對集成電路科學(xué)與工程專業(yè)教材選題策劃的思考

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2103-5042-0137

摘? 要：集成電路產(chǎn)業(yè)的強弱是國家綜合實力強大與否的重要標(biāo)志。但是，我國集成電路自給率不到1/3，技術(shù)上受到以美國為首的西方國家的封鎖。為了解決“卡脖子”問題，2020年8月，國家發(fā)布了《新時期促進集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》，教育部隨后將集成電路科學(xué)與工程設(shè)立為一級學(xué)科。該文從我國集成電路發(fā)展的現(xiàn)狀和高校集成電路專業(yè)現(xiàn)狀出發(fā)，分析集成電路學(xué)科的教材建設(shè)，以期能為促進我國集成電路發(fā)展貢獻一份力量。

關(guān)鍵詞：集成電路? ?本科專業(yè)? ?人才培養(yǎng)? ?選題策劃

中圖分類號： G232.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791（2021）06（b）-0179-03

Thoughts on the Topic Selection of Integrated Circuit Science and Engineering Teaching Materials

XU Huairong

（Higher Education Press， Beijing， 100029? China）

Abstract： The strength of the integrated circuit industry is an important symbol of whether the country's comprehensive strength is strong or not. However， China's IC self-sufficiency rate is less than 1/3， which is technically blocked by western countries led by the United States. In order to solve the "bottleneck" problem， in August 2020， the state issued several policies to promote the high-quality development of integrated circuit industry and software industry in the new era， and the Ministry of Education subsequently established integrated circuit science and engineering as a first-class discipline. Starting from the current situation of integrated circuit development in China and the current situation of integrated circuit specialty in colleges and universities， this paper analyzes the textbook construction of integrated circuit discipline， in order to contribute to the development of integrated circuit in China.

Key Words： Integrated circuit; Undergraduate major; Talent training; Topic planning

1? 我國集成電路的發(fā)展現(xiàn)狀

2020年全年，作為世界第一大貿(mào)易國，我國對外貿(mào)易總額達4.65萬億美元。但在某些領(lǐng)域，我國的逆差數(shù)額也很驚人。從2013年開始，集成電路取代了原油成為我國貿(mào)易逆差最大的產(chǎn)品。2020年，我國集成電路中的進口額攀升至近3 800億美元，約占當(dāng)年進口總額的18%。雖然過去10年我國集成電路產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，整體實力顯著提升，產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)日趨明顯，然而相比一些先進國家來說，我國集成電路在高精尖技術(shù)方面還有一定距離，尤其在創(chuàng)新能力方面亟待提高。目前我國所應(yīng)用的高端芯片，仍然需要依靠國外進口，對于國家產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)以及信息安全的保障方面極為不利。目前，我國的集成電路自給率不足1/3^[1]。習(xí)近平總書記多次強調(diào)，核心技術(shù)是國之重器，而核心技術(shù)依賴、受制于他國則是當(dāng)前我國信息產(chǎn)業(yè)所面臨的最大問題。要解決這一問題關(guān)鍵是對高素質(zhì)人才的培育，更是我國產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的重要因素。

據(jù)統(tǒng)計，截至2017年底，現(xiàn)有集成電路人才總數(shù)是40萬人，預(yù)計到2020年集成電路產(chǎn)業(yè)總需求量將增至72萬人。而目前每年集成電路專業(yè)畢業(yè)生總供給數(shù)量大概在3萬人左右，那么到今年，我國集成電路人才缺口將近30萬，表明我國在該專業(yè)領(lǐng)域人才的需求極大^[2]。當(dāng)前我國信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進入SOC時代，對于集成電路技術(shù)人才的能力水平提出了更高的要求，社會市場對于該領(lǐng)域技術(shù)人員除了要求具備基本技能與原理知識，更要具備高超專業(yè)能力和綜合素養(yǎng)，并具備一定創(chuàng)新探究意識和能力。

為了從根本上突破“卡脖子”問題，國家從教育入手，2020年7月27日，國務(wù)院印發(fā)《新時期促進集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》，對相關(guān)專業(yè)人才培育政策做出指示：“進一步加強高校集成電路和軟件專業(yè)建設(shè)，加快推進集成電路一級學(xué)科設(shè)置工作，緊密結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求及時調(diào)整課程設(shè)置、教學(xué)計劃和教學(xué)方式，努力培養(yǎng)復(fù)合型、實用型的高水平人才?！奔丛诟咝Ｖ型七M集成電路一級學(xué)科設(shè)置^[3]。同時，在師資團隊構(gòu)建、實驗室建設(shè)等方面也有指導(dǎo)意見：“加強集成電路和軟件專業(yè)師資隊伍、教學(xué)實驗室和實習(xí)實訓(xùn)基地建設(shè)。教育部會同相關(guān)部門加強督促和指導(dǎo)……支持示范性微電子學(xué)院和特色化示范性軟件學(xué)院與國際知名大學(xué)、跨國公司合作，引進國外師資和優(yōu)質(zhì)資源，聯(lián)合培養(yǎng)集成電路和軟件人才?！?/p>

就目前的情況來看，在院校教育中培養(yǎng)集成電路相關(guān)專業(yè)人才的重要性不言而喻，具體方法包括進行集成電路一級學(xué)科設(shè)置、建設(shè)示范性微電子學(xué)院、聯(lián)合國際知名院校等。設(shè)立集成電路一級學(xué)科已勢在必行，可以推動資源的整合，解決“卡脖子”問題。

2? 我國高校集成電路的專業(yè)現(xiàn)狀

自2020年8月集成電路產(chǎn)業(yè)質(zhì)量發(fā)展的政策發(fā)布后，教育部首先公布了國家示范性微電子學(xué)院包括支持建設(shè)的9所高校和一批支持籌建的高校如表1所示。

2021年1月，國務(wù)院學(xué)位委員會批準(zhǔn)，決定設(shè)置“集成電路科學(xué)與工程”（以下簡稱集成電路）一級學(xué)科（學(xué)科代碼為“1401”），集成電路作為一級學(xué)科，并將從電子科學(xué)與技術(shù)一級學(xué)科中獨立出來。國內(nèi)開設(shè)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)（專業(yè)代碼0809）的高等院校約215所^[4]。在集成電路被確立為一級學(xué)科后，預(yù)計近3年申請集成電路的學(xué)校將有爆發(fā)式增長。由于集成電路又具有多學(xué)科交叉、技術(shù)集成和融合的特點，傳統(tǒng)的電氣類、電子信息類、自動化類、測控類、計算機類、機械類專業(yè)院系也陸續(xù)開設(shè)相關(guān)課程。目前，國內(nèi)開設(shè)集成電路相關(guān)專業(yè)的院校，在人才培育以及具體教學(xué)方案設(shè)計等方面，基本上都是參照國內(nèi)有一定影響力的院校，但是不同院校的辦學(xué)優(yōu)勢各不相同，在生源招收、培育目標(biāo)等方面并不完全相適應(yīng)。那么，也就暴露出現(xiàn)有的傳統(tǒng)教材難以滿足集成電路教學(xué)需求的問題，目前急需一系列適合用于該專業(yè)教學(xué)的高質(zhì)量教材。

3? 集成電路教材選題策劃的思考

集成電路教材的選題策劃，要求體現(xiàn)創(chuàng)新和突破，使其適應(yīng)并契合“新工科”需求。在我國高等教育領(lǐng)域，目前正進行的“新工科”建設(shè)行動。這是加快工程教育改革創(chuàng)新的重大舉措，同時也為應(yīng)對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的挑戰(zhàn)?！靶鹿た啤斌w現(xiàn)為5個方面的“新”，包括教學(xué)理念、結(jié)構(gòu)設(shè)置、人才培養(yǎng)、教學(xué)成效以及專業(yè)分類等^[5]。

3.1 進行市場調(diào)研，確定選題范圍

目前，全國開設(shè)集成電路專業(yè)的高校已有近兩百所，由于不同院校的創(chuàng)建背景、辦學(xué)理念、探究基礎(chǔ)以及優(yōu)勢專業(yè)都各不相同，對于專業(yè)人才培養(yǎng)的方案設(shè)計以及課程安排也不一樣，所以應(yīng)以集成電路專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)核心課為目標(biāo)，保證出版的教材能滿足更多院校教育教學(xué)的使用需求。

包括北京大學(xué)、清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、東南大學(xué)、華中科技大學(xué)以及西安交通大學(xué)等在內(nèi)的16所高校中的9所在其示范性微電子學(xué)院的官網(wǎng)中公布了集成電路專業(yè)的培養(yǎng)計劃和課程設(shè)置情況。

根據(jù)各校公布的培養(yǎng)方案可以看出，集成電路的專業(yè)基礎(chǔ)課主要有：電路、信號與系統(tǒng)、模擬電子線路、數(shù)字電子線路、半導(dǎo)體物理、半導(dǎo)體器件物理、C語言、微機原理、單片機等;專業(yè)核心課主要有（各個學(xué)校課程設(shè)置名稱有所不同）：微電子學(xué)概論、固體電子學(xué)、微電子器件、數(shù)字集成電路、模擬集成電路、集成電路分析與設(shè)計、半導(dǎo)體工藝、微電子封裝、CAD設(shè)計等。

由此可知，集成電路的專業(yè)基礎(chǔ)課與電類其他的專業(yè)基礎(chǔ)課幾乎一致，在這些課程上，國內(nèi)有許多經(jīng)典教材，如邱關(guān)源版《電路》、吳大正版《信號與線性系統(tǒng)分析》、鄭君里版《信號與系統(tǒng)》、康華光版《電子技術(shù)基礎(chǔ)》等。所以，集成電路專業(yè)的教材建設(shè)重點應(yīng)放在專業(yè)核心課上。

3.2 適應(yīng)時代特點，確定出版方式

在技術(shù)發(fā)展迅猛的今天，專業(yè)核心課程的迭代很快，合適的出版方式將對集成電路專業(yè)建設(shè)的推動起到巨大作用。傳統(tǒng)的紙質(zhì)教材已經(jīng)不能適應(yīng)“新工科”教學(xué)的需要，對比傳統(tǒng)的紙質(zhì)教材出版，數(shù)字出版有更新快、周期短的特點。因此，集成電路專業(yè)的教材建設(shè)可以考慮以下兩種方式。

3.2.1 數(shù)字課程出版

以該專業(yè)現(xiàn)有各級精品課程、優(yōu)秀在線課程（如各級視頻公開課、資源共享課、MOOC等）為基礎(chǔ)進行升級出版。可以涵蓋集成電路專業(yè)所有課程，包括專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課。為滿足數(shù)字課程出版條件，課程建設(shè)初期即制定建設(shè)內(nèi)容，包括：基本涵蓋教學(xué)課程知識點的教學(xué)視頻，與教學(xué)視頻配套PPT，輔助教學(xué)的自測題或課后作業(yè)題。課程出版需包括但不限于以上基本內(nèi)容，可根據(jù)課程需要或者學(xué)校自身資源情況，加入其他類型資源，如實際案例分析、編程案例等。

3.2.2 新形態(tài)教材出版

新形態(tài)教材是紙質(zhì)教材為核心，加強整合數(shù)字資源，數(shù)字化資源、數(shù)字課程開發(fā)應(yīng)用相結(jié)合的新形教材出版模式。新形態(tài)教材可以通過掃碼進入數(shù)字課程網(wǎng)站，實現(xiàn)紙質(zhì)+網(wǎng)絡(luò)教材相結(jié)合，提升課程教學(xué)成效^[6]。新形態(tài)教材在內(nèi)容實時更新等方面具有傳統(tǒng)教材不可比擬的優(yōu)勢，與集成電路專業(yè)的發(fā)展速度快相適應(yīng)。因此，在課程建設(shè)成熟的情況下啟動教材建設(shè)，本著“成熟一批，出版一批”的原則，打造一批集成電路專業(yè)精品教材。

3.3 在選題策劃時還要注意的其他問題

（1）要主動通過教育部電子信息類教學(xué)指導(dǎo)委員會工作平臺去了解人才培養(yǎng)的狀態(tài)，積極進行市場調(diào)查研究;（2）根據(jù)選題以進行信息搜集的方式和渠道要多元化，并對所采集的相關(guān)信息進行篩選、判斷，擇優(yōu)而用;（3）不斷拓寬思路，汲取其他專業(yè)優(yōu)秀教材出版的經(jīng)驗;（4）邀請業(yè)內(nèi)有經(jīng)驗和影響力的編著人員參與教材的編著出版，提升教材出版質(zhì)量。

4? 結(jié)語

加快集成電路專業(yè)的教材出版，對于促進我國高校集成電路專業(yè)的建設(shè)將起到巨大作用。隨著國家政府的投入和相關(guān)政策的引領(lǐng)，在各位優(yōu)秀人才的努力之下，我國一定能盡快掌握集成電路的核心科技，不再受制于人。

參考文獻

[1] 聯(lián)辦財經(jīng)研究院課題組.中國必須成為集成電路強國[J].中國對外貿(mào)易，2020（5）：28-30.

[2] 向建軍.技術(shù)和人才是做強“中國芯”的關(guān)鍵[N].四川日報，2020-06-16（6）.

[3] 新時期促進集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策[N].中國電子報，2020-08-07（3）.

[4] 殷樹娟.面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的集成電路設(shè)計本科課程改革[J].教育教學(xué)論壇，2016（14）：59-60.

[5] 黃寶忠.從“大工程觀”到“大教材觀”：“新工科”人才培養(yǎng)與教育出版創(chuàng)新[J].浙江大學(xué)學(xué)報：人文社會科學(xué)版，2018，48（5）：105-117.

[6] 劉鑫.集成電路測試向量的調(diào)度與優(yōu)化[D].成都：電子科技大學(xué)，2020.

作者簡介：許懷镕（1973—），女，碩士，編輯，研究方向為電子電氣類課程教學(xué)與教材出版。