引入CDIO模式的《集成电路版图设计》课程开发实践

摘要：伴随着高等职业院校的教育改革，将CDIO的教育模式引入到《集成电路版图设计》教学开发中。鉴于CDIO教育理念的先进性、教学层面的系统性及其广泛的适应性，对《集成电路版图设计》课程进行了重新设计。本文从引入CDIO教育模式的必要性与必然性的分析到课程评估的结论，阐述了该课程设计开发的整个过程。

关键词：CDIO；高职教育；集成电路版图设计；课程开发

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2012）04-0090-02

CDIO是基于项目学习的一种模式，是工科教育“做中学”的一种。CDIO代表构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）、运作（Operate），它以工程项目生命周期为载体，培养学生的学术知识、职业道德和运用知识解决问题的能力、终生学习能力、团队交流能力和大系统掌控能力。此教育模式是由麻省理工学院（MIT）和瑞典皇家工学院等发起，现已运用到几十个大学的众多专业，并获得产业界认可。

高职教育改革及引入CDIO教育模式的必要性与必然性

高等教育是在完成中等教育的基础上进行的专业教育，是培养高级专门人才的社会活动。职业教育是对受教育者施以从事某种职业所必需的知识与技能的训练，因此，职业教育亦称职业技术教育或实业教育。“高等职业教育”是“高等”与“职业教育”两个概念的复合。

我国高等职业教育的人才培养目标从开始提出的“技术型人才”、“应用型人才”，到后来的“实用型人才”，再到现在提出的“高技能人才”，多年来一直处于变化不定之中。高职培养的人才类型是实用型、应用型，与普通高等教育培养的人才是有差异的。所谓高技能人才，工作内涵是将成熟的技术和管理规范转变为现实的生产和服务，工作场合和岗位是基层第一线。

苏州工业园区职业技术学院的办学理念为“企业的需要，我们的目标；学生的需求，我们的追求”。近些年，我们在专业建设和课程教学改革方面做了许多探索，协助毕业生提高就业信心，实现优质就业，传统教育下的毕业生上岗适应慢，沟通能力差，动手能力弱，缺乏团队合作经验，缺少创新精神和创新能力、职业道德、敬业精神等人文素质薄弱，频繁“跳槽”等，而这些都难以符合现代企业的需要。教育模式的改革势在必行，而CDIO教育模式恰恰有针对性地对传统教学中存在的诸多弊端做出了全面、系统的指导，CDIO教育模式引领了高等职业教育改革的必然性。

应用CDIO模式开发《集成电路版图设计》课程

（一）《集成电路版图设计》的课程理念与思路

《集成电路版图设计》课程是一门实践性很强的课程，针对课程特点，课程设计的基本思路是从岗位实际需求出发，从培养学生学习兴趣入手，在传授知识过程中重视能力培养，强化学生的自学能力和分析、解决问题的能力。具体做法是：

全程实施项目教学 本课程围绕多个相对独立的案例展开。案例的选择强调源于工程实际，注重内容的代表性、针对性、实用性以及先进性，理论知识的选择以“必需，够用”为原则。教学实践表明，案例教学使教学内容直观、具体、形象，易于接受，也使教学内容与工程实际及职业岗位紧密联系，有利于课内知识向工程实际拓宽、技术知识向工程实践迁移，从而有力促进了学生职业能力的发展。

全程实施情境式教学 本课程改变了将理论与实训分开的传统模式，在教学中设计了8个学习情境，每个情境都以相应的工业案例为主线，按照“资讯决策计划实施检查评价”的流程授课，使学员在学中做、做中学，以提高IC版图设计技能训练的水平。同时，通过情境式教学，学生的学习兴趣和参与度大大提高，不仅培养了团队合作精神和沟通能力，还培养了学生的组织协调能力。

小班互动式教学 为达到更好的教学效果，本课程采用24人小班制教学，全程在实训室教学。根据教学内容采取“先讲，后练”、“边讲，边练”、“先练，后讲”等方法，从第一次课开始就设置实训操作内容，调动学生的主观能动性，增加师生互动性。

企业实训 通过校企合作建设校外实训基地的方式，安排学生到专业设计公司进行实训，扩展学生的知识面和工程认识，同时，提高学生对项目整个流程的认知，提高学生的抗压力，对职业道德和敬业精神的培养具有实践意义。

（二）《集成电路版图设计》之课程标准

《集成电路版图设计》课程标准涉及四个方面内容。

专业知识设计 专业知识方面围绕IC版图设计职业标准所要求的必要的基础知识和基本技能把本课程的内容分成多个模块：基础模块（系统操作部分）、应用模块（软件使用部分）、 基本技能训练模块（基本单元的版图设计）、技能提升模块（整体布局与项目掌控）等4个模块包含了8个情境。具体内容包括：Linux基础、版图识读与电路提取、design rule简表整理、绘制符合design rule的NAD2/NOR2版图、DRC及LVS验证及冲突识别和修改、standard cell的框架结构制定、standard cell版图设计、芯片CD4013的版图设计等，每一个情境都对应了某个特定岗位的部分工作内容。这些情境不仅可提供学生对岗位的认知机会，同时，也可激发自主学习的能动性和积极性。

个人职业技能和职业道德培养 在教学中注重对学生职业技能培养的同时也加强对学生职业道德的养成，用企业对员工的标准来要求学生进行实训，采用定期上交项目总结报告和分组进行项目实施进度报告等方式，为学生今后在企业的发展奠定基础。

团队意识的培养 能够快速地融入一个集体当中是从事设计与研发人员必备的能力，而常常被教育者和学生所忽视，因为传统的教育方式更多地关注对单独个体培养的成效，而实际工作中“独自作战”的时代过去了，取而代之的是团队合作，绝大多数的设计工作需要一个团队协作完成，所以这时人际交往就凸显其重要性。在教学中，我们让学生意识到团队协作的重要性和必要性，并在实训过程中从点滴做起，让学生具有团队合作的意识，如文件夹命名方式、文件管理等采取利于团队完成项目的方式进行设置。

《集成电路版图设计》课程的CDIO系统的搭建 《集成电路版图设计》课程的CDIO系统按照下面的框架完成了搭建任务，如表1所示。

（三）《集成电路版图设计》课程CDIO系统的具体实施

我们在CDIO教学大纲的指导下，对《集成电路版图设计》课程进行设计如下：本课程以源于企业真实的项目（如design rule简表整理，见表2）为载体，将所有需要学习和掌握的内容都围绕该项目设计，形成一个整体。紧紧围绕知识体系教学专业技能提升职业道德养成主线组织教学，快乐教学、快乐学习，引导学生主动学、能做事、会做人。

本课程特色 （1）双语教学，强化应用，适应外企工作。 教师采用双语教学课件与讲义，用两种语言进行教学，学生采用两种语言进行作业，从而强化专业词汇的学习，为适应全英文的工作环境打下了良好的基础。（2）按企业标准建设，内容先进、实用。采用了与众多研发设计公司一致的SUN工作站，建立以UNIX/LINUX系统为基础的网络，安装版图设计普遍使用的Cadence工具软件。（3）企业项目实训。以企业的研发项目（Reverse、design rule简表整理；DRC及LVS验证及冲突识别和修改、standard cell库的建立、芯片CD4013设计等）为载体，在真实的环境（按照企业标准进行实训室配置）下，完成生产性实训任务，完成课程开发教学任务的教师具有多年在外企研发设计的工程背景，学生完成工学结合的作品符合企业设计需要。（4）综合全面的评价体系。理论与实践评价结合，技能训练与表达训练结合，校内教师评价与企业评价结合，学生的自评与互评结合。评价方面包括学习态度、5S素养、项目报告的书写、项目汇报、实践考核和理论考试（按版图设计职业标准四级难度要求随机从题库抽取试题）。（5）增强教师的教学技能。中青年教师、工程师都有学院内部培训课程和企业项目参与的经验，并且要求每年都要开新课和实验、训练项目。每个月都有业务和管理能力评价和学期段考核。参加过的培训都要有项目报告和培训体验交流。在实行课程轮换的同时，实行岗位轮换，使教师熟悉专业核心技术并有扎实的基本功。专业教师通过深入企业和承当企业培训等途径，促使教学与生产实际结合。倡导教师既是讲师、又是实训指导教师，还是培训师和项目工程师，促进“双师型”教师培养。组织教师参加行业比赛，掌握行业的发展动向和需求，客观评价教师的技能水平。

课程质量监控体系的建立 教学质量的好与坏，不单是从学生的考核成绩上来评价，还在学院内设立了专门的教学监管体系，督导组会不定期地进行课堂教学的抽查与监管。更重要的是毕业的学生受到企业的好评，这是对我们课程质量最客观的评价。

课程评估

（一）基本达到预期目的

经过多年的教学实践，CDIO教学模式在《集成电路版图设计》课程中已初见成效，不仅学生在学习过程中表现出很高的积极性，参加职业资格认证测试的微电子专业的学生全部取得了集成电路版图设计师四级职业证书，通过对2008届、2009界毕业生就业调查，我院微电子类专业的毕业生，被苏州工业园区、苏州新区多家知名外企争相录用，就业率达100%。这些企业普遍认为我院的学生工作上手快，适应能力强，担任技术员及助理工程师以上岗位的占75%左右，不少学生已升任工程师助理及工程师。

（二）改进方向和途径

配合微电子专业建设，进行课程教学改革，使我们培养出来的学生全方位发展，符合企业的需求，不是单搞课程的开发，而是要建立起贯通的课程体系，从研发到制造，把先进的CDIO教学模式合理运用到自己的教学实践中去，不能机械地照搬照抄；要针对学生的实际水平和教学内容，提供知识供学生学习。要加强与企业的合作，紧随行业技术的更新步伐，及时更新案例项目。

CDIO教育模式的先进性、普遍实用性是毋庸置疑的，许多学院结合本校和行业特点都探索出新的模式。我们借鉴新加坡南洋理工学院教学模块化的成功案例，利用CDIO教育模式对《集成电路版图设计》课程进行开发，对高等职业教育的课程改革有一定的指导和借鉴作用。

参考文献：

[1]顾佩华，沈民奋，陆小华.重新认识工程教育：国际CDIO培养模式与方法[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2]张云霞.高等职业教育人才培养模式改革取向[J].职业技术教育，2008，（19）：20-22.

[3]戴勇.创新高职人才培养模式应关注三个层面的改革[J].中国高教研究，2007，（2）.

作者简介：

孙丽莉（1976―），女，辽宁复县人，硕士，苏州工业园区职业技术学院教师，研究方向为微电子技术。