面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的集成電路設(shè)計(jì)本科課程改革

摘要：隨著每年我國大學(xué)畢業(yè)生人數(shù)的逐年遞增，國家對(duì)本科畢業(yè)生的培養(yǎng)目標(biāo)逐漸向應(yīng)用型人才轉(zhuǎn)變。針對(duì)這一培養(yǎng)目標(biāo)，國內(nèi)各大高等院校在專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)大綱、課程設(shè)置等方面也在進(jìn)行不斷地改革，希望能更好實(shí)現(xiàn)教學(xué)任務(wù)。本文以北京信息科技大學(xué)集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)為例，詳細(xì)分析了集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上給出面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)地集成電路設(shè)計(jì)本科課程可行的改革方案。

關(guān)鍵詞：集成電路設(shè)計(jì)；應(yīng)用型人才；課程改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）14-0059-02

一、引言

在過去的20多年來，中國教育實(shí)現(xiàn)兩大歷史性跨越。第一是實(shí)現(xiàn)了基本普及義務(wù)教育，基本掃除青壯年文盲的目標(biāo)；第二是中國高等教育開始邁入大眾化階段，高教毛入學(xué)率達(dá)到17%。據(jù)《2012年中國大學(xué)生就業(yè)報(bào)告》顯示[1]，在2011年畢業(yè)的大學(xué)生中，有近57萬人處于失業(yè)狀態(tài)，10多萬人選擇“啃老”；即使工作一年的人，對(duì)工作的滿意率也只有47%。2012年，全國普通高校畢業(yè)生規(guī)模達(dá)到680萬人，畢業(yè)人數(shù)再創(chuàng)新高，大學(xué)生將面臨越來越沉重的就業(yè)壓力。面對(duì)這樣的困境，國家相關(guān)部分提出了一系列的舉措，其中對(duì)本科畢業(yè)生的培養(yǎng)目標(biāo)逐漸向應(yīng)用型人才轉(zhuǎn)變[2-4]。集成電路作為信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心，是國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，已成為當(dāng)前國際競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)和衡量一個(gè)國家或地區(qū)現(xiàn)代化程度以及綜合國力的重要標(biāo)志。本文將在對(duì)集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)特點(diǎn)分析的基礎(chǔ)上，以北京信息科技大學(xué)集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)課程設(shè)置為例，介紹面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)地集成電路設(shè)計(jì)本科課程現(xiàn)階段存在的問題并給出相關(guān)可行的改革方案。

二、集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)特點(diǎn)

進(jìn)入本世紀(jì)后，我國的集成電路發(fā)展迅速，集成電路設(shè)計(jì)需求劇增。為了適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，國家開始加大推廣集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)課程的本科教學(xué)工作[5]。經(jīng)過十年多的發(fā)展，集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)特色也越來越明顯。

首先，集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)對(duì)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)要求高。隨著工藝的不斷進(jìn)步，集成電路芯片的尺寸不斷下降，芯片功能不斷增強(qiáng)，功耗越來越低，速度越來越快。但隨著器件尺寸的不斷下降，組成芯片的最基本單元——“器件”的高階特性對(duì)電路性能的影響越來越大。除了器件基礎(chǔ)，電路設(shè)計(jì)人員同時(shí)還需要了解后端電路設(shè)計(jì)相關(guān)的版圖、工藝、封裝、測(cè)試等相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，而這些流程環(huán)環(huán)相扣，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，很難想象芯片能正常工作[6]。因此，對(duì)于一個(gè)合格的電路設(shè)計(jì)人員，深厚的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)是必不可少的。

其次，集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)需要學(xué)生對(duì)各種電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具熟悉，實(shí)踐能力強(qiáng)。隨著電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具的不斷發(fā)展，在電路設(shè)計(jì)的每一個(gè)階段，電路設(shè)計(jì)人員可以通過計(jì)算機(jī)完成電路設(shè)計(jì)的部分或全部的相關(guān)內(nèi)容。另一方面，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具的相關(guān)比較多，即使是同一家公司的同一種軟件的更新速度相當(dāng)快，集成電路設(shè)計(jì)工具種類繁多，而且沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)這對(duì)集成電路設(shè)計(jì)教學(xué)增加了很大的難度。

再次，集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的相關(guān)教學(xué)工作量大。正如前面所介紹，要完成一個(gè)電路芯片的設(shè)計(jì)，需要電路設(shè)計(jì)人員需要了解從器件基礎(chǔ)到電路搭建、電路仿真調(diào)試、版圖、工藝、封裝、測(cè)試等相關(guān)知識(shí)，同時(shí)還要通過實(shí)驗(yàn)熟悉各種電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具的使用。所有相關(guān)內(nèi)容對(duì)集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容提出了更多的要求，但從現(xiàn)有的情況看，相關(guān)專業(yè)的課時(shí)數(shù)目難以改變，所以在有限的課時(shí)內(nèi)如何合理分配教學(xué)內(nèi)容是集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)教師重要的工作。

最后，集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)對(duì)配套的軟、硬件平臺(tái)要求高，投入資金成本高。從現(xiàn)有的情況看，國際上有4大集成電路設(shè)計(jì)EDA公司，還有很多中、小型EDA公司。每個(gè)公司的產(chǎn)品各不相同，即使針對(duì)相同的電路芯片，設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具也各不相同。在硬件方面，軟件的安裝通常在高性能的服務(wù)器上，因此，硬件方面的成本也很高。軟硬件方面的成本嚴(yán)重地阻礙了國內(nèi)很多高等院校的集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)發(fā)展。

三、集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)課程設(shè)置及存在的問題

在集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)課程設(shè)置方面，不同的學(xué)校的課程設(shè)置各不相同。但總的來說可以分為三類：基礎(chǔ)課、專業(yè)課和選修課。在三類課程的設(shè)置方面，每個(gè)學(xué)校的定義各不相同，主要是根據(jù)本校集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的側(cè)重點(diǎn)不同而有所區(qū)別。從國內(nèi)幾大相關(guān)院校的課程設(shè)置看，基礎(chǔ)課主要包括：《固體物理》、《半導(dǎo)體物理》、《晶體管原理》、《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》等；專業(yè)課主要包括：《模擬集成電路設(shè)計(jì)》、《數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)》、《信號(hào)處理》、《高頻電路》等；選修課主要包括：《集成電路EDA》、《集成電路芯片測(cè)試》、《集成電路版圖設(shè)計(jì)》、《集成電路封裝》等。

從現(xiàn)有的課程設(shè)置可以看到，針對(duì)國家應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，現(xiàn)有的課程設(shè)置還存在很多問題，具體地說：

首先，課程設(shè)置偏于理論課程，實(shí)踐內(nèi)容缺乏，不符合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)要求。從上面的課程設(shè)置情況可以看到，各大高校在課程安排方面都側(cè)重于理論教學(xué)，缺乏實(shí)踐內(nèi)容。比如：《模擬集成電路設(shè)計(jì)》課程總學(xué)時(shí)為48，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為8，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于實(shí)際需求，難以在短短8學(xué)時(shí)內(nèi)完成模擬集成電路設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)踐活動(dòng)。雖然集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)對(duì)于專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)要求寬廣，但并不深厚，因此，浪費(fèi)太多時(shí)間在每個(gè)設(shè)計(jì)流程相關(guān)的理論知識(shí)的闡述是不合適的，也不符合我國大學(xué)生的現(xiàn)狀。

其次，實(shí)踐活動(dòng)不能與集成電路設(shè)計(jì)業(yè)界實(shí)際需要相結(jié)合，實(shí)踐內(nèi)容沒有可行性。從目前各大高等院校的課程內(nèi)容方面調(diào)研結(jié)果表明，對(duì)于本科教學(xué)情況，90%以上的實(shí)踐內(nèi)容都是教師根據(jù)理論教學(xué)內(nèi)容設(shè)置一些簡(jiǎn)單可行的小電路，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的內(nèi)容按相關(guān)步驟操作即可完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容簡(jiǎn)單、重復(fù)，與集成電路設(shè)計(jì)業(yè)界實(shí)際需要完全不相關(guān)，這對(duì)學(xué)生以后的就業(yè)、擇業(yè)意義不大。

最后，沒有突現(xiàn)學(xué)校的專業(yè)特色，不適于當(dāng)今社會(huì)集成電路設(shè)計(jì)業(yè)界對(duì)本科畢業(yè)生的要求。但在競(jìng)爭(zhēng)激烈的電子信息產(chǎn)業(yè)界，如果想要畢業(yè)生擇業(yè)或者就業(yè)時(shí)有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，各大高校需要有自己的專業(yè)特色，但現(xiàn)在各個(gè)高校的現(xiàn)狀仍然是“全面發(fā)展，沒有特色”。這對(duì)于地方高校的集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)畢業(yè)生是一個(gè)劣勢(shì)。

四、面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的課程改革

針對(duì)上面闡述的相關(guān)問題，本文給出了面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)課程改革的幾點(diǎn)方案，具體地說：

首先，削減理論課的課時(shí)，加大實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比例。理論課時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于實(shí)踐課時(shí)是當(dāng)今大學(xué)生教育的一個(gè)重要弊端，這也直接導(dǎo)致了大學(xué)生動(dòng)手能力差、實(shí)踐活動(dòng)參與度低、分工合作意識(shí)薄弱。而在不增加授課學(xué)時(shí)的前提下要改變這一現(xiàn)象，唯一的方法就是改變授課內(nèi)容，適當(dāng)削減理論課的課時(shí)，加大實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的比例。這樣既能滿足國家對(duì)于本科畢業(yè)生應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，也符合創(chuàng)新型本科生的特點(diǎn)。

其次，積極推進(jìn)“校企聯(lián)合辦學(xué)”，讓學(xué)生更早接觸業(yè)界發(fā)展，指導(dǎo)擇業(yè)、就業(yè)。正如前面介紹，現(xiàn)在各大高等院校的教學(xué)內(nèi)容理論性太強(qiáng)，學(xué)生在大學(xué)四年學(xué)習(xí)到的相關(guān)知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相脫離。這也造成很大一部分本科畢業(yè)生在入職后的第一年難以進(jìn)入工作狀態(tài)，工作效率差，影響后面學(xué)生的就業(yè)、擇業(yè)。如果能在學(xué)生在校期間，比如大學(xué)三年級(jí)或更早，推進(jìn)“校企聯(lián)合辦學(xué)”，使學(xué)生更早了解到業(yè)界真正工作模式以及業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)，這對(duì)于學(xué)生后續(xù)進(jìn)入工作非常有利，同時(shí)也能推進(jìn)學(xué)?？蒲泄ぷ鳌?/p>

最后，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的共享。這里的教學(xué)資源，除了包括授課筆記、教案、教學(xué)講義外還包括高水平教師。雖然現(xiàn)在高等教育研究相關(guān)機(jī)構(gòu)也開設(shè)了一些青年教師課程培訓(xùn)相關(guān)內(nèi)容，但真正取得的成效還相對(duì)比較小。另外，針對(duì)集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)來說，跟隨業(yè)界發(fā)展的相關(guān)知識(shí)更新較快，配套的軟硬件代價(jià)較高，如果能實(shí)現(xiàn)高校軟硬件教學(xué)資源的共享，尤其是高水平高校扶持低水平高校，這將更有利于提高畢業(yè)生的整體水平。

五、結(jié)論

本文詳細(xì)分析面對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的特點(diǎn)，并在對(duì)國內(nèi)相關(guān)院校集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)調(diào)研基礎(chǔ)上給出集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)的基礎(chǔ)課、專業(yè)課、選修課課程的內(nèi)容以及教學(xué)方式情況，指出面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)現(xiàn)在課程設(shè)置方面存在的問題。同時(shí)，文章給出了在當(dāng)今大學(xué)生招生人數(shù)劇增情況下，如何合理安排集成電路設(shè)計(jì)專業(yè)課程的方案從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型培養(yǎng)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王興芬.面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)涵建設(shè)及其管理機(jī)制改革[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012，（29）：117-119.

[2]殷樹娟，齊臣杰.集成電路設(shè)計(jì)的本科教學(xué)現(xiàn)狀及探索[J].中國電力教育，2012，（4）：64-66.

[3]侯燕芝，王軍，等.實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程規(guī)范化管理的研究與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012，（10）：124-126.

[4]張宏勛，和蔭林，等.高校實(shí)驗(yàn)室教學(xué)文化變革的阻力及其化解[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012，（10）：162-165.

[5]茹少峰，宮勝，李文斌.建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)合作機(jī)制培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2010，（6）：5-6.

[6]沈忠悅，商亮節(jié)，潘小青，等.精心設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012，（5）：101-103.