創新人才培養實踐教學平臺的構建研究

謝德英 陳弟虎 鄧少芝 龐志勇

摘 要：從專業人才的知識結構特點及學校人才培養定位出發，結合“厚基礎，寬口徑，多樣式”的教改理念，構建微電子人才培養的實踐教學平臺，較好地突出專業特色，推動了創新人才培養。

關鍵詞：創新人才；實踐教學；微電子學

中圖分類號：C961；G642 文獻標志碼：A 文章編號：1008-3561（2015）25-0006-02

一、引言

創新，是國家得以持續發展的保證。近年來，國內許多高校都紛紛進行創新實踐教學模式的改革，根據各自的辦學層次和人才培養目標，培養各具特色的高素質人才和創新人才。我校作為“國家集成電路人才培養基地”之一，在微電子人才培養方面肩負著重要的使命。尤其是創新人才，是微電子高科技產業得以快速持續發展的保證。因此，圍繞創新人才培養這個中心任務，“IC人才培養基地”在本科實踐教學平臺建設以及實驗室建設等方面進行了改革與探索，結合“厚基礎，寬口徑，多樣式”的教改理念，力求在創新人才培養方面突出專業特色，在近幾年的實踐中已取得了一些成效。本文將闡述有關這方面的一些思路與實踐。

二、改革內容

從學科特點來看，微電子學是一門綜合性很強的交叉學科，涉及物理學、材料科學、電子技術、信號處理、計算機技術、制造和測試等多個學科領域，同時微電子也是一門工程技術性很強的學科。隨著微電子產業的蓬勃發展，微電子專業人才的培養也面臨著更高的要求：更扎實的專業基礎，更寬闊的專業口徑，更強的實踐能力和創新能力。從人才培養定位來看，我校作為研究型大學，以培養微電子學術型、學術復合型人才為主，并在工程教育中培養學術與應用復合型、高層次人才。因此，我們在總體構建實踐環節的教學平臺時，結合“厚基礎，寬口徑，多樣式”的創新人才培養理念，強調學生在專業領域視野的廣博和基礎的深厚，相關學科知識的融合與綜合應用能力，側重培育具有高端前沿科技開發能力的創新人才和復合型人才。注重以下能力訓練：實驗技能、工藝操作能力、工程設計能力、科學研究能力、社會實踐能力等。實踐教學包括獨立設置的實驗課程、課程設計、教學實習、科技訓練、社會實踐、綜合論文訓練等多種形式。

1. 厚基礎

創新能力的培養是一個厚積薄發的過程。實踐表明，實驗教學是學生掌握專業實驗技能以及鞏固專業理論知識的必要實踐環節，也是培養大學生創新精神和創新能力的重要基礎環節。為此，我校微電子學專業從2003年起多次修訂本科教學計劃，根據微電子學科的發展，制訂獨立完整的實驗教學大綱，從基礎訓練到專業技能，構建與理論教學既相對獨立又相互聯系的專業實驗教學體系。主要措施包括：（1）強化學生的專業實驗技能，突出培養綜合實踐能力和創新意識。實驗課程全部單獨設課，每一門實驗課程都要設定基礎、綜合、設計型的實驗項目，明確各類型項目的教學要求和目標，滿足固根基、求創新的學習認知過程。（2）創新人才要勇于探索科學前沿，因此，人才的培養也需要緊跟學科的發展。在實驗教學改革上，融合學科發展方向，加強實驗內容的更新，新增設了一批獨具微電子特色的專業實驗課程，如現代半導體材料與器件測試、ASIC集成電路版圖設計、TFT器件模擬與設計等，以培養學生全面的專業實驗技能。（3）改革傳統教學方法與手段，激發學生學習積極性和主動性。我們多次整理編寫、修訂專業實驗教材，通過對實驗講義、CAI教學輔助系統、數字化網絡教學平臺等多種教學資源進行一體化的設計，適應學生的個性、興趣、愛好、能力、特長，提供多種形式的學習資源，達到了因材施教的人才培養目的。

2. 寬口徑

微電子學發展極為迅速，它與其他學科結合誕生新的學科和產業增長點，也是21世紀的重要發展方向，如集成光電子學、微機械電子學、納電子學等。因此，國家電子科學與技術專業教學指導分委員會在微電子學專業發展戰略研究報告中指出，微電子人才應能適應這種跨學科、多學科結合發展的需求。實行“寬口徑”的實踐教學是滿足高層次復合型人才培養要求，以及提高學生創新能力的有效途徑。

（1）學科知識融合，培養綜合運用能力。創新，是指在前人或他人已經創造成果的基礎上，能夠有新的突破。創新人才的基本特征應包括很強的好奇心和求知欲望，良好的自我學習與探索能力，擁有廣博扎實的知識，有較高的專業水平等。可見，要提高學生的綜合素質，特別是歸納、自學與探索能力，大學就必須創造利于人才培養的實踐條件。在教學平臺中，課程設計和科技訓練是圍繞這個目標而重點進行綜合能力訓練的實踐環節。專業課的課程設計作為相關課程的后續內容，強調理論與實踐的融通和運用，如電子信息類課程，工程能力的鍛煉非常重要。因此，在數字信號處理與DSP器件、可編程邏輯器件原理與應用等技術應用類課程均安排課程設計，學生完成電路設計、焊接組裝、程序設計、系統調試等全部實踐過程。涉及的工程知識包括電子電路、計算機技術、控制技術、信號與系統、元器件原理等。通過綜合設計型實驗課題的練習，大大提高了學生的獨立思考與綜合分析問題的能力。科技訓練環節包含科研訓練和課外科技活動，注重拓展專業技能，初步培養科學研究與工程設計能力，以及創新意識，著重培育具有前沿科技開發能力的高層次人才。但能力的產生不可能一蹴而就，培養縝密嚴謹的科學研究思維需要有系統化的學習與實踐過程。為此，我們采用以項目為載體，實驗教學、科研訓練和課外科技活動、畢業論文一體化的實踐教學模式，引導學生拓寬視野，探索科學前沿。1）在實驗教學中創設問題情境，激發求知欲望。興趣是最好的老師，是激發學習潛能的重要動力。因此，在實驗教學中，除了教授傳統的專業實驗技能外，還通過多種方式，如實驗講義、CAI輔助教學系統、網絡教學平臺等，有意識地針對可進一步深入研究與探討的知識點創設問題情境，激發學生研究的興趣。2）以項目為載體，創造科研條件。結合開放式實驗、本科生科研項目、各類實驗大賽等科研與課外科技活動，利用國家、省重點實驗室科研優勢，依托開放創新實驗室和校內實習教學基地等平臺，為學生創造科研條件。同時，運用在實驗教學中學到的專業實驗技能進行研究工作，對實驗教學也起到相輔相成的作用，學以致用，成效特別明顯。3）經過分析、歸納、總結，最后完成科研論文的撰寫。一些研究工作還延續到畢業論文階段，從而構成由實驗技能學習、科學研究、綜合論文訓練等環節組成的系統知識學習體系。一體化的實踐教學模式在專業知識結構前后銜接、融合相關學科知識、系統化研修等方面尤其適合創新人才的培養，如系統集成、模擬設計、器件工藝制造等高端技術研究人才在新模式下的實踐能力和創新能力均得到了全面提高。如2005級微電子葉嘉瑩同學在一體化的實踐教學環境中完成了本科畢業論文，獲得校級優秀獎，并以第一作者在SCI收錄的國際刊物上發表了科研論文。2005級微電子畢業生90人中近40人成功考取了包括美國斯坦福大學、新加坡南洋理工大學、北京大學、復旦大學、西安電子科技大學、中山大學等知名高校的碩士研究生，選擇繼續在專業領域深造。

（2）搭建多學科實踐平臺，培養復合型人才。微電子產業是一個多學科交叉領域，人才的知識結構具有多學科交叉和工程技術性等特點。根據學科特點以及人才培養定位，從以下幾個方面構建多學科的實踐教學平臺。1）實行跨專業選修實驗課程。微電子專業學生可根據個人興趣及發展，選修學院其他專業的實驗課程，如近代物理實驗、材料物理系列實驗、光信息技術系列實驗等。2）通過科研項目進一步拓寬專業口徑。每年學生通過科研選題可直接參與導師科研項目的研究，包括物理、材料科學、光學工程、電子科學與技術等學科下各專業方向。如“光電探測器的開發”“氧化鋅納米管的制備及光電特性研究”等相關學科的課題。3）建立校內、校外實習教學基地，在實踐中培養復合型人才。依托學科科研優勢建立校內產學研教學實習基地，如半導體材料與器件測試實習教學基地、集成電路設計與技術創新開放實習基地；與企業合作建立校外生產實習教學基地，如中山大學-珠海南科集成電路實習教學基地、中山大學-南海奇美電子生產實習基地等。通過社會實踐活動，拓展學生在科學研究、工程技術、企業文化與管理等領域的經驗與能力，提升人才的綜合素質。

3. 多樣式

作為一門工程技術與應用性都很強的學科，微電子對人才的創新意識和實踐能力也提出更高的要求。因此，在實踐教學平臺上豐富多種形式的實踐條件可以為學生創造各種機會在專業舞臺上一展身手。通過設立多種形式的課內、課外開放式的實踐項目，如競賽型、學術探索型、社會實戰型、自我提高型項目，營造有利于學生創新能力成長的最佳環境和氛圍，也讓學生找到最適合自己的專業發展方向。為此，“IC人才培養基地”積極主辦和參與各項校內外實踐活動，為人才的培育播種施肥。比如，主辦中山大學暨國家集成電路人才培養基地首屆電子設計大賽，組織廣東省大學生物理實驗設計大賽，參與全國電子設計大賽等；同時申報并建立了校級的集成電路設計與技術創新開放實習基地和半導體材料與器件測試實踐教學基地等。

三、實驗室建設

實驗室是學生開展實踐活動的重要場所。為配合創新人才培養實踐教學平臺的建設，實驗室在實踐平臺架構、實驗條件建設、實驗室管理等方面也進行了系列改革。在平臺架構方面，根據我校微電子人才培養的兩個主要方向，建立集成電路設計與集成系統應用、平板顯示集成電路設計與制造工藝兩個實踐子平臺，配套各自獨立的教學實驗室和校內實習教學基地，并分別在實驗教學、科研訓練和課外科技活動中形成課內課外一體化的實踐環境。建立實習教學基地后，其最大的優勢在于使得課外實踐活動從運行機制、經費投入等方面得到有效保障。學校“985”二期、教育部基礎學科條件建設、集成電路領域第二類特色專業等先后投入經費，購置一批先進的實驗儀器設備，極大地完善了教學平臺建設，推動高層次集成電路人才的培養。在實驗室管理方面，實行開放式的門禁系統管理，實驗室全天候開放。除了正常教學學期外，實驗室技術人員在寒暑假期均實行輪值制度，保障了各項課外實踐活動的順利開展。

四、結束語

實踐證明，構建“厚基礎，寬口徑，多樣式”的微電子實踐教學平臺，推動了微電子高層次創新人才培養。我們將一如既往地進行教學改革與探索，不斷完善實踐平臺的建設，為國家培養更多的高素質創新人才。

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