新工科下集成電路專業(yè)人才培養(yǎng)的改革探究

［摘 要］ 集成電路產(chǎn)業(yè)是支撐國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和保障國(guó)家安全的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，是體現(xiàn)國(guó)家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志之一。面對(duì)西方國(guó)家對(duì)我國(guó)集成電路企業(yè)的技術(shù)封鎖，高校應(yīng)加強(qiáng)集成電路專業(yè)人才培養(yǎng)，構(gòu)建多樣化高素質(zhì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。首先，從教學(xué)內(nèi)容與實(shí)踐課程的設(shè)計(jì)、考核方式等總結(jié)當(dāng)前高校集成電路專業(yè)人才培養(yǎng)中存在的問題；然后結(jié)合新工科建設(shè)的宗旨，針對(duì)上述問題提出高校應(yīng)通過更新課程內(nèi)容、強(qiáng)化實(shí)踐內(nèi)容和實(shí)踐評(píng)估、產(chǎn)教融合等方面改革創(chuàng)新人才培養(yǎng)環(huán)境，以提高集成電路專業(yè)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力為目標(biāo)，為國(guó)家培養(yǎng)出更多復(fù)合型、應(yīng)用型的集成電路專業(yè)人才，實(shí)現(xiàn)國(guó)家人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略。

［關(guān)鍵詞］ 新工科；集成電路專業(yè)；人才培養(yǎng)

［基金項(xiàng)目］ 2023年度華僑大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與管理改革項(xiàng)目“《集成電路設(shè)計(jì)與分析實(shí)驗(yàn)（B）》課程改革與教學(xué)實(shí)踐”（SY2023J20）

［作者簡(jiǎn)介］ 楊 驍（1978—），男，湖南邵東人，博士，華僑大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院副教授，主要從事集成電路設(shè)計(jì)研究。

［中圖分類號(hào)］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1674-9324（2024）13-0173-04 ［收稿日期］ 2023-10-20

引言

集成電路專業(yè)是針對(duì)國(guó)內(nèi)集成電路設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)人才的大量需求而設(shè)立的專業(yè)，屬于多學(xué)科交叉、高技術(shù)密集的學(xué)科，涉及物理、材料、封裝與測(cè)試等學(xué)科。在西方國(guó)家對(duì)我國(guó)集成電路企業(yè)的技術(shù)封鎖下，加快產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進(jìn)結(jié)構(gòu)調(diào)整與升級(jí)，培養(yǎng)集成電路人才是解決“卡脖子”問題的關(guān)鍵。因此，如何加快集成電路人才的培養(yǎng)是當(dāng)前高校教育教學(xué)的重要任務(wù)之一。

一、目前集成電路人才培養(yǎng)中存在的問題

（一）教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)有待提高

教學(xué)內(nèi)容更新滯后。由于技術(shù)革新和資本的大量投入，多年來，集成電路產(chǎn)業(yè)一直以倍于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)速度迅猛發(fā)展，基本上每年都會(huì)有技術(shù)更新，只依賴書本的知識(shí)已然不能讓學(xué)生掌握技術(shù)前沿。更何況，有些高校部分教材仍是十多年前的版本，導(dǎo)致其培養(yǎng)的集成電路專業(yè)學(xué)生無法及時(shí)掌握先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和制程工藝。因此，待學(xué)生走上工作崗位，尤其是本科生，他們所掌握的知識(shí)與行業(yè)需求之間存在較大差距，很難滿足行業(yè)與企業(yè)的需求。

（二）課程設(shè)置不盡合理

教學(xué)設(shè)計(jì)上往往注重理論知識(shí)的灌輸，缺乏與實(shí)際工程應(yīng)用的結(jié)合，造成學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手實(shí)踐能力不足。以小信號(hào)電阻為例，學(xué)生只會(huì)機(jī)械地套用電流電壓公式，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，不知道如何根據(jù)所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)指標(biāo)與參數(shù)，無法將理論思維向?qū)嶋H設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)換。

集成電路專業(yè)偏向工程應(yīng)用，對(duì)電路基礎(chǔ)有較高的要求，需要靈活運(yùn)用電路設(shè)計(jì)工具進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真，必須深刻理解電路核心原理以及電路的各種架構(gòu)選擇。但目前高?？赡芨幼⒅匚⒂^器件層面的剖析，對(duì)電路和系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的課程覆蓋不夠。

（三）實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容不夠豐富

高校教師大多數(shù)是從校門到校門，沒有太多的工程經(jīng)驗(yàn)，實(shí)踐教學(xué)課程設(shè)計(jì)往往理論成分過重，比如注重對(duì)單個(gè)器件的參數(shù)和特性的測(cè)量，缺乏對(duì)集成電路和系統(tǒng)方面的設(shè)計(jì)和仿真分析，導(dǎo)致學(xué)生在專業(yè)實(shí)踐能力培養(yǎng)方面稍顯不足。實(shí)踐課程是學(xué)生工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前高校大多讓學(xué)生在實(shí)踐課時(shí)內(nèi)，采用一些EDA工具，根據(jù)實(shí)驗(yàn)教材指導(dǎo)書籍進(jìn)行幾項(xiàng)指定電路的功能仿真驗(yàn)證，這樣的操作方式顯然不能滿足當(dāng)前人才培養(yǎng)的需求。

（四）考核方式單一

集成電路專業(yè)學(xué)業(yè)的評(píng)價(jià)方式單一。例如，劃分到專業(yè)課的實(shí)踐教學(xué)，其評(píng)價(jià)的主要方式還是期末考試成績(jī)；專業(yè)實(shí)驗(yàn)課評(píng)價(jià)的主要方式則是實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)。這種考核都是以書面成績(jī)作為單一的評(píng)價(jià)方式，一方面缺乏對(duì)實(shí)踐過程的考核和監(jiān)督；另一方面不容易調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，弱化了學(xué)生的實(shí)操能力。例如，學(xué)生可能只關(guān)注考試成績(jī)而忽視了實(shí)踐過程中的實(shí)際操作和思考能力的培養(yǎng)。因此，有必要改進(jìn)評(píng)價(jià)方式，更全面地考量學(xué)生的實(shí)踐能力和學(xué)習(xí)質(zhì)量。

由此可見，在集成電路專業(yè)人才教育上，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。為更好地支持我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展，培養(yǎng)更多符合新興信息技術(shù)發(fā)展需要的人才，迫切需要加強(qiáng)相關(guān)集成電路專業(yè)的教育體系建設(shè)，改革教育教學(xué)模式和培養(yǎng)方法勢(shì)在必行。

二、集成電路人才培養(yǎng)的改革方向

在“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”“北京指南”新工科建設(shè)三部曲（如圖1所示）的引領(lǐng)下，把握時(shí)代新機(jī)遇，聚焦國(guó)家新需求，謀劃工程教育新發(fā)展，以技術(shù)發(fā)展為導(dǎo)向，更新工程人才知識(shí)體系［1-2］；以學(xué)生的興趣為出發(fā)點(diǎn)，創(chuàng)新工程教育的方式和手段；依托校內(nèi)外資源，打造開放融合的工程教育形式［3］。結(jié)合我校集成電路專業(yè)人才培養(yǎng)的實(shí)際情況，本文提出以下五點(diǎn)改革措施。

（一）更新課程內(nèi)容，引入先進(jìn)設(shè)備和工具

重新審視、更新集成電路專業(yè)的課程內(nèi)容，結(jié)合行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)和技術(shù)創(chuàng)新，及時(shí)更新課程內(nèi)容，保持與最新的技術(shù)和應(yīng)用接軌［4-5］。例如，增加先進(jìn)的集成電路設(shè)計(jì)方法和工具的教學(xué)內(nèi)容，引入新興的芯片設(shè)計(jì)和制造技術(shù)等。同時(shí)更新實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，引入先進(jìn)的集成電路設(shè)計(jì)和測(cè)試工具，并提供相關(guān)的業(yè)務(wù)培訓(xùn)和指導(dǎo)，幫助學(xué)生充分利用工具進(jìn)行實(shí)踐操作，讓學(xué)生能夠熟悉和掌握最新的工具和技術(shù)。

（二）強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)

關(guān)注實(shí)踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容實(shí)質(zhì)，保障充足的實(shí)踐機(jī)會(huì)，讓學(xué)生能夠在實(shí)際項(xiàng)目中進(jìn)行集成電路設(shè)計(jì)、仿真和測(cè)試等實(shí)踐操作。比如，設(shè)計(jì)實(shí)踐課程內(nèi)容時(shí)，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為三步：第一步，要求做幾種電路前端仿真驗(yàn)證與設(shè)計(jì)，指定電路，學(xué)生畫出原理圖，仿真并分析仿真結(jié)果；第二步，設(shè)定電路指標(biāo)要求，學(xué)生自己設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)與參數(shù)，仿真驗(yàn)證，完成前端設(shè)計(jì)；第三步，選擇一個(gè)電路進(jìn)行前后端完整設(shè)計(jì)，前端設(shè)計(jì)須符合功能電路基本指標(biāo)，后端設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)則側(cè)重版圖設(shè)計(jì)、RC寄生抽取等制造工藝相關(guān)物理實(shí)現(xiàn)問題。另外，可以給予學(xué)生更多使用EDA實(shí)踐平臺(tái)的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生獨(dú)立思考、實(shí)踐創(chuàng)新。

除了大綱規(guī)定的實(shí)踐課時(shí)外，高校還可以引入行業(yè)專家或企業(yè)代表舉辦講座或分享實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)［6］，讓學(xué)生了解實(shí)際工作中的需求和挑戰(zhàn)，有助于學(xué)生將所學(xué)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合，并增強(qiáng)他們的職業(yè)規(guī)劃意識(shí)。引入企業(yè)真實(shí)的工程項(xiàng)目和設(shè)計(jì)案例，讓學(xué)生能夠真實(shí)地接觸和解決實(shí)際問題。

同時(shí)，高校還可以積極建設(shè)校內(nèi)實(shí)踐基地［7］，使之逐漸成為學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的重要手段。但是應(yīng)注意部分校內(nèi)導(dǎo)師的培養(yǎng)意愿可能不強(qiáng)：一是高校在師資評(píng)聘和晉升等方面基本上還是以學(xué)術(shù)、科研的要求為導(dǎo)向，迫于學(xué)術(shù)成果的壓力，使得一部分具有實(shí)踐指導(dǎo)能力的教師不得不把主要精力投入容易產(chǎn)出成果的學(xué)術(shù)研究方向；二是高校教師絕大多數(shù)都是擅長(zhǎng)學(xué)術(shù)理論，沒有相應(yīng)的工程實(shí)踐經(jīng)歷，可能難以擔(dān)當(dāng)訓(xùn)練學(xué)生實(shí)踐能力之責(zé)。因此，高校建立校內(nèi)實(shí)踐基地應(yīng)提前謀劃，在師資引進(jìn)上，偏重于既有豐富專業(yè)知識(shí)又有較強(qiáng)專業(yè)實(shí)踐能力的“雙師型”教師；在職稱評(píng)聘上，不應(yīng)以論文等學(xué)術(shù)成果為唯一的評(píng)判指標(biāo)，適當(dāng)引入科技成果等能體現(xiàn)高校教師科技實(shí)踐能力的指標(biāo)，引導(dǎo)高校教師多方面提高教育教學(xué)、科研等業(yè)務(wù)能力。

（三）強(qiáng)化實(shí)踐能力評(píng)估

以考促建，建立科學(xué)的實(shí)踐評(píng)估體系。通過設(shè)計(jì)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)踐成果等方式，對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力進(jìn)行多維度、多角度地評(píng)估，更多地側(cè)重對(duì)實(shí)踐過程的考核，并在過程中提供詳細(xì)的、分階段的反饋和指導(dǎo)，促進(jìn)學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，改進(jìn)并提升學(xué)生個(gè)人的實(shí)踐能力。

（四）以賽促教，以賽促學(xué)

1.以賽促教。2018年10月，教育部發(fā)布的《關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》指出，圍繞激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和潛能深化教學(xué)改革，鼓勵(lì)學(xué)生通過參加社會(huì)實(shí)踐、科學(xué)研究、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、競(jìng)賽活動(dòng)等獲取學(xué)分。比如全國(guó)大學(xué)生集成電路創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，首先應(yīng)熟悉模擬集成電路設(shè)計(jì)的整個(gè)設(shè)計(jì)流程，其次需要熟練運(yùn)用EDA工具。針對(duì)這些比賽要求，在理論教學(xué)上，教師需要對(duì)教學(xué)內(nèi)容做一些調(diào)整。比如，傳統(tǒng)的教學(xué)一般是根據(jù)教學(xué)大綱一步一步地依次講解，整個(gè)教學(xué)是以教師為主導(dǎo)，學(xué)生更多的是被動(dòng)吸收。而帶著比賽的思維，在新課程的第一節(jié)課引入學(xué)習(xí)目標(biāo)，讓學(xué)生明白學(xué)什么、為什么學(xué)、怎么學(xué)，使其帶著一種解決問題的思維邏輯學(xué)習(xí)。同時(shí)，在教學(xué)中，更多地以啟發(fā)式思維引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)生分析和解決問題的能力，樹立科研意識(shí)。

2.以賽促學(xué)。比賽即學(xué)習(xí)，比賽也是一個(gè)知識(shí)積累大爆發(fā)的過程。在準(zhǔn)備比賽的過程中，包括建立目標(biāo)、設(shè)計(jì)方案、修正方案、發(fā)現(xiàn)問題、查閱資料、解決問題等一系列環(huán)節(jié)，這是一個(gè)不斷學(xué)習(xí)的過程，也是理論知識(shí)與實(shí)踐能力有機(jī)結(jié)合的過程。通過比賽，學(xué)生可以反思學(xué)習(xí)效果，找到今后學(xué)習(xí)的方向與目標(biāo)。

（五）強(qiáng)化產(chǎn)教融合

2021年9月，習(xí)近平總書記在中央人才工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)：“要培養(yǎng)大批卓越工程師，努力建設(shè)一支愛黨報(bào)國(guó)、敬業(yè)奉獻(xiàn)、具有突出技術(shù)創(chuàng)新能力、善于解決復(fù)雜工程問題的工程師隊(duì)伍。要調(diào)動(dòng)好高校和企業(yè)兩個(gè)積極性，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研深度融合?！保?］2022年10月，習(xí)近平總書記在黨的二十大報(bào)告中再次強(qiáng)調(diào)：“加快建設(shè)國(guó)家戰(zhàn)略人才力量，努力培養(yǎng)造就更多大師、戰(zhàn)略科學(xué)家、一流科技領(lǐng)軍人才和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、青年科技人才、卓越工程師、大國(guó)工匠、高技能人才?！保?］培養(yǎng)卓越工程師已然成為我國(guó)當(dāng)前建設(shè)國(guó)家戰(zhàn)略人才力量的重要任務(wù)。從2022年教育部與其他政府部門相繼出臺(tái)的一系列培養(yǎng)卓越工程師相關(guān)的政策文件來看，深化工程碩士研究生、博士研究生等人才培養(yǎng)體系改革是推進(jìn)新時(shí)代卓越工程師教育工作的重要著力點(diǎn)。尤其對(duì)于集成電路這種工程應(yīng)用背景很強(qiáng)的學(xué)科，校企聯(lián)合、產(chǎn)教融合越來越重要，形成“讓學(xué)生走出去，讓企業(yè)走進(jìn)來”的雙向奔赴的技術(shù)交流與合作。

一方面，正向輸出。開設(shè)與建立集成電路相關(guān)的實(shí)習(xí)基地，讓本科生、研究生能夠進(jìn)入企業(yè)中參與真正的生產(chǎn)實(shí)習(xí)活動(dòng)，以進(jìn)行更深度的學(xué)習(xí)。通過實(shí)踐，學(xué)生能夠更好地理解和應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，提高實(shí)踐能力。另一方面，反向引進(jìn)。引進(jìn)企業(yè)的真實(shí)問題作為學(xué)生課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目，達(dá)到一定的條件，甚至可以讓有能力的學(xué)生在企業(yè)中完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。這樣既有利于學(xué)生對(duì)行業(yè)發(fā)展的關(guān)注，提升學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐知識(shí)水平，全面培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，使學(xué)生提前與社會(huì)接軌，又可以讓企業(yè)與高校信息共享，引導(dǎo)高校建立以企業(yè)需求為導(dǎo)向的科技攻關(guān)研究。

目前，一些高校的校外實(shí)踐基地依托已有研發(fā)合作基礎(chǔ)的企業(yè)，實(shí)行“雙導(dǎo)師制”，共同指導(dǎo)學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐。在校外實(shí)踐基地和雙導(dǎo)師的產(chǎn)學(xué)合作模式下，學(xué)生能真正參與到從產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)到加工生產(chǎn)、質(zhì)量過程的監(jiān)控和最后產(chǎn)品的形成的整個(gè)過程，并且協(xié)助企業(yè)對(duì)過程中出現(xiàn)的具體問題進(jìn)行分析和解決，能夠比較全面地了解行業(yè)的產(chǎn)業(yè)情況，達(dá)到了比較理想的專業(yè)實(shí)踐效果。

但校外實(shí)踐基地也暴露出一些問題：如出于對(duì)學(xué)生的安全、管理等事項(xiàng)的擔(dān)憂，部分企業(yè)擔(dān)心承擔(dān)過大責(zé)任，參與校外實(shí)踐基地建設(shè)的積極性不高；校內(nèi)和校外導(dǎo)師責(zé)任劃分不夠明確，不能較好地協(xié)調(diào)配合共同指導(dǎo)研究生；校外導(dǎo)師的供不應(yīng)求，導(dǎo)致校外導(dǎo)師質(zhì)量不高。因此，在建設(shè)校外實(shí)踐基地時(shí)，高校應(yīng)建立需求目標(biāo)，細(xì)化建設(shè)方案，厘清企業(yè)與學(xué)校的職責(zé)、權(quán)利與義務(wù)，將校外實(shí)踐基地與高校之間協(xié)調(diào)管理的事務(wù)做細(xì)做實(shí)，切實(shí)降低校外實(shí)踐基地建設(shè)的風(fēng)險(xiǎn)，建立企業(yè)與高校之間合作共贏的局面。

強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合的校企合作，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)教融合，既充分利用了企業(yè)資源，為高校的學(xué)生提供了更豐富的實(shí)踐機(jī)會(huì)和實(shí)踐環(huán)境，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，使其更好地適應(yīng)未來集成電路行業(yè)的需求和發(fā)展。同時(shí)，企業(yè)的技術(shù)瓶頸、技術(shù)難題可以在高校得到有效地解決。

結(jié)語

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，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用。產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要人才，人才是技術(shù)發(fā)展的基石。盡管當(dāng)前在集成電路專業(yè)人才培養(yǎng)中存在一些問題，但是在新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革下，各高校集成電路專業(yè)等新工科人才的培養(yǎng)堅(jiān)持緊跟時(shí)代，開拓創(chuàng)新，并結(jié)合自身情況，優(yōu)化培養(yǎng)方案，以提高集成電路專業(yè)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力為目標(biāo)，必能培養(yǎng)出一批符合國(guó)家人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略和集成電路產(chǎn)業(yè)需求的人才。

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Research on the Reform of IC Professional Training under New engineering Education

YANG Xiaoa， HUANG Wei-weia， YU Ya-yunb

（a. College of Information Science amp; Engineering， b. Finance Department， Huaqiao University，

Xiamen， Fujian 361021， China）

Abstract： IC industry is a strategic， basic and leading industry to support national economic and social development and ensure national security. It is one of the important symbols of national comprehensive strength. Facing the technology blockade of the Western countries to the IC Enterprises in our country， colleges and universities should strengthen the training of IC professionals and build a diversified mode of innovative talents with high quality. This paper first summarizes the problems existing in the cultivation of integrated circuit professionals in colleges and universities from the teaching contents and the design of practical courses， and then combines the purpose of New engineering construction. In the light of the above-mentioned problems， this paper puts forward that colleges and universities should reform the cultivation environment of innovative talents by renewing the curriculum content， strengthening the practice content and practice evaluation， and integrating industry and education， etc. In order to improve the integrated practice ability of IC students， we should train more complex and applied ic talents for our country， and realize the national strategy of strengthening the country by talents.

Key words： new engineering; integrated circuit professional; personnel training