实践教学体系

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集成电路设计与集成系统


在专业建设过程中,针对工程人才培养过程面临的问题,结合学校的特色优势,紧紧围绕信息通信行业对工人才的需求,以面向实际工程和应用为导向,以工程实践和项目驱动为手段,以能力和素质培养为关键,以全体学生的全面发展为目标,坚持教学和科研的协同,确立了“需求引导、项目驱动、强化实践、教研统一、突出创新、全面发展”的人才培养理念。  

在实践教学过程中,贯彻人才培养理念借鉴,吸收先进的CDIO工程教育模式,将四年的实践环节按照空间维度上的横向相互关联性分为“课内实验-课程设计-工程训练-创新实践”四个层次的实践环节,在时间维度上的纵向相互关联性分为“基础系统实践能力-学科系统实践能力-专业系统实践能力-工程系统实践能力”四个学年的实践环节,即每年度纵向系统实践能力通过横向关联的四个层次的实践环节实现,构建实现如图1所示的项目驱动的螺旋式上升实践教学体系。  

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图1 项目驱动螺旋式上升的实践教学体系  

在课内实验实践环节中,按照CDIO实现一个科研项目中的小模块。第一学年开设电类专业计算机基础、高级语言程序设计课程实验,着重培养学生的计算机基础实践能力,第二学年开设电路分析、模拟电子技术、数字电路与逻辑设计课程实验注重培养学生电子技术应用基础能力,第三学年开设微机原理与嵌入式系统、FPGA设计课程实验注重培养学生嵌入式系统设计基础能力,第四学年开设模拟集成电路设计、数字集成电路设计课程实验注重培养学生的集成电路设计基础能力。通过四年的课程实验实践环节,使得学生在计算机应用、电子技术应用、嵌入式系统设计、集成电路设计方面打下了良好的基础,每学年的课程实验相对前一学年对学生的实践能力要求循序渐进提高,学生的实践能力也相应不断的提升。  

在课程设计实践环节中,按照CDIO实现一个科研项目中的子系统。第一学年开展高级语言课程设计加强学生的高级语言程序设计能力和计算机应用能力,第二学年开展电子技术课程设计(包括收音机、电话机的组装,数字电路设计)加强学生的电子技术应用能力,第三学年开展基于FPGA的嵌入式系统课程设计加强学生的嵌入式系统应用能力,第四学年开展集成电路设计课程设计加强学生集成电路设计能力。通过四年的课程设计实践环节,使得学生在计算机应用、电子技术应用、嵌入式系统应用、集成电路设计方面的工程实践能力得到进一步加强。每学年的课程设计在本学年课程实验的基础上实践能力得到进一步加强,同时是在前一学年的课程实验和课程设计的基础上进一步提升学生的实践能力。  

在四年的课内实验和课程设计实践教学中,以FPGA设计为载体、以软件无线电的“高级语言→汇编→机器目标代码→处理器设计”为主线,以“高级语言及汇编程序设计”和“处理器模拟模型”为先导,从计算机系统结构的角度出发,强调软件和硬件之间的关联,重点在流水线CPU设计,形成了计算机应用工程实践能力培养不断线,培养学生集成电路设计与计算机体系结构相结合的工程实践能力。  

在工程训练实践环节中,按照CDIO实现企业实际工程小项目。将在每一学年用不同的实现方式完成同一个完整的实际工程或科研项目的功能要求。第一学年采用单片机实现项目要求,提升学生对计算机应用的实践能力,同时为第二学年的工程训练打下基础;第二学年在第一学年的工程训练和创新实践基础上,用数字逻辑电路和模拟电路在PCB上完成项目要求,提升学生对电子技术应用的实践能力,同时为第三学年的工程训练打下基础;第三学年在第二学年的工程训练和创新实践基础上,用软硬件在FPGA上实现项目要求,提升学生基于FPGA的嵌入式系统应用实践能力,同时为第四学年的工程训练打下基础;第四学年在第三学年的工程训练和创新实践基础上,用专用集成电路的方式实现项目要求,提升学生集成电路设计实践能力,同时为毕业设计打下良好的基础  

在四年的工程训练,以企业实际工程项目为目标,以“单片机控制系统→系统模块开发→FPGA实现→集成电路设计”为主线,贯穿四年的工程训练实践教学环节,形成了通信系统工程实践训练不断线,培养学生集成电路设计与通信系统相结合的工程实践能力。  

在创新实践环节,按照CDIO过程进行软件无线电(SDR)系统(包括算法、体系结构、集成电路)科研项目的完整设计与实现。第一学年通过SDR算法的设计与实现,第二学年通过PCB制作和电子系统设计创新实践环节注重培养学生的创新意识,为第三学年的学科竞赛等创新活动打下基础,第三学年学生根据自己的兴趣爱好以及特长参加SDR系统的数字集成电路设计、模拟集成电路设计、嵌入式系统设计方向的科技竞赛、兴趣小组等进行创新实践,第四学年学生在校内和校外实习基地进行生产实习,根据毕业设计管理办法分别在SDR系统的数字集成电路设计、模拟集成电路设计、嵌入式系统设计方向选择毕业设计题目,进一步提升工程实践能力。