微電子類課程思政教學探索

摘 要：教育部印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》明確課程思政要在所有高校、所有學科推進，并且對于推進高校課程思政建設進行整體設計。理工科的課程思政教育應該特別注意思政元素的融入方式。該文分析微電子與集成電路類課程的思政元素，說明專業知識如何與思政元素進行有機融合，以做到“全方位育人”，“寓價值觀引導于知識傳授之中”，促進本專業培養目標的達成，為黨和國家培養合格的微電子與集成電路領域人才。

關鍵詞：課程思政；微電子；集成電路；全方位育人；價值觀引導

中圖分類號：G641 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2024）30-0120-04

Abstract： The Construction Guideline on Curriculum Ideology and Politicsin Colleges and Universities issued by the Ministry of Education defines the importance of curriculum ideological and political construction in all colleges and universities and all disciplines， and makes an overall design for promoting curriculum ideological and political construction in colleges and universities. Curriculum ideological and political education of science and engineering should pay special attention to the integration of ideological and political elements. This p15236fc5e24bfc3a622fd987c37736a699751f685f4ffc482d0da4aefadcea62aper analyzes the ideological and political elements of microelectronics and integrated circuit courses， and explains how to organically integrate professional knowledge with ideological and political elements， so as to achieve "all-round education"， "integrate values guidance into knowledge teaching"， promote the achievement of the training objectives of this major， and cultivate qualified talents in the field of microelectronics and integrated circuit for the Party and the country.

Keywords： curriculum ideology and politics; microelectronics; integrated circuit courses; all-round education; value guidance

基金項目：教育部電子信息類專業教學指導委員會教改項目“OBE理念下CDIO教學模式實踐教學體系的研究與探索”（2021-JG-05）；北京信息科技大學研究生培養思政建設重點項目“‘微電子工藝原理與仿真’課程的思政教學研究與探索”（2023PYZD09）；北京信息科技大學教學改革重點項目“基于‘5E’教學模式的集成電路設計探究性實驗教學改革”（2023JGZD06）

第一作者簡介：李嚴（1982-），女，漢族，黑龍江延壽人，博士，副教授。研究方向為集成電路設計。

2020年，教育部印發《高等學校課程思政建設指導綱要》提出，課程思政建設要在全國所有高校、所有學科專業全面推進。對于理學、工學類專業課程，要在課程教學中把馬克思主義立場觀點方法的教育與科學精神的培養結合起來，提高學生正確認識問題、分析問題和解決問題的能力。特別是對于工學類專業課程，要注重強化學生工程倫理教育，培養學生精益求精的大國工匠精神，激發學生科技報國的家國情懷和使命擔當。

在理工類專業課程教學過程中，如何采用合適的方式，自然而然地融入思想政治教育，是目前大學教育中比較關注的問題[1-7]。微電子類課程是高等院校集成電路、電子科學與技術、微電子等專業開設的重要專業類課程，主要包括微電子工藝和集成電路設計、集成電路測試、集成電路版圖設計和集成電路EDA等專業課程，以及半導體物理、微電子器件等基礎課程，主要學習在微電子電路設計、制造、測試過程中所用到的原理、方法、技術等。對于微電子類課程的教學，應該始終清楚“培養什么人，怎樣培養人，為誰培養人”，寓價值觀引導于知識傳授中，在達成專業知識培養目標的同時，升華思想，進行思想政治教育。

微電子產品已經滲透到關系國計民生的各個領域，我國微電子行業飛速發展，但是仍然有進步的空間，與頂尖水平相比，仍有差距，特別是高端芯片的設計，先進生產線的半導體設備、材料等。而科技工作者也以卓越為目標，一直不懈努力。正如習近平總書記在2021年5月28日兩院院士大會中國科協第十次全國代表大會上所做的講話，肯定了科技工作者所做出的努力和成績，并鼓勵我們繼續前行，“實踐證明，我國自主創新事業是大有可為的”“把握大勢、搶占先機，直面問題、迎難而上，完善國家創新體系，加快建設科技強國，實現高水平科技自立自強”。集成電路等相關專業的學生肩負著行業使命和民族責任，對相關專業的學生進行價值觀的引導非常重要。對于學生來說，雖然最基本的任務是學習知識，但是如果學習態度不端正，是無法達到最好的學習效果的；而如果價值觀不正確，即使學會了知識，也無法真正地將所學、所獲回報社會。

微電子類課程含有豐富的思政元素，可以將價值塑造、知識傳授和能力培養有機融合，以增強教學效果，達成培養目標。因此，對于微電子原理與仿真課程進行思政教學的探索，具有非常重要的理論及現實意義。

一 微電子類課程思政教學目標

微電子與集成電路類課程的教學，不僅應該具備專業性，還應該有思想性。教師必須知道培養什么人，怎么培養人，為誰培養人。只有這樣，學生才能具有端正的學習態度，積極的學習目標，培養目標才能更好達成。課程思政就是完成課程在思想性上的升華。有效的課程思政教學，應該是發現課程中本身具有的點點滴滴的思想性元素，將思政元素融入專業教學，從點到線再到面，星星之火，可以燎原，在潛移默化中培養具有堅定意志、優秀品質、出色的專業能力的莘莘學子，使學生具備勤奮、努力、嚴謹和誠信的學風與科研品質，積極為社會、國家服務。

微電子類課程的思政教學目標如圖1所示，通過課程思政建設，學生應該在學習動力、學習能力、理論水平等方面有提升，從而更好地進行課題研究、深造和工作。

二 微電子類課程思政教學的基本思路

對于集成電路類課程的思政教學，基本思路如圖2所示，主要是要先確定課程思政的基本素材，再將基本素材與教學內容進行結合，進行教學設計，在教學中逐漸形成完整的思政引領下的專業教學模式。

（一） 確定課程思政的基本素材

我國微電子行業具有悠久的發展歷史，目前處于特殊的歷史時期，不乏勇于創新、突破禁錮的優秀事跡，因此存在著豐富的思政元素。

1 行業歷史與前輩榜樣

一個行業的發展歷史描述了它從無到有的過程，了解行業歷史，了解科學家前輩們怎樣為推動行業發展不遺余力，懂得我們國家的集成電路行業就是在這么多人的共同努力下一步一步發展到今天，能夠激發學生的民族自豪感，有激情、有動力，在前輩的精神指引下繼續前行。

2 行業現狀與優秀案例

一個行業的現狀代表了目前的發展水平，在集成電路的各個環節，所處的現狀均不同，充分了解整個行業現狀，將了解目前所處的位置。結合具體的領域，如高端芯片設計、制造設備等，分析目前所處的發展水平，指出自主研發，擺脫受制于人的重要，激勵學生投身其中。

在中國微電子和集成電路的發展過程中，出現了一些優秀案例、行業楷模，結合相應的領域，進行詳細的案例分析，可以激發學生，成為更好的自己。

3 普遍真理的具體體現

有很多客觀規律在集成電路領域得到了很好的體現，發現并進行總結，不僅揭示了微電子與集成電路行業的很多發展規律，而且證明了真理具有普遍性。

（二） 結合教學內容與基本素材進行教學設計

根據以上所總結歸納的思政元素，與實際的專業知識內容相結合，可以使集成電路類專業課程的思政教學達到理想的效果。主要是在專業課程的知識體系中找到合適的切入點，將以上元素自然而然地融入，形成有機整體，將專業知識完成思想的升華，并以思政元素作為引導，提升專業知識的教學效果，達到兩方面相輔相成的目的。

同時，在設計過程中，還要根據課堂的教學效果及學生的反饋做調整，不斷優化思政元素的融入方式。

（三） 構建思政引領下的專業課教學模式

在充分挖掘了思政元素，并且與專業課教學內容進行了有機融入之后，需要設計完善的評價機制，包括自評價和第三方評價，從而讓課程思政教學在不斷調整、優化中進行，這有利于課程思政的建設形成一個閉環，依據評價結果不斷改善課程的設計方案，最終形成思政引領下的專業課教學模式。

三 微電子類課程思政教學的具體實施與效果評價

在充分挖掘了微電子領域的思政元素后，微電子類課程的思政教學實踐主要是將專業課教學內容與思政元素有機融合的過程。

（一） 追溯行業歷史，激發民族自豪感，發揮榜樣作用，引領專業課學習

1965年，中國第一塊硅基數字集成電路研制成功；1980年，中國第一條3英寸線投入運行；1990年，國務院決定實施“908”工程；2000年，中芯國際集成電路制造（上海）有限公司在上海成立；2004年，中國第一條12英寸生產線在北京投產；2008年，第一批45 nm產品成功通過良率測試；2015年，中芯國際28 nm產品實現量產；2019年，全球首款5G SoC芯片海思麒麟990面世，采用全球先進的7 nm工藝，中芯國際14 nm量產。在此過程中，中國集成電路經歷了從無到有的創業期（1965—1977年），探索前進期（1978—1989年），重點建設期（1990—2000年），發展加速期（2001—2011年），高速發展期（2012年至今）[8]。可以說，中國微電子與集成電路行業的發展史，就是從業者們奮斗的歷史。在微電子與集成電路行業發展的過程中，很多科學家甚至普通科研人員作出了杰出的貢獻。

在進行微電子工藝、器件、半導體物理課程講解時，介紹了王陽元院士的事跡。1956年，國家制定實施“12年科技規劃”，王陽元作為北京大學半導體物理專業的第一批學生被重點培養，他鄭重地寫下入黨申請書：“我看到了黨與黨的事業的偉大、正確、光榮，黨的事業的必然勝利與艱巨性，看到黨對青年的期望，看到了黨員是怎樣一個人。人活著應當使人民感到有益。”學生們從中感受到前輩們堅強的意志與堅定的信念，驚嘆于前輩們在艱苦的環境下取得的卓越成績，在課程學習過程中，不再只關注知識點考不考，而是享受理解知識本身帶給自己的成就感，并且增強了利用所學知識解決實際問題的信心與決心。

也可以加入某一特定領域的發展史。例如，EDA工具，雖然EDA市場比較小，但是它自始至終連接和貫穿著集成電路設計、制造和應用，每個環節都離不開EDA工具。在集成電路EDA課程中，介紹了中國研發自己的計算機輔助設計系統的艱辛過程和取得的成績，也說明一個行業的發展或一個領域的進步離不開任何一個環節的努力，星星之火，可以燎原。學生在課程學習過程中，對于目前使用的EDA平臺，不僅僅停留在熟練使用上，還會更多地關注其優點、缺點，以及國產平臺的發展現狀，責任感明顯提升。

通過追溯中國集成電路發展的歷史，中間穿插推動行業發展的重要事件、人物的奮斗歷史，在此過程中，會產生情感共鳴，激發學生的民族自豪感、榮譽感，產生振興行業的原動力。

（二） 了解行業現狀，激勵自主研發，深挖優秀事跡，鼓勵更高追求

近幾年，中國微電子與集成電路產業飛速發展，已經成為全球半導體產業關注的焦點，已經形成了由集成電路設計、制造、封裝測試支撐的完整產業鏈條。目前主要存在的問題之一是進口額比較大，很多高端芯片、先進技術依賴進口。針對這個問題，以及目前我國某些企業及整個行業所面臨的挑戰、“卡脖子”問題，提出自主研發，關鍵核心技術掌握在自己手中的重要性，激勵學生參與其中。

例如，在微電子工藝課程中，對于涉及到半導體設備、材料的環節，進行了對比研究，找到我們自己的技術與先進技術的差距，鼓勵學生有自主研發的意識。硅基的集成電路在生產過程中，由硅片制備開始，要經歷很多工藝步驟，外延、氧化、離子注入、金屬化和光刻等[9]，如圖3所示，在此過程中，需要使用很多集成電路材料，以完成相應的工藝步驟。有的環節看似簡單，但是我們目前還是主要依賴進口，因此，要看到差距，這是進行自主研發的原動力，不斷努力，最終實現關鍵核心技術掌握在自己手中。經過此部分內容的學習，學生更加關注國產的電子產品，會討論出現在某國產手機產品廣告頁面上的“5 nm先進制程”，表現出很好的專業敏感度。

圖3 硅基微電子產品生產過程示意圖

而在集成電路設計類課程中，在給出參考設計過程和基本公式的情況下，鼓勵學生依據技術指標自主進行電路設計，遇到問題首先看能否自己解決，養成自主研究的習慣。在進行集成電路設計類的畢業設計或課程設計時，對于某一特定電路，可以打破傳統的已知電路結構、已知電路參數的做法，取而代之的是給出電路的基本設計要求，鼓勵學生自主查閱資料，總結規律，自主確定基本框架，在此基礎上進行改進和創新。例如，在進行帶隙基準電壓的設計時，只給出輸出電壓及電路的使用場合，學生通過查閱文獻，總結了帶隙基準電壓源，包括MOS基準、帶隙基準及混合基準，以及帶隙基準源最重要的指標——功耗和溫度系數對于每個結構的范圍，再結合應用場合的要求，最后確定自己的設計目標，并且選擇電路種類和框架。在設計過程中，要在功耗和溫度系數之間進行折中，為達到設計目標，需要在原始框架上進行改進和創新。

中國集成電路行業發展至今，出現了很多優秀的企業、企業家，研究機構、科學家，他們和他們的團體為了行業的發展，不斷創新、精益求精，在專業領域追求極致，既有對中國傳統工匠精神的繼承，又有新時期的發揚和深化，是習近平總書記所說的工匠精神的完美體現。一些微電子與集成電路領域的中國企業已經成為榜樣。例如，華為公司的5G通信技術，充分顯示了在工匠精神的引領下，國產集成電路制造設備已經取得了令人驕傲的成果，并且具有廣闊的發展前景。

對于集成電路相關專業的大學生，也應該把追求卓越、精益求精、勇于創新的精神體現在日常的學習中。例如，在集成電路工藝課程中，通常需要半導體物理、固體物理等多門課程作為基礎，必須深入理解這些基礎課程的相關知識，不能一知半解，在此基礎上，再談創新。例如，在集成電路版圖設計課程中，要強調版圖對于集成電路整個設計流程的重要。在設計過程中，不能停留在可以畫出來、沒有錯誤，要綜合考慮緊湊性、對稱性等因素，利用虛擬器件（dummy）、保護環、中心對稱等技術，在繪制及設計版圖的時候做到嚴謹、細致、精益求精。

（三） 結合普遍真理，揭示發展規律

真理是具有普遍性的，很多客觀規律在集成電路領域都有具體的體現。

例如，在進行集成電路設計時，針對不同功能、結構的具體電路，我們把設計思路、原理、方法應用于其中，既是理論與實踐結合的過程，也是用實踐檢驗理論的過程。就像我們在建設中國特色社會主義的過程中，正是將馬克思主義基本原理與中國具體實際相結合。

例如，對于微電子工藝課程中的“離子注入”單項工藝，離子注入避免了擴散所需要的高溫，雜質再分布效應不再明顯，但高能粒子轟擊，造成襯底的晶格損傷，需要退火，修復損傷，進行電激活。這很好地體現了“尺有所短，寸有所長，關鍵是如何利用”。學生也會在此過程中學會正確對待自己和別人的優點及缺點。

我國的集成電路行業發展至今，所取得的成果和成績，是一代又一代的科學家、科研工作者，甚至普通從業人員多年的努力積累而成的。在面對我們目前所遇到的困難和挑戰時，只要保持初心，抱著實事求是的態度，正視問題，積極尋求解決方案，量變到一定程度，我國的集成電路行業一定會迎來質的飛躍。

（四） 教學效果分析與評價體系

課程思政的教學效果可以通過完善的評價體系進行判斷。

首先，可以基于量化的結果進行總結和分析，包括自評價和第三方評價。其中，自評價部分，可以通過教師自評分，以及學生評分實現；而第三方評價可以通過其他教師評分或者學校相關部門評分進行。有效的評分機制提供的反饋結果有利于課程思政教學方法的不斷改進。

其次，可以基于教師的感官判斷，即學生是否有了更加端正的學習態度，學生是否有了更加明確的學習目標，學生在遇到困難時是否可以坦然面對并且積極尋求解決方案等。

再次，可以與學生進行面對面交流，針對學生提出的問題、意見，進行記錄、分析、解答，在教學過程中可以適當給予反饋，以促進課程思政教學目標的達成。

最后，除了短期內在本門課內體現的教學效果，課程思政應該具備深遠的影響，因此，其評價體系還應該包括長期的評價機制，例如，畢業生的發展狀況跟蹤，畢業生回訪等，調研分析學生就業后在工作崗位上體現的勤奮努力、克服困難等品質與課程思政教學的關聯。

完善的評價體系有利于客觀反映課程思政的教學效果，教師可以根據這些量化的、非量化的、短期的和長期的結果進行課程思政教學方法的優化，進一步提高教學水平，達到教書育人的目的。

四 結束語

課程思政并不是將思政元素生搬硬套到專業課堂中，而是應該達到專業課教學與思想教育的有機融合，在教授知識的同時傳授做人、做事的道理，樹立正確的人生觀、價值觀，以此來保證學生具有正確的學習目的、學習態度。

課程思政元素不是固定不變的，也應該是與時俱進的，專業課教師也應該不斷的學習，加強自身的修養，成為大先生，為學生做示范和表率。

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