微電子科學與工程專業實踐教學體系的改革研究與實踐

　　摘 要 地方高等學校培養什么樣的人才以及怎樣培養人才是非常重要的課題，關系到學校的整體定位和辦學規劃。該文結合西安郵電大學電子工程學院微電子科學與工程專業實踐教學體系，對微電子科學與工程專業實踐教學體系進行改革研究與實踐分析，總結出新工科背景下對應用型人才的需求標準與當前地方本科高等院校人才培養目標之間存在的差異，并依據新工科理念、卓越人才培養和工程教育專業認證等理念，制定出微電子科學與工程專業實踐教學的改革思路和措施，旨在更好地為地方本科高等院校微電子科學與工程專業的辦學發展以及高素質應用型創新人才的培養提供借鑒。

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

　　關鍵詞 實踐教學;微電子科學與工程;人才培養;工程認證;新工科

　　隨著科學技術的發展和變革，人才培養標準、工程技術發展、創新能力培養等問題越來越受到世界各國的廣泛關注。在此趨勢下，我國教育部部署并召開了新工科建設座談會，明確新工科建設思想，指明新工科培養目標。如何培養具有科技創新能力的高素質工程技術人才，如何制定具有通用性和針對性的人才培養模式，恰好是作為人才培養主體的高等學校所要面臨與解決的重要問題[1-4] 。

　　西安郵電大學(以下簡稱我校)微電子科學與工程專業成立于 2005 年，隸屬于計算機學院。由于學校專業發展和學科整體規劃的需要，微電子科學與工程專業被劃分到電子工程學院。目前我國需要的一些關鍵技術和器件被以美國為首的西方國家禁止出售，而這些技術與器件往往對國家的發展十分重要。我國的應對對策是通過自主研發，對技術進行突破來打開這種封鎖局面。隨著國家和企業對微電子科學與工程專業人才要求的逐步提升，教學實踐作為專業發展和人才培養的重要環節變得越發重要。為了適應國家與社會對高素質應用型創新人才的需求，對微電子科學與工程專業的實踐教學體系進行改革具有十分重要的現實意義。

　　1 微電子科學與工程專業實踐教學體系改革與實踐理念

　　隨著科學技術的日益更新，集成電路器件和芯片在國民經濟中發揮的作用越來越大。近兩年來，以美國為首的西方國家對我國一些關鍵電子器件實施封鎖和禁運，我國微電子科學與工程專業人才目前存在大量的缺口，產業結構面臨新的調整，企業需要應對改革和發展。解決這些問題的當務之急是高校和企業研究所培養出高素質的應用型人才。在新形勢下，制定微電子科學與工程專業人才培養目標體系，強調培養應用型人才的實踐能力顯得尤為必要。因此，需要關注和了解微電子科學與工程專業實踐教學體系改革理念。

　　1.1 新工科理念

　　2017 年教育部提出新工科建設，以主動應對新一輪科技革命與產業變革，支撐和服務創新驅動發展。傳統學科建設注重知識的基礎性和專業的單一性，而與之形成鮮明對比的是新工科建設，更加突出技術的綜合應用性和創新性，強調電子、通信和計算機等學科知識的綜合運用，以更好地服務于傳統行業的發展。國民經濟發展和社會產業鏈建設需要具備綜合素質的人才。鐘登華院士認為，新工科的內涵是以立德樹人為引領，以應對變化、塑造未來為理念，以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，旨在實現培養多元化、創新型卓越工程人才的目標[5-12] 。

　　1.2 工程專業教育認證

　　工程教育專業認證強調“以學生為中心、以產出為導向、持續改進”的 OBE 理念[13-14]。它是國際通行的工程教育質量保證制度，同時也是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎。企業對畢業學生的能力有質量要求標準，工程教育專業認證就是要回頭看畢業學生的能力，進一步持續改進人才培養目標，同時推動我國人才在國際市場上的標準化對接。自2016年我國成為《華盛頓協議》成員國之后，工程教育專業認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 卓越人才培養計劃

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

　　2 微電子科學與工程專業實踐教學體系現狀

　　一流高校在生源質量、師資力量和服務學生教學基礎設施建設等方面比省屬高等本科院校有優勢。需要指出的是，省屬高校在校學生在校期間參加企業實習、課程實訓和動手操作的機會較少，高職高專院校培養的學生參加企業實踐的機會反而較多。這就導致高職高專院校學生的實踐能力比省屬高校學生強。具體來說，當前省屬高校在人才培養尤其是實踐教學體系方面的現狀如下：

　　2.1 實踐教學體系在整個教學體系中的重要性和地位未得到足夠重視

　　大部分實驗教學是相應理論教學的一部分，單獨的實驗教學課程較少。在所開設的實驗教學課程中，演示性實驗和驗證性實驗占比較大。而相較而言，實驗教學課程的設置缺乏漸進性和知識關聯性，能夠體現學生創新能力的系統設計實踐類實驗占比較小。實驗教學內容與相對應的理論知識內容缺少聯系和交叉。實踐教學體系缺少更新和創新，教學方法單一，同時實踐教學內容設置需要更進一步地與行業發展和實際應用相關聯。

　　2.2 對實踐教學的核心和本質認識不足

　　在制定教學體系和大綱時，著重強調基礎理論知識的重要性，而對實踐教學更深層次的意義認識不足。微電子科學與工程專業的實踐教學缺少足夠的課時，理論和實踐未能很好地聯系，導致學生出現了理論知識掌握水平較高而動手實踐能力不足的狀況，實踐教學地位亟待進一步提高。

　　3 微電子科學與工程專業實踐教學體系改革的思路和舉措

　　以本科教育為主的應用型大學在教學體系設置和人才培養中需要注重教與學的轉變，從重知識向重能力轉變，基礎知識與專業知識有機結合，理論知識教學與實踐能力培養相互結合。提高學生的實踐能力，是當前微電子科學與工程專業本科教學工作的關鍵，也是微電子科學與工程專業人才培養的核心。

　　以培養微電子科學與工程專業高技能應用型人才為目標，以學院微電子科學與工程專業現有教學和實訓資源為基礎，我校電子工程學院微電子科學與工程專業前期根據本校生源情況，結合本校辦學定位，學習和借鑒相關專業建設經驗，突出本校的一些教學培養方案，開展微電子科學與工程專業實踐教學體系改革。其改革思路和舉措如圖1所示。圍繞微電子科學與工程專業應用型人才培養目標，探索實踐教學體系改革，尤其是在實踐教學方面進行了不斷完善。

　　3.1 構建微電子科學與工程專業實踐教學體系

　　微電子科學與工程專業教學體系一共包含兩個層面，分別是理論教學體系和實踐教學體系。其中，實踐教學體系又分為基礎型實踐、綜合型實踐和創新型實踐(見圖 2)。微電子科學與工程專業綜合型實踐模塊如表1所示。設置微電子科學與工程專業實踐教學體系時，須始終把人才培養放在第一位，以企業對人才的需要標準作為導向，重在學生實踐能力和素質的培養。構建一個完整、可行的新型工程教學體系，不僅需要遵循產教融合、校企合作協同教學的基本原則，還需要始終圍繞國家提出的新工科學科建設、工程教育專業認證和卓越人才培養計劃三大核心理念。

　　3.2 實踐教學教師團隊建設

　　實踐教學教師團隊建設是實施微電子科學與工程專業實踐教學和培養學生實踐能力的重要條件。微電子科學與工程專業一定要把開展實踐教育納入整個課程設計之中并且使之成為重要環節。這要求師資隊伍本身具有較好的實踐創新能力，重視對專業師資隊伍的培養，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師資隊伍：

　　(1)從高校中選拔一批專業教師到相關企業進行培訓或鍛煉。在企業鍛煉期間，一方面加強教師自身的工程實踐能力，以便更好地培養學生的工程實踐能力;另一方面可以充分調研和了解相關企業對人才的需求，確保學校培養的專業人才和企業需求不脫節，學生畢業后能夠更快地適應相應的工作崗位。

　　(2)注重教師團隊建設。實行“老帶新”，由實踐能力強的教師帶領新進教師，提高教師團隊的整體水平，為提高學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體系

　　在實踐課程中開展課程思政，引入能夠引導學生樹立正確價值觀的思政教學內容(見圖 3)。將思想政治教育融入課程教學和改革的各個環節，實現立德樹人的根本任務。同時，注重在價值傳播中凝聚知識底蘊，在知識傳播中強調價值引領，讓實踐教學體系與政治理論課同向同行，形成協同效應。

　　3.4 積極開展學科競賽

　　提高學生創新能力和實踐能力最有效的途徑之一是積極開展各類學科競賽。教育部倡導的大學生電子設計競賽是面向高校在校學生舉辦的競賽。該競賽既強調專業基礎知識的應用，又注重考查專業發展的前沿知識，同時兼顧參賽團隊成員的協作性和創新性。

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

　　4 結語

　　以微電子科學與工程專業高技能應用型人才培養為目標，以學院微電子科學與工程專業現有教學和實訓資源為基礎，以大學城和高新區周邊的企業集成電路設計中心為依托，我校與相關企業充分合作，積極了解企業對人才的需求標準，對人才培養方向進行準確定位，加大對學生實踐能力的培養，改變人才培養舊觀念，秉持新工科建設、工程專業教育認證、卓越人才培養計劃的新理念，建立微電子科學與工程專業多元融合和工學交替的實踐教學體系。