新工科下集成电路专业人才培养的改革探究

［摘 要］ 集成电路产业是支撑国家经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业，是体现国家综合实力的重要标志之一。面对西方国家对我国集成电路企业的技术封锁，高校应加强集成电路专业人才培养，构建多样化高素质创新人才培养模式。首先，从教学内容与实践课程的设计、考核方式等总结当前高校集成电路专业人才培养中存在的问题；然后结合新工科建设的宗旨，针对上述问题提出高校应通过更新课程内容、强化实践内容和实践评估、产教融合等方面改革创新人才培养环境，以提高集成电路专业学生的综合实践能力为目标，为国家培养出更多复合型、应用型的集成电路专业人才，实现国家人才强国战略。

［关键词］ 新工科；集成电路专业；人才培养

［基金项目］ 2023年度华侨大学实验教学与管理改革项目“《集成电路设计与分析实验（B）》课程改革与教学实践”（SY2023J20）

［作者简介］ 杨 骁（1978—），男，湖南邵东人，博士，华侨大学信息科学与工程学院副教授，主要从事集成电路设计研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）13-0173-04 ［收稿日期］ 2023-10-20

引言

集成电路专业是针对国内集成电路设计和系统设计人才的大量需求而设立的专业，属于多学科交叉、高技术密集的学科，涉及物理、材料、封装与测试等学科。在西方国家对我国集成电路企业的技术封锁下，加快产业发展，促进结构调整与升级，培养集成电路人才是解决“卡脖子”问题的关键。因此，如何加快集成电路人才的培养是当前高校教育教学的重要任务之一。

一、目前集成电路人才培养中存在的问题

（一）教学内容设计有待提高

教学内容更新滞后。由于技术革新和资本的大量投入，多年来，集成电路产业一直以倍于国民经济的增长速度迅猛发展，基本上每年都会有技术更新，只依赖书本的知识已然不能让学生掌握技术前沿。更何况，有些高校部分教材仍是十多年前的版本，导致其培养的集成电路专业学生无法及时掌握先进的设计方法和制程工艺。因此，待学生走上工作岗位，尤其是本科生，他们所掌握的知识与行业需求之间存在较大差距，很难满足行业与企业的需求。

（二）课程设置不尽合理

教学设计上往往注重理论知识的灌输，缺乏与实际工程应用的结合，造成学生的设计能力和动手实践能力不足。以小信号电阻为例，学生只会机械地套用电流电压公式，在实际设计中，不知道如何根据所学知识设计指标与参数，无法将理论思维向实际设计中转换。

集成电路专业偏向工程应用，对电路基础有较高的要求，需要灵活运用电路设计工具进行设计和仿真，必须深刻理解电路核心原理以及电路的各种架构选择。但目前高校可能更加注重微观器件层面的剖析，对电路和系统设计方面的课程覆盖不够。

（三）实践教学内容不够丰富

高校教师大多数是从校门到校门，没有太多的工程经验，实践教学课程设计往往理论成分过重，比如注重对单个器件的参数和特性的测量，缺乏对集成电路和系统方面的设计和仿真分析，导致学生在专业实践能力培养方面稍显不足。实践课程是学生工程实践能力培养的关键环节。目前高校大多让学生在实践课时内，采用一些EDA工具，根据实验教材指导书籍进行几项指定电路的功能仿真验证，这样的操作方式显然不能满足当前人才培养的需求。

（四）考核方式单一

集成电路专业学业的评价方式单一。例如，划分到专业课的实践教学，其评价的主要方式还是期末考试成绩；专业实验课评价的主要方式则是实验报告成绩。这种考核都是以书面成绩作为单一的评价方式，一方面缺乏对实践过程的考核和监督；另一方面不容易调动学生的积极性，弱化了学生的实操能力。例如，学生可能只关注考试成绩而忽视了实践过程中的实际操作和思考能力的培养。因此，有必要改进评价方式，更全面地考量学生的实践能力和学习质量。

由此可见，在集成电路专业人才教育上，目前的人才培养模式已很难适应国家的战略需求。为更好地支持我国集成电路产业的技术发展，培养更多符合新兴信息技术发展需要的人才，迫切需要加强相关集成电路专业的教育体系建设，改革教育教学模式和培养方法势在必行。

二、集成电路人才培养的改革方向

在“复旦共识”“天大行动”“北京指南”新工科建设三部曲（如图1所示）的引领下，把握时代新机遇，聚焦国家新需求，谋划工程教育新发展，以技术发展为导向，更新工程人才知识体系［1-2］；以学生的兴趣为出发点，创新工程教育的方式和手段；依托校内外资源，打造开放融合的工程教育形式［3］。结合我校集成电路专业人才培养的实际情况，本文提出以下五点改革措施。

（一）更新课程内容，引入先进设备和工具

重新审视、更新集成电路专业的课程内容，结合行业发展趋势和技术创新，及时更新课程内容，保持与最新的技术和应用接轨［4-5］。例如，增加先进的集成电路设计方法和工具的教学内容，引入新兴的芯片设计和制造技术等。同时更新实验室设备，引入先进的集成电路设计和测试工具，并提供相关的业务培训和指导，帮助学生充分利用工具进行实践操作，让学生能够熟悉和掌握最新的工具和技术。

（二）强化实践环节

关注实践环节的内容实质，保障充足的实践机会，让学生能够在实际项目中进行集成电路设计、仿真和测试等实践操作。比如，设计实践课程内容时，将实验内容分为三步：第一步，要求做几种电路前端仿真验证与设计，指定电路，学生画出原理图，仿真并分析仿真结果；第二步，设定电路指标要求，学生自己设计电路结构与参数，仿真验证，完成前端设计；第三步，选择一个电路进行前后端完整设计，前端设计须符合功能电路基本指标，后端设计实验则侧重版图设计、RC寄生抽取等制造工艺相关物理实现问题。另外，可以给予学生更多使用EDA实践平台的机会，让学生独立思考、实践创新。

除了大纲规定的实践课时外，高校还可以引入行业专家或企业代表举办讲座或分享实践经验［6］，让学生了解实际工作中的需求和挑战，有助于学生将所学知识与实际应用紧密结合，并增强他们的职业规划意识。引入企业真实的工程项目和设计案例，让学生能够真实地接触和解决实际问题。

同时，高校还可以积极建设校内实践基地［7］，使之逐渐成为学生实践能力培养的重要手段。但是应注意部分校内导师的培养意愿可能不强：一是高校在师资评聘和晋升等方面基本上还是以学术、科研的要求为导向，迫于学术成果的压力，使得一部分具有实践指导能力的教师不得不把主要精力投入容易产出成果的学术研究方向；二是高校教师绝大多数都是擅长学术理论，没有相应的工程实践经历，可能难以担当训练学生实践能力之责。因此，高校建立校内实践基地应提前谋划，在师资引进上，偏重于既有丰富专业知识又有较强专业实践能力的“双师型”教师；在职称评聘上，不应以论文等学术成果为唯一的评判指标，适当引入科技成果等能体现高校教师科技实践能力的指标，引导高校教师多方面提高教育教学、科研等业务能力。

（三）强化实践能力评估

以考促建，建立科学的实践评估体系。通过设计项目、实验报告、实践成果等方式，对学生的实践能力进行多维度、多角度地评估，更多地侧重对实践过程的考核，并在过程中提供详细的、分阶段的反馈和指导，促进学生及时发现问题，改进并提升学生个人的实践能力。

（四）以赛促教，以赛促学

1.以赛促教。2018年10月，教育部发布的《关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》指出，围绕激发学生学习兴趣和潜能深化教学改革，鼓励学生通过参加社会实践、科学研究、创新创业、竞赛活动等获取学分。比如全国大学生集成电路创新创业大赛，首先应熟悉模拟集成电路设计的整个设计流程，其次需要熟练运用EDA工具。针对这些比赛要求，在理论教学上，教师需要对教学内容做一些调整。比如，传统的教学一般是根据教学大纲一步一步地依次讲解，整个教学是以教师为主导，学生更多的是被动吸收。而带着比赛的思维，在新课程的第一节课引入学习目标，让学生明白学什么、为什么学、怎么学，使其带着一种解决问题的思维逻辑学习。同时，在教学中，更多地以启发式思维引导学生自主学习，提高学生分析和解决问题的能力，树立科研意识。

2.以赛促学。比赛即学习，比赛也是一个知识积累大爆发的过程。在准备比赛的过程中，包括建立目标、设计方案、修正方案、发现问题、查阅资料、解决问题等一系列环节，这是一个不断学习的过程，也是理论知识与实践能力有机结合的过程。通过比赛，学生可以反思学习效果，找到今后学习的方向与目标。

（五）强化产教融合

2021年9月，习近平总书记在中央人才工作会议上强调：“要培养大批卓越工程师，努力建设一支爱党报国、敬业奉献、具有突出技术创新能力、善于解决复杂工程问题的工程师队伍。要调动好高校和企业两个积极性，实现产学研深度融合。”［8］2022年10月，习近平总书记在党的二十大报告中再次强调：“加快建设国家战略人才力量，努力培养造就更多大师、战略科学家、一流科技领军人才和创新团队、青年科技人才、卓越工程师、大国工匠、高技能人才。”［9］培养卓越工程师已然成为我国当前建设国家战略人才力量的重要任务。从2022年教育部与其他政府部门相继出台的一系列培养卓越工程师相关的政策文件来看，深化工程硕士研究生、博士研究生等人才培养体系改革是推进新时代卓越工程师教育工作的重要着力点。尤其对于集成电路这种工程应用背景很强的学科，校企联合、产教融合越来越重要，形成“让学生走出去，让企业走进来”的双向奔赴的技术交流与合作。

一方面，正向输出。开设与建立集成电路相关的实习基地，让本科生、研究生能够进入企业中参与真正的生产实习活动，以进行更深度的学习。通过实践，学生能够更好地理解和应用所学知识，提高实践能力。另一方面，反向引进。引进企业的真实问题作为学生课程设计、毕业设计的题目，达到一定的条件，甚至可以让有能力的学生在企业中完成毕业设计。这样既有利于学生对行业发展的关注，提升学生的专业实践知识水平，全面培养学生的工程实践能力，使学生提前与社会接轨，又可以让企业与高校信息共享，引导高校建立以企业需求为导向的科技攻关研究。

目前，一些高校的校外实践基地依托已有研发合作基础的企业，实行“双导师制”，共同指导学生的专业实践。在校外实践基地和双导师的产学合作模式下，学生能真正参与到从产品的研发设计到加工生产、质量过程的监控和最后产品的形成的整个过程，并且协助企业对过程中出现的具体问题进行分析和解决，能够比较全面地了解行业的产业情况，达到了比较理想的专业实践效果。

但校外实践基地也暴露出一些问题：如出于对学生的安全、管理等事项的担忧，部分企业担心承担过大责任，参与校外实践基地建设的积极性不高；校内和校外导师责任划分不够明确，不能较好地协调配合共同指导研究生；校外导师的供不应求，导致校外导师质量不高。因此，在建设校外实践基地时，高校应建立需求目标，细化建设方案，厘清企业与学校的职责、权利与义务，将校外实践基地与高校之间协调管理的事务做细做实，切实降低校外实践基地建设的风险，建立企业与高校之间合作共赢的局面。

强强联合的校企合作，实现了产教融合，既充分利用了企业资源，为高校的学生提供了更丰富的实践机会和实践环境，提高了学生的实践能力和创新能力，使其更好地适应未来集成电路行业的需求和发展。同时，企业的技术瓶颈、技术难题可以在高校得到有效地解决。

结语

集成电路产业作为我国重要的新兴战略性产业之一，对国民经济和社会的发展起到了重要的推动作用。产业的发展需要人才，人才是技术发展的基石。尽管当前在集成电路专业人才培养中存在一些问题，但是在新一轮科技革命与产业变革下，各高校集成电路专业等新工科人才的培养坚持紧跟时代，开拓创新，并结合自身情况，优化培养方案，以提高集成电路专业学生的综合实践能力为目标，必能培养出一批符合国家人才强国战略和集成电路产业需求的人才。