微電子專業(yè)人才培養(yǎng)改革思路探索

朱彥旭　宋瀟萌　李建偉　李晉恒　費(fèi)寶亮　李珮陽(yáng)

摘? 要：如今歐美國(guó)家對(duì)于我國(guó)微電子行業(yè)發(fā)展的限制與針對(duì)力度日益加重，要想在此領(lǐng)域繼續(xù)把握一定的國(guó)際話語(yǔ)權(quán)與地位，國(guó)內(nèi)微電子行業(yè)人才培養(yǎng)是十分重要且關(guān)鍵的一環(huán)。因此，作為我國(guó)微電子技術(shù)行業(yè)人才的重要來(lái)源，高校微電子專業(yè)本科生的培養(yǎng)教育顯得尤為重要。為從根本上保證高質(zhì)量高素質(zhì)的微電子人才培養(yǎng)與輸送，該文針對(duì)這一形勢(shì)以及國(guó)內(nèi)當(dāng)前教育發(fā)展的實(shí)際需要，結(jié)合當(dāng)前高校微電子專業(yè)人才培養(yǎng)的實(shí)際情況，分析傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式的不足和局限，討論國(guó)內(nèi)高校微電子專業(yè)課程設(shè)置、實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)計(jì)劃、教學(xué)課程的改革創(chuàng)新等問(wèn)題，提出新時(shí)期、新局勢(shì)下我國(guó)高校微電子專業(yè)課程體系的改革思路探索。

關(guān)鍵詞：傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式；新增；精簡(jiǎn)；實(shí)習(xí)；改革

中圖分類號(hào)：C961? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2024）04-0152-05

Abstract： Nowadays， European countries are increasingly restricting and targeting the development of our country's microelectronics industry， in order to continue to hold a certain international discourse power and status in this field， the cultivation of talents in the domestic microelectronics industry is a very important and critical part. therefore， as a vital source of talents in my country's microelectronics technology industry， it is particularly important to cultivate and educate undergraduates majoring in microelectronics in colleges and universities. To fundamentally ensure the cultivation and delivery of high-quality and high-quality microelectronics talents， in view of this situation and the actual needs of the current domestic education development， this paper， combined with the actual situation of the current microelectronics professional personnel training in colleges and universities， the deficiencies and limitations of the traditional talent training model were analyzed， and the issues of curriculum setting， experimental practice plan， and teaching curriculum reform and innovation in domestic universities of microelectronics were discussed， this paper puts forward the exploration of the reform ideas of the microelectronics major curriculum system in our country's universities under the new era and new situation.

Keywords： traditional talent training model; new addition; streamlining; internship; reform

近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，微電子產(chǎn)品的市場(chǎng)需求量逐漸攀升，尤其在手機(jī)芯片、電腦CPU、智能卡等高新技術(shù)方面的應(yīng)用日益廣泛，幾乎覆蓋國(guó)民產(chǎn)業(yè)、國(guó)防建設(shè)和家庭生活的各個(gè)方面。基于微電子產(chǎn)業(yè)高滲透性和實(shí)踐性的特點(diǎn)，這就要求各高校加強(qiáng)對(duì)具有專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備和實(shí)踐技能的綜合性人才的培養(yǎng)管理。而高素質(zhì)的綜合性人才不僅需要具備電子元件與材料基礎(chǔ)理論知識(shí)、更要具備一定的材料特性分析、元件生產(chǎn)工藝編制、工藝故障分析和生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行等能力。

微電子產(chǎn)業(yè)鏈如圖1所示，這條產(chǎn)業(yè)鏈包括從材料制備、IC設(shè)計(jì)、封裝設(shè)計(jì)、封裝測(cè)試和PCB設(shè)計(jì)制造等一系列的流程，所以，學(xué)校在追求嚴(yán)謹(jǐn)理論教學(xué)的同時(shí)，更要注重具有工程性的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。

一? 微電子專業(yè)教育存在的問(wèn)題

（一）? 課程設(shè)置老舊，冗雜科目多

微電子行業(yè)發(fā)展迅猛，知識(shí)更新?lián)Q代非常快。由摩爾定律我們可以知道，集成電路每隔18個(gè)月左右其性能便會(huì)提升一倍。但目前的課本多數(shù)都比較老舊，內(nèi)容形式方面都比較概念化和固有化，雖然很經(jīng)典，但是有很多新的知識(shí)沒有及時(shí)補(bǔ)充進(jìn)去，跟不上社會(huì)企業(yè)的發(fā)展變化，使得學(xué)生在對(duì)知識(shí)的理解與深入學(xué)習(xí)方面遇到了一些困難。同時(shí)，作為一門交叉型發(fā)展的學(xué)科，微電子專業(yè)設(shè)置的課程通常包含物理、數(shù)字、材料等諸多領(lǐng)域，各高校在該專業(yè)的課程安排上不太理想，把大量相關(guān)課程安排到一起，課量大，課程冗雜繁多，相似學(xué)科的交疊，很大程度上占用了學(xué)生的時(shí)間與精力。同時(shí)，在本科教學(xué)中，學(xué)生們通常只接觸到最基礎(chǔ)層面的知識(shí)，學(xué)的內(nèi)容足夠多但不夠精，這就導(dǎo)致學(xué)生在對(duì)知識(shí)的理解與運(yùn)用方面會(huì)較為片面，沒有融會(huì)貫通以及辯證分析問(wèn)題的能力。

（二）? 對(duì)專業(yè)了解不夠深入

現(xiàn)在的高校普遍存在的問(wèn)題是在校學(xué)生對(duì)本專業(yè)了解甚少，并不知道自己所學(xué)專業(yè)會(huì)在什么地方應(yīng)用，不了解自己畢業(yè)要干什么，需要掌握哪些必須的知識(shí)。通常學(xué)生們?cè)诖笠弧⒋蠖r(shí)期課程較為緊張，沒有時(shí)間和精力去課下自己了解相關(guān)內(nèi)容。而大三、大四時(shí)期又開始松散，對(duì)老師所講的課程不認(rèn)真聽[1]。導(dǎo)致部分學(xué)生到了畢業(yè)時(shí)候才著急，但又發(fā)現(xiàn)自己根本不滿足企業(yè)招收人才所需要的要求，不了解專業(yè)最新的前沿動(dòng)態(tài)。到最后只能找個(gè)與本專業(yè)無(wú)關(guān)的工作。

（三）? 只重課本，不重實(shí)驗(yàn)

實(shí)踐對(duì)于一個(gè)工科生尤為重要，但是目前大學(xué)的主流教育模式還是純理論式教學(xué)，缺乏對(duì)綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的合理安排，或者帶領(lǐng)學(xué)生走馬觀花式地參觀實(shí)驗(yàn)室，這樣點(diǎn)到為止的參觀性學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生起不到任何幫助，這樣做割裂了理論和實(shí)踐的結(jié)合，使得學(xué)生們學(xué)習(xí)到的知識(shí)只是停留在理論方面，不能運(yùn)用到實(shí)際中去。若學(xué)生們只能接觸理論，不能親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的話，就不能驗(yàn)證自己所學(xué)的知識(shí)，不能在實(shí)際的操作中認(rèn)識(shí)到自己哪方面有不足，那就會(huì)使學(xué)生只會(huì)紙上談兵，最多將書本上的知識(shí)“繼承”下來(lái)，發(fā)現(xiàn)不了現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的所在，嚴(yán)重制約了學(xué)生的創(chuàng)新。企業(yè)所需要的人才也是實(shí)際操作型人才，而不是只會(huì)理論知識(shí)的書呆子，我們需要培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，才能滿足市場(chǎng)的需求。

（四）? 計(jì)算機(jī)軟件課程的缺失

在當(dāng)今的大學(xué)課程中缺乏對(duì)微電子專業(yè)相關(guān)的計(jì)算機(jī)課程的設(shè)立，目前所開設(shè)的計(jì)算機(jī)課程都是一些基本課程，如C語(yǔ)言、office操作等簡(jiǎn)單的公共課程。但是對(duì)于專業(yè)方面的計(jì)算機(jī)課程教育卻少之又少，而現(xiàn)在企業(yè)所需要的人才不僅僅需要掌握理論知識(shí)，也需要很好地掌握軟件知識(shí)，做到軟件硬件相輔相成，才能滿足企業(yè)的需求。

二? 微電子專業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃改革的內(nèi)容

（一）? 精簡(jiǎn)篩選課程

應(yīng)召集系里小組展開研討會(huì)，認(rèn)真探討學(xué)生們所開設(shè)的課程是否合理，將重疊多余的課程砍掉，加強(qiáng)基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)，補(bǔ)充好專業(yè)方面的相關(guān)課程，達(dá)到精簡(jiǎn)課程的目的。研討流程圖如圖2所示。

要求做到課程相互補(bǔ)充，將部分重要專業(yè)課的課時(shí)延長(zhǎng)，做到精講細(xì)講，務(wù)必做到講懂聽懂，不要因?yàn)檎n時(shí)不足而導(dǎo)致寥寥帶過(guò)，讓學(xué)生們不能充分吸收理解。多進(jìn)行討論學(xué)習(xí)、演講式學(xué)習(xí)，充分激發(fā)學(xué)生們的課堂主觀能動(dòng)性，老師要多和學(xué)生們?cè)儐?wèn)探討，讓學(xué)生充分理解微電子基礎(chǔ)理論，明白內(nèi)在機(jī)理。演講學(xué)習(xí)具體思路如圖3所示。這樣既降低學(xué)生們?cè)谥貜?fù)課程上所花費(fèi)時(shí)間，又能提高學(xué)生們基礎(chǔ)理論的扎實(shí)程度和學(xué)生們課余時(shí)間，一舉數(shù)得。

（二）? 加強(qiáng)專業(yè)了解

從大一開始就開設(shè)前沿微電子學(xué)科，挑選各研究方向不同的老師授課，讓老師們分批次給同學(xué)們介紹當(dāng)前微電子行業(yè)各方向的最新技術(shù)和前沿動(dòng)態(tài)，使同學(xué)們剛踏入這個(gè)專業(yè)就對(duì)這個(gè)專業(yè)有一定的了解，并要求同學(xué)們課下自己查閱資料，了解并總結(jié)近兩年內(nèi)的動(dòng)態(tài)知識(shí)，并制成ppt進(jìn)行匯報(bào)，相關(guān)的參考文獻(xiàn)不得少于10篇，在學(xué)期末逐個(gè)講解自己在課下所了解的動(dòng)態(tài)和查閱的相關(guān)內(nèi)容。培養(yǎng)學(xué)生的信息篩選能力和關(guān)注學(xué)科前沿的良好習(xí)慣。

（三）? 增加工藝實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)

采用一帶多的學(xué)習(xí)方式，將本專業(yè)老師所研究的方向做成表格，安排學(xué)生選取老師，讓學(xué)生們挑選自己感興趣的方向，流程如圖4所示。通過(guò)將一個(gè)老師分配給多名學(xué)生的方法，可以讓學(xué)生在課余時(shí)間參加到老師的實(shí)驗(yàn)室去觀看并學(xué)習(xí)老師或師兄師姐如何做實(shí)驗(yàn)，在他們的指導(dǎo)下自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)如何操作機(jī)器、制作工藝以及進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，熟練掌握操作要領(lǐng)的同時(shí)還能為老師提供幫助。另外，學(xué)校還可以安排學(xué)生們出去實(shí)習(xí)，提前聯(lián)系微電子相關(guān)行業(yè)的企業(yè)，分批進(jìn)行實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，讓學(xué)生們提前接觸相關(guān)企業(yè)，積極實(shí)踐。

（四）? “軟硬結(jié)合”模式

微電子行業(yè)所需求的人才不僅需要會(huì)操作機(jī)器，掌握制作工藝流程的硬件學(xué)習(xí)，還需要學(xué)會(huì)進(jìn)行模擬仿真的軟件學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中，“軟硬”都屬于重要的組成部分，線上的軟件學(xué)習(xí)可以讓學(xué)生更充分地了解器件的設(shè)計(jì)全過(guò)程，對(duì)于學(xué)生理解器件原理、工作方式、參數(shù)及圖像變化，并進(jìn)行分析圖像有很大的幫助。如開設(shè)PICS 3D、MATLAB、L-Edit和silvaco等與專業(yè)有關(guān)的軟件學(xué)習(xí)，借助這些工具開設(shè)器件設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)定、器件模擬仿真和版圖設(shè)計(jì)等上機(jī)操作課，使學(xué)生能夠全面地了解微電子器件設(shè)計(jì)全過(guò)程，使學(xué)生從無(wú)到有，達(dá)到很好的教學(xué)效果[1]。

三? 人才培養(yǎng)質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)的構(gòu)建

當(dāng)改革完成之后如何確定改革成效呢？我們需要一套完整的人才培養(yǎng)質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)。目前大多數(shù)院校有學(xué)生評(píng)教、教學(xué)監(jiān)督、畢業(yè)生就業(yè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析工作等評(píng)估方法，雖然有一定的參考價(jià)值，但是評(píng)估系統(tǒng)不夠完善，不能對(duì)人才培養(yǎng)質(zhì)量進(jìn)行全面評(píng)估。因此本文引入CIPP評(píng)價(jià)模式。

美國(guó)著名的教育評(píng)價(jià)專家斯塔弗爾比姆在二十世紀(jì)六七十年代提出了CIPP模式[2]。CIPP模式包括四個(gè)步驟，分別是背景評(píng)價(jià)（Context Evaluation）、輸入評(píng)價(jià)（Input Evaluation）、過(guò)程評(píng)價(jià)（Process Evaluation）和結(jié)果評(píng)價(jià)（Product Evaluation）。CIPP模式的基本觀點(diǎn)是：評(píng)價(jià)最重要的目的不在證明，而在改進(jìn)。它是一種反饋式的評(píng)價(jià)工具，能夠從方案實(shí)施中尋找問(wèn)題并幫助決策者改進(jìn)方案，使方案更合理。這種模式能提供整體的、全面的信息，來(lái)幫助方案目標(biāo)的確定、研究計(jì)劃的修訂、方案的實(shí)施以及方案實(shí)施結(jié)果的考核[3]。

（一）? CIPP各項(xiàng)評(píng)價(jià)的含義

1? 背景評(píng)價(jià)

即確定微電子專業(yè)課程計(jì)劃實(shí)施的背景，其包括學(xué)校背景及專業(yè)背景等評(píng)估，指明需要確定的基本問(wèn)題，明確評(píng)價(jià)對(duì)象的需求，判斷目標(biāo)是否已反映了這些需要。背景評(píng)價(jià)是專業(yè)開發(fā)的基礎(chǔ)，能夠決定這個(gè)專業(yè)應(yīng)如何開設(shè)，怎么建設(shè)。同時(shí)也指導(dǎo)了專業(yè)建設(shè)的目標(biāo)。背景評(píng)價(jià)強(qiáng)調(diào)應(yīng)根據(jù)評(píng)價(jià)對(duì)象的需要對(duì)課程目標(biāo)本身做出判斷，看兩者是否一致。

2? 輸入評(píng)價(jià)

主要是對(duì)現(xiàn)有的人力物力財(cái)力整合分析，從而對(duì)各種可選擇的課程計(jì)劃或分配計(jì)劃進(jìn)行預(yù)評(píng)估，從中篩選出最優(yōu)計(jì)劃，使決策者做出最合理的資源分配。

3? 過(guò)程評(píng)價(jià)

過(guò)程評(píng)價(jià)是一種動(dòng)態(tài)的評(píng)價(jià)，需要實(shí)時(shí)跟蹤進(jìn)程來(lái)評(píng)判資源的利用，通過(guò)實(shí)時(shí)跟進(jìn)課程的建設(shè)以及實(shí)習(xí)的成果，可以讓決策者發(fā)現(xiàn)課程設(shè)計(jì)本身或者實(shí)施過(guò)程中的缺陷，能夠及時(shí)進(jìn)行反饋來(lái)修正不合理的地方。

4? 成果評(píng)價(jià)

成果評(píng)價(jià)可以提現(xiàn)計(jì)劃實(shí)施的效果如何，這個(gè)評(píng)價(jià)需要收集和結(jié)果有關(guān)的各種數(shù)據(jù)來(lái)判斷，如學(xué)生們成績(jī)的優(yōu)異率、就業(yè)率等指標(biāo)，需要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、解釋和評(píng)判課程計(jì)劃的成績(jī)。最后把它們與目標(biāo)、背景評(píng)價(jià)、輸入評(píng)價(jià)和過(guò)程評(píng)價(jià)的信息聯(lián)系起來(lái)，形成一個(gè)完整的閉環(huán)，并對(duì)它們的價(jià)值和優(yōu)點(diǎn)做出解釋。

（二）? 評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定

本文根據(jù)CIPP評(píng)價(jià)模式中的四種評(píng)價(jià)分別細(xì)分了其中的評(píng)價(jià)指標(biāo)，在指標(biāo)的構(gòu)建中，突出微電子專業(yè)類人才培養(yǎng)特點(diǎn)。

1? 背景評(píng)價(jià)

1）學(xué)校背景：考慮學(xué)校的基礎(chǔ)設(shè)施、辦學(xué)條件和辦學(xué)理念。

2）專業(yè)背景：微電子專業(yè)的現(xiàn)狀及未來(lái)的發(fā)展方向、需求方向、缺口方向。

2? 輸入評(píng)價(jià)

1）人力資源投入：微電子專業(yè)教師們的數(shù)量、質(zhì)量，以及進(jìn)行師資結(jié)構(gòu)。

2）物力資源的投入：教學(xué)的基礎(chǔ)設(shè)施情況。

3）財(cái)力資源的投入：微電子專業(yè)每年學(xué)校扶持經(jīng)費(fèi)。

3? 過(guò)程評(píng)價(jià)

1）課程建設(shè)：課程的篩選，人才培養(yǎng)方案的確定，教材的選擇等等。

2）實(shí)習(xí)實(shí)踐：在校進(jìn)行的專業(yè)實(shí)驗(yàn)，畢業(yè)前進(jìn)行的校外實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等等。

4? 結(jié)果評(píng)價(jià)

1）就業(yè)率：畢業(yè)生就業(yè)人數(shù)的占比同往年比較。

2）學(xué)生專業(yè)水平：開設(shè)必修專業(yè)課的達(dá)標(biāo)率和優(yōu)秀率。

3）所獲證書、獎(jiǎng)項(xiàng)：在大學(xué)期間所參加的四六級(jí)考試、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等所獲得的證書。

根據(jù)CIPP的背景評(píng)價(jià)、輸入評(píng)價(jià)、過(guò)程評(píng)價(jià)和結(jié)果評(píng)價(jià)四個(gè)方面進(jìn)行分析，提出并細(xì)分了10個(gè)指標(biāo)分別對(duì)應(yīng)以上的四個(gè)模式，如圖5所示。

根據(jù)CIPP評(píng)價(jià)模型的內(nèi)容與指標(biāo)，本文參考相關(guān)文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)出微電子類人才培養(yǎng)質(zhì)量評(píng)價(jià)框架：背景評(píng)價(jià)作為專業(yè)開發(fā)的基礎(chǔ)，輸入評(píng)價(jià)作為資源合理分配的保障，過(guò)程評(píng)價(jià)是為系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)施的反饋修正，結(jié)果評(píng)價(jià)作為其價(jià)值優(yōu)點(diǎn)的解釋總結(jié)，以此來(lái)建立了人才培養(yǎng)質(zhì)量評(píng)價(jià)模型，評(píng)價(jià)模型如圖6所示。

四? 結(jié)束語(yǔ)

本文分析了當(dāng)下微電子專業(yè)的教育背景并提出如下幾點(diǎn)建議：①在教學(xué)過(guò)程中注重基礎(chǔ)理論知識(shí)點(diǎn)的講解，強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)課程的重要性，去除合并重復(fù)課程，開設(shè)互補(bǔ)課程，加深學(xué)生們的討論學(xué)習(xí)和對(duì)半導(dǎo)體應(yīng)用相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)。②在課程開設(shè)中加設(shè)了前沿微電子學(xué)科，幫助同學(xué)們了解前沿科技，關(guān)注前沿動(dòng)態(tài)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的同時(shí)讓同學(xué)們了解最先進(jìn)的尖端技術(shù)。③強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的重要性，增加學(xué)生們親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)和次數(shù)，實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)，最大限度地幫助學(xué)生們提高動(dòng)手能力，并安排實(shí)習(xí)，讓學(xué)生們提前接觸工廠，熟悉工廠作業(yè)。④注重“軟硬結(jié)合”的教育模式，讓學(xué)生們不僅學(xué)習(xí)硬件的工藝制作部分，還同時(shí)學(xué)習(xí)到器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、版圖設(shè)計(jì)等等，實(shí)現(xiàn)軟件硬件教育相結(jié)合，強(qiáng)化動(dòng)手能力，激發(fā)創(chuàng)新思維。引用了CIPP評(píng)價(jià)模式，對(duì)學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量做出了正確評(píng)估。微電子專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃改進(jìn)方案將充分地提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)效率和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ剿髁艘环N適應(yīng)中國(guó)現(xiàn)階段發(fā)展的微電子專業(yè)新型培養(yǎng)模式。

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[3] 張鳳.B校土建類專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量評(píng)價(jià)研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2018.

基金項(xiàng)目：科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“GaN功率開關(guān)器件驅(qū)動(dòng)與系統(tǒng)集成技術(shù)研究”（2017YFB0402803）；企事業(yè)單位委托科技項(xiàng)目“高性能芯片制備與測(cè)試”（40043001201801）；北京市教委科技創(chuàng)新平臺(tái)“科技創(chuàng)新服務(wù)能力建設(shè)”（PXM2015_014204_500008）

第一作者簡(jiǎn)介：朱彥旭（1977-），男，漢族，河北秦皇島人，博士，副教授。研究方向?yàn)楸究粕㈦娮訉W(xué)科教育、GaN HEMT器件、發(fā)光二極管、激光器和太陽(yáng)能電池等半導(dǎo)體器件。