集成電路設計與集成系統專業課程思政融入與探索

摘" " 要：文章以“SoC設計”課程為例，對集成電路設計與集成系統專業（以下簡稱“集成電路專業”）課程思政融入進行探索。從立德樹人根本任務出發，圍繞專業面向國家戰略需求培養高素質應用研究型人才的培養目標，根據學生的特點，并結合課程內容的知識體系及集成電路行業發展現狀，采用模塊化教學和“滴灌式”教育相結合的方式，探索在多時間跨度和多空間維度進行課程思政融入，使思想政治教育貫穿教學全過程。

關鍵詞：課程思政；模塊化教學；“滴灌式”教育；“SoC設計”課程

中圖分類號：G641" " " 文獻標識碼：A" " " 文章編號：1002-4107（2024）08-0094-03

一、引言

習近平總書記在黨的二十大報告中指出，“教育、科技、人才是全面建設社會主義現代化國家的基礎性、戰略性支撐”[1]。高校肩負著立德樹人的根本任務，在人才培養過程中，不僅要注重基礎和專業知識的傳授，還需注重思想道德和創新意識的引導和熏陶，以培養新時代發展所需的知識扎實、信念堅定、勇于擔當、敢于創新的人才。習近平總書記強調，“要堅持把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，努力開創我國高等教育事業發展新局面”[2]。思想政治教育是理想信念和政治方向的教育，而不僅僅是傳授專門知識[3]。在教學實施過程中，如何將思想政治教育內容有親和力地融入到專業課程中，是高校教師需要思考的關鍵問題。

黑龍江大學集成電路專業圍繞黑龍江省“4567”現代產業體系，以國家前沿戰略需求為導向，聚焦“卡脖子”關鍵技術，培養國家所需的應用研究型人才。尤其當前集成電路芯片朝著高能效、大規模、大容量的方向發展，出現了靈活、低成本、高可靠性的片上系統——SoC。為了培養符合集成電路產業發展的人才，專業增設了“SoC設計”課程。通過對課程的學習，學生可掌握SoC設計的關鍵技術，具備分析和解決SoC設計中工程問題的能力。同時，課程可培養學生對我國前沿科技發展的創新精神和對國防發展的擔當意識，以及加深學生對我國集成電路產業發展的正確認識、對產業發展的榮譽感和使命感。課程設置圍繞專業培養目標，采用模塊化教學和“滴灌式”教育相結合的方式進行思政元素融入。

二、“SoC設計”課程思政建設目標

從立德樹人根本任務出發，圍繞習近平總書記提出的全方位育人理念，考慮專業培養高素質、高層次的集成電路專業人才的培養目標，“SoC設計”課程除培養學生

成為具備專業知識素養和人文社會科學素養的應用研究型人才外，還注重引導學生樹立正確的擇業觀和職業發展目標，培養學生的社會責任感和家國情懷，以及永不言棄、開拓進取的創新精神。

（一）正確的擇業觀和職業發展目標

習近平總書記在四川考察時強調，“保持平實之心，客觀看待個人條件和社會需求，從實際出發選擇職業和工作崗位”[4]。集成電路產業鏈從上游、中游到下游覆蓋范圍較廣，行業分工十分明確。學生就業的崗位類型多，薪資待遇也有所差別?！癝oC設計”課程涵蓋集成電路產業鏈和集成電路設計全流程相關內容，通過模塊化教學和“滴灌式”教育相結合的方式，幫助學生明確集成電路產業發展趨勢和不同就業崗位的特點，以及需要具備的專業素養，引導學生正確看待不同崗位之間的薪酬差異，綜合考慮自身的特點、興趣、行業現狀及國家發展的需求，選擇合適的、能激發個人熱情和動力的崗位，并立足于崗位實際定位和特色，把個人的理想追求同黨和國家的偉大事業結合起來，在未來的職業生涯中發光發熱。

（二）社會責任感和家國情懷

集成電路技術是我國信息產業的基石，對國家綜合國力和國防實力的提升有戰略性的意義。而西方國家在芯片設計和制造領域對我國實行多方位、多角度的封鎖和打壓，并且我國在EDA（Electronic Design Automation，電子設計自動化）工具和IP（Intellectual Property，知識產權）方面也存在技術積累不足的情況，這導致我國在自主研發先進工藝下高性能SoC芯片和先進IP的道路上困難重重。在這樣的背景下，新時代中國的發展對高校學生的成長和進步提出了更高的期待和要求。在“SoC設計”課程各模塊內，教師通過采用不同的教學方法和精心設置特殊示例的方式，幫助學生切身體會國內外集成電路前沿技術和產品的發展及差異情況，并結合最新時政熱點和行業發展近況，引導學生關注國家和社會的發展動向和需求，激發學生內心深處最質樸的家國情懷，激勵學生積極肩負起新時代國家給予的責任和期待，砥礪前行，為實現中華民族偉大復興中國夢而努力奮斗。

（三）永不言棄、開拓進取的創新精神

科技的發展和進步離不開個人的探索和創新。集成電路技術的迅速進步推動了電子信息產業的快速發展，同時，人們在高性能、低功耗、小體積等方面對集成電路產品日益增長的追求，促使集成電路產業不斷向更先進、更高速、高能效的方向發展，集成電路設計相關的技術也隨之日益更迭，而先進的集成電路制造和設計技術對產品的國際競爭力也起著極其重要的作用。這要求我國集成電路行業的研究人員要不斷開拓創新，在技術上突破封鎖或探索“彎道超車”的新方法。中國集成電路產業從上游的材料和設備，到中游的設計所需的EDA工具和工藝技術，都需要大量的高素質人才不斷推陳出新，不畏艱難，勇往直前。在“SoC設計”課程的實施環節，教師可在每個模塊的教學過程中創造開放和鼓勵的創新氛圍，引導學生積極參與、理性分析與大膽思考，集思廣益，同時幫助學生增強專業自信心和課堂參與積極性；在課程的考核環節，不采用傳統的考核方式，而是通過設置開放性題目，讓學生在設定的框架內知難而進、自由發揮，幫助學生形成開拓進取的創新思維。

三、“SoC設計”課程思政實施路徑

（一）專業知識模塊化教學

針對“SoC設計”課程的特點，結合課程內容的知識體系和集成電路行業發展現狀，將課程主要內容分為3大模塊（表1）。

1.SoC設計的整體流程

模塊一為SoC設計整體流程的相關內容。在緒論部分主要介紹目前國內的集成電路產業鏈基本情況，集成電路設計方法變化史，SoC設計的特點、關鍵技術和發展趨勢及挑戰；SoC設計流程及SoC設計與EDA工具部分主要包括SoC主流設計流程及各流程所需的主要EDA工具的介紹。在該模塊的授課過程中，教師在專業基礎知識中主要融入了有關社會責任感和家國情懷的思政元素。在講授集成電路產業鏈基本情況時，教師通過介紹西方某些國家在集成電路設計領域對我國進行的全方位的針對和封鎖，引導學生關注國際形勢變化和國家發展需求；在分析SoC設計的特點時，以集成電路標志性成果為例，通過對比國內外最新SoC芯片產品，引導學生主動思考SoC芯片產品化的巨大需求和我國對高層次、高素質的集成電路設計人才的需求，引導學生明確作為新時代集成電路行業的冉冉新星所肩負的責任，激勵學生努力學習專業知識；在EDA工具介紹部分，引入教材中沒有但最近幾年在集成電路行業比較流行的“反向分析”EDA工具的內容，引導學生正確認識當下“反向分析”EDA技術的合理性。

2.SoC設計具體流程和關鍵技術一

模塊二涉及SoC設計的部分流程和部分關鍵技術。對于這部分內容，學生在培養方案的前序課程中并未進行系統全面的學習。在講解SoC設計具體流程和相關內容時，教師引入對應的崗位需求、相關專業知識和技能的要求信息，引導學生客觀、正確地認識集成電路行業中不同崗位的特點和要求，并從自身實際情況和當前產業需求出發，樹立正確的擇業觀和適合的職業發展目標。在講授SoC設計中常用的處理器、總線、存儲器和多核處理器相關內容時，引入國內外最新相關產品和科研情況，幫助學生深刻認識相關產品的發展需求和方向，明確關鍵技術突破所需要的基礎知識和專業知識，激發學生學習的熱情和積極性。

3.SoC設計具體流程和關鍵技術二

模塊三包括SoC設計的部分流程和部分關鍵技術。對于這部分內容，學生已通過培養方案中前序課程的學習基本掌握。該模塊主要采用翻轉課堂的教學方法，以學生為課堂主體，充分發揮學生的主觀能動性，營造學生與教師積極互動、共同學習的課堂氛圍，使課堂表現形式多樣化[5-6]。該模塊的翻轉課堂要求學生分為6個小組并完成相關內容的準備、設計和討論等任務，同時要求各小組在準備的過程中自主挖掘專業知識中所蘊含的思政元素。教師以小組的形式幫助學生培養與他人的溝通能力和團隊合作意識。翻轉課堂只限定主題，題目、內容、呈現方式及分工均由學生自主決定，對于各種技術中所包含的關鍵問題也由學生提出、分析和解決，并鼓勵學生采用書本與學科之外的方式方法有理有據地解決。小組課堂展示結束后，由其他小組學生進行提問和打分。

（二）思政元素“滴灌式”融入

“滴灌”是一種具有高效率且節水的農業灌溉方法，而“滴灌式”教育則是一種持續的、有親和力的思政融入方法。“滴灌式”教育強調系統協調，將思想政治教育“潤物細無聲”地融入至專業知識的教育中[7]。其要求專業知識和思想政治教育內容互融，用思想政治教育的思維方式引導專業學習，用專業知識的學習豐富和踐行思想政治教育內容[8]。由于“SoC設計”課程綜合性較強，且學生在學習課程之前已學習大量的專業課程，對專業知識有基礎的認識和理解，因此，在進行思政元素提煉時，需避免和其他專業課程重復，應更為系統地考慮各知識點和思政元素的關聯，結合我國集成電路產業的實際發展情況、當前關鍵技術的現狀及當前復雜的國際形勢，積極正向地引導學生。

“滴灌式”教育還強調多維度地進行課程思政。因此，教育可從“課前—課中—課后”多個事件跨度和“學習平臺—課堂—課下”多空間維度，結合各模塊內容的特點和授課方式進行思政元素的融入。課前，通過學習平臺發布學習二維碼（學習視頻）和思考題，并將思政元素融入思考題中。課中，在模塊一和模塊二的講授過程中，除了融入核心思政元素外，還應充分挖掘其他思政元素，如在存儲器設計時，讀操作和寫操作對存取晶體管的要求是沖突和矛盾的，必須根據設計需求平衡讀操作和寫操作，設計時要首先根據設計需求找準設計的主要矛盾等；在進行模塊三的翻轉課堂時，在負責授課的小組完成授課過程后，其他小組可根據授課小組的講授內容提出自己的見解和與專業知識相關的思政元素。課后，學生需完成思考題、作業和大作業，并在課程結束后，進一步深化所學和所感。此外，在學習平臺的資料區，教師會根據學生上課的實際情況及最新行業熱點信息及時上傳文獻、書籍等資料。

（三）課程考核機制的優化

傳統的考核方式以平時成績和閉卷考試為主，而考慮到“SoC設計”課程特點和課程性質，將考核形式變為平時成績和研究報告，同時以任務驅動的方式將思政元素融入考核過程中[9]。其中，平時成績包括翻轉課堂、課堂互動討論、作業、大作業、隨堂測試。課堂互動討論主要對學生的課堂參與度進行評定，作業主要對學生運用基本原理和方法分析實際問題的可行性進行評定；大作業主要考查學生對多個知識點的綜合運用情況，考查學生解決較為復雜的工程問題的能力，并且有一定的開放性題目的比例，如“解決亞穩態問題你會選擇哪種方案，為什么？”“如果作為用人單位，你會更看重哪部分知識，為什么？”“關于時序約束部分的內容你會如何出題？”等。研究報告的主體為SoC設計相關的關鍵技術現狀及目前行業所關注的熱點問題，包括人工智能EDA工具、跨維度異質集成、量子芯片等。

四、結束語

如何將課程思政內容親和、有機地融入理工科專業課程，是專業課教師需要持續思考和反思的問題。在新時代背景下，教師應在提高自身專業素質的同時，努力提升自身的思想政治教育水平，積極關注熱點前沿科技和國際形勢，不斷積累特色思政元素，以身作則，潛移默化地影響學生。文章以“SoC設計”課程為例，探索在不同教學環節多維度地融入思政元素，以期能為同類課程提供一些思路和參考。

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■ 編輯∕王力

收稿日期：2023-12-08" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 修回日期：2023-12-26

作者簡介：李洪辰，女，講師，博士，研究方向為數字集成電路設計研究；曹貝，女，講師，博士，研究方向為數字集成電路設計、可測性設計技術研究。

基金項目：黑龍江大學第三批課程思政建設項目“數字集成電路設計”（2022）