关键词：EDA 集成电路 教改
一、教材问题
北京交通大学电子系从2001年开始招收培养电子专业的本科生，“EDA 原理”课程定位于主要讲解EDA 工具的基本工作原理和EDA 技术，包括最新出现的EDA 软件工具、最新的EDA 研究领域和最新出现的EDA 算法。一般情况下，EDA 公司的工作人员只给其工具的使用者讲述怎样使用工具，怎样设计出正确的电路，至于EDA 工具内部是怎样工作的，EDA 工具采用了什么技术来优化设计等内容则不多讲，这些内容是EDA 公司研发部门所涉及的内容，有一定的保密性。我们发现，在当前出现的关于EDA 方面的书中，有的书主要介绍了硬件描述语言，有的书主要介绍了FPGA 设计工具，有的书主要介绍了某个专用的ASIC 设计工具，有的书主要对SOC的基本知识做了简单地介绍，有的书则主要讲述了一些算法，没有将这些算法和具体的应用联系起来等。学生用这些书作为教材学习一门课程，在课程结束后尽管可以完成一些简单的设计，但学生对EDA 工具的工作原理并没有掌握。在教学过程中，我经常碰到学生问一些简单的问题。例如，集成电路的设计就是用FPGA 来编程？综合中的转换是怎样实现的？从这些简单的问题中我们可以看出，学生对集成电路设计的总体概念和基本原理理解不太透彻。如果不先给学生讲解集成电路设计的基本概念和基本理论知识，或学生没有对这些知识进行消化吸收，就直接用FPGA 等可编程器件来让学生了解集成电路，学生自然认为用FPGA 做设计就是集成电路的设计，学生在IC 设计环境下用鼠标点击综合操作的按钮，就完成了设计的综合过程，学生看不见转换的细节，当然不能明白这个过程是怎样实现的。一方面，现在有些教材的内容比较陈旧，当前集成电路制造技术已经发展到45纳米，电路的有些特征已经和0.18μm 工艺下电路的特征完全不同，互连线的延迟已经成为主导电路时延的主要因素。但当前有些教材在分析电路时延时，还认为电路的延迟主要是由门等元件来决定，互连线的延迟可以忽略不计。甚至有些书本上采用的集成电路元件的符号和主流的EDA 软件工具中使用的符号不一样，影响了学生将来对这些EDA主流工具的掌握。另一方面，在45纳米工艺下，电路的热分析和电源/地网络的优化问题是必须要解决的，还要分析工艺变化（Process variation）对电路的影响等，我们发现在当前的教材中还没有这些反映集成电路技术最新发展的内容。
二、学生问题
当今的大学生很聪明灵活，智力水平高，独立性强，英语水平高，能吃苦，善于人际交往，素质高。这和我国的教育发展是密不可分的，也体现了我国近几十年来教育体制改革的成果。我们很明显地看到，不但大学教育的硬件设施和软件设施有很大程度的提高，学前班、幼儿园、小学、初中和高中的教育都在提高和加强，而且学生父母对学生教育的付出比以前也大多了。所有这些因素使当今的大学生综合素质很高。另一方面，随着经济社会的发展，每年培养的大学毕业生数量的增大，大学生面临着就业的压力。当今的房价比较高，而大学生工作后的工资并没有多大的提高，因为工作的职位少，而求职的大学生比较多。我们目前观察到的一个现象就是许多的工资待遇比较高的大公司不太愿意招收刚毕业的大学生，这些公司希望招收一些从其他公司跳槽的有几年工作经验的大学生，甚至有些公司公开宣布对刚毕业的大学生免谈。在这样的客观因素下，大学生在大学学习期间就想着怎样在毕业之后找到一份好工作的问题，想着怎样在将来激烈的市场竞争中求生存和实现自己的远大理想的问题。如果不让学生看到将来市场的需求，看不到要学习的知识和将来参加的工作的联系，学生往往就表现出对学习没有兴趣，抄袭作业和实验，应付考试，甚至希望带课教师放松对自己的要求等。电子专业大学生的兴趣也是多种多样，有的对数字电路感兴趣，有的对RF 电路感兴趣，有的对EDA 感兴趣，有的对数模混合电路感兴趣，有的对市场营销感兴趣，有的对管理感兴趣，有的对经济感兴趣，有的对出国留学感兴趣，有的对读博士以便将来做教师感兴趣等。总之，怎样正确引导学生沿着自己感兴趣的道路前进并取得最大的成绩是我们大学教育工作者面临的一个问题。
三、教与学方面
大学不是为教育而教育，大学生也不是为学习而学习。衡量一个大学教育质量的高低不是教师说好就好，或受教育的学生说好就好，或某个媒体说好就好。而是以所培养出来的大学生的质量来衡量的。如果一个大学培养的大学生能适应市场经济社会的需要，以自己所学的专业知识为基础找到好工作，大学生能实现自己的理想并为社会创造一定的财富，就可以说这个大学的教育质量比较高。如果某个大学培养的大学生毕业后找不到工作，或者学生所学习的专业知识根本用不上，转行干别的去了，就可以说这个大学的教育质量比较低。总之，大学教育的成败是以培养的学生毕业后的表现来度量的。在教学过程中，我发现有时非常投入地去讲解某些课程内容，以后发现学生对这些内容的掌握并不是很深刻。有时候对某些课程内容简单讲一下，以后发现学生对这些内容掌握得挺好，还时常问一些相关的问题。
这可能与学生的兴趣有关。现在的大学生比较自由，可自由安排的时间很多，对自己感兴趣的问题会花很多的时间去探索，对自己感兴趣的内容自己会花比较多的时间去学习。总之，他们是以自己的那些标准去度量一切事物的，其他人比较难以使他们改变自己的标准，因此引导就非常重要。在教学过程中，我发现如果先讲解一下实验的基本内容和原理，然后让学生去做实验，最后逐个考核一下，逐个问一些问题，让他们逐个当场对实验条件进行修改、重新做实验并分析实验结果，这样可以取得更好的效果。如果不逐个进行实验考核，有些学生就有可能直接拷贝其他同学的实验结果交给教师，或简单地重复一下其他同学的实验过程，没有了解实验的基本原理，知识掌握得比较肤浅。当前的大学生就业压力大，竞争压力大，有时受社会上不良习气的影响，一些大学生往往表现出浮躁的特点。有些学生眼高手低，说起学问来头头是道，真正动手做产品就不行了。这是我们教学中需要考虑的问题。
四、社会需求方面
集成电路是信息社会的基石，集成电路人才的需求在国内外都是很旺盛的。由于集成电路的设计是一门很复杂的并行工程，刚毕业的大学生很难立即从事集成电路的设计，往往需要在该行业锻炼几年后才能从事设计。要从事如模拟射频集成电路的工作，需要10年左右的时间去磨炼。因此，当前的情况就是集成电路人才的市场需求量很大，但满足要求的人才很少，刚毕业的集成电路专业的大学生很难立即发挥作用。这是我们高校教育工作者必须考虑的一个问题。
五、结束语
当前，我国每年需要进口大量的集成电路芯片，以满足各种产品的需要，芯片成为了制约我国多种自主品牌产品发展的主要因素。为此，国家每年都拿出了大量的资金用于集成电路芯片的研发和制造，并专门给集成电路发展制定了多项优惠政策，为集成电路产业的发展创造了非常良好的发展环境。现在我国急需大量的集成电路人才，引进只能解决很小的一部分问题，大部分的人才需求还得靠我国的高校来培养。因此，如何培养大量适合社会发展需要的集成电路专门技术人才，就是全国高校的管理者和教师考虑的问题。本人教“EDA 原理”课程已经有4年，在不断地总结教学经验，不断学习新的EDA 知识，开发新的教学方法，在采用多个国内外教材教学的同时，也给学生讲解一些最新的EDA 会议上的论文，试图采用多种教学方法，并和集成电路行业的实际联系起来讲解某些课程内容，以激发大学生的学习兴趣。从学生的反映来看，这些方法很好，但我们还没有对这些方法产生的效果进行精确度量。下一步，我们将做这方面的工作，并针对本文中提出的问题进行深入研究和分析，以教学实践为检验标准，总结出一整套教学方法来，与国内外同行共享。
机械工程及自动化专业课程体系改革研究
孙海波，李建勇，李长春，鄂明成
（北京交通大学机电学院，100044）
摘要：“制造大国”向“制造强国”的转变，对机械类人才的培养提出挑战，必须对传统的机械类专业在课程体系上进行调整与改革。本文提出了以设计、制造自动化技术为主线，以培养工程实践能力和创新素质为核心的机械工程及自动化课程体系，并应用于制订新的培养计划。
关键词：机械类 课程体系改革 综合实践
当前我国正努力实现从“制造大国”向“制造强国”转变。机械专业是一个传统的工科专业，是其他制造业的基础。然而传统的制造业已经无法从根本上满足现代生产的需要，用微电子技术和信息技术来改造和提升传统制造业而形成的现代制造技术，已为各国政府和制造业界普遍关注。现代制造技术的内涵极其丰富，不仅可以覆盖机械工程的主体内容，而且还涉及电子、信息、管理等其他领域。制造业对人才的需求已经相应地发生了重大变化，要想保证满足社会经济建设、发展对机械类专业人才的需求，必须对传统的机械类专业在课程体系上进行改革。
一、课程体系改革的指导原则
合理地设置课程体系是整体优化知识结构的关键环节，是实现专业定位和人才培养目标的重要保证。
在先进的教育理念指导下，根据现代制造技术中的重要内容设计了教学主线。
在以设计、制造自动化技术为主线，以培养工程实践能力和创新素质等综合素质和能力为核心的原则下，紧紧围绕着21世纪机电工程科技发展趋势和高等教育对人才培养的需求，制定了课程体系的建立和优化的指导原则：
（1）强调系统性、综合性及针对工程溯源问题的开发性训练，以提高学生综合运用所学知识解决设计、制造过程中各阶段、各层次问题的能力，强调运用先进技术和实用技术解决工程问题的创新素质的训练和培养问题；
（2）打通设计、制造自动化主线，努力使产品开发过程与教学过程相吻合；
（3）实现集成化的整体教学思想，尽量体现“设计与制造相结合”、“基本理论与工程应用相结合”、“单元技术与系统思想相结合”、“机与电相结合”、“工程技术与管理科学相结合”、“实践能力与创新素质相结合”、“经典内容与高新技术相结合”的原则；
（4）实践性教学环节以多模块（按教学内容划分）、多形式（虚拟仿真、教学系统、工业环境）、多层次（基本技能训练-工程能力综合训练-创新实践）进行建设。
二、理论课程体系设置
根据上述原则，设计了理论课程体系的基本框架如图2所示。机械工程及自动化专业的3个平台包括以机械设计基础类、机械制造基础类、检测与控制基础类模块课程组成的专业基础平台，以计算机辅助设计与制造、机械创新设计、先进制造系统及机电一体化技术等课程为主体的专业特色平台，以科研技能训练、创新工程、工程训练、科研实践、学科竞赛和各种技能培训等课程（环节）为主体的综合素质平台。前两个平台主要进行专业知识、技能的培养和教育，以及以此为载体的工程能力和创新素质的培养，其知识点通过主线串接，实现以线串点、以点带面的系统教育，避免各门课程之间的知识割裂。第三个平台与前两个平台相配合，以科研素质和创新能力为主要培养内容。在课程体系规划、设计过程中注意必修和选修、课内和课外、理论和实践不同形式教学环节的集成、交叉与配合，实现现代机电产品从开发、设计到制造的贯通教育，真正突出专业理论和专业技能、工程能力和创新素质的培养，达到人才培养最终服务于工程实际的目的。
（一）3个层次的实践教学内容要求
（1）基本工程素质和工程能力的训练。包括科学试验、观察能力、获取新知识及信息、外语和计算机基础的训练，主要通过实验、认识实习、有关课程设计和上机等教学实践活动来实现。
（2）综合素质和综合能力的训练。这方面的训练主要通过生产实习、社会实践、有关课程设计和毕业设计来实现。
（3）创新素质和创新能力的训练。这方面的训练主要通过综合性设计训练、设计性和综合性实验、学科竞赛和科技活动来实现。
第一层和第二层要求是基础，是实践教学必须确保的，第三层的实现具有一定的难度，应根据各院校的实际情况逐步摸索出适宜的模式。
（二）4个模块的实践教学内容安排
实践教学的内容安排在打通主线的基础上，有机地融入和辐射相关领域的知识，使实践教学内容朝着体现机械、电子、信息和系统工程的实践教学模式发展，从而较好地实现设计与制造、机与电、基本理论与工程应用、经典内容与高新技术、单元技术与系统思想、工程技术与管理科学、实践能力与创新素质的融合，提高学生从工程的角度综合运用所学知识来解决设计、加工过程中各阶段、各层次问题的能力。
