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集成電路設(shè)計專業(yè)人才培養(yǎng)模式探索:集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)人才培養(yǎng)模式的探究

摘 要：結(jié)合當前經(jīng)濟形勢，分析了我國集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)人才的供求關(guān)系以及該專業(yè)人才培養(yǎng)模式的局限性，以現(xiàn)有集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)的課程體系為基礎(chǔ)，提出了基于CDIO理念集成專業(yè)的人才培養(yǎng)目標。以培養(yǎng)“具有扎實理論基礎(chǔ)，寬擴的知識面，善于分析和解決問題的集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)及相關(guān)專業(yè)高級專門人才；具有專業(yè)技能、很強的實踐和科研創(chuàng)新技能的高級人才”為目標，制定了以項目為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)模式的具體實施方案。

關(guān)鍵詞：CDIO；集成電路設(shè)計；人才培養(yǎng)模式

隨著經(jīng)濟全球化的飛速發(fā)展，現(xiàn)代企業(yè)急需高技能人才，企業(yè)的用人標準逐漸提高，畢業(yè)生的就業(yè)形勢越來越嚴峻。同時，又有相當一部分畢業(yè)生動手能力差，分析問題、解決問題的能力弱，難以滿足社會要求。為了緩解企業(yè)人才的需求和大學人才培養(yǎng)模式之間的沖突，國內(nèi)外各高校都開始積極調(diào)整現(xiàn)有的教學模式，提出工程創(chuàng)新教育與課程教學模式相結(jié)合的全新理念，即CDIO（構(gòu)思，設(shè)計，實施，運行）理念。它是“做中學”和“以項目作為核心的教育和學習”的集中體現(xiàn)，以產(chǎn)品的生命周期為載體，讓學生將理論知識和實踐有機結(jié)合起來。在CDIO理念的指引下，培養(yǎng)學生的工程能力，通過對項目整個過程的構(gòu)思、設(shè)計、實施和運行作為載體的操作來提高學生的工程實踐能力，這些能力包括個人的學術(shù)知識，個人的終身學習能力，團隊的溝通能力和系統(tǒng)的控制能力等[1]。

作為一門新興專業(yè)，集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)具有門檻高、內(nèi)容新、發(fā)展快、屬于交叉學科、與產(chǎn)業(yè)聯(lián)系緊密、實踐性強等一系列突出特點。它還沒有像其他專業(yè)一樣形成完成的知識體系，也沒有制定出專業(yè)的人才培養(yǎng)規(guī)范，導(dǎo)致我國各高校培養(yǎng)出來的集成電路專業(yè)人才無法適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)的需要，造成高技能人才的緊缺[2]。因此，研究基于CDIO理念的集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)人才培養(yǎng)模式，切實做好集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)的工程教育，改革高校的工程教育模式，培養(yǎng)出能適應(yīng)經(jīng)濟和社會發(fā)展需要的專業(yè)人才是十分必要的。

一、集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)人才培養(yǎng)模式的局限性

作為具有很強的工程性和實踐性的專業(yè)，集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標應(yīng)定位于具有較高的工程素質(zhì)、很強的實踐和科研創(chuàng)新技能的高級人才。但由于我國集成電路專業(yè)人才培養(yǎng)模式存在局限性，導(dǎo)致企業(yè)需求與人才能力相脫節(jié)，具體局限性表現(xiàn)如下。

1.教學嚴重學術(shù)化，過分重視學生的理論教育，而輕視實踐教育。在教育教學過程中，忽視了學生的自學能力和實際的動手能力，使得教學與實際相脫離。

2.專業(yè)課程之間存在知識的冗余，課程內(nèi)容之間的相關(guān)性、相承性、互補性得不到有機整合，使得學生對項目的思路混亂，阻礙了學生構(gòu)思能力的提升。

3.實驗與實踐環(huán)節(jié)缺乏系統(tǒng)的規(guī)劃，導(dǎo)致實驗內(nèi)容陳舊，實驗方法單一，實驗?zāi)Ｊ竭^于呆板。而實驗內(nèi)容大多為針對理論教材的驗證性實驗，呆板的實驗?zāi)Ｊ胶蛯嶒瀮?nèi)容很難使學生對學習產(chǎn)生興趣，不能充分挖掘?qū)W生的創(chuàng)新能力。實踐環(huán)節(jié)沒有明確的培養(yǎng)目的，缺乏整體規(guī)劃，實踐環(huán)節(jié)是學生工程實踐能力提高的重要環(huán)節(jié)。因此，實驗與實踐環(huán)節(jié)應(yīng)與教學大綱相輔相成。

4.專業(yè)教師缺乏企業(yè)管理經(jīng)驗和工程訓(xùn)練能力。大多數(shù)教師雖然學位和學歷很高，但一直從事教育教學工作，缺少實際工程背景和實踐經(jīng)驗，帶領(lǐng)并指導(dǎo)學生做實際工程項目時，學生遇到的實際問題得不到很好的解決。

二、基于CDIO理念集成專業(yè)的人才培養(yǎng)目標

集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)旨在培養(yǎng)具有良好的科學素養(yǎng)和國際競爭力，適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的高級人才。通過基礎(chǔ)與專業(yè)、理論與實踐相結(jié)合的培養(yǎng)模式，培養(yǎng)既具有良好的文化修養(yǎng)和科學素質(zhì)，又具有堅實的理論基礎(chǔ)，同時具有豐富的集成電路開發(fā)、設(shè)計和工程管理能力的應(yīng)用型高級人才[3]。通過大學四年的學習，使得集成專業(yè)學生畢業(yè)后掌握得以下幾方面的知識與能力。

1.具有深厚的理論修養(yǎng)、扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識、開闊的視野和高尚的職業(yè)素養(yǎng)。

2.具有良好的科學素養(yǎng)和較強的外語應(yīng)用能力，對全世界科學和技術(shù)的發(fā)展動態(tài)有敏銳的觀察力。

3.具有工程推理與判斷、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的技能，能夠進行科學研究和開發(fā)應(yīng)用實際的項目。

4.具有良好的溝通、組織協(xié)調(diào)、團隊合作的能力。

5.能夠掌握集成電路的基本設(shè)計原理，熟悉制造工藝，能從事或參與集成領(lǐng)域產(chǎn)品的研究、開發(fā)、設(shè)計、制造、測試、應(yīng)用、銷售和管理工作。

三、CDIO理念下集成專業(yè)的人才培養(yǎng)模式的具體實施

（一）制定基于CDIO理念的專業(yè)教學大綱和實驗大綱

將CDIO理念融入到專業(yè)教學大綱和實驗大綱中，結(jié)合具體實際的項目制定集成專業(yè)課程大綱。大綱應(yīng)體現(xiàn)以下四個方面的內(nèi)容：基本技術(shù)和理論知識、個人的專職技能、人際交往能力和在現(xiàn)實社會環(huán)境中的CDIO能力。因此，制定專業(yè)教學大綱時，首先考慮在低年級引入導(dǎo)論課程，使學生對專業(yè)前景、發(fā)展方向有清晰的認識和了解。其次，要充分考慮課程導(dǎo)論與其他相關(guān)課程之間的內(nèi)在關(guān)系?？紤]課程的教學對象與教學目標、課程的內(nèi)容、學時具體分配及主要的教學方法、實踐環(huán)節(jié)的要求、課程與教師考核等問題。大綱制定過程中，自始至終都要充分體現(xiàn)CDIO理念、本專業(yè)的教學課程同企業(yè)項目之間的緊密關(guān)系。在制定實驗大綱時要結(jié)合教學大綱，明確實驗?zāi)康?，將每門課程的實驗按照基礎(chǔ)類型、設(shè)計類型、創(chuàng)新類型和綜合類型的比例合理劃分，充分考慮實驗學時、實驗內(nèi)容、使用的工具及具體方法等問題，培養(yǎng)學生的動手能力、創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力。

（二）制定基于CDIO理念的模塊化課程體系

按照CDIO理念的教學大綱對學生能力的要求，結(jié)合集成專業(yè)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的定位，建立了以“基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程、實踐課程、核心特色課程”相結(jié)合的模塊化課程體系[4]。其中，基礎(chǔ)課程主要由公共基礎(chǔ)課程、素質(zhì)課程、學科基礎(chǔ)課程三部分組成，通過基礎(chǔ)課程的學習，使學生具有良好的科學素養(yǎng)和文化修養(yǎng)的同時，又具有堅實的理論基礎(chǔ)。專業(yè)課程主要包括專業(yè)平臺課程、專業(yè)方向課程，由教師課堂傳授專業(yè)知識。實踐課程主要包括課程設(shè)計、生產(chǎn)實習和畢業(yè)設(shè)計。培養(yǎng)學生具有良好的科學與工程素養(yǎng)，具有較強的自學能力和分析解決問題的能力。核心特色課程主要包括專業(yè)選修課程，聘請國內(nèi)外集成專業(yè)資深教授、企業(yè)高級人才以實際項目作為案例進行授課。

（三）舉辦基于CDIO理念的電子設(shè)計競賽

電子設(shè)計競賽是在教師啟發(fā)引導(dǎo)下，學生通過競賽來提高自己的自主學習能力、創(chuàng)新實踐能力。圍繞指定的競賽題目，或?qū)W生以小組形式自主選擇的題目，讓學生進行構(gòu)思，設(shè)計，實現(xiàn)和運作，將所選題目進行產(chǎn)品化。通過構(gòu)思，分析客戶的需求，預(yù)估產(chǎn)品的功能，設(shè)計技術(shù)方案，制定技術(shù)程序，并對小組成員進行分工，細化每個成員的任務(wù)。設(shè)計的任務(wù)主要包括產(chǎn)品的規(guī)劃、原理設(shè)計、技術(shù)方案等。以構(gòu)思和設(shè)計為基礎(chǔ)，將最終的設(shè)計方案轉(zhuǎn)變成實際產(chǎn)品，并對產(chǎn)品進行測試的過程即為產(chǎn)品的實施過程。對產(chǎn)品的運作主要包括對產(chǎn)品的前期程序調(diào)試，對系統(tǒng)功能進行改進。通過電子設(shè)計競賽，將CDIO理念的構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運作融為一個有機的整體，提高學生的工程實踐能力，充分培養(yǎng)學生獨立發(fā)現(xiàn)問題、解決實踐問題的能力，培養(yǎng)學生團隊合作能力和大系統(tǒng)掌控能力。

（四）基于CDIO理念的教學方法改革

改變傳統(tǒng)的教學手段和教學方法，在教育方法上力求做到教師講授與學生實踐相結(jié)合，個人學習與團隊合作學習相結(jié)合，讓學生“主動學習”。將案例教學引入到課堂中，采用 “探究式”的授課方法，引導(dǎo)學生主動思考，并分組進行討論，確定解決問題的方法，給學生創(chuàng)造實驗環(huán)境去驗證方法的可行性[5]。聘請校外專家、學者或企業(yè)工程管理人才為學生做專題講座，進行輔導(dǎo)與授課，并定期派學生到企業(yè)去學習與實踐鍛煉。

（五）加強教師隊伍建設(shè)，提高教師的CDIO能力

為教師提供去國外或者企業(yè)學習與交流的機會，讓教師親自參與到項目實訓(xùn)中，通過與企業(yè)項目工程師學習與合作提高教師自身的工程實踐能力。聘請集成領(lǐng)域的國內(nèi)外專家、學者、企業(yè)的項目經(jīng)理、工程管理人員、工程設(shè)計人員，與本專業(yè)教師共同組建一支“多樣性、復(fù)合型、高精端、產(chǎn)學研”的師資隊伍，一起承擔集成專業(yè)的人才培養(yǎng)任務(wù)。

針對我國目前集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)工程人才緊缺的現(xiàn)狀，本文提出了CDIO理念下的人才培養(yǎng)模式，強調(diào)高校學生的專業(yè)知識技能和實踐創(chuàng)新的工程能力，有效地解決了企業(yè)和人才能力相脫節(jié)的問題，從而為社會和企業(yè)培養(yǎng)更多合格的“專業(yè)型、創(chuàng)新型、應(yīng)用型”的工程人才，更好地推進高等工程教育的改革，使我們的創(chuàng)新實踐教育更上一個臺階。

集成電路設(shè)計專業(yè)人才培養(yǎng)模式探索:集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的課程體系研究

摘要：集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)本科專業(yè)是國家特設(shè)專業(yè)，又是一個多學科交叉、高技術(shù)密集的新興專業(yè)。目前國內(nèi)沒有形成完善的專業(yè)規(guī)范，因此如何合理、有效地設(shè)置課程體系成為本專業(yè)建設(shè)的重點和難點問題。本文對集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)本科專業(yè)人才培養(yǎng)特點進行了研究，確定了創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標定位，根據(jù)學科交叉融合發(fā)展規(guī)律，確定了人才培養(yǎng)規(guī)格，提出了一種理論與實踐并重融合的課程體系。該課程體系具有系統(tǒng)性、完備性、交叉融合性，通過教學內(nèi)容的有機組織，實現(xiàn)知識的連貫性、內(nèi)容的先進性和實用性，將為集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)本科專業(yè)的創(chuàng)新型人才培養(yǎng)奠定良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：集成電路設(shè)計;集成系統(tǒng);本科專業(yè);創(chuàng)新型人才;課程體系

一、引言

集成電路產(chǎn)業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)和核心，是推動信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的源泉和動力。國務(wù)院于2000年6月25日頒發(fā)了《鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策（18號）》，大力支持和鼓勵我國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在國家政策的扶持下，我國集成電路設(shè)計業(yè)發(fā)展迅猛，伴隨著國內(nèi)集成電路的發(fā)展，對集成電路設(shè)計相關(guān)人員的需求也日益增加。教育部于2003年開始批準設(shè)置“集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)”目錄外本科專業(yè)，2012年普通高等學校本科專業(yè)目錄中調(diào)整為特設(shè)專業(yè)，以適應(yīng)國內(nèi)對集成電路設(shè)計與應(yīng)用人才的迫切需求，截止2014年，全國已有28所高校設(shè)置“集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)”本科專業(yè)。國務(wù)院于2011年1月28日頒發(fā)了《進一步鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策（新18號）》，要求高校要進一步深化改革，加強集成電路設(shè)計相關(guān)專業(yè)建設(shè)，緊密結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求及時調(diào)整課程設(shè)置、教學計劃和教學方式，加強專業(yè)師資隊伍、教學實驗室和實習實訓(xùn)基地建設(shè)，努力培養(yǎng)國際化、復(fù)合型、實用型人才。

“集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)”專業(yè)涉及的新概念、新技術(shù)、新方法不斷涌現(xiàn)，是一個工程性和實踐性很強的本科專業(yè)。集成電路領(lǐng)域技術(shù)和管理人才嚴重不足、人才質(zhì)量普遍不高已成為制約我國集成電路產(chǎn)業(yè)健康、快速發(fā)展的瓶頸。國家集成電路產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃提出加強人才培養(yǎng)，著力發(fā)展芯片設(shè)計業(yè)，2014年6月，國務(wù)院印發(fā)《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》進一步指出，要著力發(fā)展集成電路設(shè)計業(yè)，加大人才培養(yǎng)力度。因此，研究適合本專業(yè)的理論與實踐并重融合的課程體系，培養(yǎng)創(chuàng)新型集成電路設(shè)計人才具有十分重要的現(xiàn)實意義和歷史意義。

二、集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)人才培養(yǎng)的特點

集成電路是推動當前經(jīng)濟發(fā)展的重要技術(shù)，由于集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)領(lǐng)域發(fā)展迅速且新知識、新技術(shù)層出不窮，多學科交叉融合，畢業(yè)生就業(yè)具有國際性，要求教學體系和實踐平臺建設(shè)必須跟上最新的產(chǎn)業(yè)需求，才能培養(yǎng)出適合社會和企業(yè)需要的集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)創(chuàng)新型人才。在進行集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)領(lǐng)域創(chuàng)新型人才培養(yǎng)時我們需要緊緊抓住以下幾點。

1.集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)是新興專業(yè)，國內(nèi)還沒有形成該專業(yè)的人才培養(yǎng)規(guī)范，目前國內(nèi)各高校該專業(yè)的教學計劃是從國外或者相關(guān)專業(yè)延伸來的，系統(tǒng)性、完備性差，還沒有形成完整的知識體系。

2.集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)是一個涵蓋通信、計算機、集成電路等多領(lǐng)域的交叉學科，因此要利用綜合性學科知識為該類人才的素質(zhì)培養(yǎng)服務(wù)，從注重單一知識和能力的培養(yǎng)，要轉(zhuǎn)變到注重綜合知識和能力的培養(yǎng)。

3.集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)是國家特設(shè)專業(yè)，根據(jù)高校自身辦學特色和市場需求設(shè)置的專業(yè)，需要針對企業(yè)對該類人才的需求，將企業(yè)需求融入課程體系，與企業(yè)聯(lián)合制定培養(yǎng)方案，建立核心課程體系，實時調(diào)整專業(yè)課程教學內(nèi)容。

4.集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)具有較強的工程性和實踐性，不僅要具有較強理論知識基礎(chǔ)，而且要具有較好的工程實踐能力以及一定的創(chuàng)新能力，需要建立一種基于項目驅(qū)動的多層次的實踐教學體系，保障四年工程實踐訓(xùn)練不斷線，逐步提升學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。

三、集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)課程體系的構(gòu)建

根據(jù)集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)人才培養(yǎng)特點，按照通信、計算機和集成電路融合發(fā)展的科學規(guī)律，結(jié)合我校學科專業(yè)優(yōu)勢特色，確立了本專業(yè)人才培養(yǎng)的課程體系。

（一）人才培養(yǎng)目標

2006年全國科技大會上提出，到2020年，我國將建成創(chuàng)新型國家，使科技發(fā)展成為經(jīng)濟社會發(fā)展的有力支撐。具有較強的自主創(chuàng)新能力是創(chuàng)新型國家的主要特征之一，只有培養(yǎng)具創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的人才，才能提升自主創(chuàng)新能力。集成電路產(chǎn)業(yè)是關(guān)系國民經(jīng)濟和社會發(fā)展全局的基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是最能體現(xiàn)科技進步對創(chuàng)新型國家貢獻率的行業(yè)。

因此，本專業(yè)旨在培養(yǎng)德、智、體、美全面發(fā)展，適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)和信息領(lǐng)域發(fā)展需要，掌握寬廣的人文知識、堅實的自然科學知識以及扎實的專業(yè)知識，具備工程實踐能力和創(chuàng)新能力，具有自主學習集成電路與集成系統(tǒng)領(lǐng)域前沿理論和技術(shù)的能力，能在集成電路與集成系統(tǒng)領(lǐng)域從事研究、設(shè)計、實現(xiàn)、應(yīng)用的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才，為全面實現(xiàn)創(chuàng)新型國家提供強有力的支撐。

（二）人才培養(yǎng)規(guī)格

集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)是一個涵蓋通信、計算機、集成電路等多領(lǐng)域的交叉學科，如圖1所示。其中，圖1中①就是通信算法（應(yīng)用）的直接IC（實現(xiàn)）化的ASIC、FPGA電路或者可重構(gòu)電路;②就是算法（應(yīng)用）的指令集合（體系結(jié)構(gòu)）化的目標程序;③就是指令集合（體系結(jié)構(gòu)）的IC（實現(xiàn)）化的處理器;④就是集成電路技術(shù)發(fā)展推動的先進處理器。

根據(jù)多學科融合發(fā)展和人才培養(yǎng)目標定位，確定了本專業(yè)知識、能力、素質(zhì)的人才培養(yǎng)規(guī)格如下。

1.知識結(jié)構(gòu)要求。（1）具有堅實的自然科學理論基礎(chǔ)知識、電路與系統(tǒng)的學科專業(yè)知識、必要的人文社會科學知識和良好的外語基礎(chǔ)。（2）具有通信系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、信號處理等相關(guān)學科領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識。（3）掌握集成電路與集成系統(tǒng)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識和工程理論。（4）掌握集成電路與集成系統(tǒng)電子設(shè)計自動化（EDA）技術(shù)。

2.能力結(jié)構(gòu)要求。（1）具有使用電子設(shè)計自動化（EDA）工具進行集成電路與集成系統(tǒng)設(shè)計的能力。（2）具有較強的科學研究、工程實踐及綜合運用所學知識解決實際問題的能力。（3）具有了解本專業(yè)領(lǐng)域的理論前沿、發(fā)展動態(tài)和獨立獲取知識的能力。（4）具有自主學習能力、創(chuàng)新能力、協(xié)同工作與組織能力。

3.素質(zhì)結(jié)構(gòu)要求。（1）具有良好的思想道德修養(yǎng)、職業(yè)素養(yǎng)、身心素質(zhì)。（2）具有奉獻精神、人際交往意識和團結(jié)協(xié)作精神。（3）具有一定的文學藝術(shù)修養(yǎng)、科學的工程實踐方法。（4）具有一定的國際化視野、求實創(chuàng)新意識。

（三）課程體系

集成電路系統(tǒng)設(shè)計涵蓋“系統(tǒng)設(shè)計、邏輯設(shè)計、電路設(shè)計、版圖設(shè)計”四個設(shè)計層次，課程體系應(yīng)覆蓋四個設(shè)計層次需要的所有知識點，各知識點之間要具有連貫性、系統(tǒng)性和完備性。集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)具有很強的工程性和實踐性，通過計算機應(yīng)用能力、電子技術(shù)應(yīng)用能力、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計能力、集成電路設(shè)計能力以及工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，強化學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)是一個多學科的交叉新興專業(yè)，課程體系中應(yīng)該包含通信、計算機和集成電路的相關(guān)知識點，各知識點之間要具有交叉融合性。集成電路系統(tǒng)設(shè)計是一個高速發(fā)展的學科領(lǐng)域，知識和技術(shù)更新速度非常快，課程體系應(yīng)該體現(xiàn)先進性，使得學生能夠接近先進的技術(shù)前沿，同時課程體系中也應(yīng)該包含一些面向企業(yè)的工程設(shè)計與實踐的實用性課程，進一步提高學生的就業(yè)競爭力和工程創(chuàng)新能力。

因此，根據(jù)人才培養(yǎng)規(guī)格和特點以及課程體系的連貫性、系統(tǒng)性、完備性、融合性、先進性和實用性，結(jié)合我校自身優(yōu)勢特色，構(gòu)建了如下頁圖2所示的知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)統(tǒng)一的理論與實踐并重融合的課程體系。課程體系以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，集中實踐環(huán)節(jié)為支撐，核心課程為基礎(chǔ)，一組集中實踐環(huán)節(jié)和核心課程培養(yǎng)一種能力。同時，設(shè)置綜合素質(zhì)教育模塊和課外科技創(chuàng)新活動模塊，提升學生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

課程體系主要突出計算機應(yīng)用能力、電子技術(shù)應(yīng)用能力、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計能力、集成電路設(shè)計能力以及工程創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，進行分學年重點培養(yǎng)。第一學年主要培養(yǎng)學生的計算機應(yīng)用能力，第二學年主要培養(yǎng)學生的電子技術(shù)應(yīng)用能力，第三學年主要培養(yǎng)學生的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計能力和集成電路設(shè)計能力，第四學年主要培養(yǎng)學生的工程創(chuàng)新能力，通過設(shè)置“數(shù)字集成電路”、“混合信號集成電路”、“嵌入式系統(tǒng)”三個方向課程模塊，實現(xiàn)人才的個性化培養(yǎng)。

通過嵌入式系統(tǒng)設(shè)計能力、集成電路設(shè)計能力和工程創(chuàng)新能力培養(yǎng)過程中的集中實踐環(huán)節(jié)和核心課程設(shè)置，將集成電路設(shè)計與通信/計算機相結(jié)合，體現(xiàn)課程體系的交叉融合性。將集成電路系統(tǒng)設(shè)計層次中的“系統(tǒng)設(shè)計”貫穿于工程創(chuàng)新能力、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計能力培養(yǎng)，“邏輯設(shè)計”體現(xiàn)在電子技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)中，通過“電路設(shè)計”與“版圖設(shè)計”實現(xiàn)集成電路設(shè)計能力的培養(yǎng)，實現(xiàn)了課程體系的系統(tǒng)性和完備性，通過教學內(nèi)容的組織實現(xiàn)知識的連貫性。

課程體系設(shè)置了一系列集中實踐環(huán)節(jié)和獨立設(shè)課實驗（集成電路EDA技術(shù)實驗、微處理器設(shè)計實踐）以及課內(nèi)實驗，在教學內(nèi)容的組織上將軟件無線電（SDR）系統(tǒng)（包括算法、體系結(jié)構(gòu)、集成電路）設(shè)計與實現(xiàn)的科研成果融入教學過程，實現(xiàn)四年工程實踐訓(xùn)練不斷線，體現(xiàn)課程體系的工程性和實踐性。同時通過下一代無線通信系統(tǒng)的核心器件――SDR系統(tǒng)處理芯片設(shè)計為牽引，設(shè)置通信集成電路系統(tǒng)工程設(shè)計與實踐相關(guān)課程，采用世界主流EDA廠家先進EDA工具完成集成電路EDA技術(shù)實驗以及集成電路系統(tǒng)設(shè)計，實現(xiàn)課程體系的先進性和實用性。

（四）教學內(nèi)容組織思路

以“高級語言程序匯編語言程序機器指令序列計算機組成（CPU、存儲器、輸入輸出、數(shù)據(jù)通路與控制單元）計算機部件設(shè)計計算機部件（FPGA和專用集成電路）實現(xiàn)整機（FPGA或?qū)Ｓ眉呻娐罚崿F(xiàn)面向通信、信號處理領(lǐng)域系統(tǒng)（嵌入式系統(tǒng)、數(shù)字集成電路、模擬集成電路）設(shè)計與應(yīng)用”為主線組織教學內(nèi)容，體現(xiàn)知識的連貫性，培養(yǎng)學生的計算機應(yīng)用能力、電子技術(shù)應(yīng)用能力、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計能力、集成電路設(shè)計能力。通過通信集成電路系統(tǒng)工程設(shè)計與實踐（包括數(shù)字集成電路工程設(shè)計與實踐、嵌入式SoC工程設(shè)計與實踐、模擬集成電路工程設(shè)計與實踐等），將軟件無線電（SDR）系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)的科研項目成果融入課堂教學，貫徹我?！敖萄薪y(tǒng)一”辦學理念，突顯我校信息通信行業(yè)優(yōu)勢特色，培養(yǎng)學生的工程創(chuàng)新能力。

四、結(jié)論

課程體系設(shè)置是專業(yè)建設(shè)中的關(guān)鍵核心問題，對人才的培養(yǎng)質(zhì)量起決定性的作用。本文充分考慮了集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)專業(yè)多學科交叉融合、工程實踐性強等特點，結(jié)合我校本專業(yè)在通信專用集成電路設(shè)計、專用處理系統(tǒng)設(shè)計方面的優(yōu)勢特色，形成了通信、計算機與集成電路設(shè)計相結(jié)合、理論教學與項目實踐相結(jié)合的課程體系。以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，以集成電路設(shè)計和嵌入式系統(tǒng)設(shè)計融合為主線組織教學內(nèi)容，培養(yǎng)學生的集成電路設(shè)計與嵌入式系統(tǒng)設(shè)計（計算機應(yīng)用、電子技術(shù)應(yīng)用、微系統(tǒng)設(shè)計）能力，通過面向通信領(lǐng)域的集成電路與嵌入式系統(tǒng)工程設(shè)計與實踐，提高學生的工程創(chuàng)新能力。

集成電路設(shè)計專業(yè)人才培養(yǎng)模式探索:集成電路設(shè)計專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式探索

摘要：集成電路產(chǎn)業(yè)是電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展、促進社會信息化的基礎(chǔ)。創(chuàng)新型人才是集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。隨著集成電路設(shè)計相關(guān)人員需求的日益增加，國內(nèi)很多高校都開設(shè)了集成電路設(shè)計相關(guān)本科專業(yè)。針對目前集成電路設(shè)計本科人才培養(yǎng)模式存在的問題，結(jié)合長沙理工大學實際，通過改革課程教學、完善實驗實踐環(huán)節(jié)、增加就業(yè)相關(guān)知識三個措施增強學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，逐步建立集成電路設(shè)計專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式。

關(guān)鍵詞：集成電路設(shè)計；創(chuàng)新型人才；培養(yǎng)模式

集成電路的產(chǎn)業(yè)規(guī)模和技術(shù)水平已成為一個國家綜合國力的重要標志之一。近年來，我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。2004年，我國集成電路產(chǎn)量為211億塊，銷售額為545.3億元。2011年一季度，我國集成電路總產(chǎn)量達到191億塊，銷售額達348.4億元，中國已經(jīng)成為全球集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的地區(qū)之一。

我國集成電路產(chǎn)業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展，已基本形成了四業(yè)（設(shè)計業(yè)、制造業(yè)、封裝業(yè)和測試業(yè)）并舉協(xié)同發(fā)展、四個相對集中的產(chǎn)業(yè)集群（長江三角洲、珠江三角洲、環(huán)渤海地區(qū)和京津地區(qū)）和多個國家集成電路產(chǎn)業(yè)化基地。[1，2]一直以來，國家對集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展高度重視，《中共中央國務(wù)院關(guān)于加強技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展高科技實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的決定》中將IC產(chǎn)業(yè)放在了電子信息產(chǎn)業(yè)的第一位。[3]隨著我國集成電路設(shè)計產(chǎn)業(yè)突飛猛進地發(fā)展、繁榮，對集成電路設(shè)計相關(guān)人員的需求也日益增加，僅靠國內(nèi)少數(shù)高校的研究生已很難滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。為滿足快速發(fā)展的集成電路產(chǎn)業(yè)對人才的需求，2001年教育部開始批準設(shè)置“集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)”本科專業(yè)。[4]集成電路設(shè)計在國內(nèi)眾多高等院校都由原來純粹的研究生教學逐漸轉(zhuǎn)為由本科教學開始。

本文從課程體系設(shè)置、實驗實踐教學等多方面詳細分析了目前集成電路設(shè)計本科教學存在的問題。在此基礎(chǔ)上，從三個方面提出了集成電路設(shè)計本科人才培養(yǎng)的改革措施，探索集成電路設(shè)計本科創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式。

一、集成電路設(shè)計本科人才培養(yǎng)存在的主要問題

1.課程設(shè)置及課程內(nèi)容不合理，從而降低了學生的學習熱情

目前，國內(nèi)多數(shù)院校的集成電路設(shè)計專業(yè)在本科階段主要開設(shè)有“固體物理”、“半導(dǎo)體物理”、“晶體管原理”、“數(shù)字集成電路設(shè)計”和“模擬集成電路設(shè)計”等專業(yè)課程。對于這些課程的開設(shè)主要存在下列問題：

（1）不重視專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學?！肮腆w物理”、“半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”是集成電路方面的基礎(chǔ)課，為后續(xù)更好地學習集成電路專業(yè)課提供理論基礎(chǔ)。如果這些基礎(chǔ)課程沒學好，學生在學習后續(xù)相關(guān)專業(yè)知識時就會比較困難，進而直接導(dǎo)致學業(yè)的荒廢。但有些高等院校將這些課程設(shè)置為選修課，設(shè)置較少的課程教學課時量，甚至少數(shù)院校不開設(shè)這些課程。

（2）課程開設(shè)順序上存在很多問題。在部分高等院校的培養(yǎng)計劃中，“固體物理”課程和“晶體管原理”課程同一個學期開設(shè)，造成了學生在學習“晶體管原理”課程時沒有“固體物理”課程的基礎(chǔ)，從而很難快速地進入狀態(tài)，學習興趣受到嚴重影響。

（3）基礎(chǔ)課程的理論性太強，學生學習的興趣不高?！肮腆w物理”、“半導(dǎo)體物理”和“晶體管原理”是專業(yè)基礎(chǔ)課程，理論性較強，公式推導(dǎo)較多，并且要求學生具有較好的數(shù)學基礎(chǔ)。然而，一般來說，本科學生都比較厭煩復(fù)雜的理論分析和繁瑣的公式推導(dǎo)，特別是基礎(chǔ)相對較差的學生，再加上較強的數(shù)學基礎(chǔ)要求，學生學習的積極性受到極大打擊。此外，部分高校設(shè)置的專業(yè)基礎(chǔ)課程教學課時量較少，學生不能全面、深入地學習，進一步削弱了學生的學習熱情。[5]

2.實踐教學量不足，學生動手能力差

電子設(shè)計自動化（Electronic design automatic，EDA）是集成電路設(shè)計技術(shù)的必備基礎(chǔ)手段。集成電路設(shè)計專業(yè)的本科畢業(yè)生必須掌握一些常用的EDA工具，對將來工作和繼續(xù)深造學習都具有很大的促進作用。為了推廣EDA工具的使用，許多EDA公司實施了專門的大學計劃。我校購買了CADENCE軟件以及高性能服務(wù)器，搭建數(shù)/?；旌霞呻娐吩O(shè)計EDA平臺，并與ALTERA公司共建了EDA/SOPC聯(lián)合實驗室。但學生的實際使用情況卻喜憂參半，難以實現(xiàn)軟件使用量的最大化。一方面，購買的軟件等資源主要供學生實驗課上使用，其余時間學生很少使用。另一方面，教師在上實驗課時一般都采用填鴨式灌輸方式，而不是學生自己摸索，從而難以理解、使知識融會貫通。因此，學生很容易忘記實驗課上學到的知識點，在后續(xù)的工作或?qū)W習中要用到相關(guān)軟件工具時需重新學習。動手能力差成為了集成電路設(shè)計方向本科生擇業(yè)時的一大障礙。[6]

3.門類分科不合理，屬性不一致

無論是從專業(yè)內(nèi)容還是專業(yè)性質(zhì)上分，集成電路設(shè)計方向都應(yīng)該屬于工科性質(zhì)。然而，我校將該專業(yè)劃歸理科專業(yè)。這將導(dǎo)致雖然學習的課程與內(nèi)容和其他高校工科性質(zhì)的集成電路設(shè)計方向基本一致，畢業(yè)時學生卻是獲得理學學士，造成很多學生在就業(yè)時遇到問題。許多單位招聘時首先看的是畢業(yè)證和學位證，使得很多學生錯失了就業(yè)的好機會。最終直接導(dǎo)致下一學年選擇該專業(yè)的學生越來越少，只能靠調(diào)劑維持正常教學。另一方面，學生對集成電路產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢了解甚少，對集成電路設(shè)計專業(yè)的優(yōu)勢了解不夠，對集成電路設(shè)計人才市場需求和該專業(yè)的良好就業(yè)形勢認識不清，從而不能充分激發(fā)學生的學習興趣。

二、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的具體措施

1.改革課程教學，增強學生的創(chuàng)新能力

建立由公共基礎(chǔ)、專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)方向和工程實踐四大模塊組成的集成電路設(shè)計專業(yè)課程體系。壓縮公共基礎(chǔ)課，取消與集成電路設(shè)計方向關(guān)系不大的基礎(chǔ)課程（比如計算機文化基礎(chǔ)課程）。合理安排專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)方向課程的開課順序、課時量。在教學內(nèi)容和教學方法上，集成電路設(shè)計的教師應(yīng)該做到“授之以漁，而不是授之以魚”。對于集成電路設(shè)計方向的本科生而言，其學習的內(nèi)容是集成電路相關(guān)的最基礎(chǔ)理論知識、電路結(jié)構(gòu)及特點。其學習重點應(yīng)該是掌握基礎(chǔ)的電路結(jié)構(gòu)以及分析電路的基本方法等，而不是電路各性能參數(shù)的具體推導(dǎo)。因此，教師在講授“固體物理”和“晶體管原理”等集成電路設(shè)計專業(yè)基礎(chǔ)課時，應(yīng)該盡量避免冗長的公式及繁瑣的推導(dǎo)，以免影響學生的學習興趣。另外，適當減少理論教學中復(fù)雜的公式推導(dǎo)，而著重半導(dǎo)體器件工作原理和特性的物理意義的學習，既可使學生容易接受又有利于后續(xù)專業(yè)方向課程的學習。

2.完善實驗實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力

實驗實踐教學是培養(yǎng)學生的知識應(yīng)用能力、實際動手能力、創(chuàng)新能力和社會適應(yīng)能力的重要環(huán)節(jié)。對于集成電路設(shè)計專業(yè)而言，完善實驗實踐教學環(huán)節(jié)需要從以下三個方面著手：

（1）增加實驗教學的課時量。目前，集成電路專業(yè)本科教學中的實驗教學量過少。以“模擬集成電路設(shè)計”課程為例?？傉n時量為48學時，其中理論課38學時，實驗教學僅10個學時。38學時的理論課包含了單級運算放大器、差分運算放大器、無源/有源電流鏡、基準電壓源電路、開關(guān)電路等多種電路結(jié)構(gòu)。僅10個學時的實驗教學還包括2～4學時的EDA工具學習，留給學生獨自進行電路設(shè)計的就只有6～8個學時。學生不可能很好地理解理論課所學知識，更談不上融會貫通，極大地削弱了學習興趣。因此，增加本科教學的實驗教學課時量可以有效地促進教學效果，激發(fā)學生的學習興趣。

（2）完善和優(yōu)化由課程設(shè)計、課程實訓(xùn)、生產(chǎn)實習、畢業(yè)實習和畢業(yè)設(shè)計構(gòu)成的專業(yè)實習實踐教學體系。該實習實踐教學體系具備分級教學和多層次教學的特點，對集成電路專業(yè)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)具有重要作用，尤其是其中的課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計。課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計是理論基礎(chǔ)和工程實踐的有機結(jié)合，可以很好地培養(yǎng)學生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力。在這兩個環(huán)節(jié)中，選題是關(guān)鍵，也是難點。選題既要具有一定的工程背景又要讓學生感興趣，從而不但培養(yǎng)學生的工程能力，而且激發(fā)學生學習的主動性、積極性和實踐創(chuàng)新能力。

（3）應(yīng)該將以CADENCE軟件為主體建立的數(shù)/?；旌霞呻娐吩O(shè)計EDA平臺，以及與ALTERA公司共建的EDA/SOPC聯(lián)合實驗室作為開放式電子設(shè)計訓(xùn)練和綜合創(chuàng)新性實驗基地的重要組成部分，成為學生進行課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計以及課外實踐活動的平臺，從而實現(xiàn)軟件資源使用的最大化。

3.增加就業(yè)相關(guān)知識，增強學生的競爭能力

據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計，極少數(shù)集成電路設(shè)計專業(yè)的本科畢業(yè)生會從事集成電路設(shè)計方向相關(guān)工作，多數(shù)選擇改行或繼續(xù)學習深造。這是因為一方面本科生基本知識儲備不夠，更主要的原因是設(shè)置集成電路設(shè)計專業(yè)研究生課程的高等院校越來越多。然而，集成電路版圖、集成電路工藝以及集成電路測試等與集成電路設(shè)計相關(guān)的工作崗位對集成電路設(shè)計知識的要求較低。從事上述幾個工作崗位若干年將有助于從事集成電路設(shè)計工作。因此，就個人的長遠發(fā)展而言，集成電路版圖、集成電路工藝以及集成電路測試等工作崗位對于本科生而言更具有競爭力。因而，教師在講授集成電路設(shè)計方面知識的基礎(chǔ)上應(yīng)有重點地講授基本的集成電路版圖、集成電路工藝流程、芯片測試等相關(guān)內(nèi)容。

再者，定期舉辦學術(shù)報告會，讓學生了解集成電路產(chǎn)業(yè)的最新發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，了解集成電路產(chǎn)業(yè)的市場需求，了解集成電路設(shè)計及相關(guān)人才市場需求，了解集成電路設(shè)計專業(yè)就業(yè)前景，從而激發(fā)學生的學習興趣，充分調(diào)動學生的學習積極性。

三、結(jié)論

集成電路產(chǎn)業(yè)是我國的新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是國民經(jīng)濟發(fā)展與社會信息化的重要基礎(chǔ)。創(chuàng)新型人才是發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵。因而，大力推進集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必須提高集成電路設(shè)計人才的培養(yǎng)質(zhì)量。目前，我國內(nèi)集成電路設(shè)計本科教育尚處于孕育發(fā)展階段，雖適應(yīng)IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，但仍存在很多問題需要解決。本文根據(jù)調(diào)研結(jié)果分析目前集成電路設(shè)計本科人才培養(yǎng)存在的問題，結(jié)合我校實際情況提出了幾項改革措施，但遠沒有涉及集成電路設(shè)計本科創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的諸多方面。但是，可以預(yù)測，有政府的大力扶持和相關(guān)教師及學生的共同努力，我國的集成電路設(shè)計本科人才培養(yǎng)定會逐步走向成熟，最終建立完善的集成電路設(shè)計本科創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式。