“数字芯片后端设计”课程思政教学探索

［摘 要］ 中华优秀传统文化孕育了伟大的民族精神，包括责任担当的奉献精神、忘我投入的牺牲精神、自强不息的奋斗精神、团结一致的协作精神。民族精神在集成电路科技人才众志成城、不畏艰险、攻坚克难，打破西方国家围堵，实现我国高端芯片独立自主研发的艰苦努力中得到了充分彰显。将民族精神融入高职课程“数字芯片后端设计”的课程思政教学，进行了一定探索，通过引导学生树立远大理想，建立发展目标，塑造学生不畏困难、勇挑重担、团结协作的精神品格，提升了芯片“卡脖子”领域人才培养成效。

［关键词］ 中华优秀传统文化；民族精神；课程思政；芯片后端设计

［基金项目］ 2021年度广东省高职教育教学改革研究与实践项目“一芯一专业 全流程项目贯穿式集成电路人才培养模式研究”（GDJG2021385）；2021年度深圳信息职业技术学院校级教研项目（2021dbpjgyb13）

［作者简介］ 田晓华（1980—），男，湖北当阳人，博士，深圳信息职业技术学院微电子学院高级工程师（通信作者），主要从事数字集成电路设计研究。

［中图分类号］ G711 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）06-0157-04 ［收稿日期］ 2022-12-02

引言

中华优秀传统文化是发展中华文明成果的根本动力，为国人提供了立身处世的行为规范和精神归属。中华民族精神是中华民族赖以生存和发展的精神纽带，是创新社会主义先进文化的民族之魂。中华民族在悠久的历史演进过程中逐渐形成和发展了以伟大创造精神、伟大奋斗精神、伟大团结精神、伟大梦想精神为主要内涵的伟大民族精神。她以爱国主义为核心，具体表现又包括奉献精神、牺牲精神、奋斗精神、协作精神等精神［1］。

当前，随着社会经济、科技发展和全球化进程的加快，世界各国间文化交往频繁，文化冲突和相互影响不可避免，呈现出多元文化发展趋势。在这种复杂的社会环境中，大学生群体受到了不同程度的影响，出现了国家观念淡薄、民族意识淡化及民族精神削弱等现象。在大学生中开展融入了优秀传统文化的中华民族精神教育，增强学生的爱国主义情怀和文化认同感，具有紧迫的现实意义。

高校思政教育如何将思政课程转化为课程思政，化解思政课与专业课教学“两张皮”的难题，教育领域专家学者结合不同专业和课程进行了诸多启发性探讨［2-3］。高职集成电路相关专业肩负着培养我国芯片“卡脖子”领域专业技能人才的重任，人才培养面临学生基础弱、专业课程难、实践技能要求高等困难。“数字芯片后端设计”是我校高职集成电路人才培养的专业核心课程之一。本文以此课程教学为载体，探索了将奉献精神、牺牲精神、奋斗精神及协作精神等四个方面的教育融入集成电路人才的课程思政教学，并取得了一定成效。

一、责任担当的奉献精神

德国哲学家黑格尔说过：一个民族有一群仰望星空的人，他们才有希望。奉献精神在中华优秀传统文化中有着悠久历史和广泛应用。无论是对家庭、社会还是国家，奉献精神都是一种崇高的品质。我国自古就宣扬为社会、国家奉献的楷模，出现了大批“天下兴亡，匹夫有责”的优秀代表人物，如我国核武器研制与发展的领导者邓稼先、“杂交水稻”之父袁隆平、地球物理学家黄大年、“中国天眼”之父南仁东等。他们以毕生奉献的行动为国家发展和社会进步做出贡献。在“数字芯片后端设计”课程教学中，笔者通过对我国科技艰难曲折的发展历程和受到西方国家打压的芯片产业的介绍，鼓励大学生以这些专家为榜样，培养舍我其谁的责任感，在国家有难、社会急需的时刻，勇敢站出来，担当责任，用勇气和才华完成人民赋予的使命。

当前我国芯片行业在生产原材料、制造设备、EDA设计与仿真软件、集成电路IP核等环节都受到西方国家的限制和禁运，集成电路产业人员面临困难多、短期回报低的问题。教师在教学中通过讲述老一辈科技英才在各个领域从零开始并取得巨大成就的事迹，培养学生勤劳勇敢的品质、责任担当的奉献精神，树立为集成电路行业突破重围、为国家和社会建功立业的使命感。

学生在专业课学习中理解了人生中必然会遇到各种困难和问题，解决之道在于勇于承担各种责任。有了责任感才能敬业，才能不断进取，踏实前行，在奉献中体现个人价值，直至成功。学生认识到，个人理想只有同国家前途和民族命运相结合才有价值，个人追求只有同社会需要和人民利益相一致才有意义。新时代青年只有胸怀忧国忧民之心、爱国爱民之情，才能准确定位自己的人生目标和奋斗方向。当前，我国集成电路产业的发展正处在攻坚克难的关键阶段，培养人才梯队的奉献精神和使命感对产业的发展和破局尤为重要。

二、忘我投入的牺牲精神

回望中国共产党百年发展和新中国建设历程不难发现，中国在伟大复兴之路上设定的奋斗目标，有的已经变成现实，有的正在变成现实。国家取得如此巨大的变化和辉煌成就，是革命先辈和一代代建设者通过艰苦卓绝努力乃至鲜血和生命的代价换来的。习近平总书记强调，对一切为党、为国家、为人民作出奉献和牺牲的英雄模范人物，我们都要发扬他们的精神，从他们身上汲取奋发的力量［4］。

青年学子生长在和平幸福的时代，都经历和感受到了我国经济的高速发展和社会日新月异的变化。在“数字芯片后端设计”教学中，教师通过讲述在我国集成电路产业发展历程中那些夜以继日、牺牲家庭和休息时间甚至放弃国外优越待遇毅然回国助力产业发展的科技专家、研发人员及产线工作者的事迹，并结合晶圆厂、封测厂的参观实践活动，让学生感受集成电路行业工作者的伟大和崇高。这些为了国家产业发展而牺牲自我的科研学者、技术专家同样是当代学生的榜样。

在“数字芯片后端设计”具体教学中，教师在讲授专业知识时，结合数字芯片后端设计工作的性质特点，培养学生对芯片设计工作中个人牺牲精神的认同感。芯片设计的后端设计阶段相对芯片设计其他阶段，需要更多的重复性设计和验证工作，多个设计阶段如芯片布图、布局、时钟树综合及布线等可能需要多次重复和调整设计参数。一个项目的后端设计往往要耗费数月较长的工作周期，而且为了赶上项目进度节点，节假日和深夜加班是后端设计工程师常见的工作模式。通过学习革命英烈和产业建设者的事迹，学生能够理解并认同在设计工作中牺牲个人休息、忘我工作，是个人对提升国家芯片设计产业水平的点滴贡献，也逐渐理解现阶段牺牲休息时间，反映的是一种学习态度、工作状态。牺牲休息时间，忽略个人得失，集中精力，专注于学习，沉浸于工作，为成就学业或事业奠定了坚实的基础。

牺牲精神是大学生步入社会后社会价值的体现，敢于破釜沉舟，敢于自我牺牲，才能成为勇挑重任的集成电路产业中坚力量。

三、自强不息的奋斗精神

为争取民族独立复兴，中国共产党带领中国人民在逆境中奋发、在奋斗中自强，经过新民主主义革命赢得民族独立和人民解放，经过社会主义革命、建设和改革，一个积贫积弱的东方大国正逐步成为繁荣昌盛、充满生机活力的社会主义国家。世界上没有免费的午餐，要想过幸福生活就要靠自己努力奋斗。自强不息的奋斗精神已经深深根植于博大精深的中华文明，激发于火热的社会实践，升华凝结于中国人民的创造力，使中华民族自立于世界民族之林。

“数字芯片后端设计”教学在课程思政环节引入了中国共产党团结带领全国各族人民自强不息的奋斗历史以及国家科技发展的案例。教师结合当前复杂的国际形势，介绍了我国集成电路行业所处的国际斗争环境。通过对比当年美国对日本集成电路产业的打压以及日本芯片公司萧条的发展现状，让学生明白先进技术是买不来的，妥协退让没有出路，只有发扬独立自主、勇于战斗的精神，才能避免被动局面，赢得生存和发展机会。

集成电路专业高职大学生是未来我国集成电路产业的中坚技术力量，是实现我国芯片设计与制造领域弯道超车的后备军。青年学生需要学习先辈们的斗争精神，在学校学习阶段树立远大志向，要有“初生牛犊不怕虎”的勇气，在遇到国外压力和国内社会矛盾、各种挑战、重大风险、重重阻力时，要敢于斗争，善于斗争，掌握斗争的主动权，在斗争中增长才干，服务社会。青年学生要为国内芯片行业的崛起而不断努力学习知识技能，像革命前辈和老一辈科学家那样，沉着应对西方国家的打压，勇挑重任，不断攻克技术难关，积累科技硬实力，为我国集成电路产业的逆势发展贡献力量。

四、团结一致的协作精神

《团结就是力量》是新中国革命建设年代中广为传唱的经典歌曲。在团结合作中汲取前行力量，是国家建设和社会发展不断取得胜利的重要保证。团结一致是中华民族精神的具体体现。团结一致就没有翻不过的山，携手协作就没有迈不过的坎。古人云：“兄弟齐心，其利断金。”当代优秀的中国科研人员正在团结一切力量、利用一切资源，打破西方国家对我国集成电路产业发展的围堵扼杀。目前，我国在集成电路产业链的上下游的各个环节的力量充分协作，资金、人才和资源深度整合，已取得若干重大突破，基本实现了全产业链从晶圆和芯片制造材料、先进制程工艺设备、芯片设计与制造EDA软件到高端封装测试设备的自主可控［5］。2023年，华为推出新一代5G手机处理器芯片［6］，这标志着我国整个集成电路产业链在国家大力支持下，团结协作，成功取得了技术突围的阶段性成果。

团结一致、同舟共济的协作精神也被借鉴引入“数字芯片后端设计”的课程思政教学中。在课程背景介绍阶段，学生了解到在集成电路产业链中，芯片设计本身就是一个分工精细、团队协作的职业岗位，而“数字芯片后端设计”课程所涉及的芯片布图规划、电源规划、芯片布局、时钟树综合、芯片布线、面向制造的芯片设计收尾、物理验证、时序验证及功能仿真等设计步骤在大规模芯片设计项目中是由后端设计团队中的多名工程师分工协作完成。整个芯片设计项目如同一个战场，芯片设计的项目经理相当于战场中的指挥长，负责组织和协调各个环节有条不紊的工作。通过芯片后端设计项目与一个战场对比，可以让学生明白：团结协作，团结是前提，协作是核心。团结协作要有大局意识、奉献精神，才能将个人的、集体的聪明才智最大化地发挥出来。

为了锻炼学生的协作意识和团队合作能力，课程将较复杂的后端设计项目设置为小组合作完成的形式。小组组长模拟项目经理的职责，为2～3名组员分配后端设计任务。各个组员参与项目整体设计的讨论，重点完成自己设计的环节工作，并做好与相关环节组员的任务交接工作。组长负责芯片项目的指标设定以及芯片交付的验收工作，并协助各个组员设计步骤。项目总结实验报告由组员提供各自步骤的实验输出数据、芯片版图截图等，组长负责报告汇总，组员参与实验报告编辑。

在课堂实践教学中，小组分工协作的项目方式取得了较好的教学成效。该方式结合芯片后端设计的多任务步骤的特点，提高了项目组员的参与积极性和协作能力，提升了组长的任务大局观和沟通协调能力。相对于课程前期单人完成实验项目的方式，分组协作提升了项目的完成质量，发挥了部分优秀学生的学习积极性，也带动了部分基础薄弱学生的实践参与度和学习效果。

我国高等教育日益重视大学生的团队精神和团队协作能力培养。学校不断打造合作平台，增强合作机会。教师在类似的实践教学活动中率先垂范，通过各种途径激发学生交流与合作的热情。学生应积极主动参与学校在课上和课下组织的各种团队活动，参与校级或更高级别的大学生创新创业项目训练和竞赛，多协商，多沟通，相互帮助，共同提高专业技能和软性能力。团结激发力量，协作铸就成功。

五、展望

责任担当、忘我投入、自强不息、团结一致等中华优秀传统文化，已凝练成新时代迎难而上、团结高效、众志成城、无私奉献及共克时艰等民族精神。2018年以来，我国集成电路产业面对西方国家的制裁、禁运、围追堵截，自力更生，不断发展壮大，一大批“90后”“00后”成长起来，成为撑起我国芯片研发、制造的中坚力量。中华优秀传统文化中凝练的民族精神激发了当代大学生群体的爱国主义情怀、强国信心，给大学生注入了强大的精神动力。

本文在高职“数字芯片后端设计”课程的教学实践中，将中华优秀传统文化和中华民族精神中的具体表现——奉献精神、牺牲精神、奋斗精神、协作精神等四个方面引入课程思政教学环节，结合课程内容以及实际工作岗位特点，激励学生投身我国“卡脖子”的集成电路产业，学习和发扬吃苦耐劳、勇于牺牲、善于战斗及团结协作的精神品质，将中华民族精神植根于心，落实到专业课程学习和成人成才的点滴行动中，为中华民族伟大复兴贡献力量。本文教学团队在专业课教学中融入课程思政取得了一定成效。学生的学习热情、知识技能和学习成效、专业和岗位的认同感、参与国家产业建设的使命感均得到了提升。该团队计划在其他相关的芯片设计、测试、封装及验证等课程中进一步探索将中华优秀传统文化、中华民族精神与课程思政相结合的教改实践，为高职集成电路相关专业学生树立目标、建立信心，为我国集成电路产业发展培养合格人才。