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作者簡介:楊青(1976-),女,瑤族,廣西桂林人,桂林電子科技大學(xué)電子工程與自動(dòng)化學(xué)院,副教授;許川佩(1970-),女,廣西北海人,桂林電子科技大學(xué)電子工程與自動(dòng)化學(xué)院,教授。(廣西桂林541004)
基金項(xiàng)目:本文系新世紀(jì)廣西高等教育教改工程資助項(xiàng)目(項(xiàng)目編號:2010JGB030)的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2012)12-0087-02
2010年5月,桂林電子科技大學(xué)(以下簡稱“我校”)經(jīng)過專業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,建立了新的電子工程與自動(dòng)化學(xué)院,下設(shè)自動(dòng)化、測控技術(shù)與儀器、光信息、智能科學(xué)與技術(shù)、電子信息共六個(gè)專業(yè),在2010級學(xué)生的教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃中,做了相應(yīng)的一些修訂,首次將“電路分析基礎(chǔ)”課程(以下簡稱為“電路”)從大二第一學(xué)期調(diào)整到大一第二學(xué)期開設(shè),并在全院打通選課,設(shè)置了課程負(fù)責(zé)人,參加了學(xué)校實(shí)施的教考分離統(tǒng)考。“電路”課程是電子工程與自動(dòng)化學(xué)院所有專業(yè)都開設(shè)的一門重要專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課,也是學(xué)生接觸到的第一門專業(yè)課,其教學(xué)任務(wù)是引導(dǎo)學(xué)生掌握電路的基本概念、基本理論和電路分析的基本方法,為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)提供必要的理論基礎(chǔ)知識。由于該課程與后續(xù)專業(yè)課程如“模電”、“數(shù)電”、“微機(jī)接口”、“電子技術(shù)綜合課程設(shè)計(jì)”等密切相關(guān),具有基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間的橋梁作用,有著十分重要的教學(xué)地位。[1]在經(jīng)過調(diào)整與改革后,學(xué)生對教師的教學(xué)評價(jià)如何,學(xué)生自身的學(xué)習(xí)態(tài)度及學(xué)習(xí)方法如何,他們有何反饋性的意見?為了從學(xué)生的角度收集各方面材料,以便為今后提高“電路”課程教學(xué)效果提供一些可靠的依據(jù),我們于2011年12月對2010級各專業(yè)學(xué)生開展了問卷調(diào)查。共發(fā)放了200份調(diào)查問卷,回收了198份,其中4份未答完問卷作廢,有效問卷194份。
一、問卷設(shè)計(jì)
本次問卷調(diào)查的目的在于了解學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度與方法、對“電路”課程的教學(xué)方法手段是否滿意、對“電路”課程的考核機(jī)制是否認(rèn)同、有何意見反饋,因此問卷主要包括以下內(nèi)容:[2]
(1)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)態(tài)度與方法。
(2)學(xué)生對課程教學(xué)的滿意度。
(3)學(xué)生對考核機(jī)制的認(rèn)同度。
(4)學(xué)生反饋意見。
二、調(diào)查結(jié)果分析及對策研究
1.學(xué)生的課程學(xué)習(xí)態(tài)度與方法
調(diào)查表的第一部分是了解學(xué)生對課程的重視程度,學(xué)生用于課程理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的時(shí)間,參與輔導(dǎo)答疑的情況等,從而了解學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)方法習(xí)慣。表1是對學(xué)生學(xué)習(xí)情況選擇題答案統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
從表1的數(shù)據(jù)可以看到,只有61.5%的學(xué)生明確“電路”課程的重要性,表明學(xué)生在對待該課程的態(tài)度上需要提高,這與學(xué)生才接觸到專業(yè)課有一定關(guān)系。這需要任課教師在正式授課前花上一定時(shí)間來強(qiáng)調(diào)課程的地位和意義,整個(gè)授課過程中注意穿插與后續(xù)課程的關(guān)聯(lián),讓學(xué)生認(rèn)清自己所處的學(xué)習(xí)階段和位置,進(jìn)一步明確課程重要性。
絕大部分學(xué)生對理論課程不做課前預(yù)習(xí),對于實(shí)驗(yàn)課程能課前預(yù)習(xí)。電路實(shí)驗(yàn)是在我校的教學(xué)實(shí)踐部獨(dú)立開設(shè),我校教學(xué)實(shí)踐部的電路電子實(shí)驗(yàn)中心是國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心,保證一人一臺裝置,內(nèi)容驗(yàn)證的少,設(shè)計(jì)的多,驗(yàn)收嚴(yán)格,促使學(xué)生對實(shí)驗(yàn)十分重視。理論課程每個(gè)班100人左右,全院打通選課,師生不熟悉,學(xué)生不預(yù)習(xí),習(xí)慣被動(dòng)接受知識,課堂互動(dòng)性不能完全發(fā)揮。我們可以考慮分專業(yè)、開小班,多設(shè)計(jì)課堂思考題和習(xí)題,從而加強(qiáng)互動(dòng),改善學(xué)生不預(yù)習(xí)的不良習(xí)慣。調(diào)查還表明只有65%的學(xué)生能在課后獨(dú)立完成作業(yè),復(fù)習(xí)和查閱課外參考書的學(xué)生更少。“電路”課程理論性強(qiáng),分析方法靈活豐富,如果學(xué)生對課后作業(yè)馬虎應(yīng)付,甚至抄襲,又不參考輔導(dǎo)書,不做相應(yīng)的習(xí)題集,只局限于教師課堂上講的有限例題,學(xué)習(xí)效果必然大打折扣。可以考慮加強(qiáng)平時(shí)測試,如每上完1~2章,進(jìn)行一次測試,測試成績計(jì)入平時(shí)成績,同時(shí)增大平時(shí)成績在總評中的比重。
課程輔導(dǎo)教師要每周一次在固定時(shí)間和辦公室給學(xué)生答疑,來積極詢問教師獲得幫助的學(xué)生僅有23%,學(xué)生反饋答疑時(shí)間常有課。但近60%的學(xué)生經(jīng)常訪問本校網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺,在網(wǎng)上留言或在線答疑,說明學(xué)生喜歡網(wǎng)絡(luò)這一新興的交互方式,目前我校的“電路”課程正在申報(bào)廣西區(qū)精品課程,到時(shí)精彩的課程視頻,多媒體教案,網(wǎng)絡(luò)答疑系統(tǒng)會進(jìn)一步完善。當(dāng)然在辦公室答疑的教師要盡量選擇學(xué)生沒有課的時(shí)間段,不讓答疑形同虛設(shè)。另外,值得一提的是,要想學(xué)生有好的學(xué)習(xí)方法與習(xí)慣,教師應(yīng)向?qū)W生推薦一些好的教輔資料,本校、外校的精品網(wǎng)站,必要時(shí)幫助學(xué)生做一些課程學(xué)習(xí)規(guī)劃。[3]
2.學(xué)生對課程教學(xué)的滿意度
調(diào)查表的第二部分是了解學(xué)生對課程教材選擇、課程教學(xué)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開設(shè)、教師教學(xué)方法手段等方面的滿意程度。表2是課程教學(xué)情況選擇題答案統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
表2課程教學(xué)選擇題答案統(tǒng)計(jì)結(jié)果
題目答案 學(xué)生選擇比例
理論課程教材滿意 95.0%
實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書編寫滿意 90.3%
理論課程內(nèi)容合理 88.6%
實(shí)驗(yàn)課程開設(shè)合理 85.6%
老師上課進(jìn)度安排適中 79.5%
多媒體加黑板授課效果好 35.3%
黑板授課效果好 65.7%
教師課堂教學(xué)效果滿意 87.2%
電路理論課選用高等教育出版社出版的李瀚蓀的《電路分析基礎(chǔ)》第4版教材,實(shí)驗(yàn)教材是我校教學(xué)實(shí)踐部編寫的,學(xué)生對教材是比較滿意的。對課程內(nèi)容和進(jìn)度安排也較滿意。在授課方式上,大部分學(xué)生喜歡黑板授課,感覺在思維上與教師更加同步,也有學(xué)生認(rèn)為多媒體加黑板教學(xué)是不錯(cuò)的方式,對教師課堂教學(xué)總體還是較滿意的。學(xué)生反饋意見:一是感覺該課程理論性較強(qiáng),比較難理解,做過實(shí)驗(yàn)后仍覺得理論和實(shí)際有些脫節(jié);二是多媒體課件內(nèi)容多,講得快,跟不上教師思維;三是作業(yè)反饋較慢,批注太少。對此,提出的對策是:進(jìn)一步提高教師自身素質(zhì),青年教師多參與科研,與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的教師結(jié)為教學(xué)對子,在教學(xué)中從工程需要的角度去進(jìn)行理論講解,再回到工程應(yīng)用中,變理論的抽象性為理論的應(yīng)用性。另外加強(qiáng)教師教學(xué)基本功,鼓勵(lì)教師參加教學(xué)技能競賽,課件制作培訓(xùn)班,努力提升多媒體課件質(zhì)量,嚴(yán)格把關(guān)多媒體授課的審批。還要定期召開教學(xué)研討和進(jìn)行集體備課。此外盡量安排課程主講教師兼任輔導(dǎo)教師,這樣對整個(gè)教學(xué)過程把握更好,作業(yè)批改需指出錯(cuò)誤及原因,及時(shí)發(fā)現(xiàn)抄襲現(xiàn)象,嚴(yán)格糾正。[4]
3.學(xué)生對考核機(jī)制的認(rèn)同度
調(diào)查表的第三部分是了解學(xué)生對學(xué)校采取理論大課教考分離、實(shí)驗(yàn)獨(dú)立考核的考核機(jī)制認(rèn)同度。表3是考核機(jī)制認(rèn)同度選擇題答案統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
表3考核機(jī)制選擇題答案統(tǒng)計(jì)結(jié)果
題目答案 學(xué)生選擇比例
支持理論課教考分離 53.7%
支持實(shí)驗(yàn)獨(dú)立考核 91.9%
課程總評成績平時(shí)與考核三七開 80.6%
實(shí)驗(yàn)獨(dú)立考核是指實(shí)驗(yàn)課程的考核與理論課程的考核不掛鉤。學(xué)校有部分專業(yè)基礎(chǔ)課采用這樣的考核方式。若實(shí)驗(yàn)不通過,只能重修實(shí)驗(yàn),90%多的學(xué)生支持實(shí)驗(yàn)獨(dú)立考核。學(xué)生也基本認(rèn)同課程總評成績中平時(shí)成績和考核成績?nèi)唛_,總評成績是否達(dá)到60分,關(guān)系到是否要重修該課程。學(xué)生不太認(rèn)同的是理論課的教考分離。
理論課教考分離是指學(xué)校針對全校通開的“高數(shù)”、“電路”、“模電”、“數(shù)電”之類的課程考試試卷由教務(wù)處指定一名非任課教師出題,考試題從學(xué)校建設(shè)的試題庫中選題,另一名非任課教師試做,從而把握試題難度。目前學(xué)校的大部分專業(yè)課程是由任課教師自己出題,并在考前進(jìn)行針對性的復(fù)習(xí),教考分離與之相比顯然難度要高,這是近一半的學(xué)生不支持教考分離的主要原因。然而教考分離更能體現(xiàn)出考試的公平公正,衡量各學(xué)院的教學(xué)效果與學(xué)習(xí)學(xué)風(fēng),這是我們需要堅(jiān)持的。對此,指出的對策是:一是教師與學(xué)工配合,加強(qiáng)教學(xué)過程的監(jiān)管,讓學(xué)生樹立良好的學(xué)習(xí)風(fēng)氣,杜絕投機(jī)和僥幸心理。二是可以考慮在課程網(wǎng)站上公布考試大綱,建立網(wǎng)上習(xí)題庫,公布?xì)v年試題或模擬題,讓學(xué)生進(jìn)一步把握復(fù)習(xí)方向。三是教師主動(dòng)抓考前訓(xùn)練和平時(shí)測試,促使學(xué)生學(xué)習(xí),如果平時(shí)測試多的話,可加大平時(shí)分比重,更靈活地處理課程的總評通過率。
三、小結(jié)
這次的問卷調(diào)查對進(jìn)一步做好“電路分析基礎(chǔ)”課程的教與學(xué)工作提供了啟示。對學(xué)生來說,必須要明確課程的重要性,端正學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)風(fēng),養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。對教師來說,要進(jìn)一步研究教學(xué)內(nèi)容與方法,利用先進(jìn)教學(xué)手段,提高教學(xué)技能。此外教師應(yīng)多一份責(zé)任心和耐心,加強(qiáng)與學(xué)生和學(xué)生工作人員之間的聯(lián)系,注重整個(gè)教學(xué)過程的指導(dǎo)、管理與控制,共同提升課程學(xué)習(xí)效果。
參考文獻(xiàn):
[1]李鳳蓮,張雪英,史健芳.“電路分析基礎(chǔ)”課程教學(xué)方法探究[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2009,(s1):14-15.
《電路分析基礎(chǔ)》是電氣工程類專業(yè)的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課,是電子通信學(xué)科的基礎(chǔ)核心課程之一。學(xué)好本門課程,對學(xué)生后續(xù)課程的進(jìn)一步學(xué)習(xí)有著重要的和深遠(yuǎn)的影響,也對培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)方法、動(dòng)手能力、基本技能以及工程概念等起著十分重要的作用。這里筆者就《電路分析基礎(chǔ)》課程教學(xué)體系的改革與教學(xué)大綱的修訂、課堂教學(xué)模式的探討等方面談一些體會。
課程教學(xué)體系的改革與教學(xué)大綱的修訂
(一)《電路分析基礎(chǔ)》課程內(nèi)容體系改革的新思路
隨著社會需求和人才素質(zhì)與結(jié)構(gòu)的變化,對傳統(tǒng)的課程體系提出更合理的改革,這種需求顯得越來越迫切。另外,注重課程體系間的相互聯(lián)系也非常重要。所以現(xiàn)在出現(xiàn)了把“電路”與“電子技術(shù)”或其他課程以模塊方式組合成一門課程,這是一種已經(jīng)開始推行并被大家認(rèn)可的課程體系改革。
高職教育實(shí)際上是大眾化教育,培養(yǎng)的是有一定理論基礎(chǔ)的實(shí)用型、職業(yè)型技術(shù)人才。職業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng),對實(shí)踐能力和動(dòng)手能力的要求大大提高。筆者認(rèn)為動(dòng)手能力和基本技能實(shí)際上是一種綜合能力。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,學(xué)科間的交叉和滲透越來越明顯,利用傳統(tǒng)的《電路分析基礎(chǔ)》課程體系,甚至模塊式課程體系實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)存在一定的困難。為了解決這個(gè)問題,筆者提出一種更加新穎的《電路分析基礎(chǔ)》課程的改革思路,即將某些相關(guān)學(xué)科內(nèi)容,如電子測量技術(shù)與儀器儀表使用、元器件及工藝等,融入《電路分析基礎(chǔ)》課程。職業(yè)教育應(yīng)著重于職業(yè)知識技能的訓(xùn)練和實(shí)踐能力的培養(yǎng),根據(jù)這種教育觀念,《電路分析基礎(chǔ)》課程在課程內(nèi)容的設(shè)置上應(yīng)該打破傳統(tǒng)課程的學(xué)科單一性,而將相關(guān)的學(xué)科知識和技能與電路分析基礎(chǔ)知識有機(jī)地結(jié)合在一起,這樣就能很好地給《電路分析基礎(chǔ)》課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)提供相關(guān)知識與技能,使《電路分析基礎(chǔ)》課在實(shí)踐能力和動(dòng)手能力的培養(yǎng)上,得到根本的以及應(yīng)有的支撐,也為后續(xù)課程在提高職業(yè)知識技能的訓(xùn)練和實(shí)踐能力的培養(yǎng)上,開辟一條綠色通道。
(二)關(guān)于教學(xué)大綱的修訂
在教學(xué)大綱的修訂上,應(yīng)強(qiáng)調(diào)基本理論的學(xué)習(xí),基本方法的掌握,基本概念的理解以及因材施教的原則。教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)放在強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)、弱化難度;強(qiáng)調(diào)基本概念、弱化解題難度;強(qiáng)化基本概念和基本方法的掌握及準(zhǔn)確運(yùn)用定律和公式,弱化某些推導(dǎo)和公式記憶上。比如,在講授電路的基本分析方法這一塊內(nèi)容時(shí),對于通信、微電子專業(yè)應(yīng)該重點(diǎn)講授電路的等效變換(如電阻的串、并聯(lián),兩種電源模型的等效變換,戴維南定理,疊加定理等),網(wǎng)絡(luò)方程法選擇一兩種講授即可,且重點(diǎn)在“方法的運(yùn)用”,而非“推導(dǎo)過程”。
教學(xué)大綱的制定,傳統(tǒng)做法往往追求單一學(xué)科知識結(jié)構(gòu)的完整性,面面俱到。然而,面對現(xiàn)今理論課時(shí)大幅壓縮、學(xué)生的素質(zhì)較差這樣一個(gè)現(xiàn)實(shí),按傳統(tǒng)做法,很難實(shí)現(xiàn)使學(xué)生掌握完整的知識結(jié)構(gòu)體系的目的,反而弱化了基本知識和重點(diǎn)知識的掌握。所以一定要根據(jù)專業(yè)需求和培養(yǎng)目標(biāo),從“廣而博”的電路分析學(xué)科知識中進(jìn)行選擇,重構(gòu)“少而精”的教學(xué)內(nèi)容。這對編寫教學(xué)大綱的教師提出了更高的要求,一方面要與相應(yīng)專業(yè)的教師緊密溝通,另一方面應(yīng)該對該專業(yè)的知識結(jié)構(gòu)和內(nèi)容有一定的了解和理解,即具有較廣的知識面和工程技術(shù)能力。刪減不是簡化,不是泛泛而談,而是集中力量把基本概念、基本定律和重點(diǎn)內(nèi)容講透,且反復(fù)強(qiáng)化(包括舉例、設(shè)置問題、討論、課堂練習(xí)、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、課程設(shè)計(jì)等),以強(qiáng)化基本知識的掌握。
(三)對強(qiáng)化和改革實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的探討
強(qiáng)化和改革實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),一方面要增加實(shí)驗(yàn)課時(shí),另一方面要制定科學(xué)的符合培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。關(guān)于電路課程的實(shí)踐教學(xué),這是一個(gè)必須重視的環(huán)節(jié)。通過實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn),使學(xué)生真正掌握電路知識及實(shí)驗(yàn)的基本技能和安全操作知識,學(xué)會常用電工電子儀器儀表的使用,以及電路參數(shù)和元器件的測量,注意培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力;培養(yǎng)學(xué)生初步掌握一定的電氣工程技術(shù)的能力;了解專業(yè)信息渠道與檢索的能力、識讀電路圖的能力和排查電路故障的能力等。
過去傳統(tǒng)的電路實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,效果并不理想,已經(jīng)不適應(yīng)高職教育的需求。因?yàn)殡娐氛n程既是電路知識的入門,也是專業(yè)技能的入門。技能的習(xí)得過程,可借鑒美國加利福尼亞大學(xué)德萊弗斯兄弟等人提出的技能發(fā)展模型,即德萊弗斯模型:新手—高級學(xué)徒—合格者—熟練者—專家。該理論研究了技能發(fā)展從新手到專家的五個(gè)階段。根據(jù)這個(gè)理論,結(jié)合筆者的教學(xué)實(shí)踐與技術(shù)工作經(jīng)驗(yàn),對高職教育電路課程的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué),提出這樣的改革建議:保留部分傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),增加電工基本技能訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)。
試驗(yàn)內(nèi)容筆者把試驗(yàn)內(nèi)容大致分為如下三個(gè)部分:(1)電工基本技能訓(xùn)練實(shí)驗(yàn),應(yīng)包括如下幾個(gè)內(nèi)容:線路的搭接、元器件的識別;通用儀器儀表的使用,儀器儀表的精度概念;電路參數(shù)的測量方法、元器件參數(shù)的測量方法等;測量數(shù)據(jù)的處理,測量誤差的計(jì)算。(2)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。這在電路課程里已是一種較成熟也較完整的實(shí)驗(yàn)體系,可根據(jù)專業(yè)需要或具體情況進(jìn)行選擇與修改。(3)工程應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)。可根據(jù)專業(yè)需要進(jìn)行開發(fā),比如電路故障檢測、排查與維修,自選測量用儀器儀表和元器件,實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和測量方法的制定等等。
實(shí)驗(yàn)時(shí)間的安排這也是一個(gè)值得研究的問題。過去的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)一般安排在相應(yīng)理論教學(xué)內(nèi)容之后。筆者認(rèn)為,應(yīng)該根據(jù)授課內(nèi)容的實(shí)際需要安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間。比如線性電阻的伏安特性測試實(shí)驗(yàn),安排在講電阻元件和歐姆定律之前做,并設(shè)置幾個(gè)問題讓學(xué)生思考,通過該實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生感覺是自己歸納總結(jié)出的歐姆定律,對歐姆定律的掌握效果更好。再比如,在講暫態(tài)分析的暫態(tài)(過渡過程)的概念之前,安排一個(gè)RC電路的充放電實(shí)驗(yàn),給學(xué)生一個(gè)感性認(rèn)識,并讓學(xué)生了解,哪些參量的改變將影響充放電的速度(或時(shí)間)。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn),不但加深了概念的理解,而且提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
實(shí)訓(xùn)課要求應(yīng)設(shè)計(jì)成工程技術(shù)與技能綜合應(yīng)用型課程。現(xiàn)以安裝調(diào)試萬用表為例,作如下的設(shè)計(jì)和要求:(1)學(xué)會識讀電路圖,掌握萬用表電路工作原理;(2)掌握元器件及其參數(shù)的識別、選擇與采購;(3)掌握焊接工藝和安裝;(4)學(xué)會排查故障和維修;(5)學(xué)會萬用表靈敏度的調(diào)試;(6)了解或?qū)W會儀表的校驗(yàn);(7)了解專業(yè)信息渠道與檢索;(8)掌握實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)報(bào)告的書寫。
課堂教學(xué)模式的探討
理想的課堂教學(xué)模式應(yīng)該是教師在掌握多種教學(xué)模式,并了解不同模式的適應(yīng)條件及其局限性的基礎(chǔ)上,根據(jù)具體的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)情境所選擇的最適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)模式。教學(xué)內(nèi)容的多樣性、教學(xué)過程的復(fù)雜性以及教師對教學(xué)過程理解的差異性等因素決定了教學(xué)模式的多樣性。從另一方面來看,學(xué)生智力的差異性和學(xué)習(xí)風(fēng)格的多樣性導(dǎo)致了學(xué)習(xí)方式的多樣性和學(xué)習(xí)過程的個(gè)性化。所有這些,都要求教師要學(xué)會運(yùn)用開放的、多樣化的方式和策略,把多種教學(xué)模式靈活地注入到課堂教學(xué)中。
美國高校20世紀(jì)80年代以來,興起了一種新型的課堂教學(xué)模式,這種模式主要由三種模型構(gòu)成:范例教學(xué)模型、交互式教學(xué)模型、小組合作學(xué)習(xí)模型。主要是通過從感性認(rèn)識到理性認(rèn)識、從具體到一般,并通過學(xué)生與教師、學(xué)生與學(xué)習(xí)伙伴、以及學(xué)生與學(xué)習(xí)資源之間的互動(dòng),一方面幫助學(xué)生構(gòu)建知識、發(fā)展能力,另一方面促進(jìn)學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人。筆者覺得該教學(xué)模式值得借鑒和推廣。
(一)范例教學(xué)模型
范例教學(xué)模型屬于“概念獲得”教學(xué)模式,目的是通過實(shí)例幫助學(xué)生有效地學(xué)習(xí)新概念、新知識。實(shí)例也可以是實(shí)驗(yàn)(如上述安排在相應(yīng)理論教學(xué)內(nèi)容之前的線性電阻的伏安特性測試實(shí)驗(yàn)、RC電路的充放電實(shí)驗(yàn)等)。比如,通過線性電阻的伏安特性測試實(shí)驗(yàn),引出線性電阻和非線性電阻的概念,引出歐姆定律。應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是,在運(yùn)用范例進(jìn)行教學(xué)的過程中,不僅要呈現(xiàn)范例,更重要的是向?qū)W生示范在頭腦中對信息進(jìn)行加工的全過程,包括解決一個(gè)問題,或?qū)?fù)雜的信息進(jìn)行歸納、重組時(shí)的心理活動(dòng),即著重于演示思維過程。教師呈現(xiàn)范例幫助學(xué)生學(xué)習(xí)新知識,還要讓學(xué)生自己選擇范例驗(yàn)證知識,最后能運(yùn)用知識創(chuàng)造范例。
(二)交互式教學(xué)模型
交互式教學(xué)模型在課堂教學(xué)中是一種非常重要的課堂教學(xué)模型,是以師生對話為背景構(gòu)建的互動(dòng)教學(xué)方式。
在互動(dòng)教學(xué)中,教師的任務(wù)是精心設(shè)計(jì)課堂提問,利用提問吸引學(xué)生參與對話。通過對話,可對范例進(jìn)行分析、歸納,形成概念,讓學(xué)生真正參與其中。課堂提問可分為低層次——對新概念進(jìn)行辨識和描述;高層次——引導(dǎo)學(xué)生用比較、應(yīng)用、綜合、評價(jià)等方法對信息進(jìn)行加工。課堂提問根據(jù)需要,有些可設(shè)計(jì)成聚合性問題,有些可設(shè)計(jì)成發(fā)散性問題。
這里仍以“電阻元件和歐姆定律”這一章節(jié)內(nèi)容為例,說明在進(jìn)行交互式教學(xué)時(shí),如何通過設(shè)置問題來達(dá)到教學(xué)目的(詳見表)。
交互式教學(xué)模型的形式是對話和傾聽。這就要求在課堂上創(chuàng)設(shè)一個(gè)互相尊重、互相信任、互相平等的教學(xué)氛圍。
(三)小組合作學(xué)習(xí)模型
小組合作學(xué)習(xí)模型,要求在課堂上創(chuàng)設(shè)一個(gè)互教互學(xué)的學(xué)習(xí)環(huán)境,通過人際交往促進(jìn)認(rèn)知的發(fā)展,通過恰當(dāng)?shù)慕M織形式提高學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。
小組合作式比如,當(dāng)課堂上剛講完某一知識點(diǎn)內(nèi)容,往往要出一些課堂練習(xí)題讓大家來做,以加強(qiáng)對這一知識的理解或運(yùn)用,問題是此時(shí)會有相當(dāng)一部分學(xué)生不完全會做,有些學(xué)生就此放棄學(xué)習(xí)。這時(shí)采用小組合作式效果較好。將學(xué)生分成若干小組,讓每個(gè)小組分組討論,小組成員共同來做某些題,然后每個(gè)小組派代表到黑板上來演示他們的解題過程,再讓其他組來點(diǎn)評,最后由教師點(diǎn)評或裁判。這是一種互助式的學(xué)習(xí),參與的學(xué)生將增加很多,課堂氣氛也相當(dāng)活躍。
切塊拼接式就是將某一教學(xué)內(nèi)容切塊,分到每一組進(jìn)行分組閱讀,讓學(xué)生談自己的理解,最后由教師來講解。這種方式的特點(diǎn)是文章(內(nèi)容)切塊,合作備課,互教互學(xué),培養(yǎng)和提高學(xué)生的自學(xué)能力。
團(tuán)隊(duì)合作式這種方式主要體現(xiàn)在分工合作上。比如,在課程設(shè)計(jì)(或?qū)嵱?xùn))中,有一個(gè)內(nèi)容要求學(xué)生在某個(gè)時(shí)間段里完成查找元器件及電路圖資料,進(jìn)行元器件市場調(diào)查與模擬采購。因?yàn)闀r(shí)間有限,可根據(jù)學(xué)生的特長和意愿,安排一部分學(xué)生負(fù)責(zé)查元器件手冊,一部分學(xué)生負(fù)責(zé)上網(wǎng)查資料,另一部分學(xué)生作市場調(diào)查與模擬采購。最后大家交流信息,探討問題,分享成果。學(xué)生在這種多邊互助互動(dòng)與協(xié)作的集體活動(dòng)中,可以增長知識,發(fā)展能力,培養(yǎng)合作精神。
中圖分類號:TP212.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
文章編號:1004-373X(2010)09-0169-03
Analysis on Faults of Same Circuits of Several Infrared Imaging Products
WANG Jun-ping, SHANG Chao
(China Airborne Missile Academy, Luoyang 471009, China)
Abstract: The same faults occured during the experiments of several infrared imaging products. Resolver′s angle data that is converted by resolver to digital converter and acquired by digital signal processor is unstable. The basic physical model for the faults was established and the mechanism to generate the faults was analyzed thoroughly. By experiments and analysis, the faults were located and eliminated.
Keywords: infrared; DSP; resolver to digital converter; infrared imaging device
0 引 言
隨著紅外成像產(chǎn)品數(shù)字化應(yīng)用水平的提高,大量的數(shù)字電路被應(yīng)用到了視場到紅外焦平面探測器及光學(xué)口徑的限制,為了提高紅外成像產(chǎn)品的總視場,通常采用電機(jī)掃描結(jié)構(gòu)形式。
旋轉(zhuǎn)變壓器作為一種高精度、高可靠性的測角元件,被廣泛應(yīng)用于航空、航天、兵器、船舶等領(lǐng)域的伺服控制系統(tǒng)中[1-2]。追蹤型軸角數(shù)字轉(zhuǎn)換器(RDC)是目前最常用的對旋變信號數(shù)字化的軸角數(shù)字轉(zhuǎn)換器之一。追蹤型RDC具有分辨率、帶寬、最大追蹤速度無可由用戶設(shè)置的特性,并且具有很高的轉(zhuǎn)換精度和速度。追蹤型RDC的工作原理依據(jù)典型Ⅱ型伺服回路,具有沒有靜態(tài)角度誤差和速度誤差的特性[3]。
在對幾型紅外成像產(chǎn)品的伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn),通過CCS調(diào)試窗口觀察到由伺服控制回路的主控DSP(Digital Signal Processor)采集到的追蹤型RDC轉(zhuǎn)換輸出的旋轉(zhuǎn)變壓器角度數(shù)據(jù)很不穩(wěn)定,即使旋變的位置固定不轉(zhuǎn)時(shí),角度數(shù)據(jù)也在隨機(jī)地大范圍跳動(dòng)。
與電路系統(tǒng)的噪聲水平相比較,認(rèn)定角度數(shù)據(jù)的跳動(dòng)不是輸出數(shù)據(jù)的噪聲,而是由于電路故障造成的。┒喔魴禿歐⑸了相同的故障時(shí),說明該故障具有較大的普遍性,值得認(rèn)真分析。因此,本文對該次故障進(jìn)行了全面深入的分析,準(zhǔn)確地定位了故障部位和原因,排除了多型產(chǎn)品的故障。
1 故障現(xiàn)象
幾型紅外產(chǎn)品的伺服控制單元均采用了旋轉(zhuǎn)變壓器作為角度反饋單元,通過追蹤型RDC進(jìn)行軸角數(shù)字轉(zhuǎn)換,在獲得數(shù)字化電機(jī)軸角反饋信息后,傳遞給主控DSP進(jìn)行閉環(huán)控制。伺服控制單元的工作原理如┩1所示。
圖1 伺服控制單元原理框圖
在伺服控制單元進(jìn)行調(diào)試時(shí),通過CCS調(diào)試觀察窗口對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察,均發(fā)現(xiàn)當(dāng)RDC位于固定位置不動(dòng)時(shí),主控DSP讀取的角度數(shù)據(jù)在大范圍(整個(gè)圓周)內(nèi)隨機(jī)跳動(dòng)。受系統(tǒng)噪聲的影響,當(dāng)RDC位于固定位置不動(dòng)時(shí),主控DSP讀取的角度數(shù)據(jù)存在隨機(jī)抖動(dòng),但其幅度遠(yuǎn)小于整個(gè)圓。因此判定多型紅外成像產(chǎn)品的伺服控制單元出現(xiàn)主控DSP讀取角度數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的故障。主控DSP采集數(shù)據(jù)的觀察方法如圖2所示[4-5]。
圖2 CCS數(shù)據(jù)觀察窗口
由于主控DSP是依靠采集到的角度數(shù)據(jù)進(jìn)行閉環(huán)控制的[6],所以角度數(shù)據(jù)的不穩(wěn)定故障將導(dǎo)致整個(gè)伺服控制單元的故障,進(jìn)而影響整個(gè)紅外成像產(chǎn)品的成敗,且多型產(chǎn)品同時(shí)出現(xiàn)該故障,說明故障原因具有一定的普遍性和多發(fā)性。因此,該故障的排除具有重要的價(jià)值。
2 故障的機(jī)理分析
2.1 故障的簡化模型
根據(jù)圖1,可以建立伺服控制單元的故障模型如┩3所示。
圖3 故障簡化模型
從圖3可見,導(dǎo)致主控DSP讀取數(shù)據(jù)不穩(wěn)定故障的原因主要包括系統(tǒng)環(huán)境故障、DSP故障、輸出通道故障、旋變故障和RDC故障等。
系統(tǒng)環(huán)境故障主要有電源故障,干擾過大等因素[7]。DSP故障主要有元件損壞、程序錯(cuò)誤、電路設(shè)計(jì)錯(cuò)誤等因素。旋變故障主要有元件損壞、接線錯(cuò)誤等因素。數(shù)據(jù)通道故障主要有接口芯片損壞、接口設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)總線錯(cuò)誤等因素。追蹤型RDC故障主要有元件損壞、參數(shù)錯(cuò)誤、控制信號錯(cuò)誤等因素[8]。
2.2 故障定位
首先,通過試驗(yàn)測試排除了系統(tǒng)電源紋波及干擾噪聲過大導(dǎo)致系統(tǒng)環(huán)境性故障的可能性。
其次,由于主控DSP可以正確讀取其他AD(陀螺信號用模數(shù)轉(zhuǎn)換器)芯片的數(shù)據(jù),排除了DSP元件損壞及其配置電路設(shè)計(jì)錯(cuò)誤等可能性的故障。之后編寫了多個(gè)針對追蹤型RDC測試程序?qū)SP的RDC讀取控制時(shí)序進(jìn)行測試,實(shí)驗(yàn)表明問題仍然存在。由于追蹤型RDC的數(shù)據(jù)手冊給出了其明確的讀取控制時(shí)序圖,與測試程序認(rèn)真對比后,基本上排除了DSP讀取程序編寫錯(cuò)誤的故障。
接著對旋變信號進(jìn)行了測試。試驗(yàn)證明,旋變的輸入、輸出信號均正常,排除了旋變故障的可能性。因此,根據(jù)故障的簡化模型初步把故障定位于追蹤型RDC┕收稀
2.3 追蹤型RDC故障分析
為了簡化排除故障的難度,DSP程序僅保留最簡單的追蹤型RDC讀取控制功能,即令追蹤型RDC的幾個(gè)控制信號都保持在相應(yīng)的邏輯電平,是追蹤型RDC一直處于輸出工作狀態(tài),而不進(jìn)行時(shí)序控制。此時(shí),追蹤型RDC的輸出信號應(yīng)該隨著旋變輸出角度的變化作“跟蹤性”的變化。
完成以上工作后,進(jìn)行試驗(yàn)測試。試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)旋變角度變化時(shí),追蹤型RDC的輸出僅最低位(LSB)有變化,其余位均保持在零電平。這與上文理論分析不一致,進(jìn)而證明把故障初步定位為追蹤型RDC故障是正確的判斷。
由于多個(gè)型號產(chǎn)品不同時(shí)間加工,不同電路參數(shù)的電路板同時(shí)出現(xiàn)了此問題,因此基本上可以排除參數(shù)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的可能性。余下的可能性就只有芯片損壞和控制信號錯(cuò)誤的故障。追蹤型RDC的原理框圖如┩4所示。
圖4 追蹤型RDC原理框圖
根據(jù)追蹤型RDC的工作原理,對其幾個(gè)重要的輸出進(jìn)行了測試,如交流誤差信號(AC Error)、相敏解調(diào)器的輸出信號、積分器的輸出信號、壓控振蕩器的輸出信號、BUSY信號、DIRECTION信號、RIPPLE CLOCK信號等。
由于BUSY信號一直有輸出,說明追蹤型RDC沒有損壞(但不能完全排除)。不過,其余信號均不正常,特別是AC Error信號出現(xiàn)明顯的飽和現(xiàn)象,如圖5所示。
圖5 AC Error信號飽和
因?yàn)樽粉櫺蚏DC內(nèi)部電路為閉環(huán)結(jié)構(gòu),因此無法據(jù)此判斷到底是哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障。根據(jù)追蹤型RDC的工作原理,正常工作時(shí)AC Error應(yīng)該是一個(gè)幅度接近零值的與參考信號同頻的交流信號[9]。經(jīng)分析,造成AC Error信號飽和的原因有兩個(gè):比例乘法器(Ratio Multiplier)故障和輸出計(jì)數(shù)器(Counter)故障。在調(diào)試過程中進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),當(dāng)旋變轉(zhuǎn)動(dòng)到零角度位置附近時(shí)AC Error信號的飽和現(xiàn)象消失。
如果比例乘發(fā)器故障,則其輸出飽和現(xiàn)象應(yīng)該與旋變的轉(zhuǎn)動(dòng)位置無關(guān)。因此,可以先排除比例乘法器故障的可能性,預(yù)計(jì)可能的故障應(yīng)該是輸出計(jì)數(shù)器故障。只有當(dāng)計(jì)數(shù)器的輸出一致固定在零位置附近,才會造成AC Error信號的飽和。這與試驗(yàn)觀察到的RDC角度輸出數(shù)據(jù)僅最低位有變化,其余位均維持在零電平的現(xiàn)象一致。
計(jì)數(shù)器輸出固定在“零”的故障原因有兩種:一是計(jì)數(shù)器損壞(追蹤型RDC芯片損壞);二是追蹤型RDC的預(yù)置數(shù)功能故障。由于多個(gè)型號多塊不同電路板的故障現(xiàn)象一致,因此同時(shí)發(fā)生芯片損壞,且損壞部位相同的可能性不高。所以,進(jìn)一步把故障定位于追蹤型RDC內(nèi)部輸出計(jì)數(shù)器的預(yù)置數(shù)功能故障。
追蹤型RDC的預(yù)置數(shù)功能是通過Complement和Dataload的電平控制實(shí)現(xiàn)的。Complement和Dataload均為低電平有效,檢查電路設(shè)計(jì),發(fā)生故障的電路板對這兩個(gè)管腳采用固定上拉到+5 V電平或者通過控制總線進(jìn)行程序控制。不管采用哪種方式,正常計(jì)數(shù)工作時(shí)二者均應(yīng)維持在高電平,試驗(yàn)測試二者的管腳電壓也均為+5 V電平。不過,某型產(chǎn)品的Complement管腳采用懸空設(shè)計(jì),試驗(yàn)測得其管腳電壓為+12 V電平。作為“數(shù)字邏輯控制”類型的管腳,且追蹤型RDC的數(shù)字邏輯電源輸入為+5 V,按照正常邏輯推理Complement和Dataload的邏輯電平應(yīng)為+5 V邏輯電平系統(tǒng)(即TTL電平)。發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象后,經(jīng)過仔細(xì)閱讀追蹤型RDC的數(shù)據(jù)手冊發(fā)現(xiàn),其部分“數(shù)字邏輯控制”管腳采用了內(nèi)部上拉,且上拉電平不是通常的+5 V電平,而是“正模擬電源”+12 V。這表明追蹤型RDC的“數(shù)字邏輯控制”輸入管腳采用了兩種不同的邏輯電平系統(tǒng):+5 V電平和+12 V電平。
仔細(xì)查閱其數(shù)據(jù)手冊發(fā)現(xiàn),其Enable,Inhibit和Byteselect管腳采用了通常的+5 V電平,而SC1,SC2,Dataload和Complement管腳采用了+12 V電平,數(shù)字輸出管腳均采用了+5 V電平。由于Dataload和Complement管腳的邏輯“高”電平為+12 V,所以當(dāng)其輸入+5 V電平時(shí),追蹤型RDC將其判斷為“低”電平,導(dǎo)致預(yù)置數(shù)功能的非預(yù)期啟動(dòng),使計(jì)數(shù)器不停地被預(yù)置為數(shù)據(jù)線上的“零”數(shù)據(jù),導(dǎo)致計(jì)數(shù)器的輸出維持在“零”位置,從而導(dǎo)致了故障的發(fā)生。
3 故障解決及試驗(yàn)驗(yàn)證
由于故障是由于追蹤型RDC的部分?jǐn)?shù)字邏輯控制管腳的“高”電平設(shè)置出現(xiàn)了問題,因此只要將這些管腳的上拉電平糾正為“+12 V”即可解決故障。
落實(shí)糾正措施后,對多型產(chǎn)品的伺服控制單元進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證,通過示波器窗口觀察采集到的AC Error信號保持穩(wěn)定,波動(dòng)很小,如圖6所示。通過CCS窗口觀察采集到的RDC角度數(shù)據(jù)基本為一條直線。
圖6 AC Error信號穩(wěn)定
試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)主控DSP采集到的旋變角度數(shù)據(jù)已經(jīng)不存在固定位置的角度數(shù)據(jù)大范圍隨機(jī)跳動(dòng)的不穩(wěn)定故障了,這表明本文故障分析定位準(zhǔn)確,糾正措施有效[10]。
4 結(jié) 語
對幾型紅外成像產(chǎn)品中伺服控制系統(tǒng)出現(xiàn)同樣的主控DSP采集到的固定位置旋變角度數(shù)據(jù)大范圍隨機(jī)跳動(dòng)的不穩(wěn)定故障進(jìn)行了全面有效的分析,定位了故障部位和故障原因,給出了故障糾正措施。試驗(yàn)結(jié)果證明,故障分析正確,定位準(zhǔn)確,措施有效。
由于追蹤型RDC在現(xiàn)代伺服控制系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用,因此本文的分析及結(jié)論對基于追蹤型RDC的現(xiàn)代伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。
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中圖分類號 U418 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708(2013)89-0037-02
眾所周知,高速公路機(jī)電工程主要是由通信系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)構(gòu)成,近年來.隨著我國建設(shè)高速公路項(xiàng)目的增加,如何搞好高速公路機(jī)電工程招標(biāo)工作變得日益重要。在招標(biāo)過程中,一旦出現(xiàn)工作不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臓顩r,就會造成招標(biāo)周期的延長,嚴(yán)重的話就需要重新招標(biāo),白白浪費(fèi)了招標(biāo)的資金投入,因此就必須對高速公路機(jī)電工程項(xiàng)目進(jìn)行程序管理,制定出嚴(yán)格的招標(biāo)程序。
1 高速公路機(jī)電工程的項(xiàng)目招標(biāo)流程
按照我國的有關(guān)規(guī)定,招標(biāo)項(xiàng)目必須履行初步設(shè)計(jì)及概算的審批手續(xù),核準(zhǔn)招標(biāo)范圍、招標(biāo)方式和招標(biāo)組織形式等內(nèi)容,招標(biāo)方式有公開招標(biāo)和邀請招標(biāo)兩種方式。項(xiàng)目招標(biāo)的流程大致分為三步:招標(biāo)文件的編制――評標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)――合同談判。
1.1 招標(biāo)文件的編制
招標(biāo)文件由技術(shù)文件和商務(wù)文件(包含報(bào)價(jià))兩個(gè)部分組成。技術(shù)招標(biāo)文件的編制首先要與其他土建工程劃分出清晰的界限,要求工程量清單數(shù)量準(zhǔn)確、內(nèi)容完整,細(xì)化設(shè)備的性能指標(biāo),保持前后一致,具有競爭性,還要有系統(tǒng)驗(yàn)收、測試的標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。包含報(bào)價(jià)的商務(wù)文件編制通常會有采購設(shè)備的報(bào)價(jià)表、采購設(shè)備從生產(chǎn)工廠到工地的運(yùn)輸費(fèi)用報(bào)價(jià)表、設(shè)備安裝調(diào)試費(fèi)用報(bào)價(jià)表、機(jī)電工程開通后的維修備件報(bào)價(jià)表等。
1.2 評標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)
首先,組織評標(biāo)人員評標(biāo),在評標(biāo)前,準(zhǔn)備工作一定要做好,需要將評標(biāo)時(shí)所用的表格備妥,這樣就可以有效地減少評標(biāo)時(shí)間。然后,進(jìn)行標(biāo)書的初評,對投標(biāo)文件進(jìn)行審查。接下來,就是詳細(xì)的技術(shù)評標(biāo)和商務(wù)評標(biāo)了,業(yè)主對已判定為實(shí)質(zhì)響應(yīng)性的投標(biāo)書進(jìn)行評估,在投標(biāo)書的技術(shù)方面主要審查投標(biāo)人針對標(biāo)書文件所提供資料的完備程度及質(zhì)量、技術(shù)規(guī)范和圖紙、提供的設(shè)備和工程對有關(guān)現(xiàn)場常見環(huán)境和氣候條件的適應(yīng)情況、備件和維修服務(wù)的長期供應(yīng)能力等等,在投標(biāo)書的商務(wù)方面重點(diǎn)考慮備件和服務(wù)的所需支出、培訓(xùn)的需求和費(fèi)用、由第三方提供的服務(wù)及設(shè)施等費(fèi)用方面。最后,編寫出內(nèi)容充實(shí)、條理分明的評標(biāo)報(bào)告。
1.3 合同談判
在合同談判中雙方應(yīng)確定設(shè)備采購的時(shí)間表、工程變更的處理程序、聯(lián)合設(shè)計(jì)和培訓(xùn)的詳細(xì)方案,規(guī)定合同款項(xiàng)的支付辦法,還有對于可預(yù)見的設(shè)備變更規(guī)定變更的原則等,這樣才能更好地保護(hù)合同雙方的利益。
2 機(jī)電工程項(xiàng)目招標(biāo)的存在的問題
機(jī)電工程項(xiàng)目招標(biāo)中可能會牽涉到方方面面的問題,但把這些問題歸納起來無非就是兩個(gè)最根本的問題:一是工程標(biāo)段劃分和資格審查標(biāo)準(zhǔn)制定的不合理,二是中標(biāo)原則的問題。
2.1 標(biāo)段劃分和資格審查標(biāo)準(zhǔn)制定的不合理
盡管在交通部2000年頒布的第7號部長令《公路建設(shè)四項(xiàng)制度實(shí)施辦法》中第十八條規(guī)定:高速公路工程分標(biāo)段招標(biāo),招標(biāo)人應(yīng)合理劃分標(biāo)段,合理確定工期。但招標(biāo)中經(jīng)常遇到的問題大多還是由招標(biāo)中標(biāo)段劃分和資格審查標(biāo)準(zhǔn)不合理引起的。這類問題的產(chǎn)生主要是由于不同路段機(jī)電工程的規(guī)模不同,另外還存在部分項(xiàng)目需要分期實(shí)施,所以在實(shí)際情況中的高速公路機(jī)電工程標(biāo)段劃分差異較大,難以制定出統(tǒng)一的規(guī)則。比如說,由于業(yè)主的經(jīng)驗(yàn)不足,在一個(gè)規(guī)模較小的高速公路機(jī)電工程中還將三大系統(tǒng)分為三個(gè)標(biāo)段,這樣的標(biāo)段劃分方式就非常值得商討;有的業(yè)主要求施工單位在最近三年內(nèi)完成多少業(yè)績,是否如期完工,并且完工是需要通過由交通質(zhì)量監(jiān)督部門檢測,附加一些施工單位不容易完成的條件,可以說這樣的招標(biāo)項(xiàng)目是為某些潛在的投標(biāo)人量身定制。由此不難看出,招標(biāo)中第一步要解決的就是標(biāo)段的劃分和資格預(yù)審標(biāo)準(zhǔn)的制定。
2.2 中標(biāo)原則的問題
招標(biāo)中的核心問題就是中標(biāo)原則的選擇。在我國的招投標(biāo)法第四十一條規(guī)定中標(biāo)原則:1)能夠最大限度地滿足招標(biāo)文件中規(guī)定的各項(xiàng)綜合評價(jià)標(biāo)準(zhǔn);2)能夠滿足招標(biāo)文件的實(shí)質(zhì)性要求,并且經(jīng)評審的投標(biāo)價(jià)最低:但是投標(biāo)價(jià)格低于成本的除外。在平常的說法中,第一種中標(biāo)原則被稱之為綜合打分法,第二種稱之為最低價(jià)法。目前最低價(jià)法被一些施工企業(yè)甚至包括許多業(yè)主紛紛指責(zé),頗具爭議。其實(shí),筆者認(rèn)為,綜合評分法和最低價(jià)法各有各的優(yōu)勢和缺點(diǎn),并不能一概而論。從綜合評分法來說其本身就集優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)于一身,雖然在一定程度上可以淘汰惡性競爭者,有可能選到一個(gè)好的承包商,但在業(yè)主編制打分項(xiàng)目時(shí),可以人為地設(shè)定一些帶有限制性的條件,而且評標(biāo)時(shí),還是評標(biāo)委員人為地打分,在這樣的情況下,人為因素起到了很大的作用,此外綜合評分法的隨意性也比較大。而對于最低價(jià)法來說,最低價(jià)中標(biāo)事實(shí)上就是在滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)且經(jīng)過評審的合理最低價(jià)中標(biāo),其主要缺點(diǎn)是設(shè)備的檔次較難控制,施工過程中業(yè)主工程管理的難度比較大,其優(yōu)點(diǎn)是評標(biāo)簡單且標(biāo)準(zhǔn)客觀。那么,究竟如何選擇中標(biāo)原則?在現(xiàn)階段,被施工單位和業(yè)主認(rèn)可的是合乎技術(shù)規(guī)范的最低價(jià)中標(biāo),因?yàn)樗槕?yīng)了社會發(fā)展的潮流,使評價(jià)體系更加標(biāo)準(zhǔn)、客觀。
解決招標(biāo)中上述兩個(gè)問題的關(guān)鍵是,業(yè)主要規(guī)范地進(jìn)行招投標(biāo)和工程項(xiàng)目的程序管理,那么,怎樣才能合理地實(shí)施項(xiàng)目招標(biāo)程序管理呢?
3 怎樣合理地實(shí)施項(xiàng)目招標(biāo)程序管理
3.1 加強(qiáng)招標(biāo)文件編制制度,制定出科學(xué)、合理地招標(biāo)文件
注重審核招標(biāo)文件的嚴(yán)肅性,提高招標(biāo)文件的合理性,保證招標(biāo)文件的約束力。以前就有業(yè)主單位由于缺乏機(jī)電工程方面的技術(shù)和管理人才,只是簡單地委托某個(gè)設(shè)計(jì)單位來設(shè)計(jì)招標(biāo)文件,從而導(dǎo)致招標(biāo)文件對于施工過程缺乏實(shí)際的指導(dǎo)意義。
所以招標(biāo)業(yè)主單位應(yīng)委托技術(shù)實(shí)力雄厚、責(zé)任心強(qiáng)、信譽(yù)度高的設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)招標(biāo)文件,設(shè)計(jì)單位應(yīng)對具體路段的具體情況實(shí)地勘查、仔細(xì)分析,避免完全“照搬照抄”以前工程設(shè)計(jì)內(nèi)容的情況發(fā)生。而業(yè)主單位也應(yīng)培養(yǎng)自己這方高水平的機(jī)電工程人才,把好招標(biāo)文件的審核關(guān)。
3.2 運(yùn)用“綜合實(shí)力中標(biāo)”策略
中圖分類號:V263.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2017)06(c)-0067-04
由于電子設(shè)備對溫度、振動(dòng)最為敏感,且根據(jù)對電子產(chǎn)品失效原因的統(tǒng)計(jì),溫度因素占43.3%,振動(dòng)因素占28.7%,由這2種應(yīng)力作用導(dǎo)致的產(chǎn)品的失效為71%[1]。因此,研究集成電路壽命需主要對溫度和振動(dòng)2種應(yīng)力進(jìn)行仿真、評估并預(yù)計(jì)。據(jù)此壽命仿真主體結(jié)構(gòu)中涉及的仿真項(xiàng)目主要有熱仿真、振動(dòng)仿真、故障預(yù)計(jì)仿真。在諸如印刷電路板的典型電子產(chǎn)品的服役期內(nèi),熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力是產(chǎn)品所承受的主要環(huán)境載荷。文獻(xiàn)[2-4]從器件級薄弱環(huán)節(jié)的失效物理建模出發(fā),通過對整板PCB的振動(dòng)仿真與實(shí)驗(yàn),計(jì)算了元器件的壽命。文獻(xiàn)[5-7]研究了集成電路的壽命試驗(yàn)條件,并對PCB電路板組件的溫度分布進(jìn)行了仿真與實(shí)驗(yàn)研究。此外,國內(nèi)外學(xué)者針對集成電路的失效類別、失效原因開展了大量研究。但是上述研究較多的依賴物理樣機(jī)試驗(yàn),且計(jì)算集成電路壽命時(shí)未能綜合考慮集成電路復(fù)雜的失效因素。
該文基于協(xié)同仿真技術(shù),采用競爭失效機(jī)制,選用電子產(chǎn)品中的一個(gè)整板PCB作為研究對象,對集成電路壽命進(jìn)行預(yù)測,可在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段對集成電路的可靠性進(jìn)行評估,并減少物理樣機(jī)試驗(yàn)成本。
1 壽命分析流程
基于競爭失效機(jī)制的集成電路壽命預(yù)測的仿真分析流程如圖1所示。首先基于集成電路封裝類型完成模型建立;然后分別從熱仿真、振動(dòng)仿真中導(dǎo)入模型所需應(yīng)力參數(shù),加載集成電路壽命剖面;最后根據(jù)競爭失效機(jī)制,獲取集成電路壽命。其中,集成電路管腳與電路板基板的互連處模型的建立采用競爭失效法則(即“最小薄弱原理”)。
整個(gè)流程中各主要步驟如下所示。
(1)獲取集成電路以及電路板組件結(jié)構(gòu)及工藝信息。
(2)根據(jù)電路板組件工作環(huán)境條件制定壽命周期環(huán)境剖面。
(3)基于ANSYS軟件進(jìn)行仿真分析,獲取熱仿真與振動(dòng)仿真結(jié)果,為基于失效物理的故障預(yù)計(jì)提供數(shù)據(jù)支撐。
(4)建立熱故障預(yù)計(jì)模型與振動(dòng)故障預(yù)計(jì)模型,分別進(jìn)行壽命仿真分析,可得到故障預(yù)計(jì)結(jié)果,基于競爭失效機(jī)制,確定集成電路失效狀態(tài),并得到壽命仿真計(jì)算結(jié)果。
2 研究對象
項(xiàng)目選取的某PCB電路板組件有限元模型網(wǎng)格劃分圖如圖2所示,圖右顯示了集成電路詳細(xì)模型的網(wǎng)格劃分效果。電路板組件模型采用SolidWorks軟件建立,對目標(biāo)集成電路進(jìn)行詳細(xì)的三維模型建模,對其他元器件采用長寬高與之相同的長方體等效處理。使用ANSYS軟件進(jìn)行仿真分析,用內(nèi)部MPC約束算法建立接觸單元來處理各元器件和電路板基板的裝配關(guān)系。
3 壽命周期環(huán)境剖面
熱仿真分析環(huán)境條件根據(jù)基本試驗(yàn)中的各種工作環(huán)境溫度以及產(chǎn)品工作時(shí)對應(yīng)的環(huán)控條件制定。因此,參考典型電子裝備高溫低溫試驗(yàn)條件[8],確定仿真溫度環(huán)境如下:熱天地面階段工作和不工作溫度為+70 ℃,冷天地面階段工作和不工作溫度為-55℃;熱天飛行階段工作溫度為+55 ℃,冷天飛行階段工作溫度為-40 ℃。
參照典型電子裝備環(huán)境試驗(yàn)條件,確定電路板隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)的功率譜密度,其最大值W0為0.04 g2/Hz。綜上,按照電路板實(shí)際工作條件,將環(huán)境應(yīng)力簡化為溫度循環(huán)1(冷天工作)、溫度循環(huán)2(熱天工作)和隨機(jī)振動(dòng),見表1。
4 有限元仿真分析
4.1 熱仿真分析
針對工作環(huán)境溫度為70 ℃、55 ℃、-40 ℃、-55 ℃的情r進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱分析,表2為環(huán)境溫度70 ℃時(shí)電路板組件溫度云圖和集成電路溫度云圖。
通過對70 ℃工作環(huán)境溫度下電路板、集成電路溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),得熱分析結(jié)果,電路板組件平均溫度為80.4 ℃,溫升為10.4 ℃,集成電路平均溫度為82.7 ℃,溫升為12.7 ℃。
4.2 振動(dòng)分析
(1)模態(tài)分析。
振動(dòng)分析時(shí)將電路板兩端插入導(dǎo)軌,故約束兩端UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ自由度;同時(shí)電路板兩側(cè)面被壓緊,故約束其UX方向自由度,并將約束載荷置于載荷集Constraints中。獲取電路板組件前三階模態(tài)振型如表3所示。
(2)隨機(jī)振動(dòng)分析。
在完成模態(tài)分析基礎(chǔ)上按照振動(dòng)環(huán)境條件開展隨機(jī)振動(dòng)分析,可獲取位移云圖、加速度云圖。表4顯示了電路板組件位移云圖、電路板組件加速度云圖。
對隨機(jī)振動(dòng)位移與加速度結(jié)果進(jìn)行歸納,可得電路板位移、加速度,集成電路位移,為進(jìn)行集成電路壽命計(jì)算提供數(shù)據(jù)支撐。
5 壽命仿真分析
5.1 模型建立
該研究中使用的壽命仿真軟件工具是CALCE-PWA,該軟件是用于電子組件設(shè)計(jì)和分析的一組集成工具,輸入熱分析與振動(dòng)分析的結(jié)果,利用其故障模型可對印制板器件進(jìn)行工作剖面下的故障預(yù)計(jì)。在完成電路板建模、部件建模和元器件建模的基礎(chǔ)上形成最終模型。
5.2 剖面設(shè)置
從熱仿真結(jié)果中獲取集成電路平均殼溫和集成電路安裝位置的電路板表面平均溫度,并按照溫度剖面將集成電路的詳細(xì)溫度數(shù)據(jù)輸入CALCE-PWA軟件中;結(jié)合隨機(jī)振動(dòng)仿真結(jié)果設(shè)置振動(dòng)剖面。表5給出溫度循環(huán)1(冷天工作)、溫度循環(huán)2(熱天工作)和振動(dòng)剖面示例。
5.3 壽命預(yù)計(jì)
定義并加載集成電路壽命剖面后,即可以對集成電路在各種類型剖面下的失效前循環(huán)數(shù)/時(shí)間進(jìn)行計(jì)算,匯總結(jié)果如表6所示。
通過Miner定理計(jì)算集成電路溫度循環(huán)、隨機(jī)振動(dòng)下的平均首發(fā)故障前時(shí)間,見表7,集成電路失效狀態(tài)為熱失效,失效循環(huán)數(shù)為260 089。
6 結(jié)語
針對集成電路故障預(yù)計(jì)的仿真是利用結(jié)構(gòu)、工藝和應(yīng)力等性能參數(shù)建立產(chǎn)品的數(shù)字模型并進(jìn)行失效分析。該文介紹了基于競爭失效機(jī)制的集成電路壽命評估流程,并以某型號集成電路進(jìn)行仿真分析,確定了該集成電路的失效狀態(tài)與失效循環(huán)次數(shù)。基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的集成電路壽命分析方法可應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)各個(gè)階段,并減少物理樣機(jī)試驗(yàn)成本,為評估集成電路的可靠性提供依據(jù)。
參考文獻(xiàn)
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報(bào)告屬性
【報(bào)告名稱】中國集成電路測試產(chǎn)業(yè)投資咨詢報(bào)告
【報(bào)告性質(zhì)】專項(xiàng)調(diào)研:需方可根據(jù)需求對報(bào)告目錄修改,經(jīng)雙方確認(rèn)后簽訂正式協(xié)議。
【關(guān)鍵詞】集成電路測試產(chǎn)業(yè)投資咨詢
【制作機(jī)關(guān)】中國市場調(diào)查研究中心
【交付方式】電子郵件特快專遞
【報(bào)告價(jià)格】協(xié)商定價(jià)(紙介版、電子版)
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報(bào)告目錄
一、集成電路測試概述
(一)集成電路測試產(chǎn)業(yè)定義、基本概念
(二)集成電路測試基本特點(diǎn)
(三)集成電路測試產(chǎn)品分類
二、集成電路測試產(chǎn)業(yè)分析
(一)國際集成電路測試產(chǎn)業(yè)發(fā)展總體概況
1、本產(chǎn)業(yè)國際現(xiàn)狀分析
2、本產(chǎn)業(yè)主要國家和地區(qū)情況
3、本產(chǎn)業(yè)國際發(fā)展趨勢分析
4、2007國際集成電路測試發(fā)展概況
(二)我國集成電路測試產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r
1、我國集成電路測試產(chǎn)業(yè)發(fā)展基本情況
2、集成電路測試產(chǎn)業(yè)的總體現(xiàn)狀
3、集成電路測試行業(yè)發(fā)展中存在的問題
4、2007我國集成電路測試行業(yè)發(fā)展回顧
三、2007年中國集成電路測試市場分析
(一)我國集成電路測試整體市場規(guī)模
1、總量規(guī)模
2、增長速度
3、各季度市場情況
(二)我國集成電路測試市場發(fā)展現(xiàn)狀分析
(三)原材料市場分析
(四)集成電路測試區(qū)域市場分析
(五)集成電路測試市場結(jié)構(gòu)分析
1、產(chǎn)品市場結(jié)構(gòu)
2、品牌市場結(jié)構(gòu)
3、區(qū)域市場結(jié)構(gòu)
4、渠道市場結(jié)構(gòu)
四、2007年中國集成電路測試市場供需監(jiān)測分析
(一)需求分析
1、產(chǎn)品需求
2、價(jià)格需求
3、渠道需求
4、購買需求
(二)供給分析
1、產(chǎn)品供給
2、價(jià)格供給
3、渠道供給
4、促銷供給
(三)市場特征分析
1、產(chǎn)品特征
2、價(jià)格特征
3、渠道特征
4、購買特征
五、2007年中國集成電路測試市場競爭格局與廠商市場競爭力評價(jià)
(一)競爭格局分析
(二)主力廠商市場競爭力評價(jià)
1、產(chǎn)品競爭力
2、價(jià)格競爭力
3、渠道競爭力
4、銷售競爭力
5、服務(wù)競爭力
6、品牌競爭力
六、影響2007-2010年中國集成電路測試市場發(fā)展因素
(一)有利因素
(二)不利因素
(三)政策因素
七、2007-2010年中國集成電路測試市場趨勢預(yù)測
(一)產(chǎn)品發(fā)展趨勢
(二)價(jià)格變化趨勢
(三)渠道發(fā)展趨勢
(四)用戶需求趨勢
(五)服務(wù)發(fā)展趨勢
八、2008年集成電路測試市場發(fā)展前景預(yù)測
(一)國際集成電路測試市場發(fā)展前景預(yù)測
1、國際集成電路測試產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景
2、2010年國際集成電路測試市場的發(fā)展預(yù)測
3、世界范圍集成電路測試市場的發(fā)展展望
(二)中國集成電路測試市場的發(fā)展前景
1、市場規(guī)模預(yù)測分析
2、市場結(jié)構(gòu)預(yù)測分析
(三)我國集成電路測試資源配置的前景
(四)集成電路測試中長期預(yù)測
1、2007-2010年經(jīng)濟(jì)增長與集成電路測試需求預(yù)測
2、2007-2010年集成電路測試行業(yè)總產(chǎn)量預(yù)測
3、我國中長期集成電路測試市場發(fā)展策略預(yù)測
九、中國主要集成電路測試生產(chǎn)企業(yè)(列舉)
十、國內(nèi)集成電路測試主要生產(chǎn)企業(yè)盈利能力比較分析
(一)2003-2007年集成電路測試行業(yè)利潤總額分析
1、2003-2007年行業(yè)利潤總額分析
2、不同規(guī)模企業(yè)利潤總額比較分析
3、不同所有制企業(yè)利潤總額比較分析
(二)2003-2007年集成電路測試行業(yè)銷售毛利率分析
(三)2003-2007年集成電路測試行業(yè)銷售利潤率分析
(四)2003-2007年集成電路測試行業(yè)總資產(chǎn)利潤率分析
(五)2003-2007年集成電路測試行業(yè)凈資產(chǎn)利潤率分析
(六)2003-2007年集成電路測試行業(yè)產(chǎn)值利稅率分析
十一.2008中國集成電路測試產(chǎn)業(yè)投資分析
(一)投資環(huán)境
1、資源環(huán)境分析
2、市場競爭分析
3、稅收政策分析
(二)投資機(jī)會
(三)集成電路測試產(chǎn)業(yè)政策優(yōu)勢
(四)投資風(fēng)險(xiǎn)及對策分析
(五)投資發(fā)展前景
1、集成電路測試市場供需發(fā)展趨勢
2、集成電路測試未來發(fā)展展望
十二、集成電路測試產(chǎn)業(yè)投資策略
(一)產(chǎn)品定位策略
1、市場細(xì)分策略
2、目標(biāo)市場的選擇
(二)產(chǎn)品開發(fā)策略
1、追求產(chǎn)品質(zhì)量
2、促進(jìn)產(chǎn)品多元化發(fā)展
(三)渠道銷售策略
1、銷售模式分類
2、市場投資建議
(四)品牌經(jīng)營策略
1、不同品牌經(jīng)營模式
2、如何切入開拓品牌
(五)服務(wù)策略
十三、投資建議
(一)集成電路測試產(chǎn)業(yè)市場投資總體評價(jià)
(二)集成電路測試產(chǎn)業(yè)投資指導(dǎo)建議
十四、報(bào)告附件
(一)規(guī)模以上集成電路測試行業(yè)經(jīng)營企業(yè)通訊信息庫(excel格式)
主要內(nèi)容為:法人單位代碼、法人單位名稱、法定代表人(負(fù)責(zé)人)、行政區(qū)劃代碼、通信地址、區(qū)號、電話號碼、傳真號碼、郵政編碼、電子郵箱、網(wǎng)址、工商登記注冊號、編制登記注冊號、登記注冊類型、機(jī)構(gòu)類型……
(二)規(guī)模以上集成電路測試經(jīng)營數(shù)據(jù)庫(excel格式)
主要內(nèi)容為:主要業(yè)務(wù)活動(dòng)(或主要產(chǎn)品)、行業(yè)代碼、年末從業(yè)人員合計(jì)、全年?duì)I業(yè)收入合計(jì)、資產(chǎn)總計(jì)、工業(yè)總產(chǎn)值、工業(yè)銷售產(chǎn)值、工業(yè)增加值、流動(dòng)資產(chǎn)合計(jì)、固定資產(chǎn)合計(jì)、主營業(yè)務(wù)收入、主營業(yè)務(wù)成本、主營業(yè)務(wù)稅金及附加、其他業(yè)務(wù)收入、其他業(yè)務(wù)利潤、財(cái)務(wù)費(fèi)用、營業(yè)利潤、投資收益、營業(yè)外收入、利潤總額、虧損總額、利稅總額、應(yīng)交所得稅、廣告費(fèi)、研究開發(fā)費(fèi)、經(jīng)營活動(dòng)產(chǎn)生的現(xiàn)金流入、經(jīng)營活動(dòng)產(chǎn)生的現(xiàn)金流出、投資活動(dòng)產(chǎn)生的現(xiàn)金流入、投資活動(dòng)產(chǎn)生的現(xiàn)金流出、籌資活動(dòng)產(chǎn)生的現(xiàn)金流入、籌資活動(dòng)產(chǎn)生的現(xiàn)金流出……
十五、報(bào)告說明
(一)報(bào)告目的
(二)研究范圍
(三)研究區(qū)域
(四)數(shù)據(jù)來源
(五)研究方法
(六)一般定義
(七)市場定義
(八)市場競爭力指標(biāo)體系
【中圖分類號】TN79 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-4810(2015)30-0123-03
人類生活帶著對電子技術(shù)越來越強(qiáng)烈的依賴進(jìn)入新世紀(jì)。電子技術(shù)對人們的這種深刻影響,使廣大青少年及電子愛好者對電子技術(shù)知識的興趣也越來越濃厚。
在中學(xué),物理是一門較難的學(xué)科,如電磁場的特性,學(xué)生看不見、摸不著。在職業(yè)學(xué)校電學(xué)也是課程中相對難學(xué)的一門課,一方面電學(xué)比較抽象,另一方面電工電子和一系列電路理解起來有個(gè)過程,尤其是電路圖,學(xué)會看電路圖,十分重要。
看懂電子電路圖是電子技術(shù)工作人員的基本能力,就如一個(gè)車工必須看懂機(jī)械零件圖一樣。因?yàn)橹挥锌炊穗娮与娐吩韴D以后才能對電路進(jìn)行調(diào)試、維修和改進(jìn)。因此,具有一定的電子電路圖的識圖技能是分析和解決電子技術(shù)問題和深入學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。
一 數(shù)字電路圖的識圖方法
首先讓我們了解一下什么是數(shù)字電路圖。
對數(shù)字信號進(jìn)行處理的電路就是數(shù)字電路圖。數(shù)字電路有以下幾個(gè)顯著特點(diǎn):(1)數(shù)字信號采用二值信息――高電平和低電平。(2)數(shù)字電路中的晶體管僅在“開關(guān)狀態(tài)”工作,即只工作在飽和和截止兩個(gè)狀態(tài)。這兩個(gè)狀態(tài)對應(yīng)二值信息的0和1。(3)數(shù)字電路的基本單元對元器件的精度要求不高,只要能判斷出高、低電平就可以了,因此便于集成化和系列化生產(chǎn),成本低廉,使用方便。(4)對數(shù)字電路的研究一般集中在輸入和輸出的邏輯關(guān)系方面,包括邏輯分析和邏輯設(shè)計(jì)。(5)數(shù)字電路能對數(shù)字信號進(jìn)行邏輯和算術(shù)的運(yùn)算,廣泛應(yīng)用在智能控制和計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代科技中。
電路圖就是人們使用約定的電路符號在紙上表示是幾點(diǎn)電路而繪制的圖形。使用電路圖,大大方便了人們對實(shí)際電路的分析、研究和描述。數(shù)字電路圖表明了數(shù)字電路的結(jié)構(gòu)和實(shí)際連接方式,通過看數(shù)字電路圖就可以了解實(shí)際電路的情況。
1.識圖的基本任務(wù)和要點(diǎn)
我們知道,一般電子設(shè)備的內(nèi)部都具有用電子元器件組裝的電路板,這些電路板上的元器件是按照相應(yīng)的電路圖紙安裝起來的。這些電路圖紙通常被稱為電路圖。常見的電路圖有方框圖、原理圖、印刷版圖、裝配圖等。
印刷版圖和裝配圖都是體現(xiàn)裝配關(guān)系時(shí)使用的電路圖。它們非常直觀,但往往不反映電路的結(jié)構(gòu),一般不作為理解電路原理的依據(jù)。
方框圖是用來體現(xiàn)工作原理的電路圖。它是把能夠?qū)崿F(xiàn)一定功能的電路組合(單元電路)抽象化。
電原理圖是最復(fù)雜的,但也是最有用的一種電路圖。它把實(shí)際電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu),各元件之間的連接情況,清晰、簡潔地反映出來。實(shí)際上,平時(shí)我們說的電路圖就是指電原理圖。閱讀和分析電原理圖是我們認(rèn)識和理解一個(gè)電路最重要的途徑。
數(shù)字電路識圖的要點(diǎn)一般有以下幾點(diǎn):首先,要注意系統(tǒng)性;其次,要重點(diǎn)分析了解集成電路功能、內(nèi)電路組成和引腳作用,這是分析數(shù)字集成電路的關(guān)鍵。就是說要采取化整為零,然后集零為整的方法,即先對各個(gè)電路或各個(gè)信號處理進(jìn)行獨(dú)立的分析,然后再將它們集合起來進(jìn)行整體分析。
2.數(shù)字集成電路識圖的基本方法和要求
熟練掌握一些單元電路的基本組成形式和經(jīng)典電路,如整流電路、穩(wěn)壓電路和某些運(yùn)放集成電路等。識圖時(shí)先將這些單元電路直接畫出來,形成電路原理圖的框架,這樣可提高識圖效率。
由于數(shù)字電路大多數(shù)是以集成電路為核心構(gòu)成的,所以對數(shù)字電路進(jìn)行讀圖之前要先對集成電路的情況有所了解,比如集成電路在應(yīng)用方面的一些功能和特點(diǎn)等。
就功能而言:要從數(shù)字集成電路各引腳的外電路結(jié)構(gòu)以及外電路所用元器件參數(shù)等去了解認(rèn)識某一具體集成電路完整的工作情況。同時(shí),還要認(rèn)識這個(gè)完整的電路系統(tǒng)的功能。
就特點(diǎn)的體現(xiàn)而言:一般數(shù)字集成電路并不畫出所用集成電路的內(nèi)電路方框圖,這給識圖帶來了很大困難,尤其對初學(xué)者進(jìn)行電路分析來說更為不利。因此在分析這類數(shù)字集成電路圖時(shí)最好先查閱有關(guān)數(shù)字集成電路的應(yīng)用手冊,找到數(shù)字集成電路的內(nèi)電路方框圖,這樣可給該電路分析帶來很大方便。
【關(guān)鍵詞】集成電路 封裝制造 生產(chǎn)效率
1 前言
結(jié)合當(dāng)前集成電路封裝制造實(shí)際,集成電路封裝的生產(chǎn)效率,是決定集成電路封裝制造效果的重要因素,只有全面提高生產(chǎn)效率,才能滿足集成電路封裝制造需要,為集成電路封裝制造提供有力支持。為此,集成電路封裝制造要想提高生產(chǎn)效率,就要對現(xiàn)有生產(chǎn)流程進(jìn)行完善,并制定操作性較強(qiáng)的生產(chǎn)計(jì)劃,同時(shí)還要對設(shè)備人員配比進(jìn)行優(yōu)化,真正從生產(chǎn)流程和制造現(xiàn)場入手,制定完善的生產(chǎn)計(jì)劃,保證集成電路封裝制造生產(chǎn)效率能夠得到全面提高,滿足集成電路封裝制造需要。
2 集成電路封裝制造,應(yīng)對現(xiàn)有生產(chǎn)流程進(jìn)行完善
通過對集成電路封裝制造過程進(jìn)行了解后可知,生產(chǎn)流程是決定生產(chǎn)效率的重要因素,只有建立完善的生產(chǎn)流程,才能保證集成電路封裝制造取得積極效果。為此,集成電路封裝制造生產(chǎn)效率的提高,應(yīng)從對現(xiàn)有生產(chǎn)流程進(jìn)行完善入手,具體應(yīng)做好以下幾個(gè)方面工作:
2.1 對現(xiàn)有生產(chǎn)流程進(jìn)行深入了解,總結(jié)生產(chǎn)流程不足
在對生產(chǎn)流程進(jìn)行完善之前,需要對現(xiàn)有的生產(chǎn)流程進(jìn)行全面了解,并對生產(chǎn)流程的特點(diǎn)和要素進(jìn)行全面了解,做到總結(jié)現(xiàn)有生產(chǎn)流程的不足,為生產(chǎn)流程的優(yōu)化提供有力支持,保證生產(chǎn)流程的完善能夠滿足生產(chǎn)需要并取得實(shí)效。
2.2 根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn),對現(xiàn)有生產(chǎn)流程進(jìn)行完善
基于提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率的現(xiàn)實(shí)需要,在集成電路封裝制造過程中,應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)對現(xiàn)有生產(chǎn)流程進(jìn)行完善,將側(cè)重點(diǎn)放在生產(chǎn)流程的合理性和生產(chǎn)效率上。結(jié)合當(dāng)前集成電路封裝產(chǎn)品制造實(shí)際,對現(xiàn)有生產(chǎn)流程進(jìn)行完善是提高生產(chǎn)效率的有效手段。
2.3 結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,對生產(chǎn)流程進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整
深入了解了生產(chǎn)流程的特點(diǎn)之后,應(yīng)根據(jù)集成電路封裝產(chǎn)品的特點(diǎn)對生產(chǎn)流程進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,調(diào)整應(yīng)重點(diǎn)對工序、人員和交接過程進(jìn)行改進(jìn),使集成電路封裝產(chǎn)品能夠在整體生產(chǎn)效率上得到全面提高。因此,對生產(chǎn)流程進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整是十分必要的。
3 集成電路封裝制造,應(yīng)制定操作性較強(qiáng)的生產(chǎn)計(jì)劃
結(jié)合集成電路封裝制造實(shí)際,在集成電路封裝制造過程中,科學(xué)的生產(chǎn)計(jì)劃是保障產(chǎn)品生產(chǎn)效率的重要指導(dǎo)文件,只有強(qiáng)化生產(chǎn)計(jì)劃的編制質(zhì)量,并提高生產(chǎn)計(jì)劃的可操作性,才能保證集成電路封裝制造取得積極效果。為此,集成電路封裝制造應(yīng)保證生產(chǎn)計(jì)劃的可操作性,具體應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手:
(1)生產(chǎn)計(jì)劃在編制之前,需要對生產(chǎn)流程進(jìn)行全面深入的了解。鑒于生產(chǎn)計(jì)劃的重要性,在生產(chǎn)計(jì)劃編制之前,只有對生產(chǎn)流程進(jìn)行深入的了解,才能提高生產(chǎn)計(jì)劃的針對性,保證生產(chǎn)計(jì)劃的指導(dǎo)性得到全面發(fā)揮。因此,生產(chǎn)計(jì)劃的編制需要以生產(chǎn)實(shí)際為前提。
(2)生產(chǎn)計(jì)劃在編制中,應(yīng)充分考慮設(shè)備及人員生產(chǎn)能力。考慮到生產(chǎn)計(jì)劃的指導(dǎo)性,在生產(chǎn)計(jì)劃編制過程中,只有對設(shè)備和人員的生產(chǎn)能力有足夠的了解,才能保證生產(chǎn)計(jì)劃的指導(dǎo)性有效發(fā)揮。因此,生產(chǎn)計(jì)劃的編制,應(yīng)以設(shè)備和人員的生產(chǎn)實(shí)際為主,切忌盲目編制生產(chǎn)計(jì)劃。
(3)生產(chǎn)計(jì)劃在編制中,應(yīng)做到生產(chǎn)資源合理調(diào)配和優(yōu)化。在生產(chǎn)計(jì)劃的編制中,生產(chǎn)資源的調(diào)配和優(yōu)化是保證生產(chǎn)計(jì)劃有效性的關(guān)鍵因素。基于這一認(rèn)識,生產(chǎn)計(jì)劃的編制,應(yīng)立足企業(yè)實(shí)際,對生產(chǎn)資源和生產(chǎn)流程進(jìn)行全面了解,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)資源的合理調(diào)配和優(yōu)化,滿足生產(chǎn)需要。
4 集成電路封裝制造,應(yīng)正確利用分析方法
直接觀察法是一種簡便有效的分析工具,它可以幫助我們更好的理解現(xiàn)狀,發(fā)現(xiàn)問題,尋找提高的機(jī)會,同時(shí)它提供了一種流程分析的方法.一種非常有效的持續(xù)改進(jìn)方法。通過觀察設(shè)備及操作工的活動(dòng),迅速發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中存在的問題,利用分析工具弄清楚哪些活動(dòng)是有價(jià)值的,哪些活動(dòng)是沒有價(jià)值但必須的,哪些活動(dòng)是沒有價(jià)值也沒有必要做的,去掉那些沒有價(jià)值的活動(dòng),多做增值的活動(dòng),就找到提高的辦法了。通常在分析過程中我們會用到一些工具去記錄和分析我們所觀察到的內(nèi)容。自上而下的流程圖,生產(chǎn)流程圖,材料流程圖,人員流程圖。
通常集成電路封裝制造會存在以下問題:
(1)每批料在上料前和卸料后都要進(jìn)行點(diǎn)數(shù),此時(shí)設(shè)備會處于等待狀態(tài)大概十五分鐘,大大降低了設(shè)備的利用率。
(2)在上料后。設(shè)備需要3分鐘下載程序,此時(shí)操作工處于閑置狀態(tài)。 所有的料都卸載后,操作工需耍對所有的料進(jìn)行點(diǎn)數(shù),在點(diǎn)數(shù)的這段時(shí)間設(shè)備處于閑置狀態(tài)。
(3)在所有的 片測試完畢后,操作工需要把裝料的小推車送到下一站點(diǎn),再進(jìn)行下一批料的上料,在送料的這段時(shí)間設(shè)備處于閑置狀態(tài)。
基于以上問題.我們對操作流程做了調(diào)整,以便盡可能的減少設(shè)備的等待時(shí)間,提高設(shè)備的利用率。
5 結(jié)論
通過本文的分析可知,集成電路封裝的生產(chǎn)效率,是決定集成電路封裝制造效果的重要因素,只有全面提高生產(chǎn)效率,才能滿足集成電路封裝制造需要,為集成電路封裝制造提供有力支持。為此,集成電路封裝制造要想提高生產(chǎn)效率,就要對現(xiàn)有生產(chǎn)流程進(jìn)行完善,并制定操作性較強(qiáng)的生產(chǎn)計(jì)劃,同時(shí)還要對設(shè)備人員配比進(jìn)行優(yōu)化,真正從生產(chǎn)流程和制造現(xiàn)場入手,制定完善的生產(chǎn)計(jì)劃,保證集成電路封裝制造生產(chǎn)效率能夠得到全面提高。
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作者簡介:殷樹娟(1981-),女,江蘇宿遷人,北京信息科技大學(xué)物理與電子科學(xué)系,講師;齊臣杰(1958-),男,河南扶溝人,北京信息科技大學(xué)物理與電子科學(xué)系,教授。(北京 100192)
基金項(xiàng)目:本文系北京市教委科技發(fā)展計(jì)劃面上項(xiàng)目(項(xiàng)目編號:KM201110772018)、北京信息科技大學(xué)教改項(xiàng)目(項(xiàng)目編號:2010JG40)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2012)04-0064-02
1958年,美國德州儀器公司展示了全球第一塊集成電路板,這標(biāo)志著世界從此進(jìn)入到了集成電路的時(shí)代。在近50年的時(shí)間里,集成電路已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、軍事、通訊和遙控等各個(gè)領(lǐng)域。集成電路具有體積小、重量輕、壽命長和可靠性高等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)成本也相對低廉,便于進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。自改革開放以來,我國集成電路發(fā)展迅猛,21世紀(jì)第1個(gè)10年,我國集成電路產(chǎn)量的年均增長率超過25%,集成電路銷售額的年均增長率則達(dá)到23%。我國集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模已經(jīng)由2001年不足世界集成電路產(chǎn)業(yè)總規(guī)模的2%提高到2010年的近9%。我國成為過去10年世界集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的地區(qū)之一。伴隨著國內(nèi)集成電路的發(fā)展,對集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)人員的需求也日益增加,正是在這種壓力驅(qū)動(dòng)下,政府從“十五”計(jì)劃開始大力發(fā)展我國的集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)。
在20世紀(jì)末21世紀(jì)初,國內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)課程都是在研究生階段開設(shè),本科階段很少涉及。不僅是因?yàn)槠潆y度相對本科生較難接受,而且集成電路設(shè)計(jì)人員的需求在我國還未進(jìn)入爆發(fā)期。我國的集成電路發(fā)展總體滯后國外先進(jìn)國家的發(fā)展水平。進(jìn)入21世紀(jì)后,我國的集成電路發(fā)展迅速,集成電路設(shè)計(jì)需求劇增。[1]為了適應(yīng)社會發(fā)展的需要,同時(shí)也為更好地推進(jìn)我國集成電路設(shè)計(jì)的發(fā)展,國家開始加大力度推廣集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)課程的本科教學(xué)工作。經(jīng)過十年多的發(fā)展,集成電路設(shè)計(jì)的本科教學(xué)取得了較大的成果,較好地推進(jìn)了集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展,但凸顯出的問題也日益明顯。本文將以已有的集成電路設(shè)計(jì)本科教學(xué)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ),結(jié)合對相關(guān)院校集成電路設(shè)計(jì)本科教學(xué)的調(diào)研,詳細(xì)分析集成電路設(shè)計(jì)的本科教學(xué)現(xiàn)狀,并以此為基礎(chǔ)探索集成電路設(shè)計(jì)本科教學(xué)的改革。
一、集成電路設(shè)計(jì)本科教學(xué)存在的主要問題
在政府的大力扶持下,自“十五”計(jì)劃開始,國內(nèi)的集成電路設(shè)計(jì)本科教學(xué)開始走向正軌。從最初的少數(shù)幾個(gè)重點(diǎn)高校到后來眾多相關(guān)院校紛紛設(shè)置了集成電路設(shè)計(jì)本科專業(yè)并開設(shè)了相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容。近幾年本科學(xué)歷的集成電路設(shè)計(jì)人員數(shù)量逐漸增加,經(jīng)歷本科教學(xué)后的本科生無論是選擇就業(yè)還是選擇繼續(xù)深造,都對國內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)人員緊缺的現(xiàn)狀起到了一定的緩解作用。但從企業(yè)和相關(guān)院校的反饋來看,目前國內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)方向的本科教學(xué)仍然存在很多問題,教學(xué)質(zhì)量有待進(jìn)一步提高,教學(xué)手段需做相應(yīng)調(diào)整,教學(xué)內(nèi)容應(yīng)更多地適應(yīng)現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)界發(fā)展需求。其主要存在以下幾方面問題。
首先,課程設(shè)置及課程內(nèi)容不合理,導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)熱情降低。現(xiàn)階段,對于集成電路設(shè)計(jì),國內(nèi)的多數(shù)院校在本科階段主要開設(shè)有如下課程:“固體物理”、“晶體管理”、“模擬集成電路設(shè)計(jì)”和“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”(各校命名方式可能有所不同)等。固體物理和晶體管原理是方向基礎(chǔ)課程,理論性較強(qiáng),公式推導(dǎo)較多,同時(shí)對學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求比較高。一方面,復(fù)雜的理論分析和繁瑣的公式推導(dǎo)嚴(yán)重降低了本科生的學(xué)習(xí)興趣,尤其是對于很多總體水平相對較差的學(xué)生。而另外一方面,較強(qiáng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求又進(jìn)一步打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。另外,還有一些高等院校在設(shè)置課程教學(xué)時(shí)間上也存在很多問題。例如:有些高等院校將“固體物理”課程和“半導(dǎo)體器件物理”課程放在同一個(gè)學(xué)期進(jìn)行教學(xué),對于學(xué)生來說,沒有固體物理的基礎(chǔ)就直接進(jìn)入“晶體管原理”課程的學(xué)習(xí)會讓學(xué)生很長一段時(shí)間都難以進(jìn)入狀態(tài),將極大打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,從而直接導(dǎo)致學(xué)生厭學(xué)甚至放棄相關(guān)方向的學(xué)習(xí)。而這兩門課是集成電路設(shè)計(jì)的專業(yè)基礎(chǔ)課,集成電路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)課程“模擬集成電路設(shè)計(jì)”和“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程的學(xué)習(xí)需要這兩門課的相關(guān)知識作為基礎(chǔ),如果前面的基礎(chǔ)沒有打好,很難想象學(xué)生如何進(jìn)行后續(xù)相關(guān)專業(yè)知識的的學(xué)習(xí),從而直接導(dǎo)致學(xué)業(yè)的荒廢。
其次,學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)量較少,學(xué)生動(dòng)手能力差。隨著IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)中電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(Electronic design automatic,EDA)無論是在工業(yè)界還是學(xué)術(shù)界都已經(jīng)成為必備的基礎(chǔ)手段,一系列的設(shè)計(jì)方法學(xué)的研究成果在其中得以體現(xiàn)并在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中發(fā)揮作用。因此,作為集成電路設(shè)計(jì)方向的本科生,無論是選擇就業(yè)還是選擇繼續(xù)深造,熟悉并掌握一些常用的集成電路設(shè)計(jì)EDA工具是必備的本領(lǐng),也是促進(jìn)工作和學(xué)習(xí)的重要方式。為了推進(jìn)EDA工具的使用,很多EDA公司有專門的大學(xué)計(jì)劃,高校購買相關(guān)軟件的價(jià)格相對便宜得多。國家在推進(jìn)IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面也投入了大量的資金,現(xiàn)在也有很多高等院校已經(jīng)具備購買相關(guān)集成電路設(shè)計(jì)軟件的條件,但學(xué)生的實(shí)際使用情況卻喜憂參半。有些高校在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力方面確實(shí)下足功夫,學(xué)生有公用機(jī)房可以自由上機(jī),只要有興趣學(xué)生可以利用課余時(shí)間摸索各種EDA軟件的使用,這對他們以后的工作和學(xué)習(xí)奠定了很好的基礎(chǔ)。但仍然還有很多高校難以實(shí)現(xiàn)軟件使用的最大化,購買的軟件主要供學(xué)生實(shí)驗(yàn)課上使用,平時(shí)學(xué)生很少使用,實(shí)驗(yàn)課上學(xué)到的一點(diǎn)知識大都是教師填鴨式灌輸進(jìn)去的,學(xué)生沒有經(jīng)過自己的摸索,畢業(yè)后實(shí)驗(yàn)課上學(xué)到的知識已經(jīng)忘得差不多了,在后續(xù)的工作或?qū)W習(xí)中再用到相關(guān)工具時(shí)還得從頭再來學(xué)習(xí)。動(dòng)手能力差在學(xué)生擇業(yè)時(shí)成為一個(gè)很大的不足。[2]
再者,理工分科紊亂,屬性不一致。集成電路設(shè)計(jì)方向從專業(yè)內(nèi)容及專業(yè)性質(zhì)上分應(yīng)該屬于工科性質(zhì),但很多高校在專業(yè)劃分時(shí)卻將該專業(yè)劃歸理科專業(yè)。這就使得很多學(xué)生在就業(yè)時(shí)遇到問題。很多招聘單位一看是理科就片面認(rèn)為是偏理論的內(nèi)容,從而讓很多學(xué)生錯(cuò)失了進(jìn)一步就業(yè)的好機(jī)會。而這樣的結(jié)果直接導(dǎo)致后面報(bào)考該專業(yè)的學(xué)生越來越少,最后只能靠調(diào)劑維持正常教學(xué)。其實(shí),很多高校即使是理科性質(zhì)的集成電路設(shè)計(jì)方向?qū)W習(xí)的課程和內(nèi)容,與工科性質(zhì)的集成電路設(shè)計(jì)方向是基本一致的,只是定位屬性不一致,結(jié)果卻大相徑庭。
二、改革措施
鑒于目前國內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)方向的本科教學(xué)現(xiàn)狀,可以從以下幾個(gè)方面改進(jìn),從而更好地推進(jìn)集成電路設(shè)計(jì)的本科教學(xué)。
1.增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)量
現(xiàn)階段的集成電路本科教學(xué)中實(shí)驗(yàn)教學(xué)量太少,以“模擬集成電路設(shè)計(jì)”課程為例,多媒體教學(xué)量40個(gè)學(xué)時(shí)但實(shí)驗(yàn)教學(xué)僅8個(gè)學(xué)時(shí)。相對于40個(gè)學(xué)時(shí)的理論學(xué)習(xí)內(nèi)容,8個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足學(xué)生學(xué)以致用或?qū)⒗碚撊谌雽?shí)踐的需求。40個(gè)學(xué)時(shí)的理論課囊括了單級預(yù)算放大器、全差分運(yùn)算放大器、多級級聯(lián)運(yùn)算放大器、基準(zhǔn)電壓源電流源電路、開關(guān)電路等多種電路結(jié)構(gòu),而8個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課除去1至2學(xué)時(shí)的工具學(xué)習(xí),留給學(xué)生電路設(shè)計(jì)的課時(shí)量太少。
在本科階段就教會學(xué)生使用各種常用EDA軟件,對于增加學(xué)生的就業(yè)及繼續(xù)深造機(jī)會是非常必要的。一方面,現(xiàn)在社會的競爭是非常激烈的,很少有單位愿意招收入職后還要花比較長的時(shí)間專門充電的新員工,能夠一入職就工作那是最好不過的。另一方面,實(shí)驗(yàn)對于學(xué)生來說比純理論的學(xué)習(xí)更容易接受,而且實(shí)驗(yàn)過程除了可以增加學(xué)生的動(dòng)手操作能力,同樣會深化學(xué)生對已有理論知識的理解。因此,在實(shí)踐教學(xué)工作中,增加本科教學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)量可以有效促進(jìn)教學(xué)和增進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。
2.降低理論課難度尤其是復(fù)雜的公式推導(dǎo)
“教師的任務(wù)是授之以漁,而不是授之以魚”,這句話對于集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)老師來說恰如其分。對于相同的電路結(jié)構(gòu),任何一個(gè)電路參數(shù)的變化都可能會導(dǎo)致電路性能發(fā)生翻天覆地的變化。在國際國內(nèi),每年都會有數(shù)百個(gè)新電路結(jié)構(gòu)專利產(chǎn)生,而這些電路的設(shè)計(jì)人員多是研究生或以上學(xué)歷人員,幾乎沒有一個(gè)新的電路結(jié)構(gòu)是由本科生提出的。
對于本科生來說,他們只是剛剛涉足集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè),學(xué)習(xí)的內(nèi)容是最基礎(chǔ)的集成電路相關(guān)理論知識、電路結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。在創(chuàng)新方面對他們沒有過多的要求,因此他們不需要非常深刻地理解電路的各種公式尤其是復(fù)雜的公式及公式推導(dǎo),其學(xué)習(xí)重點(diǎn)應(yīng)該是掌握基礎(chǔ)的電路結(jié)構(gòu)、電路分析基本方法等,而不是糾結(jié)于電路各性能參數(shù)的推導(dǎo)。例如,對于集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的本科必修課程――“固體物理”和“晶體管原理”,冗長的公式及繁瑣的推導(dǎo)極大地削弱了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,同時(shí)對于專業(yè)知識的理解也沒有太多的益處。[3]另外,從專業(yè)需要方面出發(fā),對于集成電路設(shè)計(jì)者來說更多的是需要學(xué)生掌握各種半導(dǎo)體器件的基本工作原理及特性,而并非是具體的公式。因此,減少理論教學(xué)中繁瑣的公式推導(dǎo),轉(zhuǎn)而側(cè)重于基本原理及特性的物理意義的介紹,對于學(xué)生來說更加容易接受,也有益于之后“模擬集成電路”、“數(shù)字集成電路”的教學(xué)。
3.增加就業(yè)相關(guān)基礎(chǔ)知識含量
從集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)進(jìn)入本科教學(xué)后的近十年間本科生就業(yè)情況看,集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的本科生畢業(yè)后直接從事集成電路設(shè)計(jì)方向相關(guān)工作的非常少,多數(shù)選擇繼續(xù)深造或改行另謀生路。這方面的原因除了因?yàn)楸究粕诨局R儲備方面還不能達(dá)到集成電路設(shè)計(jì)人員的要求外,更主要的原因是隨著國家對集成電路的大力扶持,現(xiàn)在開設(shè)集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)專業(yè)的高等院校越來越多,很多都是具有研究生辦學(xué)能力的高校,也就是說有更多的更高層次的集成電路設(shè)計(jì)人才在競爭相對原本就不是很多的集成電路設(shè)計(jì)崗位。
另外一方面,集成電路的版圖、集成電路的工藝以及集成電路的測試等方面也都是與集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)的工作,而且這些崗位相對于集成電路設(shè)計(jì)崗位來說對電路設(shè)計(jì)知識的要求要低很多。而從事集成電路版圖、集成電路工藝或集成電路測試相關(guān)工作若干年的知識積累將極大地有利于其由相關(guān)崗位跳槽至集成電路設(shè)計(jì)的相關(guān)崗位。因此,從長期的發(fā)展目標(biāo)考慮,集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)本科畢業(yè)生從事版圖、工藝、測試相關(guān)方向的工作可能更有競爭力,也更為符合本科生知識儲備及長期發(fā)展的需求。這就對集成電路設(shè)計(jì)的本科教學(xué)內(nèi)容提出了更多的要求。為了能更好地貼近學(xué)生就業(yè),在集成電路設(shè)計(jì)的本科教學(xué)內(nèi)容方面,教師應(yīng)該更多地側(cè)重于基本的電路版圖知識、硅片工藝流程、芯片測試等相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)。
三、結(jié)論
集成電路產(chǎn)業(yè)是我國的新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè),是國民經(jīng)濟(jì)和社會信息化的重要基礎(chǔ)。大力推進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,必須強(qiáng)化集成電路設(shè)計(jì)在國內(nèi)的本科教學(xué)質(zhì)量和水平,而國內(nèi)的集成電路設(shè)計(jì)本科教學(xué)還處在孕育發(fā)展的嶄新階段,它是適應(yīng)現(xiàn)代IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展及本科就業(yè)形勢的,但目前還存在很多問題亟待解決。本文從已有的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及調(diào)研情況做了一些分析,但這遠(yuǎn)沒有涉及集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)本科教學(xué)的方方面面。不過,可以預(yù)測,在國家大力扶持下,在相關(guān)教師及學(xué)生的共同努力下,我國的集成電路設(shè)計(jì)本科教學(xué)定會逐步走向成熟,更加完善。
參考文獻(xiàn):
1 引言
近些年來,微電子技術(shù)的集成度每過一年半就會翻一番,前后30年的時(shí)間里其尺寸縮小了近1000倍,而性能增強(qiáng)了1萬倍。目前,歐美發(fā)達(dá)國家的IC 產(chǎn)業(yè)已經(jīng)非常專業(yè),使設(shè)計(jì)、制造、封裝以及測試形成了共同發(fā)展的情形。因?yàn)闇y試集成電路可以作為設(shè)計(jì)、制造以及封裝的補(bǔ)充,使其得到了迅速發(fā)展[1]。
我國經(jīng)濟(jì)處于穩(wěn)定增長中。目前,全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)都在重點(diǎn)關(guān)注我國的集成電路產(chǎn)業(yè),因?yàn)槲覈嬖谥嫶笫袌觥⒘畠r(jià)勞動(dòng)力以及非常優(yōu)越的政策支持等,因此,我國的集成電路產(chǎn)業(yè)在近幾年有了迅速的發(fā)展。而計(jì)算機(jī)、通信以及電子類技術(shù)也被集成電路產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)發(fā)展,而廣泛地使用互聯(lián)網(wǎng)也產(chǎn)生了很多新興產(chǎn)業(yè)。與此同時(shí),對集成電路進(jìn)行測試的服務(wù)業(yè)也得到了很大發(fā)展。現(xiàn)如今,集成電路在我國有世界第二大市場,但是國內(nèi)的自給率低于25%,特別是在計(jì)算機(jī)CPU上,國內(nèi)技術(shù)與歐美發(fā)達(dá)國家還存在較大的差距。
微電子技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)邁進(jìn)納米與SoC(系統(tǒng)級芯片)時(shí)期,而CPU時(shí)鐘也已進(jìn)入GHz,在發(fā)展高端的集成電路產(chǎn)業(yè)上,我國還需要繼續(xù)努力,與發(fā)達(dá)國家縮小差距。尤其與集成電路測試相關(guān)的技術(shù)一直是國內(nèi)發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)的薄弱點(diǎn),因此,必須逐步提升集成電路的測試能力。
2我國集成電路測試技術(shù)能力現(xiàn)狀
上世紀(jì)七十年代,我國開始系統(tǒng)地研發(fā)集成電路的測試技術(shù)。經(jīng)過40年的實(shí)際,我國的集成電路已經(jīng)從開發(fā)硬件和軟件發(fā)展到系統(tǒng)集成,從仿制他國變成了獨(dú)立研發(fā)。伴隨著集成電路產(chǎn)業(yè)在我國飛速發(fā)展,與之相關(guān)的檢測技術(shù)與服務(wù)也發(fā)揮著越來越大的作用,公共測試的也有了更大的需求,國內(nèi)出現(xiàn)了一大批專業(yè)芯片測試公司進(jìn)行封裝測試板塊。而集成電路的測試產(chǎn)業(yè)在一定程度上補(bǔ)充了設(shè)計(jì)、制造以及封裝,使這些產(chǎn)業(yè)得到飛速發(fā)展。
但是,因?yàn)镮C芯片的應(yīng)用技術(shù)需要越來越高的要求與性能,所以必須提高測試芯片的要求。對于國內(nèi)剛步入正軌的半導(dǎo)體行業(yè)來說,其測試能力與IC設(shè)計(jì)、制造和封裝相比較是很薄弱的一個(gè)環(huán)節(jié)。尤其是產(chǎn)品已經(jīng)邁進(jìn)性能較高的CPU和DSP 時(shí)代,而高性能的CPU和DSP產(chǎn)品的發(fā)展速度遠(yuǎn)高于其他各類IC產(chǎn)品。相比較于設(shè)計(jì)行業(yè)的飛速發(fā)展,國內(nèi)的測試業(yè)的非常落后,不但遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上發(fā)達(dá)國家的步伐,也不能完全滿足國內(nèi)集成電路發(fā)展的需求,從根本上制約著我國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,缺少可以獨(dú)立完成專業(yè)測試的公司,不能完全滿足國內(nèi)IC設(shè)計(jì)公司的分析驗(yàn)證與測試需要,已經(jīng)是我國發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)的瓶頸。盡管有很多外企在我國設(shè)置了測試機(jī)構(gòu),但是他們中的大部分都不會提供對外測試的服務(wù),即便提供服務(wù),也極少對小批量的高端產(chǎn)品進(jìn)行測試開發(fā)、生產(chǎn)測試和驗(yàn)證。目前國內(nèi)對于一些高端技術(shù)的集成電路產(chǎn)品的測試通常是到國外進(jìn)行。而對于IC發(fā)展,不僅僅對其測試設(shè)備有著新要求,測試技術(shù)人員也必須有較高的素質(zhì)。將硬件和軟件進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,完善管理制度,才可以保證測試IC的質(zhì)量,從而使整機(jī)系統(tǒng)的可靠性得到保障[2]。因此,必須加快建設(shè)國內(nèi)獨(dú)立的專業(yè)化集成電路測試公司,逐步在社會中展開測試芯片的工作,能夠大量減少測試時(shí)間,增強(qiáng)測試效果,最終使企業(yè)減少測試花銷,從根本上解決我國測試能力現(xiàn)存的問題,才能夠加強(qiáng)集成電路設(shè)計(jì)和制造能力,從而使國內(nèi)的集成電路產(chǎn)業(yè)得到發(fā)展。
3我國集成電路測試的發(fā)展策略
伴隨著不斷壯大的IC 設(shè)計(jì)公司,關(guān)于集成電路產(chǎn)業(yè)的分工愈發(fā)精細(xì),建立一個(gè)有著強(qiáng)大公信力的中立測試機(jī)構(gòu)進(jìn)行專業(yè)化的服務(wù)測試,是國內(nèi)市場發(fā)展的最終趨勢與要求。因此,系統(tǒng)地規(guī)劃和研究集成電路測試業(yè)的策略,對設(shè)計(jì)、制造與封裝進(jìn)行強(qiáng)有力的技術(shù)支撐,必將使集成電路產(chǎn)業(yè)得到飛速發(fā)展。以下是使我國集成電路測試產(chǎn)業(yè)得到進(jìn)一步發(fā)展的建議:
3.1發(fā)展低成本測試技術(shù)
目前,我國的高端IC 產(chǎn)品還沒有占據(jù)很高的比例,市場主要還是被低檔與民用的消費(fèi)類產(chǎn)品占據(jù),例如MP3 IC、音視頻處理IC、電源管理IC以及功率IC等,其使用的芯片售價(jià)本來就比較低,所以沒有能力承受非常昂貴的測試費(fèi),因此企業(yè)需要比較低成本的測試。這就從根本上決定國內(nèi)使用的IC 測試設(shè)備還不具有很高的檔次,所以,選擇測試系統(tǒng)時(shí)主要應(yīng)該注重經(jīng)濟(jì)實(shí)惠以及有合適技術(shù)指標(biāo)的機(jī)型。
3.2研發(fā)高端測試技術(shù)
伴隨著半導(dǎo)體工藝的迅速發(fā)展,IC產(chǎn)品中的SoC占據(jù)了很大的比重,產(chǎn)值也越來越多。但是SoC在產(chǎn)業(yè)化以前需要通過測試。所以,快速發(fā)展的SoC 市場給其相關(guān)測試帶來了非常大的市場需要。在進(jìn)入SoC時(shí)代之后,測試行業(yè)同時(shí)面臨著挑戰(zhàn)和機(jī)遇。SoC的測試需要耗費(fèi)大量的時(shí)間,必須生產(chǎn)很多測試圖形與矢量,還必須具有足夠大的故障覆蓋率。以后,SoC會逐漸變成設(shè)計(jì)集成電路主要趨勢。為了良好地適應(yīng)IC 設(shè)計(jì)的發(fā)展,對于測試高端芯片技術(shù)也必須進(jìn)行儲備,測試集成電路的高端技術(shù)的研究應(yīng)該快于IC設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展[3]。
4結(jié)束語
我國作為世界第二大生產(chǎn)集成電路的國家,目前測試集成電路的技術(shù)還比較落后,比較缺乏設(shè)計(jì)高水平測試集成電路裝備的能力。對集成電路進(jìn)行測試是使一個(gè)國家良好發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)不可或缺的條件。集成電路企業(yè)需要不斷地增強(qiáng)測試技術(shù)的消化、吸收以及創(chuàng)新,政府也需要發(fā)揮自身的導(dǎo)向性,為集成電路企業(yè)設(shè)計(jì)和建立服務(wù)性的測試平臺。
參考文獻(xiàn):
圖1:我國集成電路專利申請情況
圖2:無錫市集成電路專利申請情況
分析: 近五年來,我國集成電路專利申請量大體上保持持續(xù)增長的態(tài)勢(圖1),但增幅不大,從2006年626件申請量增長到2010年747件申請量,以年均4.5%的增幅遞增,其中2006年到2007年申請量增幅最大,達(dá)到12.9%。參考其它制造業(yè)領(lǐng)域,大部分行業(yè)2007年專利申請量均有較大增幅,原因可能在于2007年相關(guān)政策的刺激。需要特別指出的是,2008年至2009年的曲線下降可能是來源于中國專利的早期公開延遲審查,所以不能作為專利申請趨勢的判定依據(jù)。無錫市集成電路專利申請量較少(圖2),2006―2010五年的申請總量僅為全國申請總量的1%左右,但增幅較大,年均增幅達(dá)56.5%。
2、專利類型分析(總量)
分析:從集成電路專利類型來看,國內(nèi)該技術(shù)領(lǐng)域發(fā)明專利總量5944件,占比85%,而實(shí)用新型和外觀設(shè)計(jì)則占比很少,說明該技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)含量較高。而對照無錫市集成電路專利類型分布圖,發(fā)現(xiàn)發(fā)明專利總量僅為31件,占比僅為54%,與全國平均水平相比有較大差距,技術(shù)含量較低,有待于繼續(xù)提高技術(shù)開發(fā)能力,加強(qiáng)集成電路方面的科技創(chuàng)新研究。
3、國省分布狀況分析
分析:根據(jù)我國集成電路專利申請量排名情況來看,排名前十位企業(yè)中無一家大陸企業(yè),日資企業(yè)6家、臺資企業(yè)1家、韓國企業(yè)1家、美國企業(yè)1家、荷蘭企業(yè)1家,可見國內(nèi)企業(yè)在技術(shù)實(shí)力和研發(fā)能力上與外資臺資企業(yè)相比有較大差距。我國企業(yè)在集成電路領(lǐng)域的技術(shù)競爭上缺乏壁壘優(yōu)勢,陣地薄弱,還沒有形成規(guī)模,技術(shù)含量也不高,需要進(jìn)一步提高技術(shù)開發(fā)能力。
無錫市在集成電路領(lǐng)域的專利申請量大部分來自“創(chuàng)立達(dá)科技”、“五十八研究所”、“中微高科”和“友達(dá)電子”,技術(shù)分布比較零散,沒有形成集中技術(shù)優(yōu)勢的企業(yè)。
分析總結(jié)