面向新工科的微電子專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)

摘要：在微電子學(xué)專業(yè)的課程教學(xué)中，專業(yè)課程和實(shí)踐環(huán)節(jié)承擔(dān)著重要的角色。結(jié)合多年來課程教學(xué)和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)的工作實(shí)際，從面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)和新工科理念出發(fā)，探討了微電子專業(yè)的課程設(shè)置優(yōu)化、教學(xué)內(nèi)容的更新、師資隊(duì)伍的培養(yǎng)和建設(shè)、實(shí)踐環(huán)節(jié)的產(chǎn)學(xué)研培養(yǎng)模式引入等方面，提出了突出專業(yè)應(yīng)用的課程教學(xué)改革方案來配合集成電路與集成系統(tǒng)新專業(yè)平臺的建設(shè)，致力于面向新工科的應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：新工科；微電子專業(yè)；人才培養(yǎng)

一、 前言

當(dāng)前全球高速通信需求和智能制造領(lǐng)域的急速擴(kuò)張極大地帶動著微電子技術(shù)和集成電路產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展。以集成電路為核心的電子信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)壯大成為世界第一大產(chǎn)業(yè)，所需的科研工作者和技術(shù)工作者數(shù)量眾多，而各個(gè)高校和研究所的人才培養(yǎng)能力的提高始終滯后于市場需求的攀升。隨著我國集成電路產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，從學(xué)術(shù)研究和專業(yè)應(yīng)用的角度來看，迫切需要大批高素質(zhì)、高質(zhì)量、高學(xué)識的微電子專業(yè)人才[1]。國務(wù)院學(xué)位委員會、教育部經(jīng)過細(xì)致調(diào)研，于2020年底發(fā)布通知，將集成電路專業(yè)正式設(shè)為一級學(xué)科。這一舉措具有劃時(shí)代的意義，也必將展開微電子學(xué)和集成電路學(xué)科高速發(fā)展的嶄新畫卷[2]。集成電路一級學(xué)科是一門多學(xué)科交叉融合的復(fù)合型專業(yè)設(shè)置科目，有望囊括更多物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)、材料等專業(yè)的理論研究成果，進(jìn)一步拓展集成電路專業(yè)的研究領(lǐng)域和發(fā)展空間。

安徽理工大學(xué)建校70多年以來，一直在專業(yè)教育和課程教學(xué)方面追蹤新科技和新技術(shù)的發(fā)展，積極籌措和申請開辦集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)新專業(yè)，以社會需求為導(dǎo)向，培養(yǎng)理論基礎(chǔ)扎實(shí)、實(shí)踐能力強(qiáng)的應(yīng)用型、工程型微電子學(xué)專業(yè)緊缺人才。在此過程中，必然要在新工科教育理念的指引下，改革傳統(tǒng)教學(xué)模式，修訂人才培養(yǎng)目標(biāo)、優(yōu)化專業(yè)課程設(shè)置、拓展實(shí)踐教育內(nèi)容，為突出專業(yè)應(yīng)用的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文對應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式進(jìn)行了探討，總結(jié)出以下幾項(xiàng)可以在實(shí)踐中檢驗(yàn)的措施。

二、確立學(xué)科定位

每一所高校都有著自己獨(dú)特的歷史傳統(tǒng)和發(fā)展軌跡，專業(yè)的建設(shè)必須能夠考慮到高校所處的地理位置，更要結(jié)合學(xué)校已有的特色學(xué)科和具有潛力的優(yōu)勢學(xué)科對新學(xué)科進(jìn)行準(zhǔn)確定位，才能培養(yǎng)出具有濃厚行業(yè)背景和專業(yè)特色的人才。新專業(yè)的建設(shè)首先要做好學(xué)科的規(guī)劃工作，要把知識結(jié)構(gòu)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)作為專業(yè)培養(yǎng)的重中之重。所制定的專業(yè)培養(yǎng)方案要能夠充分體現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。

安徽理工大學(xué)是國家中西部高?；A(chǔ)能力建設(shè)工程支持建設(shè)的高校，緊緊圍繞國家發(fā)展和長三角一體化戰(zhàn)略，面向戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，培養(yǎng)專業(yè)扎實(shí)、工作踏實(shí)的具有創(chuàng)新意識和能力的德智體全面發(fā)展的高級工程技術(shù)人才。集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)尚處于建設(shè)初期，學(xué)科發(fā)展需要實(shí)事求是地分析已有學(xué)科的優(yōu)勢、特色以及不足，才能找準(zhǔn)定位，把新專業(yè)做大做強(qiáng)，真正發(fā)揮出微電子專業(yè)的特色。

近年來，安徽省合肥市先后建立了合肥經(jīng)開區(qū)、高新區(qū)和新站高新區(qū)三大集成電路基地，已基本形成涵蓋芯片設(shè)計(jì)、制造、封裝測試、半導(dǎo)體材料、集成電路設(shè)備等關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)的垂直產(chǎn)業(yè)鏈，聚集了一批知名企業(yè)。本校的微電子學(xué)科的發(fā)展，需要充分發(fā)掘合肥集成電路重鎮(zhèn)的輻射作用，主動參與到產(chǎn)業(yè)鏈的生態(tài)中，在技術(shù)研究、標(biāo)準(zhǔn)研制、生產(chǎn)制造等方面尋求更廣泛的合作。

安徽理工大學(xué)現(xiàn)有的電氣類專業(yè)設(shè)置中，自動化、電子信息工程、通信工程長期來為社會輸送了大量優(yōu)秀畢業(yè)生，相關(guān)專業(yè)的教育教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和培養(yǎng)模式可加以借鑒，助力微電子專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)。安徽理工大學(xué)集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)方向以高性能集成電路設(shè)計(jì)為主，兼顧半導(dǎo)體物理工藝設(shè)計(jì)和器件設(shè)計(jì)，特別是在數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)理論和方法學(xué)上擬定了詳細(xì)的培養(yǎng)方案。本專業(yè)秉承安徽理工大學(xué)“以人為本”的人才培養(yǎng)理念，以半導(dǎo)體器件為基礎(chǔ)，以集成電路設(shè)計(jì)及集成電路制造工藝為核心，擴(kuò)展學(xué)生視野，增強(qiáng)實(shí)踐能力，提高創(chuàng)新精神和寬口徑就業(yè)能力，積極建設(shè)專業(yè)特色鮮明、注重工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的產(chǎn)學(xué)研一體化人才培養(yǎng)模式。

三、構(gòu)建專業(yè)課程體系

每個(gè)專業(yè)的發(fā)展都需要經(jīng)歷多次課程調(diào)整和改革，而對于微電子學(xué)專業(yè)，很多理論知識的學(xué)習(xí)安排以及實(shí)踐環(huán)節(jié)的設(shè)置都是需要在實(shí)際的教學(xué)過程中，不斷根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，才能建立起一個(gè)有機(jī)的知識體系[3]。在課程的設(shè)置方面，必須要能夠考慮到未來應(yīng)用型人才的特點(diǎn)，同時(shí)要根據(jù)行業(yè)的發(fā)展對人才的需求來改進(jìn)本專業(yè)的課程設(shè)置。安徽理工大學(xué)的集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)專業(yè)招生之初，專業(yè)負(fù)責(zé)人組織教研組到多所高校進(jìn)行專業(yè)建設(shè)工作的調(diào)研，并到多個(gè)省市的具有代表性的集成電路企業(yè)進(jìn)行走訪、座談，掌握了企業(yè)對人才需求的第一手資料，對專業(yè)的前景和教育教學(xué)培養(yǎng)模式進(jìn)行了充分的探討，最終制定了該專業(yè)的培養(yǎng)方案，確定了符合本校定位、與優(yōu)勢學(xué)科交叉的課程體系。

本專業(yè)將課程體系按照工作分解結(jié)構(gòu)（WBS）進(jìn)行分解，如圖1所示，包含：人才培養(yǎng)目標(biāo)、人才培養(yǎng)方案、教學(xué)組織、課程設(shè)計(jì)、效果評價(jià)等幾個(gè)方面。人才培養(yǎng)是指對人才進(jìn)行培養(yǎng)、訓(xùn)練的過程，只有通過專業(yè)化的訓(xùn)練，才能培養(yǎng)出具有良好科學(xué)和人文素質(zhì)，以及強(qiáng)烈的社會責(zé)任感，學(xué)科基礎(chǔ)扎實(shí)，具有自我學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新精神和能力的一流人才。

本專業(yè)的課程設(shè)計(jì)以及各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)時(shí)、學(xué)分分配參考了相關(guān)院校的開設(shè)經(jīng)驗(yàn)，通過教師集體討論確定草案，并邀請學(xué)校教學(xué)委員會、學(xué)院教學(xué)委員會和校外專家提出改進(jìn)意見。在課程設(shè)置上，通過開設(shè)數(shù)學(xué)、物理等方面的課程，強(qiáng)化基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，擇優(yōu)選擇專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程的教材，優(yōu)先選用國家級規(guī)劃教材。特別是雙語課程的設(shè)置，更加強(qiáng)調(diào)選用國際上廣泛采用的優(yōu)秀教材。本專業(yè)設(shè)置了一系列的核心課程，如：半導(dǎo)體物理、模擬集成電路設(shè)計(jì)、數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)、集成電路制造技術(shù)、集成電路測試基礎(chǔ)等。在實(shí)踐環(huán)節(jié)，設(shè)置了半導(dǎo)體器件與工藝實(shí)習(xí)、集成電路EDA技術(shù)課程實(shí)訓(xùn)、集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合實(shí)訓(xùn)等環(huán)節(jié)。通過掌握微電子學(xué)和半導(dǎo)體物理放的基本知識，讓學(xué)生具有運(yùn)用專業(yè)知識進(jìn)行半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)、數(shù)字集成電路和模擬集成電路設(shè)計(jì)的綜合能力。

四、優(yōu)化課程和實(shí)踐內(nèi)容

學(xué)生的專業(yè)綜合能力的提高從根本上依賴于課程理論知識的理解和掌握，本專業(yè)通過深化基礎(chǔ)課程教學(xué)，注重學(xué)生認(rèn)知體系的構(gòu)建。為了突出學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)，在教學(xué)實(shí)踐中，重點(diǎn)組織幾門相關(guān)課程和相關(guān)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)單獨(dú)構(gòu)成一個(gè)小的子系統(tǒng)，對這一系列課程的目標(biāo)、內(nèi)容、方法進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，加強(qiáng)課程之間的有機(jī)聯(lián)系，避免重復(fù)內(nèi)容的講解。經(jīng)過合理整合，這些教學(xué)環(huán)節(jié)的內(nèi)容更加精煉、有效，學(xué)生的接收程度也更好。

本專業(yè)在建設(shè)之初，充分調(diào)研了幾個(gè)有影響力的微電子學(xué)院所制定的專業(yè)培養(yǎng)方案和開設(shè)的課程，確定在本專業(yè)的課程建設(shè)中，加強(qiáng)通訊新技術(shù)、新型功率器件、微機(jī)電系統(tǒng)等為代表的專業(yè)內(nèi)容建設(shè)。考慮到集成電路產(chǎn)業(yè)的理論性、工程性、應(yīng)用性，在集成電路和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的課程內(nèi)容安排上，增加了設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并且通過開放實(shí)驗(yàn)室的形式，為學(xué)生提供更加自由、靈活的學(xué)習(xí)氛圍，更好地提升學(xué)生的積極性和主動性。為了提升學(xué)生的實(shí)操技能，在專業(yè)課程的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)之外，特別設(shè)計(jì)了針對模擬集成電路設(shè)計(jì)和數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)。實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)采用具有產(chǎn)學(xué)研特點(diǎn)的設(shè)計(jì)課題，邀請企業(yè)內(nèi)有經(jīng)驗(yàn)的資深工程師來校參與過程指導(dǎo)、開展技術(shù)傳幫帶，形成你追我趕不落后的良好學(xué)習(xí)態(tài)度[4]。

在硬件投入方面，電氣與信息工程學(xué)院在2005年就建立了微電子實(shí)驗(yàn)室，配備了服務(wù)器和工作站。在加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)方面，重點(diǎn)豐富“模擬集成電路設(shè)計(jì)”課程設(shè)計(jì)、“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”課程設(shè)計(jì)、集成電路EDA技術(shù)課程實(shí)訓(xùn)、集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合實(shí)訓(xùn)的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動性培養(yǎng)和動手能力的培養(yǎng)，貼近實(shí)際的工程技術(shù)應(yīng)用，熟練掌握相關(guān)工程技術(shù)軟件和設(shè)計(jì)手段。近年來，學(xué)院以新專業(yè)建設(shè)建設(shè)為契機(jī)，一方面對現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行整合和改造，并配備專門的實(shí)驗(yàn)室管理人員。通過在實(shí)踐教學(xué)中找差距、找不足，不斷經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和方法改進(jìn)，微電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)室平臺逐步會形成“建設(shè)——評估——再建設(shè)”的螺旋上升通道，一定會朝著開放性、前沿性、綜合性、特色性方向發(fā)展。

五、培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)師資隊(duì)伍

對于一個(gè)有著具有巨大潛力的新興學(xué)科，如果沒有高水平、高素質(zhì)、創(chuàng)新能力強(qiáng)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)來建設(shè)，那么，創(chuàng)新型專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)只能成為紙上談兵、無根之木。高水平師資隊(duì)伍，必然要有較好的職稱結(jié)構(gòu)和學(xué)歷結(jié)構(gòu)，既要能夠勇闖科技前沿，也要能夠埋頭踏實(shí)進(jìn)行基礎(chǔ)理論教學(xué)。特別是學(xué)科帶頭人的培養(yǎng)，是需要動用學(xué)院以及學(xué)校的相關(guān)學(xué)科的力量，建設(shè)促進(jìn)學(xué)科專業(yè)發(fā)展的教學(xué)、科研、服務(wù)新平臺。通過學(xué)科帶頭人的引領(lǐng)，積極發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀青年教師和重點(diǎn)骨干教師，讓他們承擔(dān)起光榮的歷史使命，躬耕不輟、志在千里。

在師資隊(duì)伍的學(xué)歷構(gòu)成、年齡段分布、職稱是否合理方面都要做詳細(xì)的研究和布局。組建一個(gè)優(yōu)秀的教師團(tuán)隊(duì)對于新專業(yè)的起步是至關(guān)重要的，優(yōu)質(zhì)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)需要落實(shí)到每一名教師。只有在所有教師的共同努力下，才能制定出完備的培養(yǎng)方案并加以具體實(shí)施。通過成立教研組和教學(xué)研討委員會，對包括理論和實(shí)踐的所有教育教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量評估，從實(shí)際教學(xué)工作的反饋中，及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的限制性因素，使新專業(yè)的發(fā)展規(guī)劃影響到每一名教師，成為所有教職員工的共同追求。在教師隊(duì)伍的人員組成方面還需要需要從教師的事業(yè)心，是否有強(qiáng)烈的責(zé)任感以及對人才培養(yǎng)的大局觀來考察和選用。甚至是教師個(gè)人的行為舉止和素養(yǎng)，也都能夠反映其是否真正能夠落實(shí)“立德樹人”的教育目標(biāo)。

學(xué)院為本專業(yè)配備了中高級職稱的教師比例達(dá)到了40%。而40歲以下專任教師，碩士學(xué)位以上也都達(dá)到了80%。本專業(yè)生師比達(dá)到15：1。在未來2年，學(xué)院會再通過優(yōu)厚的人才引進(jìn)政策，吸引具有博士學(xué)位的專業(yè)教師，進(jìn)一步充實(shí)教師隊(duì)伍來增強(qiáng)基層組織的教學(xué)活力。

另外，除了原有教師的培養(yǎng)，學(xué)科發(fā)展還需要著手引進(jìn)外部人才，特別是剛畢業(yè)的年輕博士和博士后。他們既有扎實(shí)、深厚的理論知識，也有很強(qiáng)的技術(shù)應(yīng)用能力，能夠成長為創(chuàng)新能力強(qiáng)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的“雙師型”技術(shù)帶頭人。學(xué)院制定了年輕教師的近期和遠(yuǎn)期的培訓(xùn)計(jì)劃，把“應(yīng)用型”教師納入到教師培養(yǎng)目標(biāo)中，鼓勵教師積極開展產(chǎn)學(xué)研合作，提升教師的創(chuàng)新人才培養(yǎng)意識[5]。學(xué)院要鼓勵專業(yè)教師在充分利用課后的時(shí)間與科研單位和生產(chǎn)企業(yè)加強(qiáng)聯(lián)系，經(jīng)常能夠走進(jìn)企業(yè)，發(fā)掘生產(chǎn)一線的技術(shù)問題和亟待解決的技術(shù)難題。教師隊(duì)伍通過主持和參與科研項(xiàng)目，除了完成科研工作量考核之外，還可以引入一些優(yōu)秀的學(xué)生加入到項(xiàng)目中來。教師在完成課程內(nèi)容的教學(xué)的同時(shí)，結(jié)合課程的知識點(diǎn)，將自己在科研工作中的創(chuàng)新理念、創(chuàng)新方法傳授給學(xué)生，則一定會培養(yǎng)出具有創(chuàng)新精神、良好實(shí)踐能力，能夠勝任科技研發(fā)、產(chǎn)品研制、工程管理等工作的優(yōu)秀創(chuàng)新型人才。

六、 結(jié)語

集成電路專業(yè)學(xué)科的發(fā)展有利于社會主義現(xiàn)代化國家的建設(shè)，能夠提升社會的創(chuàng)新驅(qū)動能力，推動現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)。在目前國內(nèi)外普遍缺乏專業(yè)人才的情境下，堅(jiān)持以人為本，推進(jìn)集成電路一級學(xué)科建設(shè)工作，加大集成電路軟件和硬件方面的投入，深化教學(xué)改革，為社會培養(yǎng)高素質(zhì)、高水平、創(chuàng)新能力強(qiáng)的工程應(yīng)用型人才。在學(xué)科定位和課程設(shè)置上，充分發(fā)掘行業(yè)需求，在理論教學(xué)深度、廣度方面進(jìn)行積極地探索，在實(shí)踐環(huán)節(jié)的創(chuàng)新性、綜合性方面敢于試錯，讓學(xué)生在學(xué)校期間就能夠在基礎(chǔ)理論和實(shí)踐能力上與未來的社會需求接軌。通過鼓勵教師參與研究所、企業(yè)的實(shí)際工程項(xiàng)目，提升自身科研能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的勤學(xué)理論、注重實(shí)踐的學(xué)習(xí)風(fēng)氣。通過各方面的共同努力，高校必定能夠培養(yǎng)出大量應(yīng)用型、創(chuàng)新型微電子專業(yè)人才。

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（作者單位：安徽理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院）