創(chuàng)新人才培養(yǎng)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建研究

謝德英 陳弟虎 鄧少芝 龐志勇

摘 要：從專(zhuān)業(yè)人才的知識(shí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及學(xué)校人才培養(yǎng)定位出發(fā)，結(jié)合“厚基礎(chǔ)，寬口徑，多樣式”的教改理念，構(gòu)建微電子人才培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，較好地突出專(zhuān)業(yè)特色，推動(dòng)了創(chuàng)新人才培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新人才；實(shí)踐教學(xué)；微電子學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：C961；G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1008-3561（2015）25-0006-02

一、引言

創(chuàng)新，是國(guó)家得以持續(xù)發(fā)展的保證。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)許多高校都紛紛進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式的改革，根據(jù)各自的辦學(xué)層次和人才培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)各具特色的高素質(zhì)人才和創(chuàng)新人才。我校作為“國(guó)家集成電路人才培養(yǎng)基地”之一，在微電子人才培養(yǎng)方面肩負(fù)著重要的使命。尤其是創(chuàng)新人才，是微電子高科技產(chǎn)業(yè)得以快速持續(xù)發(fā)展的保證。因此，圍繞創(chuàng)新人才培養(yǎng)這個(gè)中心任務(wù)，“IC人才培養(yǎng)基地”在本科實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)以及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等方面進(jìn)行了改革與探索，結(jié)合“厚基礎(chǔ)，寬口徑，多樣式”的教改理念，力求在創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面突出專(zhuān)業(yè)特色，在近幾年的實(shí)踐中已取得了一些成效。本文將闡述有關(guān)這方面的一些思路與實(shí)踐。

二、改革內(nèi)容

從學(xué)科特點(diǎn)來(lái)看，微電子學(xué)是一門(mén)綜合性很強(qiáng)的交叉學(xué)科，涉及物理學(xué)、材料科學(xué)、電子技術(shù)、信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)技術(shù)、制造和測(cè)試等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，同時(shí)微電子也是一門(mén)工程技術(shù)性很強(qiáng)的學(xué)科。隨著微電子產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，微電子專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)也面臨著更高的要求：更扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，更寬闊的專(zhuān)業(yè)口徑，更強(qiáng)的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。從人才培養(yǎng)定位來(lái)看，我校作為研究型大學(xué)，以培養(yǎng)微電子學(xué)術(shù)型、學(xué)術(shù)復(fù)合型人才為主，并在工程教育中培養(yǎng)學(xué)術(shù)與應(yīng)用復(fù)合型、高層次人才。因此，我們?cè)诳傮w構(gòu)建實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)平臺(tái)時(shí)，結(jié)合“厚基礎(chǔ)，寬口徑，多樣式”的創(chuàng)新人才培養(yǎng)理念，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域視野的廣博和基礎(chǔ)的深厚，相關(guān)學(xué)科知識(shí)的融合與綜合應(yīng)用能力，側(cè)重培育具有高端前沿科技開(kāi)發(fā)能力的創(chuàng)新人才和復(fù)合型人才。注重以下能力訓(xùn)練：實(shí)驗(yàn)技能、工藝操作能力、工程設(shè)計(jì)能力、科學(xué)研究能力、社會(huì)實(shí)踐能力等。實(shí)踐教學(xué)包括獨(dú)立設(shè)置的實(shí)驗(yàn)課程、課程設(shè)計(jì)、教學(xué)實(shí)習(xí)、科技訓(xùn)練、社會(huì)實(shí)踐、綜合論文訓(xùn)練等多種形式。

1. 厚基礎(chǔ)

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是一個(gè)厚積薄發(fā)的過(guò)程。實(shí)踐表明，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生掌握專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)技能以及鞏固專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)的必要實(shí)踐環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的重要基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。為此，我校微電子學(xué)專(zhuān)業(yè)從2003年起多次修訂本科教學(xué)計(jì)劃，根據(jù)微電子學(xué)科的發(fā)展，制訂獨(dú)立完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，從基礎(chǔ)訓(xùn)練到專(zhuān)業(yè)技能，構(gòu)建與理論教學(xué)既相對(duì)獨(dú)立又相互聯(lián)系的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。主要措施包括：（1）強(qiáng)化學(xué)生的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)技能，突出培養(yǎng)綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。實(shí)驗(yàn)課程全部單獨(dú)設(shè)課，每一門(mén)實(shí)驗(yàn)課程都要設(shè)定基礎(chǔ)、綜合、設(shè)計(jì)型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，明確各類(lèi)型項(xiàng)目的教學(xué)要求和目標(biāo)，滿足固根基、求創(chuàng)新的學(xué)習(xí)認(rèn)知過(guò)程。（2）創(chuàng)新人才要勇于探索科學(xué)前沿，因此，人才的培養(yǎng)也需要緊跟學(xué)科的發(fā)展。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革上，融合學(xué)科發(fā)展方向，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的更新，新增設(shè)了一批獨(dú)具微電子特色的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程，如現(xiàn)代半導(dǎo)體材料與器件測(cè)試、ASIC集成電路版圖設(shè)計(jì)、TFT器件模擬與設(shè)計(jì)等，以培養(yǎng)學(xué)生全面的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)技能。（3）改革傳統(tǒng)教學(xué)方法與手段，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。我們多次整理編寫(xiě)、修訂專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教材，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)講義、CAI教學(xué)輔助系統(tǒng)、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)等多種教學(xué)資源進(jìn)行一體化的設(shè)計(jì)，適應(yīng)學(xué)生的個(gè)性、興趣、愛(ài)好、能力、特長(zhǎng)，提供多種形式的學(xué)習(xí)資源，達(dá)到了因材施教的人才培養(yǎng)目的。

2. 寬口徑

微電子學(xué)發(fā)展極為迅速，它與其他學(xué)科結(jié)合誕生新的學(xué)科和產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)點(diǎn)，也是21世紀(jì)的重要發(fā)展方向，如集成光電子學(xué)、微機(jī)械電子學(xué)、納電子學(xué)等。因此，國(guó)家電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)在微電子學(xué)專(zhuān)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告中指出，微電子人才應(yīng)能適應(yīng)這種跨學(xué)科、多學(xué)科結(jié)合發(fā)展的需求。實(shí)行“寬口徑”的實(shí)踐教學(xué)是滿足高層次復(fù)合型人才培養(yǎng)要求，以及提高學(xué)生創(chuàng)新能力的有效途徑。

（1）學(xué)科知識(shí)融合，培養(yǎng)綜合運(yùn)用能力。創(chuàng)新，是指在前人或他人已經(jīng)創(chuàng)造成果的基礎(chǔ)上，能夠有新的突破。創(chuàng)新人才的基本特征應(yīng)包括很強(qiáng)的好奇心和求知欲望，良好的自我學(xué)習(xí)與探索能力，擁有廣博扎實(shí)的知識(shí)，有較高的專(zhuān)業(yè)水平等?？梢?jiàn)，要提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，特別是歸納、自學(xué)與探索能力，大學(xué)就必須創(chuàng)造利于人才培養(yǎng)的實(shí)踐條件。在教學(xué)平臺(tái)中，課程設(shè)計(jì)和科技訓(xùn)練是圍繞這個(gè)目標(biāo)而重點(diǎn)進(jìn)行綜合能力訓(xùn)練的實(shí)踐環(huán)節(jié)。專(zhuān)業(yè)課的課程設(shè)計(jì)作為相關(guān)課程的后續(xù)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的融通和運(yùn)用，如電子信息類(lèi)課程，工程能力的鍛煉非常重要。因此，在數(shù)字信號(hào)處理與DSP器件、可編程邏輯器件原理與應(yīng)用等技術(shù)應(yīng)用類(lèi)課程均安排課程設(shè)計(jì)，學(xué)生完成電路設(shè)計(jì)、焊接組裝、程序設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試等全部實(shí)踐過(guò)程。涉及的工程知識(shí)包括電子電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、信號(hào)與系統(tǒng)、元器件原理等。通過(guò)綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)課題的練習(xí)，大大提高了學(xué)生的獨(dú)立思考與綜合分析問(wèn)題的能力?？萍加?xùn)練環(huán)節(jié)包含科研訓(xùn)練和課外科技活動(dòng)，注重拓展專(zhuān)業(yè)技能，初步培養(yǎng)科學(xué)研究與工程設(shè)計(jì)能力，以及創(chuàng)新意識(shí)，著重培育具有前沿科技開(kāi)發(fā)能力的高層次人才。但能力的產(chǎn)生不可能一蹴而就，培養(yǎng)縝密?chē)?yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究思維需要有系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)與實(shí)踐過(guò)程。為此，我們采用以項(xiàng)目為載體，實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科研訓(xùn)練和課外科技活動(dòng)、畢業(yè)論文一體化的實(shí)踐教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生拓寬視野，探索科學(xué)前沿。1）在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，激發(fā)求知欲望。興趣是最好的老師，是激發(fā)學(xué)習(xí)潛能的重要?jiǎng)恿?。因此，在?shí)驗(yàn)教學(xué)中，除了教授傳統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)技能外，還通過(guò)多種方式，如實(shí)驗(yàn)講義、CAI輔助教學(xué)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)等，有意識(shí)地針對(duì)可進(jìn)一步深入研究與探討的知識(shí)點(diǎn)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，激發(fā)學(xué)生研究的興趣。2）以項(xiàng)目為載體，創(chuàng)造科研條件。結(jié)合開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)、本科生科研項(xiàng)目、各類(lèi)實(shí)驗(yàn)大賽等科研與課外科技活動(dòng)，利用國(guó)家、省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研優(yōu)勢(shì)，依托開(kāi)放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室和校內(nèi)實(shí)習(xí)教學(xué)基地等平臺(tái)，為學(xué)生創(chuàng)造科研條件。同時(shí)，運(yùn)用在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)到的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)技能進(jìn)行研究工作，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)也起到相輔相成的作用，學(xué)以致用，成效特別明顯。3）經(jīng)過(guò)分析、歸納、總結(jié)，最后完成科研論文的撰寫(xiě)。一些研究工作還延續(xù)到畢業(yè)論文階段，從而構(gòu)成由實(shí)驗(yàn)技能學(xué)習(xí)、科學(xué)研究、綜合論文訓(xùn)練等環(huán)節(jié)組成的系統(tǒng)知識(shí)學(xué)習(xí)體系。一體化的實(shí)踐教學(xué)模式在專(zhuān)業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)前后銜接、融合相關(guān)學(xué)科知識(shí)、系統(tǒng)化研修等方面尤其適合創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，如系統(tǒng)集成、模擬設(shè)計(jì)、器件工藝制造等高端技術(shù)研究人才在新模式下的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力均得到了全面提高。如2005級(jí)微電子葉嘉瑩同學(xué)在一體化的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境中完成了本科畢業(yè)論文，獲得校級(jí)優(yōu)秀獎(jiǎng)，并以第一作者在SCI收錄的國(guó)際刊物上發(fā)表了科研論文。2005級(jí)微電子畢業(yè)生90人中近40人成功考取了包括美國(guó)斯坦福大學(xué)、新加坡南洋理工大學(xué)、北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、中山大學(xué)等知名高校的碩士研究生，選擇繼續(xù)在專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域深造。

（2）搭建多學(xué)科實(shí)踐平臺(tái)，培養(yǎng)復(fù)合型人才。微電子產(chǎn)業(yè)是一個(gè)多學(xué)科交叉領(lǐng)域，人才的知識(shí)結(jié)構(gòu)具有多學(xué)科交叉和工程技術(shù)性等特點(diǎn)。根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)以及人才培養(yǎng)定位，從以下幾個(gè)方面構(gòu)建多學(xué)科的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。1）實(shí)行跨專(zhuān)業(yè)選修實(shí)驗(yàn)課程。微電子專(zhuān)業(yè)學(xué)生可根據(jù)個(gè)人興趣及發(fā)展，選修學(xué)院其他專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程，如近代物理實(shí)驗(yàn)、材料物理系列實(shí)驗(yàn)、光信息技術(shù)系列實(shí)驗(yàn)等。2）通過(guò)科研項(xiàng)目進(jìn)一步拓寬專(zhuān)業(yè)口徑。每年學(xué)生通過(guò)科研選題可直接參與導(dǎo)師科研項(xiàng)目的研究，包括物理、材料科學(xué)、光學(xué)工程、電子科學(xué)與技術(shù)等學(xué)科下各專(zhuān)業(yè)方向。如“光電探測(cè)器的開(kāi)發(fā)”“氧化鋅納米管的制備及光電特性研究”等相關(guān)學(xué)科的課題。3）建立校內(nèi)、校外實(shí)習(xí)教學(xué)基地，在實(shí)踐中培養(yǎng)復(fù)合型人才。依托學(xué)科科研優(yōu)勢(shì)建立校內(nèi)產(chǎn)學(xué)研教學(xué)實(shí)習(xí)基地，如半導(dǎo)體材料與器件測(cè)試實(shí)習(xí)教學(xué)基地、集成電路設(shè)計(jì)與技術(shù)創(chuàng)新開(kāi)放實(shí)習(xí)基地；與企業(yè)合作建立校外生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)基地，如中山大學(xué)-珠海南科集成電路實(shí)習(xí)教學(xué)基地、中山大學(xué)-南海奇美電子生產(chǎn)實(shí)習(xí)基地等。通過(guò)社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)，拓展學(xué)生在科學(xué)研究、工程技術(shù)、企業(yè)文化與管理等領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)與能力，提升人才的綜合素質(zhì)。

3. 多樣式

作為一門(mén)工程技術(shù)與應(yīng)用性都很強(qiáng)的學(xué)科，微電子對(duì)人才的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力也提出更高的要求。因此，在實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)上豐富多種形式的實(shí)踐條件可以為學(xué)生創(chuàng)造各種機(jī)會(huì)在專(zhuān)業(yè)舞臺(tái)上一展身手。通過(guò)設(shè)立多種形式的課內(nèi)、課外開(kāi)放式的實(shí)踐項(xiàng)目，如競(jìng)賽型、學(xué)術(shù)探索型、社會(huì)實(shí)戰(zhàn)型、自我提高型項(xiàng)目，營(yíng)造有利于學(xué)生創(chuàng)新能力成長(zhǎng)的最佳環(huán)境和氛圍，也讓學(xué)生找到最適合自己的專(zhuān)業(yè)發(fā)展方向。為此，“IC人才培養(yǎng)基地”積極主辦和參與各項(xiàng)校內(nèi)外實(shí)踐活動(dòng)，為人才的培育播種施肥。比如，主辦中山大學(xué)暨國(guó)家集成電路人才培養(yǎng)基地首屆電子設(shè)計(jì)大賽，組織廣東省大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)大賽，參與全國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽等；同時(shí)申報(bào)并建立了校級(jí)的集成電路設(shè)計(jì)與技術(shù)創(chuàng)新開(kāi)放實(shí)習(xí)基地和半導(dǎo)體材料與器件測(cè)試實(shí)踐教學(xué)基地等。

三、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

實(shí)驗(yàn)室是學(xué)生開(kāi)展實(shí)踐活動(dòng)的重要場(chǎng)所。為配合創(chuàng)新人才培養(yǎng)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，實(shí)驗(yàn)室在實(shí)踐平臺(tái)架構(gòu)、實(shí)驗(yàn)條件建設(shè)、實(shí)驗(yàn)室管理等方面也進(jìn)行了系列改革。在平臺(tái)架構(gòu)方面，根據(jù)我校微電子人才培養(yǎng)的兩個(gè)主要方向，建立集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)應(yīng)用、平板顯示集成電路設(shè)計(jì)與制造工藝兩個(gè)實(shí)踐子平臺(tái)，配套各自獨(dú)立的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室和校內(nèi)實(shí)習(xí)教學(xué)基地，并分別在實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科研訓(xùn)練和課外科技活動(dòng)中形成課內(nèi)課外一體化的實(shí)踐環(huán)境。建立實(shí)習(xí)教學(xué)基地后，其最大的優(yōu)勢(shì)在于使得課外實(shí)踐活動(dòng)從運(yùn)行機(jī)制、經(jīng)費(fèi)投入等方面得到有效保障。學(xué)?！?85”二期、教育部基礎(chǔ)學(xué)科條件建設(shè)、集成電路領(lǐng)域第二類(lèi)特色專(zhuān)業(yè)等先后投入經(jīng)費(fèi)，購(gòu)置一批先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，極大地完善了教學(xué)平臺(tái)建設(shè)，推動(dòng)高層次集成電路人才的培養(yǎng)。在實(shí)驗(yàn)室管理方面，實(shí)行開(kāi)放式的門(mén)禁系統(tǒng)管理，實(shí)驗(yàn)室全天候開(kāi)放。除了正常教學(xué)學(xué)期外，實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員在寒暑假期均實(shí)行輪值制度，保障了各項(xiàng)課外實(shí)踐活動(dòng)的順利開(kāi)展。

四、結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，構(gòu)建“厚基礎(chǔ)，寬口徑，多樣式”的微電子實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，推動(dòng)了微電子高層次創(chuàng)新人才培養(yǎng)。我們將一如既往地進(jìn)行教學(xué)改革與探索，不斷完善實(shí)踐平臺(tái)的建設(shè)，為國(guó)家培養(yǎng)更多的高素質(zhì)創(chuàng)新人才。

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