“數字芯片后端設計”課程思政教學探索

田曉華 余柏林 陳艷 王穎

［摘 要］ 中華優秀傳統文化孕育了偉大的民族精神，包括責任擔當的奉獻精神、忘我投入的犧牲精神、自強不息的奮斗精神、團結一致的協作精神。民族精神在集成電路科技人才眾志成城、不畏艱險、攻堅克難，打破西方國家圍堵，實現我國高端芯片獨立自主研發的艱苦努力中得到了充分彰顯。將民族精神融入高職課程“數字芯片后端設計”的課程思政教學，進行了一定探索，通過引導學生樹立遠大理想，建立發展目標，塑造學生不畏困難、勇挑重擔、團結協作的精神品格，提升了芯片“卡脖子”領域人才培養成效。

［關鍵詞］ 中華優秀傳統文化；民族精神；課程思政；芯片后端設計

［基金項目］ 2021年度廣東省高職教育教學改革研究與實踐項目“一芯一專業 全流程項目貫穿式集成電路人才培養模式研究”（GDJG2021385）；2021年度深圳信息職業技術學院校級教研項目（2021dbpjgyb13）

［作者簡介］ 田曉華（1980—），男，湖北當陽人，博士，深圳信息職業技術學院微電子學院高級工程師（通信作者），主要從事數字集成電路設計研究。

［中圖分類號］ G711 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）06-0157-04 ［收稿日期］ 2022-12-02

引言

中華優秀傳統文化是發展中華文明成果的根本動力，為國人提供了立身處世的行為規范和精神歸屬。中華民族精神是中華民族賴以生存和發展的精神紐帶，是創新社會主義先進文化的民族之魂。中華民族在悠久的歷史演進過程中逐漸形成和發展了以偉大創造精神、偉大奮斗精神、偉大團結精神、偉大夢想精神為主要內涵的偉大民族精神。她以愛國主義為核心，具體表現又包括奉獻精神、犧牲精神、奮斗精神、協作精神等精神［1］。

當前，隨著社會經濟、科技發展和全球化進程的加快，世界各國間文化交往頻繁，文化沖突和相互影響不可避免，呈現出多元文化發展趨勢。在這種復雜的社會環境中，大學生群體受到了不同程度的影響，出現了國家觀念淡薄、民族意識淡化及民族精神削弱等現象。在大學生中開展融入了優秀傳統文化的中華民族精神教育，增強學生的愛國主義情懷和文化認同感，具有緊迫的現實意義。

高校思政教育如何將思政課程轉化為課程思政，化解思政課與專業課教學“兩張皮”的難題，教育領域專家學者結合不同專業和課程進行了諸多啟發性探討［2-3］。高職集成電路相關專業肩負著培養我國芯片“卡脖子”領域專業技能人才的重任，人才培養面臨學生基礎弱、專業課程難、實踐技能要求高等困難。“數字芯片后端設計”是我校高職集成電路人才培養的專業核心課程之一。本文以此課程教學為載體，探索了將奉獻精神、犧牲精神、奮斗精神及協作精神等四個方面的教育融入集成電路人才的課程思政教學，并取得了一定成效。

一、責任擔當的奉獻精神

德國哲學家黑格爾說過：一個民族有一群仰望星空的人，他們才有希望。奉獻精神在中華優秀傳統文化中有著悠久歷史和廣泛應用。無論是對家庭、社會還是國家，奉獻精神都是一種崇高的品質。我國自古就宣揚為社會、國家奉獻的楷模，出現了大批“天下興亡，匹夫有責”的優秀代表人物，如我國核武器研制與發展的領導者鄧稼先、“雜交水稻”之父袁隆平、地球物理學家黃大年、“中國天眼”之父南仁東等。他們以畢生奉獻的行動為國家發展和社會進步做出貢獻。在“數字芯片后端設計”課程教學中，筆者通過對我國科技艱難曲折的發展歷程和受到西方國家打壓的芯片產業的介紹，鼓勵大學生以這些專家為榜樣，培養舍我其誰的責任感，在國家有難、社會急需的時刻，勇敢站出來，擔當責任，用勇氣和才華完成人民賦予的使命。

當前我國芯片行業在生產原材料、制造設備、EDA設計與仿真軟件、集成電路IP核等環節都受到西方國家的限制和禁運，集成電路產業人員面臨困難多、短期回報低的問題。教師在教學中通過講述老一輩科技英才在各個領域從零開始并取得巨大成就的事跡，培養學生勤勞勇敢的品質、責任擔當的奉獻精神，樹立為集成電路行業突破重圍、為國家和社會建功立業的使命感。

學生在專業課學習中理解了人生中必然會遇到各種困難和問題，解決之道在于勇于承擔各種責任。有了責任感才能敬業，才能不斷進取，踏實前行，在奉獻中體現個人價值，直至成功。學生認識到，個人理想只有同國家前途和民族命運相結合才有價值，個人追求只有同社會需要和人民利益相一致才有意義。新時代青年只有胸懷憂國憂民之心、愛國愛民之情，才能準確定位自己的人生目標和奮斗方向。當前，我國集成電路產業的發展正處在攻堅克難的關鍵階段，培養人才梯隊的奉獻精神和使命感對產業的發展和破局尤為重要。

二、忘我投入的犧牲精神

回望中國共產黨百年發展和新中國建設歷程不難發現，中國在偉大復興之路上設定的奮斗目標，有的已經變成現實，有的正在變成現實。國家取得如此巨大的變化和輝煌成就，是革命先輩和一代代建設者通過艱苦卓絕努力乃至鮮血和生命的代價換來的。習近平總書記強調，對一切為黨、為國家、為人民作出奉獻和犧牲的英雄模范人物，我們都要發揚他們的精神，從他們身上汲取奮發的力量［4］。

青年學子生長在和平幸福的時代，都經歷和感受到了我國經濟的高速發展和社會日新月異的變化。在“數字芯片后端設計”教學中，教師通過講述在我國集成電路產業發展歷程中那些夜以繼日、犧牲家庭和休息時間甚至放棄國外優越待遇毅然回國助力產業發展的科技專家、研發人員及產線工作者的事跡，并結合晶圓廠、封測廠的參觀實踐活動，讓學生感受集成電路行業工作者的偉大和崇高。這些為了國家產業發展而犧牲自我的科研學者、技術專家同樣是當代學生的榜樣。

在“數字芯片后端設計”具體教學中，教師在講授專業知識時，結合數字芯片后端設計工作的性質特點，培養學生對芯片設計工作中個人犧牲精神的認同感。芯片設計的后端設計階段相對芯片設計其他階段，需要更多的重復性設計和驗證工作，多個設計階段如芯片布圖、布局、時鐘樹綜合及布線等可能需要多次重復和調整設計參數。一個項目的后端設計往往要耗費數月較長的工作周期，而且為了趕上項目進度節點，節假日和深夜加班是后端設計工程師常見的工作模式。通過學習革命英烈和產業建設者的事跡，學生能夠理解并認同在設計工作中犧牲個人休息、忘我工作，是個人對提升國家芯片設計產業水平的點滴貢獻，也逐漸理解現階段犧牲休息時間，反映的是一種學習態度、工作狀態。犧牲休息時間，忽略個人得失，集中精力，專注于學習，沉浸于工作，為成就學業或事業奠定了堅實的基礎。

犧牲精神是大學生步入社會后社會價值的體現，敢于破釜沉舟，敢于自我犧牲，才能成為勇挑重任的集成電路產業中堅力量。

三、自強不息的奮斗精神

為爭取民族獨立復興，中國共產黨帶領中國人民在逆境中奮發、在奮斗中自強，經過新民主主義革命贏得民族獨立和人民解放，經過社會主義革命、建設和改革，一個積貧積弱的東方大國正逐步成為繁榮昌盛、充滿生機活力的社會主義國家。世界上沒有免費的午餐，要想過幸福生活就要靠自己努力奮斗。自強不息的奮斗精神已經深深根植于博大精深的中華文明，激發于火熱的社會實踐，升華凝結于中國人民的創造力，使中華民族自立于世界民族之林。

“數字芯片后端設計”教學在課程思政環節引入了中國共產黨團結帶領全國各族人民自強不息的奮斗歷史以及國家科技發展的案例。教師結合當前復雜的國際形勢，介紹了我國集成電路行業所處的國際斗爭環境。通過對比當年美國對日本集成電路產業的打壓以及日本芯片公司蕭條的發展現狀，讓學生明白先進技術是買不來的，妥協退讓沒有出路，只有發揚獨立自主、勇于戰斗的精神，才能避免被動局面，贏得生存和發展機會。

集成電路專業高職大學生是未來我國集成電路產業的中堅技術力量，是實現我國芯片設計與制造領域彎道超車的后備軍。青年學生需要學習先輩們的斗爭精神，在學校學習階段樹立遠大志向，要有“初生牛犢不怕虎”的勇氣，在遇到國外壓力和國內社會矛盾、各種挑戰、重大風險、重重阻力時，要敢于斗爭，善于斗爭，掌握斗爭的主動權，在斗爭中增長才干，服務社會。青年學生要為國內芯片行業的崛起而不斷努力學習知識技能，像革命前輩和老一輩科學家那樣，沉著應對西方國家的打壓，勇挑重任，不斷攻克技術難關，積累科技硬實力，為我國集成電路產業的逆勢發展貢獻力量。

四、團結一致的協作精神

《團結就是力量》是新中國革命建設年代中廣為傳唱的經典歌曲。在團結合作中汲取前行力量，是國家建設和社會發展不斷取得勝利的重要保證。團結一致是中華民族精神的具體體現。團結一致就沒有翻不過的山，攜手協作就沒有邁不過的坎。古人云：“兄弟齊心，其利斷金。”當代優秀的中國科研人員正在團結一切力量、利用一切資源，打破西方國家對我國集成電路產業發展的圍堵扼殺。目前，我國在集成電路產業鏈的上下游的各個環節的力量充分協作，資金、人才和資源深度整合，已取得若干重大突破，基本實現了全產業鏈從晶圓和芯片制造材料、先進制程工藝設備、芯片設計與制造EDA軟件到高端封裝測試設備的自主可控［5］。2023年，華為推出新一代5G手機處理器芯片［6］，這標志著我國整個集成電路產業鏈在國家大力支持下，團結協作，成功取得了技術突圍的階段性成果。

團結一致、同舟共濟的協作精神也被借鑒引入“數字芯片后端設計”的課程思政教學中。在課程背景介紹階段，學生了解到在集成電路產業鏈中，芯片設計本身就是一個分工精細、團隊協作的職業崗位，而“數字芯片后端設計”課程所涉及的芯片布圖規劃、電源規劃、芯片布局、時鐘樹綜合、芯片布線、面向制造的芯片設計收尾、物理驗證、時序驗證及功能仿真等設計步驟在大規模芯片設計項目中是由后端設計團隊中的多名工程師分工協作完成。整個芯片設計項目如同一個戰場，芯片設計的項目經理相當于戰場中的指揮長，負責組織和協調各個環節有條不紊的工作。通過芯片后端設計項目與一個戰場對比，可以讓學生明白：團結協作，團結是前提，協作是核心。團結協作要有大局意識、奉獻精神，才能將個人的、集體的聰明才智最大化地發揮出來。

為了鍛煉學生的協作意識和團隊合作能力，課程將較復雜的后端設計項目設置為小組合作完成的形式。小組組長模擬項目經理的職責，為2～3名組員分配后端設計任務。各個組員參與項目整體設計的討論，重點完成自己設計的環節工作，并做好與相關環節組員的任務交接工作。組長負責芯片項目的指標設定以及芯片交付的驗收工作，并協助各個組員設計步驟。項目總結實驗報告由組員提供各自步驟的實驗輸出數據、芯片版圖截圖等，組長負責報告匯總，組員參與實驗報告編輯。

在課堂實踐教學中，小組分工協作的項目方式取得了較好的教學成效。該方式結合芯片后端設計的多任務步驟的特點，提高了項目組員的參與積極性和協作能力，提升了組長的任務大局觀和溝通協調能力。相對于課程前期單人完成實驗項目的方式，分組協作提升了項目的完成質量，發揮了部分優秀學生的學習積極性，也帶動了部分基礎薄弱學生的實踐參與度和學習效果。

我國高等教育日益重視大學生的團隊精神和團隊協作能力培養。學校不斷打造合作平臺，增強合作機會。教師在類似的實踐教學活動中率先垂范，通過各種途徑激發學生交流與合作的熱情。學生應積極主動參與學校在課上和課下組織的各種團隊活動，參與校級或更高級別的大學生創新創業項目訓練和競賽，多協商，多溝通，相互幫助，共同提高專業技能和軟性能力。團結激發力量，協作鑄就成功。

五、展望

責任擔當、忘我投入、自強不息、團結一致等中華優秀傳統文化，已凝練成新時代迎難而上、團結高效、眾志成城、無私奉獻及共克時艱等民族精神。2018年以來，我國集成電路產業面對西方國家的制裁、禁運、圍追堵截，自力更生，不斷發展壯大，一大批“90后”“00后”成長起來，成為撐起我國芯片研發、制造的中堅力量。中華優秀傳統文化中凝練的民族精神激發了當代大學生群體的愛國主義情懷、強國信心，給大學生注入了強大的精神動力。

本文在高職“數字芯片后端設計”課程的教學實踐中，將中華優秀傳統文化和中華民族精神中的具體表現——奉獻精神、犧牲精神、奮斗精神、協作精神等四個方面引入課程思政教學環節，結合課程內容以及實際工作崗位特點，激勵學生投身我國“卡脖子”的集成電路產業，學習和發揚吃苦耐勞、勇于犧牲、善于戰斗及團結協作的精神品質，將中華民族精神植根于心，落實到專業課程學習和成人成才的點滴行動中，為中華民族偉大復興貢獻力量。本文教學團隊在專業課教學中融入課程思政取得了一定成效。學生的學習熱情、知識技能和學習成效、專業和崗位的認同感、參與國家產業建設的使命感均得到了提升。該團隊計劃在其他相關的芯片設計、測試、封裝及驗證等課程中進一步探索將中華優秀傳統文化、中華民族精神與課程思政相結合的教改實踐，為高職集成電路相關專業學生樹立目標、建立信心，為我國集成電路產業發展培養合格人才。

參考文獻

［1］立言.英勇奮斗的民族精神［EB/OL］.（2022-02-13）［2022-11-01］.http：//www.qstheory.cn/llwx/2020-02/13/c_1125567605.htm.

［2］高德毅，宗愛東.從思政課程到課程思政：從戰略高度構建高校思想政治教育課程體系［J］.中國高等教育，2017（1）：43-46.

［3］陸道坤.課程思政推行中若干核心問題及解決思路：基于專業課程思政的探討［J］.思想理論教育，2018（3）：64-69.

［4］習近平總書記論英雄［EB/OL］.（2021-09-09）［2022-10-25］.http：//www.xinhuanet.com/politics/leaders/2021-09/29/c_1127916875.htm.

［5］房體京.中國半導體設備企業的協同創新路徑研究［D］.長沙：湖南大學，2022.

［6］唐曉甫.蟄伏1079天：華為突破了什么？［J］.服務外包，2023（10）：24-25.

The Exploration of Curriculum Ideology and Politics of Digital IC Backend Design Course

TIAN Xiao-hua， YU Bo-lin， CHEN Yan， WANG Ying

（School of Microelectronics， Shenzhen Institute of Information Technology， Shenzhen， Guangdong 518172， China）

Abstract： Chinas traditional culture has nurtured the great national spirit， including the spirit of responsibility and dedication， the spirit of selfless sacrifice， the spirit of unyielding struggle， and the spirit of unity and cooperation. The national spirit is fully reflected in the hard work of integrated circuit technology talents to unite as one， overcome difficulties， break through the blockade of the West country， and achieve independent research and development of high-end ICs in China. This article discussed the exploration of embedding national spirit in ideological and political education of digital IC backend design course of higher vocational education， and encouraging students to overcome difficulties and cooperate to achieve project objectives.

Key words： Chinese excellent traditional culture; national spirit; curriculum ideology and politics; IC backend design