微電子專業人才培養改革思路探索

朱彥旭　宋瀟萌　李建偉　李晉恒　費寶亮　李珮陽

摘? 要：如今歐美國家對于我國微電子行業發展的限制與針對力度日益加重，要想在此領域繼續把握一定的國際話語權與地位，國內微電子行業人才培養是十分重要且關鍵的一環。因此，作為我國微電子技術行業人才的重要來源，高校微電子專業本科生的培養教育顯得尤為重要。為從根本上保證高質量高素質的微電子人才培養與輸送，該文針對這一形勢以及國內當前教育發展的實際需要，結合當前高校微電子專業人才培養的實際情況，分析傳統人才培養模式的不足和局限，討論國內高校微電子專業課程設置、實驗實習計劃、教學課程的改革創新等問題，提出新時期、新局勢下我國高校微電子專業課程體系的改革思路探索。

關鍵詞：傳統人才培養模式；新增；精簡；實習；改革

中圖分類號：C961? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：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，隨著科學技術的迅猛發展，微電子產品的市場需求量逐漸攀升，尤其在手機芯片、電腦CPU、智能卡等高新技術方面的應用日益廣泛，幾乎覆蓋國民產業、國防建設和家庭生活的各個方面。基于微電子產業高滲透性和實踐性的特點，這就要求各高校加強對具有專業知識儲備和實踐技能的綜合性人才的培養管理。而高素質的綜合性人才不僅需要具備電子元件與材料基礎理論知識、更要具備一定的材料特性分析、元件生產工藝編制、工藝故障分析和生產設備運行等能力。

微電子產業鏈如圖1所示，這條產業鏈包括從材料制備、IC設計、封裝設計、封裝測試和PCB設計制造等一系列的流程，所以，學校在追求嚴謹理論教學的同時，更要注重具有工程性的實踐教學環節。

一? 微電子專業教育存在的問題

（一）? 課程設置老舊，冗雜科目多

微電子行業發展迅猛，知識更新換代非常快。由摩爾定律我們可以知道，集成電路每隔18個月左右其性能便會提升一倍。但目前的課本多數都比較老舊，內容形式方面都比較概念化和固有化，雖然很經典，但是有很多新的知識沒有及時補充進去，跟不上社會企業的發展變化，使得學生在對知識的理解與深入學習方面遇到了一些困難。同時，作為一門交叉型發展的學科，微電子專業設置的課程通常包含物理、數字、材料等諸多領域，各高校在該專業的課程安排上不太理想，把大量相關課程安排到一起，課量大，課程冗雜繁多，相似學科的交疊，很大程度上占用了學生的時間與精力。同時，在本科教學中，學生們通常只接觸到最基礎層面的知識，學的內容足夠多但不夠精，這就導致學生在對知識的理解與運用方面會較為片面，沒有融會貫通以及辯證分析問題的能力。

（二）? 對專業了解不夠深入

現在的高校普遍存在的問題是在校學生對本專業了解甚少，并不知道自己所學專業會在什么地方應用，不了解自己畢業要干什么，需要掌握哪些必須的知識。通常學生們在大一、大二時期課程較為緊張，沒有時間和精力去課下自己了解相關內容。而大三、大四時期又開始松散，對老師所講的課程不認真聽[1]。導致部分學生到了畢業時候才著急，但又發現自己根本不滿足企業招收人才所需要的要求，不了解專業最新的前沿動態。到最后只能找個與本專業無關的工作。

（三）? 只重課本，不重實驗

實踐對于一個工科生尤為重要，但是目前大學的主流教育模式還是純理論式教學，缺乏對綜合實驗內容的合理安排，或者帶領學生走馬觀花式地參觀實驗室，這樣點到為止的參觀性學習對學生起不到任何幫助，這樣做割裂了理論和實踐的結合，使得學生們學習到的知識只是停留在理論方面，不能運用到實際中去。若學生們只能接觸理論，不能親自動手實驗的話，就不能驗證自己所學的知識，不能在實際的操作中認識到自己哪方面有不足，那就會使學生只會紙上談兵，最多將書本上的知識“繼承”下來，發現不了現實問題的所在，嚴重制約了學生的創新。企業所需要的人才也是實際操作型人才，而不是只會理論知識的書呆子，我們需要培養學生的動手實踐能力，才能滿足市場的需求。

（四）? 計算機軟件課程的缺失

在當今的大學課程中缺乏對微電子專業相關的計算機課程的設立，目前所開設的計算機課程都是一些基本課程，如C語言、office操作等簡單的公共課程。但是對于專業方面的計算機課程教育卻少之又少，而現在企業所需要的人才不僅僅需要掌握理論知識，也需要很好地掌握軟件知識，做到軟件硬件相輔相成，才能滿足企業的需求。

二? 微電子專業人才培養計劃改革的內容

（一）? 精簡篩選課程

應召集系里小組展開研討會，認真探討學生們所開設的課程是否合理，將重疊多余的課程砍掉，加強基礎理論學習，補充好專業方面的相關課程，達到精簡課程的目的。研討流程圖如圖2所示。

要求做到課程相互補充，將部分重要專業課的課時延長，做到精講細講，務必做到講懂聽懂，不要因為課時不足而導致寥寥帶過，讓學生們不能充分吸收理解。多進行討論學習、演講式學習，充分激發學生們的課堂主觀能動性，老師要多和學生們詢問探討，讓學生充分理解微電子基礎理論，明白內在機理。演講學習具體思路如圖3所示。這樣既降低學生們在重復課程上所花費時間，又能提高學生們基礎理論的扎實程度和學生們課余時間，一舉數得。

（二）? 加強專業了解

從大一開始就開設前沿微電子學科，挑選各研究方向不同的老師授課，讓老師們分批次給同學們介紹當前微電子行業各方向的最新技術和前沿動態，使同學們剛踏入這個專業就對這個專業有一定的了解，并要求同學們課下自己查閱資料，了解并總結近兩年內的動態知識，并制成ppt進行匯報，相關的參考文獻不得少于10篇，在學期末逐個講解自己在課下所了解的動態和查閱的相關內容。培養學生的信息篩選能力和關注學科前沿的良好習慣。

（三）? 增加工藝實驗環節

采用一帶多的學習方式，將本專業老師所研究的方向做成表格，安排學生選取老師，讓學生們挑選自己感興趣的方向，流程如圖4所示。通過將一個老師分配給多名學生的方法，可以讓學生在課余時間參加到老師的實驗室去觀看并學習老師或師兄師姐如何做實驗，在他們的指導下自己動手實驗，學習如何操作機器、制作工藝以及進行實驗，熟練掌握操作要領的同時還能為老師提供幫助。另外，學校還可以安排學生們出去實習，提前聯系微電子相關行業的企業，分批進行實習實訓，讓學生們提前接觸相關企業，積極實踐。

（四）? “軟硬結合”模式

微電子行業所需求的人才不僅需要會操作機器，掌握制作工藝流程的硬件學習，還需要學會進行模擬仿真的軟件學習，在學習過程中，“軟硬”都屬于重要的組成部分，線上的軟件學習可以讓學生更充分地了解器件的設計全過程，對于學生理解器件原理、工作方式、參數及圖像變化，并進行分析圖像有很大的幫助。如開設PICS 3D、MATLAB、L-Edit和silvaco等與專業有關的軟件學習，借助這些工具開設器件設計、參數設定、器件模擬仿真和版圖設計等上機操作課，使學生能夠全面地了解微電子器件設計全過程，使學生從無到有，達到很好的教學效果[1]。

三? 人才培養質量評價系統的構建

當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質量評價系統。目前大多數院校有學生評教、教學監督、畢業生就業數據的統計和分析工作等評估方法，雖然有一定的參考價值，但是評估系統不夠完善，不能對人才培養質量進行全面評估。因此本文引入CIPP評價模式。

美國著名的教育評價專家斯塔弗爾比姆在二十世紀六七十年代提出了CIPP模式[2]。CIPP模式包括四個步驟，分別是背景評價（Context Evaluation）、輸入評價（Input Evaluation）、過程評價（Process Evaluation）和結果評價（Product Evaluation）。CIPP模式的基本觀點是：評價最重要的目的不在證明，而在改進。它是一種反饋式的評價工具，能夠從方案實施中尋找問題并幫助決策者改進方案，使方案更合理。這種模式能提供整體的、全面的信息，來幫助方案目標的確定、研究計劃的修訂、方案的實施以及方案實施結果的考核[3]。

（一）? CIPP各項評價的含義

1? 背景評價

即確定微電子專業課程計劃實施的背景，其包括學校背景及專業背景等評估，指明需要確定的基本問題，明確評價對象的需求，判斷目標是否已反映了這些需要。背景評價是專業開發的基礎，能夠決定這個專業應如何開設，怎么建設。同時也指導了專業建設的目標。背景評價強調應根據評價對象的需要對課程目標本身做出判斷，看兩者是否一致。

2? 輸入評價

主要是對現有的人力物力財力整合分析，從而對各種可選擇的課程計劃或分配計劃進行預評估，從中篩選出最優計劃，使決策者做出最合理的資源分配。

3? 過程評價

過程評價是一種動態的評價，需要實時跟蹤進程來評判資源的利用，通過實時跟進課程的建設以及實習的成果，可以讓決策者發現課程設計本身或者實施過程中的缺陷，能夠及時進行反饋來修正不合理的地方。

4? 成果評價

成果評價可以提現計劃實施的效果如何，這個評價需要收集和結果有關的各種數據來判斷，如學生們成績的優異率、就業率等指標，需要進行統計、解釋和評判課程計劃的成績。最后把它們與目標、背景評價、輸入評價和過程評價的信息聯系起來，形成一個完整的閉環，并對它們的價值和優點做出解釋。

（二）? 評價指標的確定

本文根據CIPP評價模式中的四種評價分別細分了其中的評價指標，在指標的構建中，突出微電子專業類人才培養特點。

1? 背景評價

1）學校背景：考慮學校的基礎設施、辦學條件和辦學理念。

2）專業背景：微電子專業的現狀及未來的發展方向、需求方向、缺口方向。

2? 輸入評價

1）人力資源投入：微電子專業教師們的數量、質量，以及進行師資結構。

2）物力資源的投入：教學的基礎設施情況。

3）財力資源的投入：微電子專業每年學校扶持經費。

3? 過程評價

1）課程建設：課程的篩選，人才培養方案的確定，教材的選擇等等。

2）實習實踐：在校進行的專業實驗，畢業前進行的校外實習、畢業設計等等。

4? 結果評價

1）就業率：畢業生就業人數的占比同往年比較。

2）學生專業水平：開設必修專業課的達標率和優秀率。

3）所獲證書、獎項：在大學期間所參加的四六級考試、創新創業大賽等所獲得的證書。

根據CIPP的背景評價、輸入評價、過程評價和結果評價四個方面進行分析，提出并細分了10個指標分別對應以上的四個模式，如圖5所示。

根據CIPP評價模型的內容與指標，本文參考相關文獻，設計出微電子類人才培養質量評價框架：背景評價作為專業開發的基礎，輸入評價作為資源合理分配的保障，過程評價是為系統運行實施的反饋修正，結果評價作為其價值優點的解釋總結，以此來建立了人才培養質量評價模型，評價模型如圖6所示。

四? 結束語

本文分析了當下微電子專業的教育背景并提出如下幾點建議：①在教學過程中注重基礎理論知識點的講解，強調基礎課程的重要性，去除合并重復課程，開設互補課程，加深學生們的討論學習和對半導體應用相關知識的學習。②在課程開設中加設了前沿微電子學科，幫助同學們了解前沿科技，關注前沿動態知識，引導學生學習的同時讓同學們了解最先進的尖端技術。③強調實驗的重要性，增加學生們親自動手實驗的機會和次數，實現師生互動，最大限度地幫助學生們提高動手能力，并安排實習，讓學生們提前接觸工廠，熟悉工廠作業。④注重“軟硬結合”的教育模式，讓學生們不僅學習硬件的工藝制作部分，還同時學習到器件的結構設計、版圖設計等等，實現軟件硬件教育相結合，強化動手能力，激發創新思維。引用了CIPP評價模式，對學生培養質量做出了正確評估。微電子專業的培養計劃改進方案將充分地提高學生們的學習效率和動手實驗能力，探索了一種適應中國現階段發展的微電子專業新型培養模式。

參考文獻：

[1] 李斌.微電子技術專業教學計劃改革初探[J].電氣電子教學學報，2007（S1）：55-56，66.

[2] 李亞東，胡永強，黃文柯，等.土木工程專業基礎工程課程設計教學研究及其評價體系改革[J].科教導刊（上旬刊），2018（12）：130-132.

[3] 張鳳.B校土建類專業人才培養質量評價研究[D].廣州：華南理工大學，2018.

基金項目：科技部國家重點研發計劃“GaN功率開關器件驅動與系統集成技術研究”（2017YFB0402803）；企事業單位委托科技項目“高性能芯片制備與測試”（40043001201801）；北京市教委科技創新平臺“科技創新服務能力建設”（PXM2015_014204_500008）

第一作者簡介：朱彥旭（1977-），男，漢族，河北秦皇島人，博士，副教授。研究方向為本科生微電子學科教育、GaN HEMT器件、發光二極管、激光器和太陽能電池等半導體器件。