正文 麵向實踐的現代SoC設計課程教學方法探索(2 / 3)

教材理論性強,缺乏與實踐教學的聯係 目前國內SoC設計技術相關教材種類很多,但大多數理論性強,不夠形象生動,基本隻是對設計流程簡單羅列,所舉示例不夠直觀,很少或者沒有配套的實驗,和實踐教學存在脫節,不能直接與SoC係統設計相對應,從而達不到理想的教學效果[3]。現代SoC設計課程多數為高年級本科生和低年級研究生選修,這個階段學生對於SoC係統有一定的理解,但對於具體的設計方法和涉及的工具鏈還沒有清晰的認識,對部件的功能和結構分析的能力也還比較弱,急需通過一定的工程實踐來提升設計能力。在實踐過程中可以鞏固所學的理論知識,同時對理論知識更好地理解又會進一步指導實踐[2,4]。

涉及的知識麵廣,橫向和縱向存在很強的關聯性 SoC設計是集成電路設計領域一門重要的課程,涵蓋的知識麵很廣。從底層的半導體物理器件,到芯片封裝測試及其應用都有涉及,橫向與縱向的知識關聯性強。一方麵,該課程先修課程本身難度就較大,與數字集成電路設計、數字邏輯和硬件描述語言等先修課程有縱向的密切關聯。如果學生沒有很好地掌握這些知識,勢必影響到現代SoC設計課程的學習。這種縱向聯係增加了教師的講授難度,製約課程教學的立體化展開,從而也製約了實踐教學的開展[5]。此外,該課程與同期開設的高速PCB設計、高級計算機體係結構、微處理器設計等課程也有較為重要的聯係。多年的教學經驗表明,SoC設計等硬件類課程間缺乏統一規劃和協調,教學存在內容大量重複或缺失、課程之間內容脫節嚴重等問題[2]。

另一方麵,該課程各個知識點之間橫向聯係密切,這些關聯使得現代SoC設計的教學不同於其他課程,對各知識點的介紹不能一步到位,而是逐步深化、層層遞進,無形中增加了理解和教學的難度[2]。

實踐環節過分單一化,不能與理論教學有效結合 現代SoC設計配有專門的實驗課程,擁有專用實驗平台,但往往受限於EDA工具的選擇、廠家定製硬件的配套實驗,不能有效結合課堂教學內容。由於硬件課程本身上手比較難,學生初學時往往不知道從何下手,同時實踐教學與理論授課也不能很好地直接對應,特別是較為複雜的實驗係統很難徹底完成,需要學生課後花更多的時間和精力去消化。

3 教學改革與實踐環節設計

針對現代SoC設計教學中存在的上述問題,自2010年起,本單位逐步進行現代SoC設計課程的教學內容與教學方法改革,強化實踐環節,取得一定的實踐教學經驗。

團隊互動式教學 SoC課程涵蓋了當前ASIC設計的整個設計流程,包含芯片前後端設計、可測試性設計、低功耗設計等內容,一位教師難以透徹地講解到所有的知識點。本單位結合承擔的科研項目實際,參考國家級精品課程教材,以研究生入學考試大綱為指導,根據每位授課教師在科研項目中的特長,對教學內容進行調整,並創新式地采用團隊式互動教學方法,由多位教師共同講授一門課程,從而全方位多角度傳授課程的知識要點[2]。

1)團隊式互動教學方法是指由多位知識互補的教師組成教學團隊完成一門課程的講授。每位教師直接參與先行理論授課與後繼課程的實踐教學環節,實現理論授課和實踐教學的統一。同時,由授課團隊共同完成課程內容修訂、課程體係講座、實踐環節設計和指導,並親身在相關課程中主講若幹學時或講座,介紹課程之間的關係,實現課程體係的貫通式教學。例如,為了更好得與計算機係統結構課程銜接,“現代SoC設計”主講教師要為“計算機係統結構”課程開設“指令集設計”“流水線技術”等講座,激發學生的學習興趣,明確計算機係統結構課程在現代SoC設計教學中的地位和聯係[2]。

2)增加對硬件設計的綜合分析。在團隊教師協助下,增加對基於ESL的SoC設計、基於平台的SoC設計等的介紹和學習,為後繼課程做好技術鋪墊,積極引導學生思考,重新認識硬件基礎對於專業學習的重要性,改變“重軟偏硬”的思想,而深化“軟硬結合,相得益彰”的認識[2]。