微電子科學(xué)與工程專業(yè)實踐教學(xué)體系的改革研究與實踐

　　摘 要 地方高等學(xué)校培養(yǎng)什么樣的人才以及怎樣培養(yǎng)人才是非常重要的課題，關(guān)系到學(xué)校的整體定位和辦學(xué)規(guī)劃。該文結(jié)合西安郵電大學(xué)電子工程學(xué)院微電子科學(xué)與工程專業(yè)實踐教學(xué)體系，對微電子科學(xué)與工程專業(yè)實踐教學(xué)體系進行改革研究與實踐分析，總結(jié)出新工科背景下對應(yīng)用型人才的需求標(biāo)準(zhǔn)與當(dāng)前地方本科高等院校人才培養(yǎng)目標(biāo)之間存在的差異，并依據(jù)新工科理念、卓越人才培養(yǎng)和工程教育專業(yè)認(rèn)證等理念，制定出微電子科學(xué)與工程專業(yè)實踐教學(xué)的改革思路和措施，旨在更好地為地方本科高等院校微電子科學(xué)與工程專業(yè)的辦學(xué)發(fā)展以及高素質(zhì)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)提供借鑒。

　　本文源自武利翻; 劉有耀; 苗瑞霞; 金蕾; 張霞， 科教文匯(下旬刊) 發(fā)表時間：2021-06-30

　　關(guān)鍵詞 實踐教學(xué);微電子科學(xué)與工程;人才培養(yǎng);工程認(rèn)證;新工科

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和變革，人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)、工程技術(shù)發(fā)展、創(chuàng)新能力培養(yǎng)等問題越來越受到世界各國的廣泛關(guān)注。在此趨勢下，我國教育部部署并召開了新工科建設(shè)座談會，明確新工科建設(shè)思想，指明新工科培養(yǎng)目標(biāo)。如何培養(yǎng)具有科技創(chuàng)新能力的高素質(zhì)工程技術(shù)人才，如何制定具有通用性和針對性的人才培養(yǎng)模式，恰好是作為人才培養(yǎng)主體的高等學(xué)校所要面臨與解決的重要問題[1-4] 。

　　西安郵電大學(xué)(以下簡稱我校)微電子科學(xué)與工程專業(yè)成立于 2005 年，隸屬于計算機學(xué)院。由于學(xué)校專業(yè)發(fā)展和學(xué)科整體規(guī)劃的需要，微電子科學(xué)與工程專業(yè)被劃分到電子工程學(xué)院。目前我國需要的一些關(guān)鍵技術(shù)和器件被以美國為首的西方國家禁止出售，而這些技術(shù)與器件往往對國家的發(fā)展十分重要。我國的應(yīng)對對策是通過自主研發(fā)，對技術(shù)進行突破來打開這種封鎖局面。隨著國家和企業(yè)對微電子科學(xué)與工程專業(yè)人才要求的逐步提升，教學(xué)實踐作為專業(yè)發(fā)展和人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)變得越發(fā)重要。為了適應(yīng)國家與社會對高素質(zhì)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的需求，對微電子科學(xué)與工程專業(yè)的實踐教學(xué)體系進行改革具有十分重要的現(xiàn)實意義。

　　1 微電子科學(xué)與工程專業(yè)實踐教學(xué)體系改革與實踐理念

　　隨著科學(xué)技術(shù)的日益更新，集成電路器件和芯片在國民經(jīng)濟中發(fā)揮的作用越來越大。近兩年來，以美國為首的西方國家對我國一些關(guān)鍵電子器件實施封鎖和禁運，我國微電子科學(xué)與工程專業(yè)人才目前存在大量的缺口，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)面臨新的調(diào)整，企業(yè)需要應(yīng)對改革和發(fā)展。解決這些問題的當(dāng)務(wù)之急是高校和企業(yè)研究所培養(yǎng)出高素質(zhì)的應(yīng)用型人才。在新形勢下，制定微電子科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)體系，強調(diào)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的實踐能力顯得尤為必要。因此，需要關(guān)注和了解微電子科學(xué)與工程專業(yè)實踐教學(xué)體系改革理念。

　　1.1 新工科理念

　　2017 年教育部提出新工科建設(shè)，以主動應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐和服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展。傳統(tǒng)學(xué)科建設(shè)注重知識的基礎(chǔ)性和專業(yè)的單一性，而與之形成鮮明對比的是新工科建設(shè)，更加突出技術(shù)的綜合應(yīng)用性和創(chuàng)新性，強調(diào)電子、通信和計算機等學(xué)科知識的綜合運用，以更好地服務(wù)于傳統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展。國民經(jīng)濟發(fā)展和社會產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)需要具備綜合素質(zhì)的人才。鐘登華院士認(rèn)為，新工科的內(nèi)涵是以立德樹人為引領(lǐng)，以應(yīng)對變化、塑造未來為理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，旨在實現(xiàn)培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才的目標(biāo)[5-12] 。

　　1.2 工程專業(yè)教育認(rèn)證

　　工程教育專業(yè)認(rèn)證強調(diào)“以學(xué)生為中心、以產(chǎn)出為導(dǎo)向、持續(xù)改進”的 OBE 理念[13-14]。它是國際通行的工程教育質(zhì)量保證制度，同時也是實現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)。企業(yè)對畢業(yè)學(xué)生的能力有質(zhì)量要求標(biāo)準(zhǔn)，工程教育專業(yè)認(rèn)證就是要回頭看畢業(yè)學(xué)生的能力，進一步持續(xù)改進人才培養(yǎng)目標(biāo)，同時推動我國人才在國際市場上的標(biāo)準(zhǔn)化對接。自2016年我國成為《華盛頓協(xié)議》成員國之后，工程教育專業(yè)認(rèn)證在各大高校如火如荼地開展，已成為各大高校的重要教育工作之一。

　　1.3 卓越人才培養(yǎng)計劃

　　從 2010 年開始，我國致力于實施高端技術(shù)人才的自主培養(yǎng)，把培養(yǎng)卓越工程類人才提高到前所未有的戰(zhàn)略高度，希望通過對卓越工程類人才的培養(yǎng)，建設(shè)世界一流工程強國，打造具備世界一流水平的工程教學(xué)體系。工程類教學(xué)改革和學(xué)科建設(shè)與工程類人才的培養(yǎng)關(guān)系密切，二者相輔相成、相互促進。近年來，隨著工程教學(xué)改革的不斷推進和深入，跨學(xué)科教學(xué)思想的不斷融合，在學(xué)科教學(xué)的方式方法上也不斷呈現(xiàn)出多元化的特點，工程教學(xué)方式方法更為豐富，人才的培養(yǎng)計劃不斷升級迭代，逐漸開創(chuàng)了院校與產(chǎn)學(xué)研機構(gòu)協(xié)同教學(xué)的新模式。通過將院校的理論支撐與社會機構(gòu)、研究單位的市場導(dǎo)向、實踐引導(dǎo)相融合，加速培養(yǎng)符合時代和企業(yè)要求的高端工科人才。

　　2 微電子科學(xué)與工程專業(yè)實踐教學(xué)體系現(xiàn)狀

　　一流高校在生源質(zhì)量、師資力量和服務(wù)學(xué)生教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面比省屬高等本科院校有優(yōu)勢。需要指出的是，省屬高校在校學(xué)生在校期間參加企業(yè)實習(xí)、課程實訓(xùn)和動手操作的機會較少，高職高專院校培養(yǎng)的學(xué)生參加企業(yè)實踐的機會反而較多。這就導(dǎo)致高職高專院校學(xué)生的實踐能力比省屬高校學(xué)生強。具體來說，當(dāng)前省屬高校在人才培養(yǎng)尤其是實踐教學(xué)體系方面的現(xiàn)狀如下：

　　2.1 實踐教學(xué)體系在整個教學(xué)體系中的重要性和地位未得到足夠重視

　　大部分實驗教學(xué)是相應(yīng)理論教學(xué)的一部分，單獨的實驗教學(xué)課程較少。在所開設(shè)的實驗教學(xué)課程中，演示性實驗和驗證性實驗占比較大。而相較而言，實驗教學(xué)課程的設(shè)置缺乏漸進性和知識關(guān)聯(lián)性，能夠體現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新能力的系統(tǒng)設(shè)計實踐類實驗占比較小。實驗教學(xué)內(nèi)容與相對應(yīng)的理論知識內(nèi)容缺少聯(lián)系和交叉。實踐教學(xué)體系缺少更新和創(chuàng)新，教學(xué)方法單一，同時實踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)置需要更進一步地與行業(yè)發(fā)展和實際應(yīng)用相關(guān)聯(lián)。

　　2.2 對實踐教學(xué)的核心和本質(zhì)認(rèn)識不足

　　在制定教學(xué)體系和大綱時，著重強調(diào)基礎(chǔ)理論知識的重要性，而對實踐教學(xué)更深層次的意義認(rèn)識不足。微電子科學(xué)與工程專業(yè)的實踐教學(xué)缺少足夠的課時，理論和實踐未能很好地聯(lián)系，導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)了理論知識掌握水平較高而動手實踐能力不足的狀況，實踐教學(xué)地位亟待進一步提高。

　　3 微電子科學(xué)與工程專業(yè)實踐教學(xué)體系改革的思路和舉措

　　以本科教育為主的應(yīng)用型大學(xué)在教學(xué)體系設(shè)置和人才培養(yǎng)中需要注重教與學(xué)的轉(zhuǎn)變，從重知識向重能力轉(zhuǎn)變，基礎(chǔ)知識與專業(yè)知識有機結(jié)合，理論知識教學(xué)與實踐能力培養(yǎng)相互結(jié)合。提高學(xué)生的實踐能力，是當(dāng)前微電子科學(xué)與工程專業(yè)本科教學(xué)工作的關(guān)鍵，也是微電子科學(xué)與工程專業(yè)人才培養(yǎng)的核心。

　　以培養(yǎng)微電子科學(xué)與工程專業(yè)高技能應(yīng)用型人才為目標(biāo)，以學(xué)院微電子科學(xué)與工程專業(yè)現(xiàn)有教學(xué)和實訓(xùn)資源為基礎(chǔ)，我校電子工程學(xué)院微電子科學(xué)與工程專業(yè)前期根據(jù)本校生源情況，結(jié)合本校辦學(xué)定位，學(xué)習(xí)和借鑒相關(guān)專業(yè)建設(shè)經(jīng)驗，突出本校的一些教學(xué)培養(yǎng)方案，開展微電子科學(xué)與工程專業(yè)實踐教學(xué)體系改革。其改革思路和舉措如圖1所示。圍繞微電子科學(xué)與工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，探索實踐教學(xué)體系改革，尤其是在實踐教學(xué)方面進行了不斷完善。

　　3.1 構(gòu)建微電子科學(xué)與工程專業(yè)實踐教學(xué)體系

　　微電子科學(xué)與工程專業(yè)教學(xué)體系一共包含兩個層面，分別是理論教學(xué)體系和實踐教學(xué)體系。其中，實踐教學(xué)體系又分為基礎(chǔ)型實踐、綜合型實踐和創(chuàng)新型實踐(見圖 2)。微電子科學(xué)與工程專業(yè)綜合型實踐模塊如表1所示。設(shè)置微電子科學(xué)與工程專業(yè)實踐教學(xué)體系時，須始終把人才培養(yǎng)放在第一位，以企業(yè)對人才的需要標(biāo)準(zhǔn)作為導(dǎo)向，重在學(xué)生實踐能力和素質(zhì)的培養(yǎng)。構(gòu)建一個完整、可行的新型工程教學(xué)體系，不僅需要遵循產(chǎn)教融合、校企合作協(xié)同教學(xué)的基本原則，還需要始終圍繞國家提出的新工科學(xué)科建設(shè)、工程教育專業(yè)認(rèn)證和卓越人才培養(yǎng)計劃三大核心理念。

　　3.2 實踐教學(xué)教師團隊建設(shè)

　　實踐教學(xué)教師團隊建設(shè)是實施微電子科學(xué)與工程專業(yè)實踐教學(xué)和培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的重要條件。微電子科學(xué)與工程專業(yè)一定要把開展實踐教育納入整個課程設(shè)計之中并且使之成為重要環(huán)節(jié)。這要求師資隊伍本身具有較好的實踐創(chuàng)新能力，重視對專業(yè)師資隊伍的培養(yǎng)，對新進教師資格進行甄選。可以通過一些具體措施有效地培養(yǎng)師資隊伍：

　　(1)從高校中選拔一批專業(yè)教師到相關(guān)企業(yè)進行培訓(xùn)或鍛煉。在企業(yè)鍛煉期間，一方面加強教師自身的工程實踐能力，以便更好地培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力;另一方面可以充分調(diào)研和了解相關(guān)企業(yè)對人才的需求，確保學(xué)校培養(yǎng)的專業(yè)人才和企業(yè)需求不脫節(jié)，學(xué)生畢業(yè)后能夠更快地適應(yīng)相應(yīng)的工作崗位。

　　(2)注重教師團隊建設(shè)。實行“老帶新”，由實踐能力強的教師帶領(lǐng)新進教師，提高教師團隊的整體水平，為提高學(xué)生的實踐能力提供師資保障。

　　3.3 將思政元素融入實踐教學(xué)體系

　　在實踐課程中開展課程思政，引入能夠引導(dǎo)學(xué)生樹立正確價值觀的思政教學(xué)內(nèi)容(見圖 3)。將思想政治教育融入課程教學(xué)和改革的各個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)立德樹人的根本任務(wù)。同時，注重在價值傳播中凝聚知識底蘊，在知識傳播中強調(diào)價值引領(lǐng)，讓實踐教學(xué)體系與政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)。

　　3.4 積極開展學(xué)科競賽

　　提高學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力最有效的途徑之一是積極開展各類學(xué)科競賽。教育部倡導(dǎo)的大學(xué)生電子設(shè)計競賽是面向高校在校學(xué)生舉辦的競賽。該競賽既強調(diào)專業(yè)基礎(chǔ)知識的應(yīng)用，又注重考查專業(yè)發(fā)展的前沿知識，同時兼顧參賽團隊成員的協(xié)作性和創(chuàng)新性。

　　但是大學(xué)生電子設(shè)計競賽參賽級別較高，參賽學(xué)生的整體水平較高，因此并不是所有學(xué)生都有參加該競賽的機會。針對這種情況，我校舉辦了校級、院級電子設(shè)計競賽，或在專業(yè)班級內(nèi)開展學(xué)科競賽，以確保所有學(xué)生都可以通過參加競賽的方式提升自己的專業(yè)能力。

　　4 結(jié)語

　　以微電子科學(xué)與工程專業(yè)高技能應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo)，以學(xué)院微電子科學(xué)與工程專業(yè)現(xiàn)有教學(xué)和實訓(xùn)資源為基礎(chǔ)，以大學(xué)城和高新區(qū)周邊的企業(yè)集成電路設(shè)計中心為依托，我校與相關(guān)企業(yè)充分合作，積極了解企業(yè)對人才的需求標(biāo)準(zhǔn)，對人才培養(yǎng)方向進行準(zhǔn)確定位，加大對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，改變?nèi)瞬排囵B(yǎng)舊觀念，秉持新工科建設(shè)、工程專業(yè)教育認(rèn)證、卓越人才培養(yǎng)計劃的新理念，建立微電子科學(xué)與工程專業(yè)多元融合和工學(xué)交替的實踐教學(xué)體系。