微電子專業(yè)課程體系結構優(yōu)化研究

方玉明，夏曉娟，吉新村，張長春

（南京郵電大學 電子科學與工程學院，江蘇 南京 210003）

微電子專業(yè)課程體系結構優(yōu)化研究

方玉明，夏曉娟，吉新村，張長春

（南京郵電大學 電子科學與工程學院，江蘇 南京 210003）

本文根據(jù)社會發(fā)展對各類高素質創(chuàng)新人才的需要，結合我校新一輪專業(yè)建設和教學改革，根據(jù)我校教育教學改革的實際，通過提出一系列切實可行的有效措施，優(yōu)化課程設置，調(diào)整和完善培養(yǎng)方案。使得課程體系更科學合理，實施更具成效，提高本科教育質量。

本科教育；微電子；課程體系；結構優(yōu)化

一、引言

微電子技術是隨著集成電路，尤其是超大型規(guī)模集成電路而發(fā)展起來的一門新的技術。微電子技術包括系統(tǒng)電路設計、器件物理、工藝技術、材料制備、自動測試以及封裝、組裝等一系列專門的技術，是高科技和信息產(chǎn)業(yè)的核心技術。微電子產(chǎn)業(yè)是基礎性產(chǎn)業(yè)，對國民經(jīng)濟有著巨大貢獻，并滲透到其他很多學科，是發(fā)展現(xiàn)代高新技術和國民經(jīng)濟現(xiàn)代化的重要基礎。作為電子通信類高校，南京郵電大學建校近50年來，正朝著信息科技類大學進軍。隨著電子、通信和信息等產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，國內(nèi)外都需要大量的微電子學人才，我校成立微電子學專業(yè)，旨在為我國的ASIC設計方面，培養(yǎng)急需的人才[1-6]。我國“十五”計劃綱要明確提出大力發(fā)展半導體集成電路產(chǎn)業(yè)，為了滿足社會的發(fā)展和需求，我校微電子專業(yè)成立于2001年，并于2007年招收第一批本科生。在學校各級領導的重視和關心下，專業(yè)建設取得了飛速發(fā)展。本科人才培養(yǎng)方案是各專業(yè)人才培養(yǎng)目標、培養(yǎng)規(guī)格以及培養(yǎng)過程和方式的總體設計，是學校組織本科教學、規(guī)范教學環(huán)節(jié)、實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標的綱領性文件，對人才培養(yǎng)質量具有決定性的影響。當今的高校教育不僅需要培養(yǎng)大量理論基礎較扎實、具有開拓創(chuàng)新精神的專業(yè)型人才，也更需要培養(yǎng)大量工程應用型人才。所謂“應用型人才”主要是指德、智、體、美等方面全面發(fā)展的，能夠將專業(yè)知識和技能應用于所從事的專業(yè)社會實踐的高級專門人才?！皯眯腿瞬排囵B(yǎng)模式是以能力為中心，以培養(yǎng)技術應用型專門人才為目標的”。它更加注重的是實踐性、應用性和技術性。即基礎知識比高職高專學生深厚、實踐能力比傳統(tǒng)本科生強，是本科應用型人才最本質的特征。本科應用型人才培養(yǎng)模式是根據(jù)社會、經(jīng)濟和科技發(fā)展的需要，在一定的教育思想指導下，人才培養(yǎng)目標、制度、過程等要素特定的多樣化組合方式。

二、深化完善本科教學體系改革的措施探討

人才培養(yǎng)方案制（修）訂工作對于學校實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標、進一步深化完善本科教學體系改革具有重要意義，人才培養(yǎng)方案制（修）訂需要全面貫徹國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要，認真落實教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見等文件要求，不斷適應國家和社會發(fā)展需要，進一步深化教育教學改革，優(yōu)化人才培養(yǎng)過程，提高人才培養(yǎng)質量，促進學生全面發(fā)展。具體的改革措施探討如下。

1.進一步明確本專業(yè)的特點和優(yōu)勢。培養(yǎng)方案是高等學校實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標、開展人才培養(yǎng)工作的總體設計和實施方案，為全面貫徹教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見，以執(zhí)行最新頒布的普通高等學校本科專業(yè)設置管理規(guī)定為契機，推動我校新一輪專業(yè)建設和教學改革，以不斷適應知識經(jīng)濟、科技、社會發(fā)展對各類高素質創(chuàng)新人才的需要，根據(jù)我校教育教學改革的實際，及時總結人才培養(yǎng)經(jīng)驗，以“本科教學工程”建設工作為抓手，積極參與教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”及“工程教育專業(yè)認證”，進一步更新教育觀念，深化教育教學改革，提高本科教育質量，構建和完善適合我校辦學指導思想、具有我校辦學特色的本科創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系，根據(jù)新《目錄》規(guī)定的各專業(yè)培養(yǎng)目標、培養(yǎng)要求、主干學科、核心課程、主要實踐性教學環(huán)節(jié)、主要專業(yè)實驗，緊密結合近年“本科教學工程”改革實踐，開展本科專業(yè)培養(yǎng)方案的修訂。本專業(yè)培養(yǎng)適應社會發(fā)展需要，道德文化素養(yǎng)高，社會責任感強，身心健康，掌握扎實的自然科學基礎知識和必備的專業(yè)知識，具有良好的學習能力、實踐能力、專業(yè)能力和創(chuàng)新意識，能在微電子器件、工藝和集成電路設計及相關的電子信息科學領域從事科學研究、產(chǎn)品研發(fā)、工程設計、技術管理等工作的專門技術人才。主要專業(yè)方向為微電子器件、工藝和集成電路設計。注重集成電路設計、集成電路版圖設計、微電子器件設計和MEMS設計。

2.課程設置進一步優(yōu)化。課程的設置是否合理對人才的培養(yǎng)起到了至關重要的作用，尤其是現(xiàn)今提出的對專業(yè)人才的更高要求，需要進一步優(yōu)化課程體系，合理安排課程內(nèi)容。首先，在課程設置方面，當前，南郵本科微電子專業(yè)經(jīng)過幾年的發(fā)展，取得了不少成績。但世界范圍內(nèi)微電子產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的特點決定了高校微電子學科的教學必須緊緊跟隨產(chǎn)業(yè)發(fā)展的步伐。我們在看到以前所取得的成績的同時也必須看到其中所存在的一些問題，并積極進行改革創(chuàng)新。我校的微電子專業(yè)在設立初期，經(jīng)過各方專家的反復討論和論證，建立了一套統(tǒng)一的專業(yè)課程和教學大綱。這套課程滿足該專業(yè)最基本的專業(yè)要求。但由于微電子專業(yè)設立時間不長，仍屬于起步階段，由于硬件條件和師資力量的缺乏和不到位，無法設立多樣的課程體系和科目，所以目前的教

學仍然是基本上按統(tǒng)一的教學大綱和教學要求組織。隨著學校辦學規(guī)模的擴大，通達微電子學院的設立，選修微電子專業(yè)課程的學生人數(shù)不斷增加，原有的教學課程體系和科目還需要進一步細化、深化、推廣。為此，在課程設置上，我們必須對已經(jīng)投入使用的培養(yǎng)方案進行分析和總結、不斷地進行修訂和完善，將整個學科的課程結構體系、到具體到每一門課程的知識體系，都進行優(yōu)化設計，以期在最短的學時內(nèi)使學生掌握牢固的知識。最終使學生獲得以下幾方面的能力：掌握扎實的數(shù)學、物理等方面的基本理論和基本知識；系統(tǒng)掌握量子與固體物理、半導體物理與器件物理、半導體集成電路設計和制造的基本知識，具有獨立進行微電子器件、工藝和集成電路設計的基本能力；了解電子信息類專業(yè)的一般原理和知識，受到科學實驗與科學思維的訓練，具有本學科與跨學科的科學研究與技術開發(fā)的基本能力；在綜合類實踐、實驗中具有較強的獨立設計、分析和調(diào)試系統(tǒng)的能力，能夠完成綜合性和探索性工作的能力；養(yǎng)成良好的學習習慣，對終身學習有正確認識，具有不斷學習和適應發(fā)展的能力；其次，對于理論課程的內(nèi)容，針對南京郵電大學的學科特點和電子科學與工程學院的實際情況，以及本專業(yè)的特色建設，主要專業(yè)方向為微電子器件、工藝和集成電路設計。注重集成電路設計、集成電路版圖設計、微電子器件設計和MEMS設計。以能力培養(yǎng)為基礎來設計，并考慮學生畢業(yè)后從事的職業(yè)，根據(jù)工作的要求對教學中的課程進行專項的能力和綜合能力培養(yǎng)。在通識教育類課程中設置了高等數(shù)學、大學物理、物理實驗、程序設計等。專業(yè)教育類課程中設置了信號與系統(tǒng)、數(shù)字電路與邏輯設計、模擬電子技術及電工電子實驗等。這些是所有涉及到電類專業(yè)的學生都必須學習的課程。在微電子專業(yè)的專業(yè)課中安排了固體物理、半導體物理、半導體集成電路工藝、半導體器件物理、通信原理，這些課程都是基礎理論課程，是為微電子專業(yè)的學生打下基本的專業(yè)基礎?？紤]到工程認證的需要，在集成電路與CAD的課程設置上，專門增加了16小時的實驗，加強學生的實驗和操作技能。在集成電路分析與設計的課程設置中，專門將模擬和數(shù)字分開，設置了各48小時的模擬集成電路分析與設計、數(shù)字集成電路分析與設計，這不同于其他院校的課程設置，應該也算是我專業(yè)的一個特色和優(yōu)勢。使學生掌握初步的集成電路設計知識，加強了學生的集成電路分析和設計的能力。除了已經(jīng)設置的32小時的VLSI設計實驗課和32小時的微電子專業(yè)實驗，還增加了32小時的工藝實驗，這也大大加強了實驗和上機比例。具體來講，已經(jīng)在建設的ASIC設計實驗室的基礎上開展了ASIC設計實驗課程的教學，并籌備建立了微電子專業(yè)實驗室，擁有了一批工作站、計算機等硬件資源和ISE、MAXPlus II、Synopsys Cadence等軟件資源、學會一到兩種EDA工具的使用方法。建設微電子器件和半導體物理專業(yè)實驗課程，在廣泛調(diào)研的基礎上購置了必要的儀器設備、編寫了實驗教程、開展了半導體材料實驗和晶體管測試實驗；基于以上措施，建立一整套完備的、覆蓋微電子產(chǎn)業(yè)前端和后端工序的微電子實驗課程體系。開展了器件和工藝設計實驗。掌握一定微電子實驗能力是微電子專業(yè)本科生應當具備的基本素質。在微電子專業(yè)的專業(yè)選修課中設置了VLSI版圖設計基礎、片上系統(tǒng)設計、微電子器件設計、MEMS與微系統(tǒng)設計、新型微電子器件、通信集成電路等多門課程，涵蓋了微電子方向的器件設計、電路設計、工藝設計等各個方面。更好地體現(xiàn)了應用型人才的培養(yǎng)方向和目標。再者，實踐課程的內(nèi)容上，由于微電子專業(yè)是一個實踐性較強、實踐內(nèi)容多的專業(yè)，從集成電路的生成流程來看，其實踐內(nèi)容包括系統(tǒng)和電路設計、器件設計、工藝設計、版圖設計、實際流片和測試。實踐課程的設置對培養(yǎng)學生解決問題能力、判斷能力和創(chuàng)新能力極為關鍵；需要工程認證的專業(yè)的實驗實踐課程必須要達到30%以上。因此，還擬通過建立微電子專業(yè)實驗室，開設微電子和半導體測試實驗課，在培養(yǎng)學生理論知識的同時，加強實踐能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)既有較深理論基礎，又有一定動手能力的全面發(fā)展的學生。在實踐型環(huán)節(jié)的課程設置中，通識基礎課和學科基礎課中安排了電類學科所必須的程序設計、電裝實習、電子電路課程設計等。在專業(yè)基礎課和專業(yè)課中，設置了軟件設計、微電子課程設計等，尤其是微電子課程設計，將進行較大的改革，要求改革后設計內(nèi)容都是與本專業(yè)緊密相關，全面運用到所學的專業(yè)知識。

3.師資隊伍的建設。本專業(yè)現(xiàn)在擁有專業(yè)教師14名，完全滿足本科的專業(yè)教學需要，但從事集成電路設計方向的老師比較缺乏。還有，學生的個性不同，使學生在學習的興趣、主動性等方面差異很大；隨著社會競爭的日益激烈和社會需求的不斷變化，又使學生的未來發(fā)展面臨很大挑戰(zhàn)，學生的需求隨之呈現(xiàn)多樣化。因此，多元化的培養(yǎng)規(guī)格應當成為共識。將學生的具體情況和社會需求相結合，這就要求我們必須打破現(xiàn)有的統(tǒng)一模式，根據(jù)學生的實際和社會需求建立多樣化的課程體系，實施分類教學，在保證打好扎實的專業(yè)基礎的前提下，設立盡可能多的適應當今社會發(fā)展的方向性課程。建立既具有深厚扎實的理論知識功底，又具有精通實踐、有很強的動手操作能力和解決生產(chǎn)實際問題能力的教師隊伍迫在眉睫。近幾年，我學院在引進高水平的師資力量方面進行了不懈的努力，微電子專業(yè)教師的隊伍在不斷擴大，教師的專業(yè)方向也在不斷豐富，能夠勝任并有選擇性地擔任各主要方向的專業(yè)課教學。但仍然缺乏學科帶頭人，缺乏一個凝聚人心的事業(yè)平臺，學術梯隊。這就要加速建設學科帶頭人、重點骨干教師和優(yōu)秀青年教師4個層次的學術梯隊。通過培養(yǎng)和引進，形成一批整體素質高、學術實力強、結構合理、具有團結協(xié)作精神的學術梯隊，使其在學科建設中發(fā)揮突出作用。鼓勵教師積極申報各類項目，積累一定的設計、實驗和操作經(jīng)驗。鼓勵教師與公司、研究所合作，鼓勵教師到國內(nèi)外高校去做訪問學者，積極參加國內(nèi)外舉辦的國際會議，從而了解專業(yè)的最新發(fā)展、前沿問題，開闊眼界。

三、小結

總的來說，微電子學是發(fā)展現(xiàn)代高新技術和國民經(jīng)濟現(xiàn)代化的重要基礎。培養(yǎng)方案是高等學校實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標、根據(jù)我校教育教學改革的實際，及時總結人才培養(yǎng)經(jīng)驗，以“本科教學工程”建設工作為抓手，積極參與教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”及“工程教育專業(yè)認證”，進一步更新教育觀念，深化教育教學改革，提高本科教育質量，迫在眉睫。其中需明確我校的特點和優(yōu)勢，以通信集成電路設計為主要方向，同時兼顧工藝設計與器件設計。相信通過培養(yǎng)方案、課程設置、師資等各方面的建設，一定會培養(yǎng)出高質量的微電子學領域人才，為我國的微電子工業(yè)做出貢獻。

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G642.0

A

1674-9324（2014）04-0033-03

南京郵電大學教改項目（項目代號：JG03312JX53，校編號：12教改53，項目名稱：微電子專業(yè)課程體系結構優(yōu)化的研究與實踐）；江蘇省2013年度研究生教育教學改革研究與實踐課題（項目代號：JGLX13_036）。

方玉明（1975-），女，江蘇人，博士，畢業(yè)于東南大學電子科學與工程學院MEMS教育部重點實驗室，現(xiàn)任職于南京郵電大學電子科學與工程學院微電子技術系，副教授，校優(yōu)秀青年骨干教師，研究方向：MEMS器件、微電子學。