新工科背景下集成電路設計與集成系統專業課賽融通體系模式探索

摘 要：集成電路設計與集成系統專業（以下簡稱“集成電路專業”）是新工科背景下的一門新興交叉學科。作為國家戰略性產業，集成電路專業人才培養必須緊密結合產業發展需求，尤其要順應當前國內外集成電路產業發展形勢對專業產教融合提出的新要求。在新工科背景下，文章以黑龍江大學為例，探索構建以全國大學生集成電路創新創業大賽（以下簡稱“集創賽”）為主線的課賽融通體系，突出課賽一體化特色教學，建立大賽學分認定機制，形成集成電路專業課程體系方案。“集創賽”作為產教深度融合的紐帶，引導學生深化對專業知識的理解與運用，促創新、重實踐，以賽促學，以賽促課，為企業培養集成電路專業人才。

關鍵詞：課賽一體化;產教融合;集成電路設計與集成系統專業;人才培養

中圖分類號：G640 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2024）10-0008-03

一、引言

集成電路是國家戰略性新興產業，是支撐經濟社會發展、保證國家安全的戰略性、基礎性和先導性產業，在國民經濟關鍵領域中發揮著重要作用。近幾年，美國對我國集成電路產業打壓不斷加碼，出臺的相關法案為美國半導體的研究和生產提供巨額補貼，實行投資稅抵免政策，并限制接受優惠政策的公司在中國投資。我國集成電路產業提升自主研發能力、打破技術壁壘迫在眉睫。當前，我國集成電路產業及上下游企業發展雖處于上升期，但很多高端關鍵性技術仍依靠國外，缺乏技術型人才，尤其領軍人才嚴重不足。人才需求與供給不平衡日益突出，迫切需要高校進一步凝練集成電路專業培養目標，制定符合產業發展需求的集成電路專業人才培養方案，以培養應用研究型人才。

2000年，國務院印發《鼓勵軟件產業和集成電路產業發展的若干政策》，鼓勵有條件的高校采取與集成電路企業聯合辦學等方式建立微電子學院[1]。2017年，教育部部署了一系列有關開展新工科研究的工作，并推出了新工科建設指南[2-3]。2020年，國務院印發《新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展的若干政策》，提出一系列舉措推進集成電路產業發展。2022年，工信部和教育部推動高校建設集成電路一級學科，建設高水平的微電子學院，加強校企合作，培養高質量人才。

為貫徹落實國家有關集成電路產業建設發展的一系列戰略部署，黑龍江大學電子工程學院于2005年開設了集成電路設計與集成系統專業。19年來已經培養了 15 屆本科畢業生，為產業發展提供后備人才，助力國家集成電路產業快速發展，服務龍江經濟。

為了深入推進新工科建設，更好地培養符合產業需求的集成電路專業人才，黑龍江大學集成電路專業充分調研各高校集成電路專業培養方案。課題組還主動求變，緊密結合產業發展需求，探索制定更加符合市場需求的人才培養模式，優化調整課程設置，突出課賽一體化教學特色，探索以“集創賽”為主線的集成電路專業人才培養課程建設，構建產教深度融合的實踐教學體系，培養產業亟須的高端人才。

二、集成電路專業課程體系存在的問題

（一）產教融合不深入

國內各高校集成電路專業培養方案中設定的課程教學內容與集成電路產業脫節，跟不上當前集成電路技術的發展，很難與企業需求無縫對接。雖然在集成電路產業國家戰略政策推動下，各高校與相關企業開展了校企合作，并以企業專家講座、認識實習等方式深化產教融合[4-6]，但僅通過企業專家講座，或者在企業開放日參觀等認識實習的方式，使學生沒有機會參與企業實際項目實踐，很難做到校企深度融合。

（二）課程內容更新與新工科發展需求不匹配

集成電路專業課程內容更新慢。因授課壓力大、產教融合局限性等原因，授課教師與企業溝通有限，不能將產業最新進展融入課堂，導致課程內容無法逐年更新，也無法適應新工科發展需求。教學與產業發展脫節，課上內容與企業要求有一定差距，致使學生入職后需要進一步學習相應實踐內容，充分理解專業理論知識如何應用于實踐，通常要經過兩三年的時間才能步入正軌，承擔項目任務。

（三）實踐教學軟硬件設備落后

實踐教學與實際應用聯系不緊密。目前，高校的實踐教學軟硬件條件與企業實際設計、制造、封測相差甚遠，原因是租用相關專業性軟件工具價格昂貴，尤其是集成電路加工、測試設備更為昂貴，維護費用也難以支撐，因此，多數院校不能為學生提供與企業實用條件相匹配的集成電路設計、制造、封測等設備。

三、“集創賽”成為集成電路專業產教融合紐帶

“集創賽”是工業和信息化部人才交流中心主辦的國家級賽事，與集成電路專業契合度高，為集成電路專業對口大賽。每年由IEEE（Institute of Electrical and ElectronicsEngineers，電氣與電子工程師學會）中國代表處、上海艾為電子技術股份有限公司、圣邦微電子（北京）股份有限公司、長沙景嘉微電子股份有限公司、深圳市紫光同創電子有限公司、北京華大九天科技股份有限公司等知名的集成電路相關企業作為大賽、杯賽的擬題單位。大賽設立不同賽道，覆蓋模擬IC設計、數字IC設計、數模混合IC設計、SoC設計、測試、應用等全產業鏈。各單位專家團隊根據行業企業需求為相應賽道擬定賽題。

黑龍江大學集成電路專業在2023年人才培養方案中增設了“HLJU-YW集成電路設計實踐（集創賽）”課程，并建立以“集創賽”為主線的課賽融通體系的教學新模式，以“專用模擬IC設計”“FPGA原理與應用”“集成電路專業實驗”3門專創融合課程為支撐，突出集成電路專業特色，打破傳統的以教材為中心的培養模式，注重對學生動手實踐能力、創新能力的培養，采用以學生為中心的培養模式。

（一）“集創賽”實現校內外資源互補

集成設計開發軟件、芯片測試設備昂貴，因而，校內實驗條件有限。“集創賽”作為行業權威賽事，擁有包括Cadence、 Xilinx、 ADI、華潤上華科技有限公司、叩持（西安）電子信息技術有限公司等在內的相關企業作為大賽支持單位，為參賽團隊提供相關軟件支持。大賽期間，擬題單位將向參賽團隊開放相關資源，提供相關軟硬件支持及培訓，因此，學生可以利用賽方提供的開發板、軟件工具等進行設計實踐、芯片測試、參數分析等，實現資源互補。專業還可以利用線上線下混合式教學，打破時空限制，將企業工程師教學資源以線上方式引入課堂，通過授課和實際場景演示等多樣化方式向學生展示企業項目案例，豐富課程內容，分析賽題，引導學生建立工程師設計思維，達成工程實踐學習目標。

（二）“集創賽”促進學生專業知識內化

“集創賽”各個賽道的賽題緊跟行業發展前沿，且每年會根據企業需求進行更新，賽題綜合性強，要求參賽學生高強度學習、內化專業知識、解決實際問題。參賽過程中，學生會遇到各種實踐問題，而通過分析、討論來探究問題解決方法的過程不僅能提高學生的動手能力，還能深化學生對專業知識的理解，培養學生的方案設計能力，使學生能夠熟練運用集成開發、測試、實驗環境，提高對實驗現象的觀察、分析能力，發現、理解并分析問題，最終提出解決方案。經過這種高強度的磨煉，學生對專業知識的學習能夠有一個質的飛躍，為就業、升學創造更多的機會。

（三）“集創賽”提升學生實踐及科研創新能力

“集創賽”專業特色突出，緊跟行業發展，與時俱進。賽題由集成電路知名企業擬定，具有創新性和高階性。通過參賽，學生能夠深入理解理論知識，鍛煉實踐能力，培養創新意識、解決實際問題的探究能力、科研創新能力和團隊合作能力。通過查閱資料，學生可以了解產業環境，利用優質資源創新性地提出解決方案，滿足產業發展需求，制定合理設計方案、項目管理計劃，并在項目實踐中分析實驗結果，根據實驗結果不斷改進方案，提升實踐創新和報告撰寫等能力。

四、以“集創賽”為特色的課賽一體化人才培養方案

集成電路專業作為新工科背景下的一門新興交叉學科，其教學應與產業需求緊密相連，根據專業特點構建符合產業需求的教學課程體系。黑龍江大學集成電路專業課題組深入調研新工科建設需求，于2023年重新修訂了專業培養方案，以培養應用研究型人才為目標，圍繞“HLJU-YW集成電路設計實踐（集創賽）”課賽一體化課程，建立包括“集成電路專業實驗”“FPGA原理與應用”“專用模擬IC設計”的專創融合課程群。

（一）示范競賽團隊建設

以校企合作平臺為保障，舉辦專業賽事，鼓勵更多學生參與大賽，資助參賽團隊，獎勵獲獎團隊，多方面調動學生和教師的參賽積極性。集成電路專業積極建立教師激勵有效機制，依托各類大賽，通過樹立科研育人典型、獎勵團隊指導教師、將大賽指導納入教師工作量考核等舉措，提高教師參與大賽的積極性。為了鼓勵學生積極參賽，集成電路專業申請并制定相應政策，在學生獎學金評定、課程學分、學分互抵等方面給予相應認定。例如，專業在新版培養方案中新增了“HLJU-YW集成電路設計實踐（集創賽）”課程，該課程面向大二到大四學生開放。通過課程的學習，學生可獲得相應學分，指導教師也可獲得相應工作量。同時，專業依托黑龍江大學與杭州友旺電子有限公司合作的基金平臺，資助參賽隊伍，設立院校獎，獎勵獲獎團隊。根據校內課程學分互抵機制，學生參賽、完成參賽內容并獲得指導教師認可后不僅可以獲得本課程學分，也可以獲得認識實習學分，同時作為參賽隊伍第一人，還可將大賽內容作為本科畢業設計內容獲得相應學分。在獎學金評定、保研資格評定中，“集創賽”獲獎團隊成員也可根據獲獎級別及排名獲得相應加分，獲獎團隊指導教師則會在薪酬、評優等方面獲得相應鼓勵。

（二）培訓選拔

集成電路專業依托“集創賽”平臺，制定競賽領航計劃，整合校內外優質資源，開展常態化的培訓交流活動，提高參賽作品質量。為了縮小地域產業發展差異，避免因疫情或地域原因影響培訓交流，培訓采用線上線下融合的方式，建立以相關賽題課程計劃為主要內容、陪優為主要目的的課程培訓體系，力爭做到賽前有培訓分享、賽中有指導跟蹤、賽后有總結積累，使學生獲得最大收益。專業還邀請行業專家以線上形式對大賽進行總體介紹、賽道解讀、擬題背景分析;舉辦競賽宣講會，組織有經驗的指導教師采用課堂教學、線上線下討論等形式進行賽事解讀、賽題分析、選題指導、跟蹤指導等;邀請往屆優秀團隊采用線上線下相結合的方式進行同方向交流指導，分享參賽經驗、答題技巧等，協助指導教師進行全賽程指導;組織開展全方位、多渠道的賽事培訓選拔工作，助力參賽作品質量提升。

（三）指導隊伍建設

以指導隊伍建設為保障，提高培訓及指導質量。充分調動指導教師積極性，共同組織、鼓勵和支持學生參加各類實踐創新活動，營造積極濃厚的科研創新氛圍和蓬勃進取的科研創新環境。集成電路專業注重加強頂層設計，牽頭成立學科競賽專項小組，統籌各級賽事，協調、組織并開展相應工作;建立專業賽事聯動機制，依托校企合作平臺，積極組織相關專業賽事，擬定大賽資助方案，動員專業課教師積極參與，為大賽做全面準備;充分發揮學科骨干教師力量，帶動青年教師積極性;積極與合作企業溝通，指派專業課教師定期參加企業培訓，使專業課教師掌握行業動態，知識體系與時俱進，提升師資實戰經驗，打造高質量指導教師團隊;邀請合作企業專家加入專業、校級賽事組委會，參與專業、校級賽事選拔相關工作;組織校內有經驗的專家及往屆優秀競賽團隊，為參賽團隊提供全賽程的技術指導。

（四）以賽促教

集成電路專業課程以集中培訓、自主實踐為主要形式，建設專創融合課程群，開展特色化教學，加強頂石課程（Capstone course）建設，突出基礎創新，設計具有挑戰性的參賽項目。學生在參賽過程中探索新思路、解決新問題，在探究中激發興趣，在實踐中尋找樂趣，在實訓中培養志趣。課賽一體化建設可以有效擴展課上內容，將優秀參賽作品作為原型補充課堂上的項目實例，逐年積累、更新，提高學生專業水平;引導學生進行案例分析，鍛煉其分析問題、解決問題的能力，培養學生理論思維、實踐能力和合作意識，充分發揮專業特長，給學生充足的發揮空間，使專業學習效果得到有效提升。課賽一體化建設形成一個良性循環，一方面可以將優秀參賽作品以案例形式融入專創課程，提高課堂質量，提升學生專業素養;另一方面，課程內容逐年更新，與時俱進，也可以進一步促進參賽作品質量的提升。

黑龍江大學集成電路專業建立了專創融合課程群，包含集成電路測試技術、數字IC設計與模擬IC設計等內容，配合課內實驗，采用案例式教學方式，為學生參賽奠定扎實的專業基礎。將每年積累的優秀參賽作品作為案例補充到課程內容中，以賽促課，豐富、更新課程內容，深化產教融合，為學生參賽奠定專業基礎。自2021年開始，集成電路專業面向2018級學生試推行以“集創賽”為主線的課賽融通體系模式。依托校友基金，專業精心規劃方案，組織“集創賽”相關動員大會，調動專業課教師積極性，激勵并資助學生參賽。3年來，在專業牽頭組織下，參賽隊伍逐年增加。2023年，該專業獲得3組隊伍入圍分賽區決賽的突破，并取得二等獎、三等獎、優秀獎各一項的好成績。在2024年第八屆全國大學生集成電路創新創業大賽東北分賽區比賽中，集成電路專業學生榮獲一等獎1項，二等獎3項，三等獎3項，其中1項晉級國賽，并取得了三等獎的歷史突破。

五、結束語

黑龍江大學電子工程學院集成電路專業鼓勵學生積極參加各級大賽，探索實施人才培養新模式，建立以“集創賽”為主線的課賽融通體系，以及以科研能力培養為著力點的有效機制，通過校企合作項目基金為學生成長提供的支撐平臺，營造了積極濃厚的科研創新氛圍和蓬勃進取的科研創新環境，拓寬合作企業面，助力人才培養，為學生科研活動開展和學科專業建設貢獻力量。

參考文獻：

[1] 國務院關于印發鼓勵軟件產業和集成電路產業發展若干政策的通知：國發〔2000〕18號[A/OL].（2000-06-24）[2024-02-01]. https：//www.gov.cn/gongbao/content/2000/content_60310.htm.

[2] 教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知：教高司函〔2017〕6號[A/OL].（2017-02-20）[2024-02-01]. http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/tongzhi/201702/t20170223_297158.html.

[3] 新工科建設形成“北京指南”[EB/OL].（2017-06-10）[2024-02-01]. http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/gzdt_gzdt/moe_1485/201706/t20170610_306699.html.

[4] 胡靖.集成電路專業人才培養方案探究[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2020，74（11）：89-90.

[5] 范繼輝，龐智勇.“新工科”背景下集成電路與集成系統專業人才培養方案探索與實踐[J/OL].教育現代化，2020，7（52）：24-28[2024-02-01]. https：//www.zhangqiaokeyan.com/academic-journal-cn_education-mod-ernization_thesis/02012108260531.html.

[6] 李盛竹，李倩.產教融合背景下的高教人才培養模式研究[J].黑龍江教育（理論與實踐），2020，74（11）：5-7.

作者簡介：胡靖，女，副教授，碩士生導師，研究方向為數字集成電路設計及SoC設計方法研究。

基金項目：黑龍江大學新世紀教育教學改革工程項目“新工科建設背景下集成電路專業實踐教學的研究與探索”（2022C04）;黑龍江大學2024研究生課程思政案例建設項目“片上系統設計與復用”