“新工科”背景下微電子專業集成電路實踐教學改革探究

趙宏亮

(遼寧大學 物理學院，遼寧 沈陽 110036)

0 引言

“新工科” 理念于 2017年 2 月在上海復旦大學高校工程教育發展戰略研討會上被正式提出[1-2].“新工科”建設注重學生創新思維及綜合能力的培養，旨在造就一批多樣化、創新型卓越工程科技人才，以適應新一輪科技革命與產業變革，以及“中國制造2025”等一系列國家戰略需求[3-4].而作為引領新一輪科技革命和產業變革的關鍵力量——集成電路產業，其發展是取得未來競爭優勢的關鍵所在.近年來，隨著《國家集成電路產業發展綱要》和《中國制造2025》的頒布，我國集成電路產業得到了快速發展，有力支撐了國家信息化建設，促進了國民經濟和社會持續健康發展[5-6].而與此同時，我國集成電路產業又面臨著巨大的內部挑戰與外部環境威脅[7-8].面對挑戰，微電子專業作為培養集成電路人才的主力專業方向，理應在“新工科”建設理念的引導下，對教學模式進行積極探索與深化改革，尤其是在集成電路實踐教學環節更應緊跟時代發展進行改革創新，以適應新形勢下國家在集成電路領域對工程技術人才的戰略需求.

1 實踐教學目前存在的問題

1.1 課程設置不合理

目前我校集成電路相關的實驗課程安排比較分散，一部分安排在一些專業課中，還有一部分則分散安排在幾個專業實驗課中，這就導致部分實驗內容出現重復矛盾的問題，也使得整個實踐教學環節不夠系統.

1.2 教學內容陳舊

由于集成電路產業的高速發展，使得所需知識更新非常快，幾乎每年在技術上都會有革新.而學校教學內容的更新很難跟上技術發展的步伐，甚至部分課程仍采用十多年前的講義內容.這就導致學生畢業后，尤其是本科生所掌握的知識與行業要求相差較大，很難滿足企業需要.

1.3 評價體系不完善

目前實踐教學的評價方式，對于劃分到專業課的實踐教學，以專業課期末考試成績體現，而劃分到專業實驗課的仍主要以實驗報告成績來衡量.評價方式單一，缺乏對實踐過程的管理與監督，不利于調動學生的積極性.

除此之外，在實踐教學中還存在一些其他問題，如在實習環節中僅有傳統的金工實習，并沒有設置專門的集成電路相關實習實踐活動；在課程設計與畢業設計中集成電路相關題目偏少且在選題的創新性、實用性上明顯不足.

總體而言，在實踐教學環節上，目前的人才培養模式已很難適應國家的戰略需求.一方面我國集成電路產業存在著大量的人才缺口，而另一方面當前的實踐教學模式又無法很好地滿足該領域的人才需求.因此，為更好地支持國家集成電路行業發展，培養更多符合戰略性新興技術發展需要的高科技人才，加強微電子專業“新工科”建設，在教學模式培養方法上進行改革已勢在必行.

2 基于“新工科” 理念的改革措施

“新工科”建設應以技術發展方向為指引，更新工程人才知識體系；以學生志趣為落腳點，創新工程教育方式與手段；以內外資源為依托，打造開放融合的工程教育形態.在這個建設理念的指引下，結合我校集成電路實踐教學實際情況，針對實踐教學環節提出以下幾點改革措施.

2.1 優化課程體系，開設專題實驗課程

針對目前實驗課程分散不系統的問題，將原有集成電路相關實驗題目按專題整合，針對數字集成電路、模擬集成電路、集成電路工藝、半導體物理與器件分別開設專題實驗課程，且每個專題實驗都有所對應的核心專業理論課程作為支撐.通過這樣的設置安排，在加深和鞏固學生對集成電路相關基本理論的理解基礎上，進一步培養學生的實際動手能力以及分析和解決問題的能力，與此同時也能很好地樹立學生理論聯系實際的科學工作作風.

2.2 與時俱進地更新教學內容

針對教學內容陳舊的問題，在實踐教學環節主要采取的措施體現為在保留原有基礎性實驗題目的基礎上，增設綜合設計性實驗題目.綜合設計性實驗題目所占學時達到本門實驗課程總學時的一半，且實驗題目做到至少每3年更新1次.實驗題目來源重點參考近3年的全國大學生集成電路創新創業大賽項目以及相關合作企業提出的真實性問題.

2.3 加強過程管理，完善考核制度

只有建立合理的考核制度，才能更好地調動學生的積極性和激發學生的潛能.在評價方式上，不能僅以實驗報告成績來衡量.加強實驗過程的監督和管理，對學生的實操情況及實驗數據進行及時記錄.同時，在綜合設計性實驗題目中采取更靈活的選題方式，即僅給出大致的題目方向，學生可自由選題，最終根據學生選題難易程度以及完成情況來作出綜合評價.在驗收方式上，增加答辯環節，可以更好地了解學生對實驗內容的真實掌握情況，與此同時也培養了學生對知識的總結能力以及語言表達能力.

2.4 加強企業在實踐教學中的作用

在“新工科”建設中，越來越強調校企合作的重要性，尤其是對于集成電路這種工程應用背景很強的學科，更應注重企業在人才培養中所扮演的角色.目前，本專業在研究生培養上，已經與國內很多知名集成電路公司開展了合作，建設了多個聯合培養基地.未來將更好地利用這一資源，進一步深化合作，將這種良好的聯合培養模式拓展到本科生的人才培養上，設置集成電路相關實習活動，讓本科生也能進入到企業中參與到真正的生產實習活動中進行更深度的學習.同時將企業中的一些真實性問題作為課程設計及畢業設計題目，甚至在條件允許的情況下，讓部分學生在企業中完成畢業設計.這樣有利于提高學生對行業發展的關注點，提升學生的專業知識，達到全面培養學生工程實踐能力的目的，做到讓學生畢業后能夠及時與社會接軌.

2.5 以競賽為依托，提高實踐創新能力

在“新工科”建設中，對大學生創新意識和創新能力的培養也提出了明確的要求.在實踐教學環節，組織參加各類學科競賽，可有效提高學生實踐創新能力.對于集成電路相關專業來說，全國大學生集成電路創新創業大賽提供了一個很好的平臺，用于檢驗學生對專業知識的掌握和靈活應用能力，培養學生創新思維和創新意識[9-10].該大賽每年的競賽項目多來自各知名集成電路公司真實性問題，能夠反映出當前各自領域的研究熱點.學生通過參加大賽，各方面綜合能力都會得到顯著的提升，其中的啟發作用是課堂教學無法企及的.同時該大賽給其他實踐教學環節如之前提到的創新性實驗題目以及畢業設計題目提供了很好的參考來源.

3 結語

集成電路產業作為我國重要的新興戰略性產業之一，是國民經濟和社會持續健康發展的重要基礎，對社會信息化安全起到了重要的保障作用.本文基于“新工科”建設理念，重點針對集成電路相關實踐教學環節中存在的問題進行了討論，并結合本專業自身情況提出了相應的改革措施.旨在提高微電子專業學生各方面能力，為培養出符合國家集成電路相關領域戰略需求的人才作出自己應有的貢獻.