每小我私家操作着一台屋子般巨细的“电脑”,背着巨大的“手机”在和远方的朋友通话,而且声音极差……设想下,芯片泛起前的世界也许只能这样;但芯片的发现,让所有的功效都集中在小小的指甲盖巨细的芯片里面,让所有人都能真正享受这个无线时代带来的便捷……
信息与通信工程学院阎波教授正在讲台上引入她的研究生精品课程“ASIC设计”,娓娓道来的教学,让上这门课的学生有一种豁然开朗的感受。
做项目不知道如何下手、写代码不知道bug在哪儿……初涉科研的研究生“小白”往往有这样的困惑。为了让学生们一开始就打下坚实的专业知识基础,阎波和课程组老师们探索出了“项目式教学-校企类联合-立体化培养”这样一套行之有效的教学要领。
項目式教學:培養自主學習與工程創新能力
随着微电子技术、盘算机技术与通信技术的不停生长,日趋进步和完善的ASIC设计技术逐渐成为现代电子系统设计的焦点技术之一。
“5级流水RISCV CPU的设计与验证”“基于FPGA的PPG(光电容积脉搏波描记法)心率检测仪”“可变参数全配置FIR IP核设计”“基于SoPC的AI加速器”……
加入课程的学生小组,必须以某个具体问题为出发点,通过自主查阅资料寻求适合的解决方案,并分工、相助最终完成芯片前端设计、实现及验证等各个环节的事情。从MATLAB的算法级仿真到设计陈诉撰写,从硬件模块的功效与接口界说到代码的调试与仿真,小组成员们需要花费数倍、甚至数十倍于课堂内的时间,才气通过大量的课外学习和不停实验,推进项目的进展。
“‘先听后做’是学生生涯中的惯性思维。到了研究生阶段,理论知识和实践操作往往是螺旋形的学习轨迹,同学们要掌握‘边做边学’甚至是‘先做后学’。”阎波说。
自主學習的方式有助于進一步培養學生創新能力和工程素養。然而“ASIC設計”課程涉及到的知識面寬、發展更新快,剛入學且沒有相關配景的研究生、基礎相對单薄的同學怎麽學?

研究生精品課程“ASIC設計”(MOOC)
为了让他们能迅速补齐知识短板,课程实施了线上线下混淆式教学模式。在梳理教学内容、完善教学资源的基础上,课程组建设了多个国家级在线课程资源,将行业需求与应用案例、要害技术与研究热点、解决方案与设计要素等实时、高效地引入教学体系,并综合运用研讨、项目、挑战、培训讲座等多种课程形式,淡化知识授受而增强学生探究、理解及创新能力的培养。
校企類聯合:提升全球化思維與國際化視野
“我们要让企业进入课堂,让学生始终紧跟行业前沿,保持开阔的视野。” 课程组深刻意识到优秀的企业在行业生长中能发挥引领作用,因此格外重视校企协同在育人中作用的发挥。

多個校企聯合共建基地的建设,爲校企協同育人發揮了積極的作用
多年以来,课程组始终以全球化的思维和国际化的视野,与商汤、华为、中兴、ARM、Intel(ALTERA)、AMD(Xilinx)、MENTOR GRAPHICS等多家海内外著名公司保持了恒久、友好的相助关系。
校企协作体现在平台共建。“电子科大-Intel人工智能芯片与辖档酮合实验室”“电子科大-商汤嵌入式人工智能联合实验室”“中科曙光-电子科大先进微处置惩罚器国家工程实验室”等多个校企联合共建基地,为教学提供了一流的可编程ASIC和SoC设计综合、仿真软件,完整笼罩了从芯片设计、仿真、验证到测试的各个环节,为学生的实践、创新能力培养提供了良好的情况。

課程組與中國領先的通信IC設計公司中興微電子配合開設校企聯合課程
校企协作也体现在课程共建。在学校研究生院等部门的支持下,课程组邀请到中国领先的通信IC设计公司中兴微电子有线芯片开发部卖力人、技术专家等深度加入教学内容设计与全程课堂教学。
在专门为校企相助设计的技术讲座中,中兴微电子的专家解说了大规模先进工艺芯片的端到端设计流程和技术难点,拓展了同学们的视野,激提倡各人的科研兴趣。
针对前期收集的课程项目中的共性问题,企业技术专家精心准备了一系列指导文档,内容涵盖文档编写、代码规范、功效测试细节等多个环节,既强调设计技术的提升,又向同学们展示了工程项目中的团队协作实践。
在抓住共性问题的基础上,企业技术专家还考虑到同学们差异化的技术基础,为各人提供了区分难度梯次的项目选题指导。
在课堂研讨历程中,企业技术专家对同学们的项目代码与设计文档逐一点评并给予革新意见;同时结合企业实际落地需求,启发同学们对设计思路与细节进一步思考与优化,将创新思维潜移默化到学生的知识学习与项目设计历程中。此外,专家们也结合就业市场现状,对数字IC设计偏向的职业生涯计划进行了解说,资助同学们对未来的就业计划有更清晰的认知。
与企业专家的零距离交流,资助学生实时罗致到行业的最新动态,有助于扩展视野、提升自信。同学们也纷纷体现,在对行业应用偏向和具体需求有了更深刻理解的基础上,将以前课堂上学到的理论知识快速、高效地转化到实际项目开发与工程应用中“似乎也没有想象的那么难”。
立體化培養:學以致用,用以促學
以问题为导向、以知识为主线,强调教学与科研相助、理论与实践并重,能够在理顺知识体系架构、高效发挥课堂教学效率的基础上,通过理论课程体系、工程实践训练、科研能力培养的渐进式多条理的学习历程,极大提高研究生的工程实践能力和学术研究能力。
考虑到同学们有差异学科配景和知识基础情况,课程组从教学内容设计、项目选题引导、研讨节奏把控等各个环节都做了精心设计,划分了基础模块设计实践与验证、高级算法IP设计实现与验证、SoC系统搭建与软硬件协同设计验证等三个难度条理,并尽可能涵盖从前端到后端的全流程步骤、从算法到器件的各优化条理。
对于科研基础较为单薄的研究生,完成了这样的一门课程,等同于进行了一次老师手把手教、全程答疑的科研入门训练。
“我们小组相助完成了ASIC设计的每一个环节,在方案设计阶段,我们需要利用MATLAB进行频谱仿真与分析以找到满足要求且适合硬件实现的滤波算法;在硬件实现阶段,我们实验了差异IP核的设计和使用要领;在仿真验证阶段,我们开始认识到仿真验证环节的重要性以及陪同的巨大事情量。通过课程学习,我们对完整的ASIC设计流程有了直观的理解与实践,获得了老师和同学们的许多资助,我们的硬件设计能力、文档撰写水平也更上了一层台阶。”加入课程学习后,郭伦壹同学如是说。
教学与科研的无缝融合不仅体现在将科研项目及结果运用于教学环节,更重要的是研究生在教学历程中体现出来的创新意识和创新结果也能够反过来促进科研。




學生項目設計
在心率检测仪设计中,同学们需要先对输入信号进行滤波以去除滋扰噪声。为了找到更准确的波峰波谷点,同学们于细节处加入了自己的创新与巧思,实验了包罗“双阈值法”在内的种种小技巧,最终获得了满意的效果。
这种引导同学们不停实验并深度挖掘种种“创新”思路并优化的教法,获得各人的一致点赞。
课程组老师不仅勉励同学们将科研项目小难题带进课堂讨论,也推动同学们积极加入种种高水平学科竞赛,如研究生电子设计大赛、FPGA创新大赛、嵌入式芯片设计大赛等,都有效引发学生学习兴趣,提高创新意识。
部门科研题目也会作为竞赛训练的备选题库,促使学生越发关注社会实际需求、从差异层面对行业应用前景进行深入了解和积极思考。
课程组还勉励团队的优秀博士、硕士研究生深度加入本科教学环节,通过担任课程助教等方式锻炼研究生的组织、交流及协作能力。
課程思政:強“芯”夢邁出一小步
全面推进课程思政建设,是落实立德树人基础任务的一定要求,是全面提高人才培养质量的重要任务。为此,阎波及其课程组在课程教授历程中,有机融入“求真求实、工程伦理、工匠精神、荣誉精神、国家意识、全球视野”等“思政”元素,进一步启迪学生的哲学思辨、科学思维、系统思维和创新思维。
当今国际政治、经济大配景下,“芯片强国”是我国近年来的重要课题。在课程教学历程中,阎波就结合华为芯片断供事件、美国商务部“黑名单”上榜事件等,引导同学们就新时期中国芯片行业是走“自主研发之路”照旧“买来主义”、“怎样才气算是芯片强国”等问题展开深入研究和探讨。
“我们在课堂上通过寓目网易科技的《中国芯片,路在何方》访谈节目,结合近年来的华为事件引发海内对芯片技术及工业生长的关注等,开展了深入的小组研讨和交流,这种形式进一步引发了各人‘芯’系祖国,为服务国家茂盛、民族再起孝敬力量的决定。” 信通学院余慧敏同学说。
同学在课程中的收获也反映在评教上:“这类理论与实践相结合的课大大增强了我的项目动手能力,希望研究生阶段能再多些这样通过解决实际问题提升自主学习、系统分析及动手能力的课程!”“课程模式很好,通过真正加入实际科研项目中的问题求解,我对验证方案有了清晰的认识,每次课都有新收获!”“从未有一个时候感应科技自立自强如此重要迫切,强‘芯’责任在我,时不我待!”……
阎波相信,教育革新的基础中心点就是学生,而自主学习能力是创新型人才培养的重要内容。以“教”为中心向以“学”为中心的转变不是一朝一夕的事情,只有在“莫听穿林打叶声,何妨吟啸且徐行”的坚守中,始终坚持“教书”和“育人”相统一,才气最终到达“潇潇有雨声,润物细无声”的育人效果。