集成化课程设置（精选十篇）
集成化课程设置 篇1
21世纪是信息时代, 信息社会的快速发展对集成电路设计人才的需求激增。我国高校开设集成电路设计课程的相关专业, 每年毕业的人数远远满足不了市场的需求, 因此加大相关专业人才的培养力度是各大高校的当务之急。针对这种市场需求, 我校电子信息工程专业电子方向致力于培养基础知识扎实, 工程实践动手能力强的集成电路设计人才[1]。
针对集成电路设计课程体系, 进行课程教学改革。教学改革的核心是教学课程体系的改革, 包括理论教学内容改革和实践教学环节改革, 旨在改进教学方法, 提高教学质量, 现已做了大量的实际工作, 取得了一定的教学成效。改革以集成电路设计流程为主线, 通过对主流集成电路开发工具Tanner Pro EDA设计工具的学习和使用, 让学生掌握现代设计思想和方法, 理论与实践并重, 熟悉从系统建模到芯片版图设计的全过程, 培养学生具备从简单的电路设计到复杂电子系统设计的能力, 具备进行集成电路设计的基本专业知识和技能。
1 理论教学内容的改革
集成电路设计课程的主要内容包括半导体材料、半导体制造工艺、半导体器件原理、模拟电路设计、数字电路设计、版图设计及Tanner EDA工具等内容, 涉及到集成电路从选材到制造的不同阶段。传统的理论课程教学方式, 以教师讲解为主, 板书教学, 但由于课程所具有的独特性, 在介绍半导体材料和半导体工艺时, 主要靠教师的描述, 不直观形象, 因此引进计算机辅助教学。计算机辅助教学是对传统教学的补充和完善, 以多媒体教学为主, 结合板书教学, 以图片形式展现各种形态的半导体材料, 以动画的形式播放集成电路的制造工艺流程, 每一种基本电路结构都给出其典型的版图照片, 使学生对集成电路建立直观的感性认识, 充分激发教师和学生在教学活动中的主动性和互动性, 提高教学效率和教学质量。
2 实践教学内容的改革
实践教学的目的是依托主流的集成电路设计实验平台, 让学生初步掌握集成电路设计流程和基本的集成电路设计能力, 为今后走上工作岗位打下坚实的基础。传统的教学方式是老师提前编好实验指导书, 学生按照实验指导书的要求, 一步步来完成实验。传统的实验方式不能很好调动学生的积极性, 再加上考核方式比较单一, 学生对集成电路设计的概念和流程比较模糊, 为了打破这种局面, 实践环节采用与企业密切相关的工程项目来完成。项目化实践环节可以充分发挥学生的主动性, 使学生能够积极参与到教学当中, 从而更好的完成教学目标, 同时也能够增强学生的工程意识和合作意识。
实践环节选取CMOS带隙基准电压源作为本次实践教学的项目。该项目来源于企业, 是数模转换器和模数转换器的一个重要的组成模块。本项目从电路设计、电路仿真、版图设计、版图验证等流程对学生做全面的训练, 使学生对集成电路设计流程有深刻的认识。学生要理解CMOS带隙基准电压源的原理, 参与到整个设计过程中, 对整个电路进行仿真测试, 验证其功能的正确性, 然后进行各个元件的设计及布局布线, 最后对版图进行了规则检查和一致性检查, 完成整个电路的版图设计和版图原理图比对, 生成GDS II文件用于后续流片[2]。
CMOS带隙基准电压源设计项目可分为四个部分启动电路、提供偏置电路、运算放大器和带隙基准的核心电路部分。电路设计可由以下步骤来完成:
1) 子功能块电路设计及仿真;
2) 整体电路参数调整及优化;
3) 基本元器件NMOS/PMOS的版图;
4) 基本单元与电路的版图;
5) 子功能块版图设计和整体版图设计;
6) 电路设计与版图设计比对。
在整个项目化教学过程, 参照企业项目合作模式将学生分为4个项目小组, 每个小组完成一部分电路设计及版图设计, 每个小组推选一名专业能力较强且具有一定组织能力的同学担任组长对小组进行管理。这样做可以在培养学生设计能力的同时, 加强学生的团队合作意识。在整个项目设计过程中, 以学生探索和讨论为主, 教师起引导作用, 给学生合理的建议, 引导学生找出解决问题的方法。项目完成后, 根据项目实施情况对学生进行考核, 实现应用型人才培养的目标。
3 教学改革效果与创新
理论教学改革采用计算机辅助教学, 以多媒体教学为主, 结合板书教学, 对集成电路材料和工艺有直观感性的认识, 学生的课堂效率明显提高, 课堂气氛活跃, 师生互动融洽。实践环节改革通过项目化教学方式, 学生对该课程的学习兴趣明显提高, 设计目标明确, 在设计过程中学会了查找文献资料, 学会与人交流, 沟通的能力也得到提高。同时项目化教学方式使学生对集成电路的设计特点及设计流程有了整体的认识和把握, 对元件的版图设计流程有了一定的认识。学生已经初步掌握了集成电路的设计方法, 但要达到较高的设计水平, 设计出性能良好的器件, 还需要在以后的工作中不断总结经验[3]。
4 存在问题及今后改进方向
集成电路设计课程改革虽然取得了一定的成果, 但仍存在一些问题:由于微电子技术发展速度很快, 最新的行业技术在课堂教学中体现较少;学生实践能力不高, 动手能力不强。
针对上述问题, 我们提出如下解决方法:
1) 在课堂教学中及时引进行业最新发展趋势和技术, 使学生能够及时接触到行业前沿知识, 增加与企业的合作;
2) 加大实验室开放力度, 建立一个开放的实验室供学生在课余时间自由使用, 为学生提供实践机会, 并且鼓励能力较强的学生参与到教师研项目当中。
摘要：针对《集成电路设计》这门课程实践性强的特点, 以集成电路设计流程为主导线, 结合主流EDA设计工具, 构建了高效的理论教学体系与项目化的实践教学流程, 将理论与实际紧密结合, 充分发挥学生的主观能动性, 提高学生的动手能力。通过近三届学生的教学实践, 取得了良好的效果。
关键词：集成电路,EDA,项目化
参考文献
[1]段吉海.“半导体集成电路”课程建设与教学实践[J].电气电子教学学报, 2007, 05 (29) .
[2]段谭莉, 方羽.《集成电路版图设计》课程项目化教学改革与探索[J].轻工技术, 2013, 01.
集成化课程设置 篇2
此功能即将整合到最新的Microsoft Office中，一旦Office开发团队完成了测试，就会自动将这个功能添加到Office中，无需额外的安装步骤，如果大家想要提前体验一下，可以遵循以下的步骤手动进行安装。
Office 2007的安装步骤如下：
1) 点击“审阅”标签。
2) 点击“信息检索”。
3) 点击右下角的“信息检索选项”，如下图所示。
4) 选择“添加服务”按钮。
5) 输入Microsoft Translator的Web Service网址：www.windowslivetranslator.com/officetrans/register.asmx ，然后单击“添加”按钮继续。
6) 安装Microsoft翻译服务，
只需点击“安装”按钮即可。安装完成后，点击“确定”以关闭选项对话框。
7) 在“信息检索选项”中，选择“翻译选项”。
8) 这时候你会发现“在线机器翻译”中会有一些不同，很多语言的翻译增加了“Windows Live翻译机”。
9) 选择Windows Live Translator为翻译引擎，目前Windows Live翻译支持英语和中文(简体)、中文(繁体)、法语、德语 、意大利语、阿拉伯语、荷兰语、日语、韩语、葡萄牙语、西班牙语的互译。
使用翻译功能的方法如下：
1) 最简单的方法就是，在文档中选择需要翻译的文本，点击“翻译”。
2) 选择翻译的类型，在“将”和“翻译为”的选择框中，选择一个来源和目标语言进行对应的翻译。
3) 查看翻译输出结果。
4) 选择性地将输出结果插入到您的文件中。在底部的翻译输出里，有一个按钮，可以让您轻松将翻译结果插入到您的文件中。
高清集成解码包设置指南 篇3
终极解码
“终极解码”是一款专为高清影像播放而开发的集成解码包，它集成了多种MPEG-2分离器、多种MPEG-2、H.264及VC-1视频解码器，另外，MPEG-2音频解码器也有七种之多。终极解码还提供了“解码中心”解码器调配工具，可以方便地搭配组合不同的解码方案，以满足不同硬件配置的电脑的要求。另外，终极解码还集成了Media P1ayerClassic(简称MPC)和KMPlayer两种免费的高效播放器，用户可以自由地选择适合自己的播放器。
完美解码
“完美解码”出现的时间稍晚，名气尚不如“终极解码”，但功能更完善。它集成的分离器、解码器与终极解码几乎一样，H.264视频解码器还多了一种MPCHomeCinema解码器。它提供的“完美解码设置中心”程序比“终极解码”的设置程序功能更强大，不仅可以方便的搭配组合不同的解码方案，还可以直接对编码器进行设置。和“终极解码”一样，它也集成了MPC、KMPlayer，还多了一种BSPlayer，用起来更加方便。
设置指南
高清视频的播放，播放器及相关分离器与解码器的设置非常重要，相同的硬件配置使用不同的解码播放方案可能会得到截然不同的效果。因此，对于高清播放来说，最大的技巧就是调配合理的解码方案并正确设置解码器。这对初级用户有相当的难度，对这部分用户来说最简单快捷的办法就是利用“终极解码”或“完美解码”所提供的设置程序来调配自己的解码方案。
终极解码解码方案
运行终极解码的“解码中心”程序，打开“解码中心”对话框(如图1)。从对话框的右下方可以看到程序已经内置了多种“解码模式”，这些解码模式根据你的需要和显卡类型来调配最适当的分离器及解码器组合方案，它简化了KMPlayer等播放器的设置，让菜鸟们也可以轻松播放高清节目。
“解码模式”中的“默认解码自动模式”是解码中心默认的模式，它可通过分析媒体文件的文件名自动设置合适的解码模式。在自动模式下，解码中心设置会自动切换“解码器”和“视频渲染器”。这种模式适合大多数高清视频的播放。
“DXVA解码自动模式”则可以自动匹配解码器进行硬件加速，如果你的显卡支持视频硬件加速，则可以选择这种模式。在这种模式下还可以自动修正黑位问题。
“Haali解码兼容模式”和“Gabest解码兼容模式”则是分别使用Haali和Gabest的分离器，至于音视频解码器则可以自己设置。
“Media Center兼容模式”主要用于装有媒体中心操作系统的电脑，在这种模式下开启了Vobsub字幕插件以便Windows Media Player播放器可以播放字幕，而所有的解码都是软解码，一般很少用到。
“PowerDVD解码DXVA模式”则是将TS分离器和解码器都设置成Cyberlink的，并开启硬解码模式。
“Sonic解码DXVA模式”主要用于解码HD DVD及EVO文件，它会启用Sonic的分离器及音视频解码器，一般很少用到(如果音频为EAC3音频，建议使用)。
小知识：
E-AC3是著名音频技术公司杜比公司的Dolby DlgitaIPlus音频编码技术的别称，该技术是专为所有的高清节目与媒体所设计的下一代音频技术。可以传输7.1声道的高品质的音频，是BIu—ray光盘的可选音频标准。
这几种模式中“PowerDVD解码DXVA模式”最节省系统资源，“Sonic解码DXVA模式”对原版的Blu-Ray/M2TS、HDDVD/EVO兼容性比较好。
另外，解码器后面的“HA”选项为硬件加速选项，“F”为快速解码，“IVTC”与“VPP”选项则与MPEG-2视频的实时IVTC有关。DScaler解码器可对1080i的影片进行实时IVTC(可实现1080p影片的效果)，而NVIDIA视频解码器“+Vpp”功能也与此类似，但主要针对DVD影片。当然，要把这些设置全部搞清摸透有一定的难度，对初级用户来说也没必要，最好的办法是碰到播放不正常时多尝试其它的模式。
“完美解码”解码方案设置
完美解码设置程序和终极解码类似，功能更为强大。在“完美解码设置中心”对话框的“解码器切换”选项中(如图2)，也可以选择自己想要的“解码模式”。这里的“WinDVD DXVA”是针对MPEG-2硬解码而言的，适合低配置电脑；“PowerDVD DXVA”大部分采用硬解码，适合拥有H.264硬解码显卡的用户；“(ATi UVD)”、“(ATi UVD)V2”和“nVidia PureVideo”则分别适合ATi显卡和NVIDIA显卡的用户。其它的解码模式基本上和“终极解码”差不多。另外，“完美解码”设置程序还提供了解码器设置功能，可以在调配解码方案的同时设置解码器。
需要指出的是，不管是终极解码还是完美解码，它们的设置程序所设置的解码方案都是针对系统的，其它的DirectShow播放器如果不能自定义解码器，都将使用它们所设定的解码器和分离器来进行播放，如Windows MediaPlayer就是这样。
解码方案推荐
不同配置的电脑需要不同的解码方案，也就是需要使用不同的分离器、视频解码器和音频解码器以及渲染器。
集成化课程设置 篇4
一、理论教学方面
1. 兼顾基础性与工程性确定授课内容。
目前, “射频集成电路设计”课程有大量的国内外优秀教材可选, 如Thomas H.Lee著的“The design of CMOS radio frequency integrated circuits”, Reinhold Ludwig及Pavel Bretchko著的“RF circuit design:Theory and applications”, W.Alan Davis及Krishna K.Agarwal著的“Radio frequency circuit design”, 等等。不同的教材针对的读者各不相同, 有的针对具有坚实理论基础的研究生, 有的针对工程技术人员。针对本科生的教学, 前期应讲授基本理论知识, 使学生快速进入射频领域, 接着转向更实用的射频集成电路设计, 避开冗长的数学推导。讲授内容包括传输线分析、Smith圆图、多端口网络、滤波器设计、放大器设计及振荡器、混频器设计等。
建立并完善弹性教学制度。在教学目标不变的情况下, 教学计划根据实际情况进行适当调整, 从提高就业竞争力的角度使学生得到专业化训练, 综合培养职业技能与职业意识。
2. 利用生动形象的课件辅助教学。
多媒体课件是提高课堂教学质量的重要手段。制作课程的电子课件, 反映教师的授课思想, 体现授课内容精华, 使学生提纲挈领地掌握知识要点。课件中穿插图片、动画、视频等媒体素材[2], 力求生动形象, 使学生印象深刻。课件与板书相互补充, 取长补短, 避免枯燥的课堂讲解, 很好地完成教学目标。在多媒体课件的教学过程中, 不断积累经验, 注重与同类课件之间的交流, 取其所长, 不断完善。教师应不断提高自身的专业素养及创新能力, 使多媒体课件真正发挥集中性和交互性的作用, 活跃课堂气氛, 培养学生的学习兴趣, 激发学生的感官效能, 加快知识点的接收、理解和记忆, 促进学生自主学习, 提高教学效率。
3. 以教师为主导和以学生为主体相结合。
教学过程中, 教师起主导作用。教师不仅要有丰富扎实的理论知识和实践操作能力, 而且要有丰富的教学、科研经验。要利用教学、科研、产业化相结合的新型模式, 将科研优势转化为教学优势, 用科研、产业的成果丰富和完善射频集成电路的理论与实践教学。要通过课程项目研究开发、项目教学与成果转化, 做到与行业接轨。在课程项目化过程中要与企业建立密切的联系, 在课程内容和实践教学体系的设置上不断调整, 力求带给学生最新的知识与技能, 保证让学生学有所用[3]。应追踪国内外专业动向, 对近几年射频集成电路领域所取得的成果和有待深入研究的问题进行介绍, 保证课程内容的时效性与先进性, 让学生了解射频集成电路行业的现状及发展趋势, 激发学生的学习兴趣, 取得较好的教学效果。
高质量的课堂教学不仅与教师的专业知识、教学能力有关, 学生的专业背景、学习能力和学习态度对课堂教学的有效性也有一定的影响。教师在授课过程中要活跃课堂教学气氛, 循序渐进地引导学生进行思考, 培养其自主学习能力、表达交流能力, 营造快乐学习的氛围。
二、实验教学方面
1. 从基础性、全面性、工程性三个方面完善实验内容。
射频集成电路的问题较多地表现在电路匹配、灵敏度、器件参数一致性等问题, 解决这些问题需要有强大的工具支持。ADS (Advanced Design System, 先进设计系统) 是一种功能强大的射频电路设计工具[4]。实验内容的设置包括基础部分和工程部分, 并兼顾全面性的要求。基础部分包括DC仿真、AC仿真、S参数仿真、瞬态仿真等, 工程部分包括射频滤波器、低噪声放大器、混频器设计等。
2. 建立网络教学平台。
网络教学平台在时间和空间上对课堂教学进行了扩展。下载中心有大量的与课程相关的资料, 包括国内外优秀教材推荐, 国内外射频领域的优秀团队及最近研究进展, 实用软件学习指南, 典型的工程实例, 等等, 为感兴趣的学生进行更深入的研究提供了捷径。学生可在网上与教师进行交流、挖掘潜在人才。
三、结语
本文从理论教学和实验教学两个方面对“射频集成电路设计”课程教学改革进行了有益的探讨。经过近几年的研究及建设, 本课程的教学取得了较好的效果, 深受学生好评。
摘要：文章从理论教学和实验教学两个方面对“射频集成电路设计”课程的教学改革进行了讨论。实践表明, 这些改革措施提高了教学质量, 培养了学生的创新意识和实践能力, 提高了就业竞争力。
关键词：《射频集成电路设计》课程,教学改革,理论教学,实验教学
参考文献
[1]Reinhold Ludwig.射频电路设计——理论与应用[M].北京:电子工业出版社, 2002.
[2]王云, 褚庆昕, 涂治红.射频电路与天线立体化实验教材建设[J].中国现代教育设备, 2011, 11:124-126.
[3]梁飞媛.教学方法的思变[J].教育学术月刊, 2011, 9:105-107.
集成化课程设置 篇5
《网络集成技术》是计算机网络技术专业的一门专业课，主要向学生传授网络集成领域的基本知识和基础理论，使学生理解并掌握网络的设计方法、网络工程的施工管理与技术指导、网络工程的测试与验收，以及相应的基本技能[1]。目前的网络集成课程面临巨大的挑战，在经济高速发展的今天，网络不仅形式繁多，且设备更新换代很快，在该课程有限的教学时间内很难全部详细讲解，而且在传统教学中教学方法死板，教学手段陈旧，考核方式单一。我们应改变传统的教学方法和教学手段，更好地适应经济发展的需要，满足职业岗位的技能要求，这是网络集成改革的发展方向。笔者经过多年的教学实践和研究，将信息论引入网络集成的教学过程中，希望改善网络集成的教学效果。
信息论是20世纪40年代由美国数学家香农提出的。信息论有狭义和广义之分。狭义信息论即香农早期的研究成果，它以编码理论为中心，主要研究信息系统模型、信息的度量、信息容量、编码理论及噪声理论等。广义信息论又称信息科学，是以信息为主要研究对象，以信息及其运动规律为主要研究内容，以信息科学方法论为主要研究方法，以扩展人的信息器官的功能为主要研究目标的一门新兴的横向科学。它把各种事物都看作是一个信息流动的系统，通过对信息流程的分析和处理，达到对事物复杂运动规律认识的一种科学方法。它的特点是撇开对象的具体运动形态，把它作为一个信息流通过程加以分析。在网络集成教学过程中将该课程当作一个信息流动的系统，知识传授是系统的信息输入，采用改进后的教法是信息的传输处理，学生的学习方法是信息的接收处理，最后以信息度量指导课程的测评。运用信息论指导网络集成教学改革可以取得较好的教学效果[2]。
一、网络集成课程准备阶段的信息论应用
课程准备包括教学内容准备、教学环节准备、教学方法准备、教学评价准备等几个方面。课程的准备实质是信息资源的处理，它是依赖人的理解能力的概念化的内容，学生通过阅读、聆听、感知等认知方法处理接收到的信息。教师在课程准备阶段就要考虑到所要传递的信息的形式、性质、编码形式等因素[2]。
网络集成教学内容包括网络设计与网络管理、网络标准与标准化、网络施工与测试及新产品开发等内容。现在的教材都有一个普遍不足，就是滞后于现实网络的发展。另外在当今这样一个信息时代，学生获取网络集成信息的渠道很广，所以时常出现学生掌握的某些网络知识深于教材、广于教材的现象，所以一味的按照教材准备课程会很被动。
（一）在教学内容准备上，根据信息论的理论，若某一事件产生的概率是P，此时的信息量为：H=-log2p。事件发生的概率越小，所含信息量越大[3]。教学内容的准备是对小概率内容的编码，即对专业性、技术性强的知识点进行组合、构造，以便保证充足的信息量，并且安排适当的信息点密度。
例如，网络设备产品更新速度很快，尤其是某些网络产品每半年升级换代一次。在备课环节上，一是要注重收集最新的产品信息，二是要抓住产品的延续性，从这样的角度对抽象信息进行归纳整理。
（二）在教学环节准备上，根据信息编码的原理，建议采用哈夫曼编码。哈夫曼编码是一种无损压缩编码，它的编码思想是对于出现概率高的信息，编码长度较短，即可以简单表示或不表示；对于出现概率低的内容（即独特的网络特征）应重点表示，以达到用最经济的成本实现最大的信息到达率。
例如：在准备网络设备章节课程时，对家庭常用网络设备略讲，采用自学、导读等形式；而企业级、区域级的网络设备的特点、性能要重点讲解，并以设备的实际应用举例来加强理解，最后安排到实习基地进行感性的观摩实习，以强化学生的认知。
（三）在教学方法准备上，根据信息传输原理中的香农公式C=Wlog（1+S/N），S/N是信噪比，C是教学效果，W是教学方法[3]。根据这个公式可知，要提高有效信息，就必须抑制噪声，减小干扰。为了实现这个目标，应该对传递信息的信道加以甄选。
例如：在讲授网络集成课程时，不能只使用一种教学方法。因为多么先进的教学方法也有它的适用条件。我们要根据不同的课程内容选择不同的教法，比如案例教学法、讨论式教学法、辩论式教学法等等。
（四）在教学评价准备上，改革课程的评价方式，是课程改革的关键环节。传统的网络集成课程考核形式较为单一，主要是闭卷笔试，不能全面反映出学生对网络集成的知识和技能的真正掌握情况，特别是技能方面的能力在闭卷笔试中往往是很难得体现出来的。按照信息论原理对学生接收、掌握的信息量进行评价，主要运用概率理论。具体的评价方法应该是多元化的，比如形成性考核、笔试、实训考核及考核等形式，综合运用这些评价方法可以有效地检测出学生对课程掌握的真实情况。
课程准备阶段是教学环节中关键阶段，不仅要针对教学内容、教学方法、教学方法进行准备，还应该针对不同的专业实际需要，针对不同的学生特点有重点的、分层次备课。在学时安排、具体教学内容上要体现差异性，改变过去单纯追求网络集成课程体系自身的系统性和完整性情况。
例如：根据网络技术两年制、网络技术三年制、网络系统三年制等不同专业的需要，合理安排周学时和教学内容。网络技术二年制专业应侧重网络工程的实施及操作等内容；网络技术三年制专业应侧重网络的设计等内容；网络系统三年制专业应侧重网络建设管理等内容。不仅要注意教学内容要与不同专业的岗位需求相适应，同时应注意与其他课程的前后衔接及横向联系，重复部分应根据专业需要进行调整。
二、网络集成课程课堂教学阶段的信息论应用
教学过程是一种教师与学生间以语言进行信息传递的过程，教学过程可以通过教师与学生语言序列的记录来表述。在对教学过程中教师与学生的语言进行统计分析时，发现传统的讲授方法，存在信息量小、传输方式呆板、模式陈旧的缺点。
所以当今的课堂教学应注重转变传统教学模式，进行形式丰富、贴近实际的教学改革，以符合现代教育培养人才的标准。新的标准不是以掌握理论知识和传统的课程体系来衡量，而是以分析问题解决问题的能力及实践动手能力的强弱为标准。因而传统的教学方式已不能满足需要，教学改革成为必然。根据信息论原理中的香农公式C=Wlog（1+S/N），教学效果C随着教学方法W改善，但是C与W的关系是非线性的，W→∞时，C→1.44，而不是∞[3]。结论是改革教学方法，可以提高教学效果，但不可能无限提高教学效果。我们应该一方面改革教学方法，另一方面通过完善教学大纲、充实教学内容等多种渠道来进一步提高教学水平。对于网络集成课程，如何改革教学方法呢？
将传统的学科体系转变为能力体系。教学中不能只简单教授知识点，而是要善于鼓励学生应用所学知识区别不同的问题，找出内在的联系，提出解决思路和方法，促进学生能力的培养。同时要加大实践性教学环节的比例，给学生提供更多的实训、实践的机会，提高他们的动手操作能力和理论联系实践的水平。
例如：讲广域网网络技术章节时，采用互动式教学法，各种广域网网络技术的特点、协议、主要技术原理等基础知识让学生提前自学，做好笔记。课堂上教师主持讨论，要让学生充分发表自己的学习体会，分析这几种广域网技术的区别及各自的优势，最后总结出这几种广域网技术的适用环境，课后作业是针对某一网络进行广域网技术选择并解释原因，在实践中验证自己的结论。在有限的课时内，完成了传统教法的23倍的信息量，而学生的参与性提高，分析问题的能力也提高了。
大力推进校企合作，以便学以致用、学用结合。长期封闭的课堂教学，无论教学方法再先进，教学手段再科学，总是有一种“纸上谈兵”的感觉。而走出课堂进入企业，在专业技术人员的介绍指导下，不仅对各种知识、技术有了全面细致的了解，增加了感性认识，同时也大大地调动了学生学习的积极性。返校后的讨论、总结可以极大地丰富课堂的教学内容，深化学生对知识的理解消化。
例如：在网络综合布线章节时，我们采用开放式教法，提前讲授打线、布线的基本知识和技能，并在学校的实训室做了一些相应的练习。然后组织学生到某集成工程工地实习，由工程师、技术员进行讲解并跟班工作，虽然只工作了1天，但是产生的效果却出奇的好。
在能力培养方面要采用“项目导向式”教学方法。所谓项目导向式的教学方法是指学生在教师指导下自己选择一个项目主题，自己制定项目的实施步骤，在教师的辅助下完成整个项目，最后与教师讨论实践结果。项目导向式教学方法对于教师的要求较高，因为每个学生的方案各不相同，一名教师要应对多个学生的方案进行讨论和论证，需要付出更多的精力。
例如：在网络集成的实践环节中，教师可以布置设计“网络方案”的实训作业。学生可以根据自己熟悉和感兴趣的方向选择设计对象。教师要与学生共同讨论方案的设计目标及可行性，并在设计中给予全程指导。通过这样的实践活动可以使学生对网络集成有深入全面的理解和掌握。
三、网络集成课程考核阶段的信息论应用
网络集成课程考核一般是由理论笔试和实践考核（实训报告、实践）两部分构成。对实训的考核，我们按照一定的时间间隔和模块，对学生的学习情况和实践情况进行记录，由此可实现对整个实践教学过程行为的有效记录，即“形成性考核”。形成性考核是体现学生在实践教学过程中参与程度、掌握程度的最佳考核方式。
例如：教师对学生每一次的实训都进行成绩记录，最后得出本课程的综合实践成绩。
四、结语
网络集成是一门交叉性科学，它融合了很多学科的知识。在进行网络集成教学时，应该借鉴和吸取其他学科成熟的理论，进行消化吸收，以丰富教学内容和教学方法。而信息论对信息的传播、接收、评价有一套完整的体系，应用在网络集成教学上，可以起到事半功倍的作用。
参考文献：
集成化课程设置 篇6
摘要：“集成电路设计基础”课程是电子科学与技术类专业的一门必修課。详细介绍了“集成电路设计基础”传统教学方法的不足，探讨了教学内容和实践环节的优化整合思路，构建了高效的理论教学内容框架与实践教学流程，通过教学改革增强了学生课程理论与工程实践相结合的能力。
关键词：集成电路设计;传统教学;教学改革
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）32-0091-02
信息产业已成为21世纪的战略性支柱产业，集成电路产业作为信息产业的重要基础，其发展水平是衡量国家综合国力的一大重要标志。[1]目前，集成电路产业的迅速发展对“集成电路设计基础”课程提出了新的要求，传统教学方法培养的设计人才已不能满足产业的发展需要。因此，为了适应行业发展需求，加强学生的就业能力，亟需对传统的教学内容和考核模式进行改革和创新。[2，3]
本文结合太原理工大学电子科学与技术专业的实际情况，综合考虑行业发展、企业需求和技术更新情况，提出了“集成电路设计基础”课程的教学改革研究项目。基于课堂理论教学、课外实验教学及学生科技创新等方面，通过教学内容、实践环节及考核方法等多方面的改革，旨在为该专业学生提供良好的学习环境，培养学生的电路设计能力、理论联系实践能力、创新性思维意识、分析问题和解决问题能力，同时也为青年教师的教学科研提供平台。
一、传统教学方法
集成电路设计基础是电子科学与技术类专业高年级本科生的一门专业必修课。在该课程之前，学生已经学习了电路分析基础、电子工艺学、模拟电子线路、数字电路和逻辑设计、高频电子线路等课程，在此基础上进一步学习集成电路设计基础知识，熟悉集成电路设计要点和制作过程，掌握主流集成电路设计和仿真软件的使用方法，培养集成电路基本设计能力。[4]
在课堂教学和实践过程中，传统的教学方法和考核方式主要存在如下问题：一是本课程的讲授内容主要集中在Protel99 SE或Altium Designer等主流集成电路设计软件的使用上，老师结合书本上的集成电路设计图，讲解如何利用Protel99 SE或Altium Designer等软件设计电原理图、电路板图和创建原理图元件库、电路板图元件库等知识，对电路设计、仿真、印制电路板制作工艺等知识的讲解涉及较少，课程内容之间的相关性、相承性、互补性得不到有机整合，与前面所学的课程也缺乏联系，学生被动接受知识，容易“知其然而不知其所以然”，缺乏对集成电路设计过程的宏观认识和整体把握，无法培养学生的主导性和创新思维能力;二是对于这门实践性比较强的课程，现有的实践环节缺乏系统规划，导致实践内容陈旧，实践方法单一，实践模式呆板，大多仅仅是在电脑上对已经成熟的电原理图和电路板图进行简单的重复，以熟悉软件的操作，学生不动手设计和仿真电路，不制作印制电路板，不对实际加工得到的电路进行测试和分析，陷入了局部的细节学习，学生不独立分析问题、解决问题，自学能力、动手能力、理论联系实践能力都得不到有效的培养;三是现有的课程考核方法过于单一片面，不能科学评价学生对课程的掌握程度，单纯通过纯理论、偏细节的考试和简单的实践考查进行课程考核显然无法使学生进行知识的融会贯通，对知识仅停留在粗浅的概念理解上。因此，为了培养学生的科学思维能力、实验研究能力和工程应用能力，应当对传统的教学内容尤其是实践环节及考核方式进行改革。[5]
二、课程改革实施建议
过去电路设计、印制电路板设计、电路测试分析等工作通常由不同的人员完成，随着电子科学技术的不断发展，对电路设计人员综合素质的要求越来越高，传统的教学大纲重理论、轻实践，将教学的重点放在了印制电路板的设计上，更多地关注如印制电路板元器件的布局、印制电路板的布线、Protel99 SE或Altium Designer软件的使用等，学生无法建立系统的集成电路设计思路，不能形成比较体系的集成电路设计知识结构，已经不能适应行业发展需要，因此需要对课程的讲授内容和实践环节进行适当的调整与改进，制订符合实际的教学大纲，增加对该课程的电路设计和仿真、印制电路板制作工艺等内容的讲解，使学生形成完整的集成电路设计的知识体系。实践环节应带领学生动手制作印制电路板，比较电路实际的测量结果和仿真结果的不同，分析原因，提高学生的实验研究能力、理论联系实践能力、分析问题和解决问题能力。下面重点谈一下实践环节的改革。
1.电路设计和仿真
教师根据实际需要，提出设计指标，学生参考有关资料，确定电路方案和元件参数，使用Multisim软件（美国NI有限公司产品）交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。若不符合指标，修改方案或参数，直至达到预定要求为止。
Multisim软件具有非常完整、丰富的虚拟测试仪器，教师在设计指标时应在考虑学校现有仪器的基础上既使学生能充分认识和利用Multisim软件强大的虚拟测试功能，又方便学生对最后加工得到的电路板进行测试。
2.印制电路板设计
在设计的电路达到预定的要求后就可以开始进行印制电路板的设计。Altium Designer（澳大利亚Altium有限公司产品）是目前行业中最为主流的印制电路板设计软件，为设计者提供了全新的设计解决方案。
无论设计时软件自带的原理图元件库和电路板图元件库能不能满足要求，学生都应熟练掌握创建原理图元件库和新建库元件、创建电路板图元件库与新建库元件的方法。
3.印制电路板制作
教师应对典型的印制电路板工厂生产流程（下料、内层制作、压合、钻孔、镀铜、外层制作、防焊漆印刷、文字印刷、表面处理、外形加工）进行讲解，有条件的话可以组织同学去印制电路板制作工厂进行实地的参观。
目前比较通用的可以在一般实验条件下制作较高精度印制电路板的方法分别是热转印法和感光蓝油法，教师可根据实际的实验条件进行选择。
热转印法首先需要将设计好的印制电路板通过激光打印机打印在热转印纸上，然后根据打印好的印制电路板图锯下合适的覆铜板，并对覆铜板表面进行打亮，接着用电熨斗进行热转印工艺，热转印工艺完成后，将覆铜板放入腐蚀液（三氯化铁∶水=1∶5，体积比）中腐蚀约半小时，最后进行镀锡和钻孔，完成印制电路板的制作。[6]
感光蓝油法是将打印好的印制电路板打印在透明的胶片上，并根据打印好的印制电路板图锯下合适的覆铜板，然后将稀释的感光蓝油（感光蓝油∶水=1∶3，体积比）均匀地涂在覆铜板上，并用电吹风吹干，接着用打印好的胶片盖住覆铜板，用有机玻璃压在上面，然后放在紫光灯下曝光约150秒，显影后将覆铜板放入腐蚀液（三氯化铁∶水=1∶5，体积比）中腐蚀约半小时，最后进行脱模，完成印制电路板的制作。[6]
4.电路测试和分析
印制电路板制作完成后，将元器件焊好后对电路的输出结果进行测试，若结果与理论的仿真结果偏差较大，分析原因，撰写相应的实践报告。
三、考核方式改革
电路CAD 课程是一门更多面向应用、实践的课程，课程考核应将考查的重点放在学生的自学能力、实际的动手能力、分析和解决问题能力的考查上，降低纯理论、局部细节考查的难度，真正做到课程理论性与工程实践性相结合。
本课程的考核分为理论测验成绩、实践环节成绩两大部分。总成绩按以下公式计算：总成绩=理论测验成绩×30%+实践环节成绩×70%。实践环节中应充分发挥学生的自主创新能力，由于实验条件的局限和差异，成绩考核也不应仅取决于最后制作得到的电路的实际测量结果和之前仿真值的偏差大小，而应该综合考虑整个实践过程中学生动手能力、分析问题和解决问题能力、对集成电路整体设计思路的宏观认识和整体把握程度等。
教师还可设置课外科技创新活动，组织学有余力的同学进行诸如利用51单片机、DSP等进行简单的嵌入式系统开发、比较两种印制电路板制作方法等活动，并在实践考核打分时给予考虑。
参考文献：
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[6]周旭.印制电路板设计制造技术[M].北京：中国电力出版社，
2012.
集成化课程设置 篇7
随着我国信息产业的迅速发展,对信息技术人才,尤其是信息产业的基石-集成电路设计专业方面人才的需求急速增加。在这样的背景下,很多高等院校都开设了微电子学专业[1]。《集成电路原理与设计》和《集成电路设计EDA实验》课程是微电子学专业的基础核心课程,教学的好坏关系到办学的质量,尤其是《集成电路设计EDA实验》课程,强调学生的实际动手能力,关系到学生的就业竞争力和前景[2]。教学实践发现,此课程的教学可以通过对实验课程开课时间、先前理论课程的重点内容、基于工业界主流电子设计自动化(EDA)工具的实验平台的搭建和教学实例的选择进行优化,以调动学生学习的积极性,增强学生的动手能力,使学生从整体上掌握集成电路设计的流程,并与工业界接轨,从而提高就业竞争力。
1 原教学情况
在实际教学中发现,原来的《集成电路设计EDA实验》课程存在以下几个方面的问题:1)与《集成电路原理与设计》课程同步开设,导致学生做实验时,还没有学到相关的理论内容,不能很好地从理论上解释实验现象和结果,理论和实践脱节;
2)原来的实验课程学时比较短,在学生动手设计电路之前,没有相关的重点理论知识复习,导致学生对整个实验的意义不明确,参与的积极性不高。3)原实验课程在EDA工具选择方面存在单一性、非主流性、学习的顺序不够合理和没有按照集成电路设计的特点形成整体设计流程平台的问题。4)教学实例的选择偏难,且没有代表性。
2 教学优化
针对以上存在的问题和不足,作了如下几个方面的优化。
2.1 课程开设时间的优化
《集成电路原理与设计》课程是在大三下学期开设的,从第1周到第18周,一共72学时。为了能与理论课程更好地协调,《集成电路设计EDA实验》课程在大三下学期的第7周开课,到第18周结束,每周4节课,共48学时。第7和15周主要是复习先前理论课程的重点内容,第7周复习器件、模拟电子线路和模拟集成电路设计流程的知识,第15周复习基本门电路和数字集成电路设计流程的知识。第8～14周动手设计模拟集成电路,第16～18周动手设计数字集成电路。
2.2 先前理论课程的重点内容
根据《集成电路原理与设计》课程的进度,把复习的内容分为两部分,整个实验课也分两个阶段,先定制模拟集成电路的设计,再做基于门标准单元的数字集成电路的设计。这样做既能和理论课很好地协调,也能使学生由浅入深,自底层向顶层地深刻理解集成电路设计。
集成电路设计是基于半导体器件的,互补金属氧化物半导体(CMOS)技术是当前集成电路的主流工艺,因此先复习N型和P型CMOS场效应晶体管(FET)器件的结构、制造和特性的知识。然后复习电路分析基础、由CMOS FET构成的单级放大器和《模拟电子线路》课程的有关知识及模拟集成电路设计流程。最后复习由CMOS FET构成的基本门电路、触发器和数字集成电路设计流程的知识。为实验奠定理论基础。
2.3 基于工业界主流EDA工具的实验平台
在选取EDA工具搭建实验平台时,应该选择工业界主流的EDA工具,并且整个流程与工业界接轨,从而能提高学生在就业时的竞争力。
2.3.1 集成电路设计流程
如图1和图2所示,集成电路设计流程可以分为全定制的模拟集成电路和基本标准单元的数字集成电路设计两个流程。由于模拟集成电路是基于底层晶体管的设计,且晶体管的数量比较少,版图也是自己绘制,比数字集成电路设计更能深刻理解电路设计的底层原理,因此应该先学习模拟集成电路设计流程,再学习数字集成电路设计流程[3,4]。
2.3.2 实验平台
目前主流的EDA供应商有Cadence、Synopsys、Mentor Graphics和Magma。Cadence拥有模拟和数字集成电路设计的整套集成EDA平台[5]。Synopsys拥有数字集成电路设计的整套集成EDA平台。Mentor Graphics和Magma的某些点工具具有卓越的性能。
工业界模拟集成电路设计流程一般选择Cadence的Analog Design Environment为平台,再配置其它供应商的点工具,形成一个高效、稳定的流程。对应图1的流程,选择Cadence公司的Virtuoso Schematic和Composer分别完成原理图的收入和版图的绘制,并采用Spectre仿真器完成功能仿真和后仿真,而选择Mentor Graphics的Calibre完成物理验证及寄生参数的抽取工作。
选择基于Synopsys公司的Galaxy搭建数字集成电路设计实验平台。对应图2所示的流程,选择Synopsys公司的VCS、DesignCompiler、Formality、IC Compiler、Star-RC、Prime Time分别完成RTL级功能验证和后仿真、综合、等价形式验证、布局布线、寄生参数抽取和时序验证工作,而采用Mentor Graphics的Calibre完成物理验证。
以上两个实验平台与工业界的主流集成电路设计流程一致,这样使学生在学校就能接触工业界的设计理念,能有效提高学生学习的积极性和目标性,使学生在毕业时受到公司的青睐。
2.4 教学实例
教学实例的选择应该本着既简单易操作,又尽可能多地涵盖集成电路设计的概念和技巧。所有的实例都采用当前主流的CMOS工艺实现。在做模拟集成电路设计时,选择由两个N型FET构成的电流源负载共源极放大器为实例,完成整个模拟集成电路设计的流程。在做数字集成电路设计时,以实现一个周、时、分、秒计时器为实例,完成整个数字集成电路设计的流程。
3 结束语
根据以前教学中遇到的实际问题,对微电子专业的基础核心课程《集成电路设计EDA实验》的教学进行了优化。优化方案实施后的调查显示,提高了学生做实验的积极性,增强了学生动手和利用所学理论解释、解决实际问题的能力,就业时受到公司的青睐,达到了教学优化的预期目标。
摘要：根据教学经验,阐述了对《集成电路设计EDA实验》课程教学的优化。这些优化包括课程开设时间、先前理论课程重点内容的复习、基于工业界主流EDA工具的实验平台的搭建和教学实例的选择。课程优化后的教学充分调动了学生学习的积极性,增强了学生的动手能力,使学生从整体上掌握了集成电路设计的流程,并与工业界接轨,提高了就业竞争力,达到了预期效果。
关键词：集成电路设计,教学优化,EDA工具
参考文献
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[4]张兴.微电子学概论[M].北京:北京大学出版社,2010.
集成化课程设置 篇8
综上所述, 最根本的原因是由于没有建立符合市场经济规律的学以致用的运行机制, 使得高等教育在教学内容、实训形式、专业师资上具有三个靠本身无法克服的缺陷:不管学校的教学内容如何先进, 与生产、服务一线所应用的最新知识、最新技术、最新工艺相比总有距离;不管学校的实验设施如何先进, 与社会最新技术发展总有距离;不管学校的专业课师资如何“双师型”, 与生产一线技术专家、操作能手相比总有距离, 这些致命缺陷只有靠产学结合才能克服。
在教学中, 我们总结了一些方法, 收到了良好的效果:
1 充分发挥教学设备的作用, 提高课堂效率
我们的知识结构是采取以企业的真实项目为教学案例, 以项目设计为学习任务的教学模式, 培养学生综合应用所学知识的能力及团队协作能力。特别强调基础、成熟和实用的知识, 而相对忽略对学科体系对前沿性未知领域的高度关注。为培养学生的动手动脑能力, 体现素质教育的真谛, 授课时应尽量使用现代化教学设备, 以提高课堂的效率。现代教学手段已经从传统的“黑板+粉笔”模式转向多媒体教学。例如, 对于多媒体教室的应用, 可将文字的讲解制成课件, 对操作部分的讲解可运用模拟器甚至动画进行现场演示, 使各种操作具体化, 从而避免了语言表述片面的缺陷。现今的教学手段为教学提供了便利, 带来了全新的教学环境, 形成了教与学的互动效应, 大大提高了学习效果。
2 采用多种教学法培养学生能力
为了提高教学效率, 除了充分利用现代化教学设备外, 还应采用“课程内容多种教学”的方法。例如, 运营“讨论研究”法能够使学生对问题产生争论, 这样既活跃了课堂气氛, 也使学生在一种最佳状态接受了知识。这当中, 最重要的是做好学生创新能力的培养工作, 把过去以“授业”为主的教学方式转变为启发受教育者对知识的主动追求。积极实行启发式和讨论式的“案例”教学, “项目”教学, 激发学生独立思考和创新的意识, 切实提高教学效果。例如, 可以探讨“当鼠标点击网址之后, 计算机以及网络上发生了什么?”“TCP/IP层次模型到底是个什么样子的结构?”等专题, 让学生感受、理解知识产生和发展的过程, 培养学生的科学精神和创新思维习惯。积极创造条件, 让学生参与教学过程, 以使学生从被动学习转变为主动学习。充分调动学生学习的自觉性, 解决各种问题。
3 缩短授课时间, 强化真机实训
网络系统集成技术是对学生的一种全面综合训练, 上机操作是网络集成教学中一个非常重要的环节, 是与课堂听讲、自学和练习相辅相成的必不可少的一个教学环节。为强化这一环节, 在授课时应尽量缩短授课学时, 充分利用学校先进的网络实验室增加上机训练时间。除加强辅导外, 每次上机都要有一定的要求和任务, 着重培养学生获取、运用、创造知识的意识和能力。而实验内容绝不仅仅是简单、教条的分解实验, 而应当以工程项目为平台, 将网络项目贯穿教学全过程, 强化学生的理论应用意识与工程实践意识, 提高网络项目实际动手能力与应用能力。要求学生每次都要明确任务的内容, 完成实验的总结及收获, 指导教师给予评定和指导。这样学生会认真对待每次上机操作, 使每次上机都会感觉到提高与进步。
4 改革考试办法, 深化教学改革
要培养应用型专业人才, 除了在教学上进行改革, 考试方法的改革也势在必行, 考试可以实行知识与能力并重, 理论与实践结合, 重点测试学生理解、掌握、灵活运用所学知识的能力和实践动手能力。如除了期末的笔试考试, 还可以采取课程报告 (论文) 、网络环境的搭建等相结合的方式, 以考察学员的动手能力。另外, 为培养学员的综合能力, 还增加了“课程设计”, 即通过安排本课程的一个综合任务, 促进学生积极主动地完成一个真实的网络集成案例, 目的旨在使学生进一步巩固课堂上所学的理论知识, 深化理解和灵活掌握教学内容, 促进学生积极主动提高自己创新意识与创新能力。通过这一环节, 大大增强了学生的实际工作能力, 增加了工作经验, 使学生将课堂孤立的知识点在设计当中统一、综合地贯穿起来, 提高了学生的工程应用意识。
5 校企合作, 打造专业人才
我们开设网络集成这一课程, 目标之一就是在于培养学生的动手能力, 了解知识的实际应用。而网络技术日新月异, 要达到这一目标, 校企合作是必不可少的教学环节之一。经常邀请知名网络公司及专家来校进行专题讲座, 使同学们扩展横向知识面;与锐捷、openlab等知名网络企业进行深度合作, 让教师、学生到企业实际参与项目的设计及实施, 切实感受行业领域的实战应用。对于这一点, 学生自己也有清醒的认识, 因此他们对校企合作的要求也非常迫切, 积极性非常高, 企业的人员参与课程内容的修订, 通过基于校企合作、工学结合的思想, 借助于实际环境、模拟环境和虚拟环境, 通过项目任务驱动模式、多层次、立体化的教学过程实施, 使学生具备中小企业局域网络规划设计、组建、管理和维护等基本职业能力和可持续发展能力。同时, 通过分组组织各个项目和任务的完成, 有利于培养学生良好的职业道德, 打打增强了团队意识、质量意识、规范意识和安全意识。这些都使学生更能适应当今社会和市场对高素质、高技能型计算机网络技术专业人才的需求。
6 结束语
随着计算机网络应用的迅速扩大, 对于网络设计、维护及管理的高级技术人才需求与日俱增, 计算机网络专业的就业前景更加广阔, 本次教学改革除了使得同学们能够深入了解了先进的知识, 更重要的是让他们提前接触社会了解社会, 来增强他们对未来的向往和憧憬, 从而也提高了他们对学习和对未来的自信心。
参考文献
[1]全国高等院校计算机基础教育研究会.高职院校计算机教育经验汇编, 2009.
集成化课程设置 篇9
随着网络技术的快速发展和校园网的普及,网络化教学作为一种高效新型的教学模式,越来越受到重视。网络课程是网络教学的基本要素和重要资源,是指通过网络表现的某门学科的教学内容及实施的教学活动的总和,包括按一定的教学目标、教学策略组织起来的教学内容和网络教学支撑环境。网络课程给人们提供便捷的学习机会,使学习活动更加自主化、个性化,学习者可以选择适合自己的学习时间、地点、方式、进度,用浏览器播放教学内容,在教学形式上既可以实时学习,也可以使学习者进行非实时的自主或协同学习,还可以实现师生之间的直接对话交流,形成一个开放和交互的远程教育环境。对于创新教学模式,提高教学效果,培养学生良好的学习习惯和学习能力等有着重要的积极意义。
网络课程的开发需要相关的技术支撑,流媒体技术和理论的日趋成熟,为网络课程的开发和实施提供了强有力的技术基础。基于流媒体技术的网络课程,能高效、便捷地进行网上实时和远程教学,并能确保音视频播放流畅,有良好的同步效果。
基于流媒体的网络课程的开发实质上是运用网络课程开发工具,把课程素材转换为流媒体形式的文本、音频 、视频、动画等,并按课程教学要求,集成为课程的流媒体课件或教学节目,再通过Web发布。目前网络流媒体平台主要有Realnetworks公司的Realsystem、微软公司的Windows Media和苹果公司的QuickTime。Realsystem优良的性能使得用户数量上处于领先地位,Realsystem的文件格式主要有rm(流式音视频)、ra(流式音频)、rp(流式图像)、rt(流式文本)。网络课程开发涉及许多技术问题,其中流媒体教学素材的集成是最关键的技术,利用SMIL同步集成多媒体语言,可以将Internet上不同位置的媒体文件关联到一起。本文依据Realsystem流媒体开发平台,研究网络课程开发过程中流媒体教学素材集成及其关键技术。
2 同步多媒体集成语言SMIL简介
世界W3C协会(World Wide Web Consortium)于1998年6月开始推广一种和HTML具有相同结构的标记语言:同步多媒体集成语言(Synchronized Multimedia Integration Language,SMIL)。这是一种简单而有效的关联性标记语言,它可以将Internet上不同位置的媒体文件通过它们的URL关联起来,形成多媒体文件。在播放时,播放器会自动从它们的存放位置进行调用,并按文件中设置的播放顺序和位置等属性,将这些文件集成到同一窗口播放。实际上SMIL文件仅是一个关联文件,并不包含真正的媒体内容。SMIL支持的媒体格式有静止图片文件、RealPix,RealText、动画、音频、视频等。目前支持SMIL文件的播放器主要有RealPlayer,QuickTime等,用户浏览器端只要安装RealPlayer或QuickTime的相应的插件,也可以播放SMIL文件。
SMIL文件是纯文本文件,其文件扩展名为“.smil”或“.smi”。整个文件以<smil>开始,</smil>结束,其中包含由<head></head>标记定义的头部以及由<body></body>标记定义的正文部份。在SMIL文件的正文部分,用媒体标记将媒体文件引入SMIL文件中。下面代码关联一个流服务器上的流式音频文件sound1.rm。
<body>
<audio src=”rtsp://realserver.course.com:554/audio/sound1.rm”/>
</body>
3 流媒体素材集成的关键技术
在网络课程中,通常需要把音频、视频、演示文稿、图片等教学信息按一定的组合同时或顺序播放,构成一个情景交融的多媒体教学环境,让学习者可以在一个动态的交互性的学习环境中学习。在网络课程中,可以按照课程教学策略、教学目标,组织多媒体内容,设置组合后的播放布局和播放方式。实现流媒体集成的关键技术主要包括关联媒体文件、设置媒体的组合方式、规划时间线、设置播放布局等。
(1) 关联媒体文件。
在SMIL文件的正文部分,用媒体标记将相关媒体文件引入SMIL文件中,同时通过设置标记属性,描述媒体文件的文件格式和所处的位置,以及媒体文件在SMIL文件中的其他行为。常用的媒体标记有<animation../>,<textstream../>,<img../>,<audio../>,<video../>等,分别用于关联动画文件、流式文本文件、图像文件、音频文件和视频文件等。下面代码关联一个流服务器上的流式视频文件class1.rm。
<video src=”rtsp://realserver.course.com:554/video/class1.rm”/>
(2) 媒体的组合播放及带宽分配策略。
在流媒体网络课程中,有些媒体文件是紧密联系的,如在播放演示文稿时,要同步配音,或在播放视频时要显示相应的文稿和图片等。这就要将媒体文件进行组合播放。在SMIL中,可以用<seq>和</seq>组合标记实现媒体文件的顺序播放,用<par>和</par>标记实现媒体文件的同步播放,同时两种组合标记还可以进行嵌套组合。如下面的代码实现了4个流媒体文件的组合。
在默认情况下,同步组合的播放结束要等到其所包含的所有媒体对象播放结束之后。要改变这种情况,可以通过设置<par>标记的end属性规定同步组合的绝对时间,也可以通过<par>标记的endsync属性设置同步组合的播放结束与某一个媒体对象结合起来。endsync属性的默认值为“last”,表示当组合中持续时间最长的那个媒体对象播放结束时,整个同步组合播放结束。当endsync属性为“first”时,表示当组合中持续时间最短的那个媒体对象播放结束时,整个同步组合播放结束。如果要指定当某个媒体对象结束时,整个同步组合播放结束,则可设置endsync属性为“id(相应媒体对象的id值)”。
必须注意,在媒体服务器发布每一个流媒体文件时,都会占用一定的传输带宽。这个带宽的具体数值是在创建媒体文件时预先设定好的,发布同步播放组合时所占用的传输带宽,就是组合中所有媒体文件的传输带宽的总和。为了保证同步效果以及整个多媒体文件传输顺利和播放平滑,这个带宽的总和不应该超过用户和服务器连接的最大传输带宽,否则就会产生带宽“瓶颈”。这种“瓶颈”通常出现在两个或多个高带宽消耗的媒体文件同步播放时。因此,在组合同步播放文件时,要尽量将高带宽文件和低带宽文件组合在一起。在流媒体播放的开始阶段,先播放低带宽的媒体文件,如RealText文件和压缩程度较高的Real音频文件,这样在它们播放的同时,播放器可以利用多余的网络带宽预先传送后面将要播放的高带宽消耗的数据。这种“幕后传输”的播放组合方式,可以使用户端的播放器预先存储足够多的数据以保证后续播放的平滑性。
(3) 规划SMIL文件的时间线。
所谓流媒体的时间线就是这个媒体文件的播放时间计划。比如,一个流式视频文件播放长度为3 min,这个视频文件的时间线就是3 min。流式音频、视频和动画文件都具有内部时间线,在媒体文件建立时,生成软件就将其内部时间线结合到文件的结构中去,这些文件的时间线不能再修改,除非重新改变文件的结构。RealText和RealPix文件的时间线是通过标记语言建立的,可以随时修改。在组合流媒体时,一般先建立音频、视频和动画文件,然后建立RealText和RealPix文件的时间线,使之与这些文件匹配。
当多个媒体文件组合时,各个媒体文件的时间线以及它们在多媒体文件中播放的计划又组成了整个多媒体节目的时间线。合理计划流媒体的时间线可以有助于合理使用用户的连接带宽,避免播放迟滞和“再预置”现象的出现。SMIL语言通过时间标记元素建立和改变SMIL文件的时间线。如通过begin和end属性设置媒体播放的开始、结束时间及前后播放的间隔时间,通过clip-begin和clip-end属性可以播放连续性媒体文件内部的一个片段,还可以通过dur属性设置播放的持续时间等。下面代码是一个比较合理的流媒体时间线设计的例子。
上述代码所对应的时间线效果如图1所示。
在文件组1中,首先播放的是image.rp文件和text.rt文件,由于text.rt文件的带宽消耗很小,使image.rp文件有充足的带宽来传输数据。当video1.rm视频文件开始播放时,image.rp文件的数据已经传输结束,这时的带宽全部可以为视频文件video1.rm所占用。虽然文件组1和文件组2按顺序播放,但最外层的<par>组合会平衡组合中的媒体文件的带宽消耗,当文件组1开始播放之后,存在多余带宽,它就会开始传送文件组2的数据,这样就可以最大程度地掩盖文件组2的预置过程,使得整个SMIL文件的播放不出现停顿而显得平滑。
(4) 设置媒体播放的窗口布局。
在流媒体课件中,除了声音文件外,其他的媒体内容通常需要不同的播放区域。在SMIL文件的头部,通过<layout>和</layout>标记设置窗口布局;在这个layout标记群内,通过<root-layout/>标记定义底层区域,即播放器的主窗口的大小;在定义了底层区域后,再通过<region/>标记定义每一个播放区域的大小和位置。在SMIL文件的正文部分,通过定义相关标记的region属性,在各播放区域中放置相应的可视媒体对象。下面的代码中定义了二个区域分别播放视频和流式文本。
在复杂的流媒体播放应用中,可能需要建立动态或重叠的播放区域,这可以通过SMIL的<region>标记的z-index参数实现。z-index参数的值越大,播放区域就越处于播放窗口的前方。SMIL文件中所定义的播放区域,只要不定义其背景色,在默认状态下是透明的。对于最上层播放区域,如果有媒体文件在其中播放,下面各层的区域就被覆盖。如果区域中没有媒体文件的播放,它就处于透明状态,下层中正在播放媒体文件的区域就被显示。如果所有区域中都没有正在播放的内容,所有的区域都处于透明状态,播放器窗口就显示SMIL文件中<root-layout>定义的底层区域,它总是位于所有播放层的最底层。下面的代码定义了2层区域,并实现播放区域的动态转换。
上述代码定义了2个显示层,每层定义了2个区域,显然,“top”和“bottom”区域位于“left”和“right”窗口的前方。尽管这些区域都是在SMIL播放的一开始就建好的,但是通过z-index,fill=“remove”以及区域默认的透明背景色,给用户的感觉就是播放区域是在媒体文件开始播放时动态建立的。
4 结 语
流媒体运用特殊的数据压缩和传输技术,可以使得声音和视频文件变得很小,通常只有WAV和AVI文件的3%～5%。因此,基于流媒体的网络课程,能确保课程中音频、视频、演示文稿、图片等资源在网络上快速连续平滑的传输。利用SMIL同步集成多媒体语言,可以将网络课程资源进行有效的关联组合。本文针对基于流媒体的网络课程开发,从技术层面详细介绍了在网络课程流式资源集成过程中,按照课程教学策略、教学目标和多媒体教学环境要求,实现流媒体的组合、规划时间线、设置播放布局等关键技术。只有很好地解决这些关键技术,才能确保音频、视频播放流畅,音频与视频图像有良好的同步,产生良好的视觉效果,使得网络课程能高效、便捷地进行网上实时和远程教学,构成一个情景交融的多媒体教学环境。
参考文献
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集成化课程设置 篇10
双语教学要体现现代教育思想, 融外语与学科知识教学于一体, 恰当运用现代教学技术、方法与手段, 提高学生专业外语水平和直接使用外语从事科研的能力, 注重促进学生专业知识、外语水平及能力素质的全面发展。 (1) 中国矿业大学早在2004年就开始试点一批双语教学课程, 经过多年的建设和改革, 取得了一定的成果, 多门双语教学示范课程获得了老师和学生的普遍认同, 例如:国际金融与贸易、MEMS技术概论、数字信号处理等。同时在双语教学过程中也发现了很多的问题与不足, 主要体现在: (1) 学生听、说等能力参差不齐; (2) 外文原版教材的知识结构不同; (3) 授课方式和学时安排不合理; (4) 进行双语教学的师资力量薄弱等。这些实际问题导致一些双语课程的教学效果并不理想, 做到了双语教学的“形”——中英文授课, 但达不到双语教学的“神”——中英文语境。
根据教育部关于“十二五”期间实施“高等学校本科教学质量与教学改革工程”的意见, (2) 中国矿业大学制定了2012版本科课程设置和教学大纲, 并将《现代集成制造系统 (Contemporary Integrated Manufacturing System, CIMS) 》定为机械类双语专业课程。采用双语教学有利于学生专业知识的国际对接, 让他们能够在更广阔的语言环境中获取前沿技术信息, 对培养具有国际视野的制造业人才有着极其重要的作用。针对这门课程, 教研组成立研究小组, 总结以往的教学经验, 在课程建设和教学方法上进行改革。借鉴国外高校为培养学生的团队意识、自主学习能力和创新思维能力而采用的一些方法, 有针对性地修改了教学大纲、制定合理的教学日历、补充必要的教材资料, 选派有海外留学经历的教师担任授课老师。经过一个学期的教学实践, 教学效果明显改善, 学生的学习兴趣也有很大提升。
2 课程体系设计和教材编选
2.1 知识结构和学习能力的建立
现代集成制造系统主要讲授现代集成制造系统的基本理论、建模方法和总体设计技术, 信息集成、过程集成和企业集成三个阶段的概念、方法和技术, 企业CIMS实施战略等理论。要完成这一课程要求, 学生首先必须具备一定的专业知识基础和专业外语水平, 也就是说前期的专业基础课和专业英语的学习是学好这门课的基础。要达到双语教学的良好效果, 必须先从专业基础课和专业英语课上入手, 做出一些调整和改进, 为双语教学的开展奠定了良好的基础。
教研组对机械制造方向的专业基础课进行了调研, 在原有的教学大纲的基础上适当补充一些预备知识点, 例如:在机械制造工艺学中增加了“先进制造技术”内容, 在计算机辅助设计与制造中加入了“计算机辅助工程”和“计算机辅助工艺过程设计”内容。在专业英语课的课外阅读文献上, 编选一些现代集成制造理念方面的经典英文资料, 学生通过阅读这些文献可以预先掌握一些常用的专业英语词汇。同时在专业英语课的教学过程中, 注重培养学生的双语思维, 熟悉专业英语的语体特点和表达方式, 学会用英语来思考和解答问题, 为之后的双语课程教学以及学生自主阅读英语专业资料打下语言基础。
2.2 教学大纲的设计和学时安排
现代集成制造系统所涉及的知识面很广, 是集机械、电子、信息、材料和管理等技术于一体的新兴交叉技术体系。 (3) 在教学大纲设计上适当减少理论概念的教学, 增加案例分析的内容, 结合工程案例介绍一些具体实施中的经验教训, 学生更容易理解所学知识。具体做法如下: (1) 将现代集成制造系统的基本概念、基本组成和方法体系由原来的三个章节缩减到一个章节; (2) 现代集成制造系统的总体设计、关键技术和实施战略所在章节不变; (3) 增加国外CIMS工程案例、现代集成制造系统软件上机实验两个章节。
在学时安排上也进行了相应的调整, 将32个学时分为讲授、自学和实验三部分。讲授学时为20学时, 主要是以双语授课的方式对现代集成制造系统的理论和技术进行讲解。该阶段属于双语教学的导入阶段, 即通过讲述学科术语和关键词等进行简单渗透, 帮助学生运用英文理清基本概念和理论, 适应双语授课的语言环境。自学学时为8学时, 主要是针对国外CIMS工程案例进行引导式教学。该阶段属于发展阶段, 即通过大量的国外工程案例分析, 鼓励学生自主阅读和利用英文书籍资料来进行学习, 并以小组的形式来完成课程任务。实验学时为4学时, 主要是训练学生操作国外原版的集成制造系统软件, 完成给定的上机实验任务, 这也是双语教学的成熟阶段。
2.3 教材的选择和资料的补充
目前双语教学课程多数直接选用外文原版教材进行教学, 容易出现专业知识的衔接问题, 国外教材在课程内容编排、重点难点、工程案例、论述方法等都与国内教材存在诸多不同之处。因此, 在教材选择上需要遵循三个一致性: (1) 外文原版教材和国内辅助教材的一致性, 主要体现在知识体系, 定义概念, 用语词汇等方面; (2) 英语难度和学生英语水平的一致性, 特别是专业词汇方面应该和专业英文教材的难度相当; (3) 教学语境和视听教程的一致性, 如果是以美语语境为标准, 授课过程中需要注意美语发音、俚语用法和惯用词汇, 配套的视听资料也应选用美语配音版本。
教研组选择了清华大学出版社出版的《Automation, Production Systems, and Computer-Integrated Manufacturing (Third Edition) 》影印版作为授课教材, 由于该书的内容章节较多, 涉及的知识点较松散, 选取Part II--Automation and Control Technologies和Part IV--Manufacturing Systems作为重点讲授部分, 其他内容精选个别章节进行讲授或让学生自学。参考其他外文教材补充Key Technologies of CIMS和Project Cases of CIMS两部分内容。
通过网络精品课程共享平台收集美国高校关于先进制造技术与自动化方面的视频讲座作为补充视听资料, 斯坦福系列教学公开课和塞勒基金会资助的网络公开课都是很好的美语课程资源。另外, 选取国外相关期刊上近期发表的综述性文章作为学生的课外阅读文献, 根据国外集成制造系统软件开发商提供的教育版或体验版来设计上机操作实验, 为学生提供全方位的英语教学环境。
3 教学方法的改革和实践
3.1 讲授环节采用先过渡后沉浸
双语教学的初衷是培养国际视野的专业精神、提供更广泛领域内的专业知识、训练国际化的专业思维、达至专业教学的目的。 (4) 外语能力的提高只是该教学过程的“副产品”, 切勿过于强调专业英语的学习, 否则会让学生感觉还是一门专业英语课。因此, 在课程前段采用过渡型双语教学, 通过专业术语和关键词汇的学习, 让学生对基本概念和理论有一定的掌握;布置学生阅读一些难度适中的专业英文文献, 奠定他们的专业英语基础。
在课程中期采用沉浸型双语教学, 通过课堂双语交流、多元化的视听教学素材和资料, 为学生营造一个听、说、读、写的英文环境, 使他们逐步适应双语的课堂环境。这个阶段可根据学生的英语水平进行适当分组, 每个小组都有英语基础较强和较差的学生, 通过互动环节促进小组内部的交流学习, 共同完成课后作业, 参与网上学习交流, 提炼出小组的观点, 带到课堂上与大家分享。
3.2 自学环节侧重工程案例分析
自学环节的设计主要是充分调动学生的积极性和主动性, 培养学生的创新能力、独立分析和解决问题的能力。对于多学科交叉融合的现代集成制造系统来说, 工程案例更具有鲜活性, 结合工程实际讲述现代集成制造系统的基本理论、系统建模、总结设计、实施方案以及工程中存在的问题等, 有助于学生更好地理解所学的知识。
安排每个小组阅读和分析不同的国内外集成制造工程案例, 设定一些针对性问题, 让学生带着问题去自学, 并进行小组讨论和归纳总结。在课堂上采用互动式教学, 学生使用英文进行演讲、小组陈述和讨论, 最后教师对所提问题给予归纳总结, 科学阐释案例中的重点难点, 让学生知其然并知其所以然。为保证自学效果和培养团队意识, 案例分析的考核成绩以小组进行打分, 并占个人总成绩的30%。
3.3 实验和考核环节考察实际应用能力
教研组设计开发现代集成制造系统的上机实验, 使用国外集成制造系统软件开发商提供的教育版或体验版作为上机软件, 让学生在全英文的操作环境下完成实验任务。双语实验环节一方面能够将国外最新的研究成果转化为教学内容, 强调实例教学、通过实验操作来巩固所学理论知识;另一方面能够培养学生在英文操作环境下解决工程问题的能力, 提高学习兴趣。
在考核环节上, 平时成绩和期末考试各占总成绩的50%。平时成绩包括课后作业成绩、案例分析成绩和上机实验成绩, 这样对学生起到督促和鼓励的作用。期末考试的试卷采用全英文答题, 主要考查学生对基本概念、专业术语的掌握情况, 以及使用英文准确表达个人观点的能力。
4 总结和展望
目前, 现代集成制造系统双语教学尚处于探索与研究阶段, 课程体系设计和教学模式方法还有待进一步完善。要使双语教学对专业知识学习真正发挥应有的作用, 在夯实学生的专业英文基础、提升双语教学师资水平以及加强双语教学专用教材建设等方面还有很多工作要做。
注释
1张志颖, 李忠, 余丹.高校双语教学的问题与对策[J].黑龙江教育, 2012 (3) :434.
2教育部.关于“十二五”期间实施“高等学校本科教学质量与教学改革工程”的意见[Z].2011.
3严隽薇.现代集成制造系统 (CIMS) 概论:理念、方法、技术、设计与实施[M].北京:清华大学出版社, 2004.7.