性强的集成电路设计课程的教学工作，提出了面向个体差异、有的放矢的教学思路，通过案例分析，探索了“摸底、引导、拔高”的教学理念，借助互动教学、知识点分类比较、穿插行业技术动态和工程应用等教学方法，充分调动专业学位工程硕士生学习的积极性、主动性，能有效提高课程教学效果，确保教学质量。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 学位[1997]54号.国务院学位委员会、国家教育委员会关于实施《工程硕士专业学位设置方案》的通知[EB/OL].hee. ctgu.edu.cn/upload...2011-05-29.
[2] 张士峰.工程硕士培养存在的问题与思考[J].高等教育研究学报，2008（1）：81-82.
[3] 王应密，朱敏，陈小平.全日制与非全日制工程硕士培养方式的差异分析[J].大学（学术版），2011（6）：27-31.
[4] 别敦荣，陶学文.我国专业学位研究生教育质量保障体系的反思与创新[J].高等教育研究，2009（3）：42-48.
[5] 王玲.专业学位硕士研究生教学质量管理体系建设[J]. 大学教育，2014（13）：177-178.
[责任编辑：钟 岚]
