新工科背景下的電子信息科學與技術專業轉型研究

朱高峰 張艷蕾 胡文明

湖南人文科技學院信息學院 湖南婁底 417000

近年來，微電子技術得到了突飛猛進的發展，全球半導體產業規模在2017年超過4 100億美元，其中集成電路(IC：Integrated Circuit)占80%以上[1]。中國是全球最大的半導體消費市場，但是芯片自給率不足30%，2017年進口芯片超過2 000億美元。人才問題一直制約著我國集成電路產業，目前我國集成電路從業人員總數不足30萬，到2020年我國集成電路產業人才缺口預計達到70萬。特別是2018年4月美國對中興通訊實施電子元器件出口限制措施，大大激發了我國制造“中國芯”的熱情。而電子信息相關企業普遍反映，電子信息科學與技術專業的專業特征不明顯，培養的學生對工具和方法應用不熟、經驗不足，因而缺乏競爭力。

所以將進行電子信息科學與技術專業改革，以提升學生IC設計能力和創新創業能力為重點，提出多層次、多模塊的實踐教學體系，構建產學研融合的新型多元化實踐教學平臺[2]，為我校電子信息科學與技術專業轉型保駕護航，推動新工科背景下的IC設計方向人才培養，為電子信息產業提供智力和人才支撐。

1 專業現狀

1998年7月，教育部頒布的《普通高等學校本科專業目錄》將原來的無線電物理學、電子學與信息系統、信息與電子科學3個本科專業合并為電子信息科學與技術專業，放在理學電子信息類一級學科下[3]，目前開辦此專業的學校超過170所。電子信息科學與技術專業是一個較寬口徑的新興專業，本專業學生既學習數學、物理等方面的基本理論，又學習電子學、信息技術和計算機等基本知識。專業發展早期，國內本科院校的培養目標差異不大，都是培養具備電子信息科學與技術的基本理論和基本知識，受到嚴格的科學實驗訓練和科學研究初步訓練，能在電子信息科學與技術、計算機科學與技術及相關領域和行政部門從事科學研究、教學、科技開發、產品設計、生產技術或管理工作的電子信息科學與技術高級專門人才，并為碩士研究生教育提供優質的生源。目前，各高校具體的課程體系一般是根據自身學科優勢、師資狀況、科研基礎及辦學條件等進行專業方向設置和優化。我校此前專業定位較為混亂，缺乏自身特點，與我校電子信息工程專業基本雷同。

2 轉型培養目標

我校于2016年開始專業轉型和課程體系改革，發展IC設計與制造方向，主要學習IC方面的基本理論和基礎知識，要求學生受到科學實驗與科學思維的基本訓練，具有良好科學素養，掌握通用集成電路及新型半導體器件的設計、制造及測試所必需的基本理論和方法，具有電路分析、工藝分析、器件性能分析和版圖設計等基本能力，為電子信息產業提供專業的IC設計、制造、封裝測試的技術人才。

3 轉型主要措施

3.1 更新面向產業需求的IC設計與制造的教學內容與體系

隨著半導體技術的發展，集成電路各個環節均形成了獨立運行的企業，電路設計、器件制作、生產工藝、性能測試等環節衍生出半導體產業特有的上中下游產業鏈模式。將IC設計的教學內容融入這種企業分布狀態中，具體課程設置如表1所示，突出實踐教學中心地位，全方位進行實踐活動，使專業見習、課程設計、生產實習活動占課程比例的30%以上[4]。

表1 課程設置

3.2 獨立設置融合工程教育的實踐培養方案

探索出能銜接課堂教學、實驗、課外實踐、畢業實習、畢業設計、教師科研的具體實施方法，通過多種形式強化知識吸收和技能培養[5]，具體方案如圖1所示。

圖1 融合工程教育的實踐方案

3.3 加大IC設計人才培養的資源投入

IC設計、制作及封裝測試的實驗投入大，實踐環節較難開展，工藝實驗和集成電路流片費用成本十分高昂，相關實驗室和工程實踐訓練場所嚴重不足。為此，建立IC工程實踐人才培養質量監督保障機制，出臺支持大學生創業的政策和創新創業教育支撐服務體系等，以保障實踐教學活動順利開展。重點擴大工程實踐教學的師資力量，建設一支具有實踐經驗、多領域、結構合理的師資隊伍，涵蓋半導體器件和工藝、IC設計與制造、測試與封裝等方向，并積極培養和引進微電子相關的人才，定期組織教師去企業、同行高校交流學習，培養IC專業教師，以保證IC工程知識更新。

3.4 鼓勵學生進行創新創業探索

以“全國大學生電子設計競賽”“全國大學生集成電路設計大賽”“全國大學生數學建模”“全國大學生嵌入式設計競賽”“全國大學生集成電路創新創業大賽”等競賽和科技活動為牽引，面向全校全體學生，培訓本科生基礎創新素質。推動創新創業教育深層次融入專業教育，廣泛搭建創業孵化基地、科技創業實習基地、專業化創客空間等創新創業平臺，營造良好的創新創業教育氛圍。

4 結語

專業轉型必須在長期教育教學實踐中才能不斷改善和完整，堅持新的培養方案，狠抓實踐教學環節，建設配套的師資隊伍，豐富實驗實踐資源等，將使全校師生共同受益，也將為更大范圍內構建專業實踐教學體系與平臺提供成熟的經驗與措施，具有重要的科學意義和應用價值。