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羅萍:打好自主學習與互動研討的兩張教學牌

作者:羅莎 研究生院 茍靈 發布時間:2020-08-31 來源:校新聞中心


  “明知山有虎、偏向虎山行”。對教授《模擬集成電路分析與設計》課程的電子科學與工程學院羅萍教授來說亚博竞猜app,這是她作為傳道授業解惑者的一種態度、更是一種信念。

  長期以來,《模擬集成電路分析與設計》課程學習的難度是本專業學生需要攀登的一座高峰,甚至有人聞“?!鄙?,學生普遍反映難度大亚博竞猜app、不好學。針對面臨的學習難度大的問題亚博竞猜app,如何在教學過程中有意識地進行研究生創新思維與創新能力的培養,引導學生養成自主學習、研精覃思的習慣亚博竞猜app,樹立不畏艱難、敢于挑戰的決心亚博竞猜app亚博竞猜app,形成獨立思考、富于創新的素質亚博竞猜app,一直是羅萍教授深思琢磨、不斷探索的事兒亚博竞猜app亚博竞猜app,憑借堅定的信念亚博竞猜app,長期的實踐,創新的教學方式亚博竞猜app,還真讓她找到了“北”,摸索出一條行之有效的路。

課前:學習觀與方法論為課堂賦能

  相較于本科生寬口徑、厚基礎的通識教育培養,研究生培養更要求了解專業知識體系、明確各門課程間的橫縱關系,具有“一覽眾小山”的高度與氣魄亚博竞猜app。在羅萍看來,課前就為學生樹立正確的學習觀與方法論是教好一門課的前提亚博竞猜app。

  在研究生一接觸到課程之初,羅萍首先會為同學們梳理微電子和集成電路專業的核心專業課程體系亚博竞猜app,進而介紹《模擬集成電路分析與設計》這一門課的知識結構和學習內容,同時,她還會結合該課程的開設歷史和教改歷程,通過分析對比國內外電子科學與技術或EE排名靠前的高等院校相應課程開設情況,向同學們說明課程的重要性與學習難度亚博竞猜app,在大家困惑于如何學好這門的同時亚博竞猜app,又巧妙地把基于專業知識體系與課程體系的學習方法介紹給同學們。

  “建立了課程知識體系亚博竞猜app,就容易把前后知識關聯起來學習亚博竞猜app,使學習更有系統性和高效性⊙遣┚翰耡pp!鄙线@門課的同學們普遍有這樣的感覺。

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圖1 課程知識體系思維導圖

  如同下圍棋中布好局的第一顆棋子,羅萍將學習觀與方法論的棋子一擺,千變萬化的模擬集成電路也變得“溫柔”了,“就算我們現階段課程采用的WIlly M.C. Sansen的《Analog Design Essentials》教材里沒有任何電路的理論公式推導過程亚博竞猜app,對學習微電子和集成電路專業的研究生們而言,因為課程一開始就交代清楚了課程的特點與基本學習方法,容易調動起同學們不畏艱難、勇于挑戰的決心,走好課程主動學習、高效學習的第一步?!?/p>

  羅萍除了在課程理論知識的傳授上積極探索新的教學方式,更在如何調動學生主動學習、積極思考、不畏艱難亚博竞猜app、勇于挑戰上下足功夫亚博竞猜app,將思政教育潛移默化地貫穿于課堂內外。

  “模擬芯片創業大有可為”、“華為提出6G方案,將發射10000顆衛星實現天地互聯,成本99億美元”、“大動作亚博竞猜app!中國投二千億推進國產化芯片,日媒:十年內或席卷市場”亚博竞猜app、“臺積電三星新一輪爭奪戰開打”、“任正非咖啡對話第三期完整版:華為運氣好,瞎貓貓碰上了死耗子亚博竞猜app亚博竞猜app!”亚博竞猜app、“利潤同比增10倍亚博竞猜app!中國芯片巨頭打出漂亮仗”……利用課間時間,羅萍常常見縫插針分享一條條鮮活接地氣的業界新聞,用豐富的資訊彌補課程知識點多、學時有限的缺憾,讓同學們深入了解國內外集成電路領域技術發展動態、行業發展形勢,感受到與國外集成電路設計上的差距。

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圖2 羅萍老師課間分享一周IC新聞

  “盡管《模擬集成電路分析與設計》課程內容多、學習難度大,然而使命所然,我們必須勇敢面對?亚博竞猜app!绷_萍用這種潛移默化的引導亚博竞猜app,喚起同學們的抱負和勇氣亚博竞猜app,進而激發起擔當未來時代重任負的責任感與使命感亚博竞猜app亚博竞猜app。

課中:案例分析與互動教學為課堂造血

  《模擬集成電路分析與設計》課程是一門理論性和工程性都很強的課程。2002年,為微電子與集成電路專業研究生開設課程最初亚博竞猜app,選用了被稱為模擬IC領域圣經的《Analysis and Design of Analog Integrated Circuits》作為教材亚博竞猜app,但由于教材版權等原因,課程現在采用由比利時知名模擬IC設計大師Willy M.C. Sansen編著的《Analog Design Essentials》為教材,該書將一些經典電路結構和實際工程設計案例引入到教材,是一本知識面廣、難度大的高階模擬集成電路設計領域教材。

  前者側重理論,而后者偏重案例分析,鑒于此亚博竞猜app,《模擬集成電路分析與設計》課程在教學設計中充分發揮兩本教材各自的優勢亚博竞猜app,將其特色融為一體亚博竞猜app亚博竞猜app。

  一方面,沿襲《Analysis and Design of Analog Integrated Circuits》的知識體系,保持模擬集成電路基本理論體系架構亚博竞猜app,并補充Behzad Razavi的《Design of Analog CMOS Integrated Circuits》和Phillip E. Allen的《CMOS Analog Circuit Design》的內容,使模擬集成電路基礎理論體系更加完善,教學內容由淺入深;另一方面,充分利用《Analog Design Essentials》中JSSC、ISSCC等領域頂級刊物和會議的先進電路案例,提升我校微電子/集成電路專業學生的專業技能和競爭能力。

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圖3 案例分析中羅萍老師補充的仿真結果

  “安排課程教學內容時,我們按照以理論體系為基礎,以案例分析為重點;以理論體系為線索亚博竞猜app,以案例分析為亮點;以基礎理論為講解主體,以案例分析為互動主題的思路組織課程教學工作?!闭沁@樣,羅萍用基礎理論串聯案例分析,打好基礎理論與案例分析兩張牌,實現了理論與案例的有機融合亚博竞猜app、相得益彰。

課余:打造自主學習與互動研討的教學模式

  有限的學時、十幾章節的內容、200余篇引用文獻亚博竞猜app亚博竞猜app,教材里還沒有任何電路公式推導……如何化解這些教學中的矛盾,羅萍的做法是,自主學習與互動研討緊密結合亚博竞猜app。

  除了自己進行電路的數學推導和仿真分析之外亚博竞猜app,羅萍鼓勵同學們自己完成疑難電路的分析,提升分析能力。

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圖4 師生在課間討論交流相關問題

  補充科研工作成果以及近幾年行業涌現出的新思想、新技術,緊跟行業發展的步伐和趨勢是研究生創新思維教學的重要環節亚博竞猜app?!赌M集成電路分析與設計》課程通過布置學生撰寫行業技術發展趨勢或新近文獻閱讀心得的作業,并選取優秀文獻閱讀心的學生在課堂上通過PPT分享他們的收獲亚博竞猜app,使全班學生都可以拓展視野、共享信息、收獲更多新而精的知識。

  分享閱讀心得PPT的同學在制作PPT的時候會更深入理解文獻的思想和精髓,提升自己對模擬IC的理解;有的同學在理解文獻內容時還會通過仿真對文獻中的電路進行驗證,不僅可深入領悟文獻中電路的優點,而且還發現其不足之處亚博竞猜app,并給出修改建議,這對學生來說無疑是一個再創新的過程亚博竞猜app,課堂上通過表揚亚博竞猜app、鼓勵這類學生亚博竞猜app,可激勵更多的學生帶著分析、理解亚博竞猜app、掌握亚博竞猜app、出新的心態學習課堂知識?!?/p>

  《模擬集成電路分析與設計》課程通過布置課程設計作業,讓每一位學生有機會參與模擬IC電路設計,從而真正得到能力上的鍛煉。

  具體來講,就是在課程進行到約1/3的時候安排助教進行一次模擬IC電路仿真軟件使用的培訓,讓不會模擬IC仿真軟件的同學快速掌握Cadence軟件的基本使用方法亚博竞猜app,一方面為后續的課程學習中注入新方法新技能亚博竞猜app;另一方面,為該課程最后的課程設計奠定基礎。在課程進行約1/2的時候亚博竞猜app,布置本課程的課程設計作業——讓學生分組(3-5人)設計一個模擬IC亚博竞猜app。由于課堂講解模擬IC仿真軟件如何使用的時間有限,學生為了完成課程設計尚需進一步學習Hspice或Spectre等軟件的使用技巧亚博竞猜app,另一方面還需充分利用掌握課堂中所學的基本電路結構、電路設計方法以及JSSC、ISSCC等文獻中的電路思想,方能完成電路分析、參數設計、功能/性能仿真。

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圖5 同學們在課堂上分享近年模擬IC文獻閱讀心得

  “該課程設計對學生來說是一個具有一定挑戰性的作業。通過這個作業的完成,可以完成從本科生被動接受知識到研究生主動學習、研精覃思亚博竞猜app、積極創新的蛻變過程?!睂W生魏亞瑞表示。

  “通過課程設計,我認為從本科時候知道模擬IC中器件的大小信號模型和基本放大電路亚博竞猜app,到研究生階段知道Vdsat、λ、GWB等參數與器件結構和工藝誤差的關系以及他們對電路性能的影響,開始學會通過仿真工具來理解電路工作原理亚博竞猜app,到開始懂得什么是低壓低功耗、高速和高精度,到主動閱讀一些JSSC或者博士論文亚博竞猜app,然后到懂得原理性電路與實際電路設計之間的差別……”,學生周航深有感觸地說。

  認真細致的講解、循序漸進的引導、形式多樣的互動研討令學習興趣盎然;模擬IC理論分析亚博竞猜app亚博竞猜app、創新思考、集成電路仿真設計令學子提升學習能力,學生們通過課程學習,了解了行業發展動態、領域學術前沿趨勢、祖國IC發展與自己肩上的責任,為其盡快融入到后續的科研工作提供了分析問題、研究設計的思路與方法。同時,也激發了學生的科研興趣,提升了同學們投身IC事業的信心、決心和勇氣亚博竞猜app,堅定了同學們科研報國的理念和責任。

  一路走來,羅萍收獲了歷年學生的好評、歷年的校督導組評教的優秀亚博竞猜app,并先后獲得“研究生教學優秀主講教師”、“研究生教學優秀獎”、“電子科技大學唐立新獎教金”、成電研究生教學優秀獎等榮譽。

  教學過程中,“教”是載體亚博竞猜app,“學”才是主體。羅萍認為,一定要思考“教”與“學”如何達到諧振頻率,產生最大振幅、得到最大輸出?!白鳛槔蠋?亚博竞猜app,一定要站在學生的角度,換位思考看待各個知識點,考慮怎么從不懂到懂、不會到會亚博竞猜app,從而設計出更合理的課程教學方法,打造《模擬集成電路分析與設計》‘金課’,我還一直在路上?亚博竞猜app!?/p>


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