集成电路设计与集成系统专业课程思政融入与探索

摘    要：文章以“SoC设计”课程为例，对集成电路设计与集成系统专业（以下简称“集成电路专业”）课程思政融入进行探索。从立德树人根本任务出发，围绕专业面向国家战略需求培养高素质应用研究型人才的培养目标，根据学生的特点，并结合课程内容的知识体系及集成电路行业发展现状，采用模块化教学和“滴灌式”教育相结合的方式，探索在多时间跨度和多空间维度进行课程思政融入，使思想政治教育贯穿教学全过程。

关键词：课程思政；模块化教学；“滴灌式”教育；“SoC设计”课程

中图分类号：G641      文献标识码：A      文章编号：1002-4107（2024）08-0094-03

一、引言

习近平总书记在党的二十大报告中指出，“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑”[1]。高校肩负着立德树人的根本任务，在人才培养过程中，不仅要注重基础和专业知识的传授，还需注重思想道德和创新意识的引导和熏陶，以培养新时代发展所需的知识扎实、信念坚定、勇于担当、敢于创新的人才。习近平总书记强调，“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，努力开创我国高等教育事业发展新局面”[2]。思想政治教育是理想信念和政治方向的教育，而不仅仅是传授专门知识[3]。在教学实施过程中，如何将思想政治教育内容有亲和力地融入到专业课程中，是高校教师需要思考的关键问题。

黑龙江大学集成电路专业围绕黑龙江省“4567”现代产业体系，以国家前沿战略需求为导向，聚焦“卡脖子”关键技术，培养国家所需的应用研究型人才。尤其当前集成电路芯片朝着高能效、大规模、大容量的方向发展，出现了灵活、低成本、高可靠性的片上系统——SoC。为了培养符合集成电路产业发展的人才，专业增设了“SoC设计”课程。通过对课程的学习，学生可掌握SoC设计的关键技术，具备分析和解决SoC设计中工程问题的能力。同时，课程可培养学生对我国前沿科技发展的创新精神和对国防发展的担当意识，以及加深学生对我国集成电路产业发展的正确认识、对产业发展的荣誉感和使命感。课程设置围绕专业培养目标，采用模块化教学和“滴灌式”教育相结合的方式进行思政元素融入。

二、“SoC设计”课程思政建设目标

从立德树人根本任务出发，围绕习近平总书记提出的全方位育人理念，考虑专业培养高素质、高层次的集成电路专业人才的培养目标，“SoC设计”课程除培养学生

成为具备专业知识素养和人文社会科学素养的应用研究型人才外，还注重引导学生树立正确的择业观和职业发展目标，培养学生的社会责任感和家国情怀，以及永不言弃、开拓进取的创新精神。

（一）正确的择业观和职业发展目标

习近平总书记在四川考察时强调，“保持平实之心，客观看待个人条件和社会需求，从实际出发选择职业和工作岗位”[4]。集成电路产业链从上游、中游到下游覆盖范围较广，行业分工十分明确。学生就业的岗位类型多，薪资待遇也有所差别。“SoC设计”课程涵盖集成电路产业链和集成电路设计全流程相关内容，通过模块化教学和“滴灌式”教育相结合的方式，帮助学生明确集成电路产业发展趋势和不同就业岗位的特点，以及需要具备的专业素养，引导学生正确看待不同岗位之间的薪酬差异，综合考虑自身的特点、兴趣、行业现状及国家发展的需求，选择合适的、能激发个人热情和动力的岗位，并立足于岗位实际定位和特色，把个人的理想追求同党和国家的伟大事业结合起来，在未来的职业生涯中发光发热。

（二）社会责任感和家国情怀

集成电路技术是我国信息产业的基石，对国家综合国力和国防实力的提升有战略性的意义。而西方国家在芯片设计和制造领域对我国实行多方位、多角度的封锁和打压，并且我国在EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）工具和IP（Intellectual Property，知识产权）方面也存在技术积累不足的情况，这导致我国在自主研发先进工艺下高性能SoC芯片和先进IP的道路上困难重重。在这样的背景下，新时代中国的发展对高校学生的成长和进步提出了更高的期待和要求。在“SoC设计”课程各模块内，教师通过采用不同的教学方法和精心设置特殊示例的方式，帮助学生切身体会国内外集成电路前沿技术和产品的发展及差异情况，并结合最新时政热点和行业发展近况，引导学生关注国家和社会的发展动向和需求，激发学生内心深处最质朴的家国情怀，激励学生积极肩负起新时代国家给予的责任和期待，砥砺前行，为实现中华民族伟大复兴中国梦而努力奋斗。

（三）永不言弃、开拓进取的创新精神

科技的发展和进步离不开个人的探索和创新。集成电路技术的迅速进步推动了电子信息产业的快速发展，同时，人们在高性能、低功耗、小体积等方面对集成电路产品日益增长的追求，促使集成电路产业不断向更先进、更高速、高能效的方向发展，集成电路设计相关的技术也随之日益更迭，而先进的集成电路制造和设计技术对产品的国际竞争力也起着极其重要的作用。这要求我国集成电路行业的研究人员要不断开拓创新，在技术上突破封锁或探索“弯道超车”的新方法。中国集成电路产业从上游的材料和设备，到中游的设计所需的EDA工具和工艺技术，都需要大量的高素质人才不断推陈出新，不畏艰难，勇往直前。在“SoC设计”课程的实施环节，教师可在每个模块的教学过程中创造开放和鼓励的创新氛围，引导学生积极参与、理性分析与大胆思考，集思广益，同时帮助学生增强专业自信心和课堂参与积极性；在课程的考核环节，不采用传统的考核方式，而是通过设置开放性题目，让学生在设定的框架内知难而进、自由发挥，帮助学生形成开拓进取的创新思维。

三、“SoC设计”课程思政实施路径

（一）专业知识模块化教学

针对“SoC设计”课程的特点，结合课程内容的知识体系和集成电路行业发展现状，将课程主要内容分为3大模块（表1）。

1.SoC设计的整体流程

模块一为SoC设计整体流程的相关内容。在绪论部分主要介绍目前国内的集成电路产业链基本情况，集成电路设计方法变化史，SoC设计的特点、关键技术和发展趋势及挑战；SoC设计流程及SoC设计与EDA工具部分主要包括SoC主流设计流程及各流程所需的主要EDA工具的介绍。在该模块的授课过程中，教师在专业基础知识中主要融入了有关社会责任感和家国情怀的思政元素。在讲授集成电路产业链基本情况时，教师通过介绍西方某些国家在集成电路设计领域对我国进行的全方位的针对和封锁，引导学生关注国际形势变化和国家发展需求；在分析SoC设计的特点时，以集成电路标志性成果为例，通过对比国内外最新SoC芯片产品，引导学生主动思考SoC芯片产品化的巨大需求和我国对高层次、高素质的集成电路设计人才的需求，引导学生明确作为新时代集成电路行业的冉冉新星所肩负的责任，激励学生努力学习专业知识；在EDA工具介绍部分，引入教材中没有但最近几年在集成电路行业比较流行的“反向分析”EDA工具的内容，引导学生正确认识当下“反向分析”EDA技术的合理性。

2.SoC设计具体流程和关键技术一

模块二涉及SoC设计的部分流程和部分关键技术。对于这部分内容，学生在培养方案的前序课程中并未进行系统全面的学习。在讲解SoC设计具体流程和相关内容时，教师引入对应的岗位需求、相关专业知识和技能的要求信息，引导学生客观、正确地认识集成电路行业中不同岗位的特点和要求，并从自身实际情况和当前产业需求出发，树立正确的择业观和适合的职业发展目标。在讲授SoC设计中常用的处理器、总线、存储器和多核处理器相关内容时，引入国内外最新相关产品和科研情况，帮助学生深刻认识相关产品的发展需求和方向，明确关键技术突破所需要的基础知识和专业知识，激发学生学习的热情和积极性。

3.SoC设计具体流程和关键技术二

模块三包括SoC设计的部分流程和部分关键技术。对于这部分内容，学生已通过培养方案中前序课程的学习基本掌握。该模块主要采用翻转课堂的教学方法，以学生为课堂主体，充分发挥学生的主观能动性，营造学生与教师积极互动、共同学习的课堂氛围，使课堂表现形式多样化[5-6]。该模块的翻转课堂要求学生分为6个小组并完成相关内容的准备、设计和讨论等任务，同时要求各小组在准备的过程中自主挖掘专业知识中所蕴含的思政元素。教师以小组的形式帮助学生培养与他人的沟通能力和团队合作意识。翻转课堂只限定主题，题目、内容、呈现方式及分工均由学生自主决定，对于各种技术中所包含的关键问题也由学生提出、分析和解决，并鼓励学生采用书本与学科之外的方式方法有理有据地解决。小组课堂展示结束后，由其他小组学生进行提问和打分。

（二）思政元素“滴灌式”融入

“滴灌”是一种具有高效率且节水的农业灌溉方法，而“滴灌式”教育则是一种持续的、有亲和力的思政融入方法。“滴灌式”教育强调系统协调，将思想政治教育“润物细无声”地融入至专业知识的教育中[7]。其要求专业知识和思想政治教育内容互融，用思想政治教育的思维方式引导专业学习，用专业知识的学习丰富和践行思想政治教育内容[8]。由于“SoC设计”课程综合性较强，且学生在学习课程之前已学习大量的专业课程，对专业知识有基础的认识和理解，因此，在进行思政元素提炼时，需避免和其他专业课程重复，应更为系统地考虑各知识点和思政元素的关联，结合我国集成电路产业的实际发展情况、当前关键技术的现状及当前复杂的国际形势，积极正向地引导学生。

“滴灌式”教育还强调多维度地进行课程思政。因此，教育可从“课前—课中—课后”多个事件跨度和“学习平台—课堂—课下”多空间维度，结合各模块内容的特点和授课方式进行思政元素的融入。课前，通过学习平台发布学习二维码（学习视频）和思考题，并将思政元素融入思考题中。课中，在模块一和模块二的讲授过程中，除了融入核心思政元素外，还应充分挖掘其他思政元素，如在存储器设计时，读操作和写操作对存取晶体管的要求是冲突和矛盾的，必须根据设计需求平衡读操作和写操作，设计时要首先根据设计需求找准设计的主要矛盾等；在进行模块三的翻转课堂时，在负责授课的小组完成授课过程后，其他小组可根据授课小组的讲授内容提出自己的见解和与专业知识相关的思政元素。课后，学生需完成思考题、作业和大作业，并在课程结束后，进一步深化所学和所感。此外，在学习平台的资料区，教师会根据学生上课的实际情况及最新行业热点信息及时上传文献、书籍等资料。

（三）课程考核机制的优化

传统的考核方式以平时成绩和闭卷考试为主，而考虑到“SoC设计”课程特点和课程性质，将考核形式变为平时成绩和研究报告，同时以任务驱动的方式将思政元素融入考核过程中[9]。其中，平时成绩包括翻转课堂、课堂互动讨论、作业、大作业、随堂测试。课堂互动讨论主要对学生的课堂参与度进行评定，作业主要对学生运用基本原理和方法分析实际问题的可行性进行评定；大作业主要考查学生对多个知识点的综合运用情况，考查学生解决较为复杂的工程问题的能力，并且有一定的开放性题目的比例，如“解决亚稳态问题你会选择哪种方案，为什么？”“如果作为用人单位，你会更看重哪部分知识，为什么？”“关于时序约束部分的内容你会如何出题？”等。研究报告的主体为SoC设计相关的关键技术现状及目前行业所关注的热点问题，包括人工智能EDA工具、跨维度异质集成、量子芯片等。

四、结束语

如何将课程思政内容亲和、有机地融入理工科专业课程，是专业课教师需要持续思考和反思的问题。在新时代背景下，教师应在提高自身专业素质的同时，努力提升自身的思想政治教育水平，积极关注热点前沿科技和国际形势，不断积累特色思政元素，以身作则，潜移默化地影响学生。文章以“SoC设计”课程为例，探索在不同教学环节多维度地融入思政元素，以期能为同类课程提供一些思路和参考。