“新工科”背景下微電子專業(yè)集成電路實(shí)踐教學(xué)改革探究

趙宏亮

(遼寧大學(xué) 物理學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110036)

0 引言

“新工科” 理念于 2017年 2 月在上海復(fù)旦大學(xué)高校工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)上被正式提出[1-2].“新工科”建設(shè)注重學(xué)生創(chuàng)新思維及綜合能力的培養(yǎng)，旨在造就一批多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才，以適應(yīng)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，以及“中國(guó)制造2025”等一系列國(guó)家戰(zhàn)略需求[3-4].而作為引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵力量——集成電路產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展是取得未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵所在.近年來(lái)，隨著《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展綱要》和《中國(guó)制造2025》的頒布，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，有力支撐了國(guó)家信息化建設(shè)，促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)持續(xù)健康發(fā)展[5-6].而與此同時(shí)，我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)又面臨著巨大的內(nèi)部挑戰(zhàn)與外部環(huán)境威脅[7-8].面對(duì)挑戰(zhàn)，微電子專業(yè)作為培養(yǎng)集成電路人才的主力專業(yè)方向，理應(yīng)在“新工科”建設(shè)理念的引導(dǎo)下，對(duì)教學(xué)模式進(jìn)行積極探索與深化改革，尤其是在集成電路實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)更應(yīng)緊跟時(shí)代發(fā)展進(jìn)行改革創(chuàng)新，以適應(yīng)新形勢(shì)下國(guó)家在集成電路領(lǐng)域?qū)こ碳夹g(shù)人才的戰(zhàn)略需求.

1 實(shí)踐教學(xué)目前存在的問(wèn)題

1.1 課程設(shè)置不合理

目前我校集成電路相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課程安排比較分散，一部分安排在一些專業(yè)課中，還有一部分則分散安排在幾個(gè)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課中，這就導(dǎo)致部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容出現(xiàn)重復(fù)矛盾的問(wèn)題，也使得整個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)不夠系統(tǒng).

1.2 教學(xué)內(nèi)容陳舊

由于集成電路產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，使得所需知識(shí)更新非常快，幾乎每年在技術(shù)上都會(huì)有革新.而學(xué)校教學(xué)內(nèi)容的更新很難跟上技術(shù)發(fā)展的步伐，甚至部分課程仍采用十多年前的講義內(nèi)容.這就導(dǎo)致學(xué)生畢業(yè)后，尤其是本科生所掌握的知識(shí)與行業(yè)要求相差較大，很難滿足企業(yè)需要.

1.3 評(píng)價(jià)體系不完善

目前實(shí)踐教學(xué)的評(píng)價(jià)方式，對(duì)于劃分到專業(yè)課的實(shí)踐教學(xué)，以專業(yè)課期末考試成績(jī)體現(xiàn)，而劃分到專業(yè)實(shí)驗(yàn)課的仍主要以實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)來(lái)衡量.評(píng)價(jià)方式單一，缺乏對(duì)實(shí)踐過(guò)程的管理與監(jiān)督，不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性.

除此之外，在實(shí)踐教學(xué)中還存在一些其他問(wèn)題，如在實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)中僅有傳統(tǒng)的金工實(shí)習(xí)，并沒(méi)有設(shè)置專門(mén)的集成電路相關(guān)實(shí)習(xí)實(shí)踐活動(dòng)；在課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)中集成電路相關(guān)題目偏少且在選題的創(chuàng)新性、實(shí)用性上明顯不足.

總體而言，在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)上，目前的人才培養(yǎng)模式已很難適應(yīng)國(guó)家的戰(zhàn)略需求.一方面我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)存在著大量的人才缺口，而另一方面當(dāng)前的實(shí)踐教學(xué)模式又無(wú)法很好地滿足該領(lǐng)域的人才需求.因此，為更好地支持國(guó)家集成電路行業(yè)發(fā)展，培養(yǎng)更多符合戰(zhàn)略性新興技術(shù)發(fā)展需要的高科技人才，加強(qiáng)微電子專業(yè)“新工科”建設(shè)，在教學(xué)模式培養(yǎng)方法上進(jìn)行改革已勢(shì)在必行.

2 基于“新工科” 理念的改革措施

“新工科”建設(shè)應(yīng)以技術(shù)發(fā)展方向?yàn)橹敢鹿こ倘瞬胖R(shí)體系；以學(xué)生志趣為落腳點(diǎn)，創(chuàng)新工程教育方式與手段；以內(nèi)外資源為依托，打造開(kāi)放融合的工程教育形態(tài).在這個(gè)建設(shè)理念的指引下，結(jié)合我校集成電路實(shí)踐教學(xué)實(shí)際情況，針對(duì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)提出以下幾點(diǎn)改革措施.

2.1 優(yōu)化課程體系，開(kāi)設(shè)專題實(shí)驗(yàn)課程

針對(duì)目前實(shí)驗(yàn)課程分散不系統(tǒng)的問(wèn)題，將原有集成電路相關(guān)實(shí)驗(yàn)題目按專題整合，針對(duì)數(shù)字集成電路、模擬集成電路、集成電路工藝、半導(dǎo)體物理與器件分別開(kāi)設(shè)專題實(shí)驗(yàn)課程，且每個(gè)專題實(shí)驗(yàn)都有所對(duì)應(yīng)的核心專業(yè)理論課程作為支撐.通過(guò)這樣的設(shè)置安排，在加深和鞏固學(xué)生對(duì)集成電路相關(guān)基本理論的理解基礎(chǔ)上，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力以及分析和解決問(wèn)題的能力，與此同時(shí)也能很好地樹(shù)立學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的科學(xué)工作作風(fēng).

2.2 與時(shí)俱進(jìn)地更新教學(xué)內(nèi)容

針對(duì)教學(xué)內(nèi)容陳舊的問(wèn)題，在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)主要采取的措施體現(xiàn)為在保留原有基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)題目的基礎(chǔ)上，增設(shè)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目.綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目所占學(xué)時(shí)達(dá)到本門(mén)實(shí)驗(yàn)課程總學(xué)時(shí)的一半，且實(shí)驗(yàn)題目做到至少每3年更新1次.實(shí)驗(yàn)題目來(lái)源重點(diǎn)參考近3年的全國(guó)大學(xué)生集成電路創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽項(xiàng)目以及相關(guān)合作企業(yè)提出的真實(shí)性問(wèn)題.

2.3 加強(qiáng)過(guò)程管理，完善考核制度

只有建立合理的考核制度，才能更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和激發(fā)學(xué)生的潛能.在評(píng)價(jià)方式上，不能僅以實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)來(lái)衡量.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的監(jiān)督和管理，對(duì)學(xué)生的實(shí)操情況及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)記錄.同時(shí)，在綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目中采取更靈活的選題方式，即僅給出大致的題目方向，學(xué)生可自由選題，最終根據(jù)學(xué)生選題難易程度以及完成情況來(lái)作出綜合評(píng)價(jià).在驗(yàn)收方式上，增加答辯環(huán)節(jié)，可以更好地了解學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的真實(shí)掌握情況，與此同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的總結(jié)能力以及語(yǔ)言表達(dá)能力.

2.4 加強(qiáng)企業(yè)在實(shí)踐教學(xué)中的作用

在“新工科”建設(shè)中，越來(lái)越強(qiáng)調(diào)校企合作的重要性，尤其是對(duì)于集成電路這種工程應(yīng)用背景很強(qiáng)的學(xué)科，更應(yīng)注重企業(yè)在人才培養(yǎng)中所扮演的角色.目前，本專業(yè)在研究生培養(yǎng)上，已經(jīng)與國(guó)內(nèi)很多知名集成電路公司開(kāi)展了合作，建設(shè)了多個(gè)聯(lián)合培養(yǎng)基地.未來(lái)將更好地利用這一資源，進(jìn)一步深化合作，將這種良好的聯(lián)合培養(yǎng)模式拓展到本科生的人才培養(yǎng)上，設(shè)置集成電路相關(guān)實(shí)習(xí)活動(dòng)，讓本科生也能進(jìn)入到企業(yè)中參與到真正的生產(chǎn)實(shí)習(xí)活動(dòng)中進(jìn)行更深度的學(xué)習(xí).同時(shí)將企業(yè)中的一些真實(shí)性問(wèn)題作為課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，甚至在條件允許的情況下，讓部分學(xué)生在企業(yè)中完成畢業(yè)設(shè)計(jì).這樣有利于提高學(xué)生對(duì)行業(yè)發(fā)展的關(guān)注點(diǎn)，提升學(xué)生的專業(yè)知識(shí)，達(dá)到全面培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的目的，做到讓學(xué)生畢業(yè)后能夠及時(shí)與社會(huì)接軌.

2.5 以競(jìng)賽為依托，提高實(shí)踐創(chuàng)新能力

在“新工科”建設(shè)中，對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)也提出了明確的要求.在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，組織參加各類學(xué)科競(jìng)賽，可有效提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力.對(duì)于集成電路相關(guān)專業(yè)來(lái)說(shuō)，全國(guó)大學(xué)生集成電路創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽提供了一個(gè)很好的平臺(tái)，用于檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握和靈活應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)[9-10].該大賽每年的競(jìng)賽項(xiàng)目多來(lái)自各知名集成電路公司真實(shí)性問(wèn)題，能夠反映出當(dāng)前各自領(lǐng)域的研究熱點(diǎn).學(xué)生通過(guò)參加大賽，各方面綜合能力都會(huì)得到顯著的提升，其中的啟發(fā)作用是課堂教學(xué)無(wú)法企及的.同時(shí)該大賽給其他實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)如之前提到的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)題目以及畢業(yè)設(shè)計(jì)題目提供了很好的參考來(lái)源.

3 結(jié)語(yǔ)

集成電路產(chǎn)業(yè)作為我國(guó)重要的新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)持續(xù)健康發(fā)展的重要基礎(chǔ)，對(duì)社會(huì)信息化安全起到了重要的保障作用.本文基于“新工科”建設(shè)理念，重點(diǎn)針對(duì)集成電路相關(guān)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的問(wèn)題進(jìn)行了討論，并結(jié)合本專業(yè)自身情況提出了相應(yīng)的改革措施.旨在提高微電子專業(yè)學(xué)生各方面能力，為培養(yǎng)出符合國(guó)家集成電路相關(guān)領(lǐng)域戰(zhàn)略需求的人才作出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn).