微电子科学与工程专业实践教学体系的改革研究与实践

　　摘 要 地方高等学校培养什么样的人才以及怎样培养人才是非常重要的课题，关系到学校的整体定位和办学规划。该文结合西安邮电大学电子工程学院微电子科学与工程专业实践教学体系，对微电子科学与工程专业实践教学体系进行改革研究与实践分析，总结出新工科背景下对应用型人才的需求标准与当前地方本科高等院校人才培养目标之间存在的差异，并依据新工科理念、卓越人才培养和工程教育专业认证等理念，制定出微电子科学与工程专业实践教学的改革思路和措施，旨在更好地为地方本科高等院校微电子科学与工程专业的办学发展以及高素质应用型创新人才的培养提供借鉴。

　　本文源自武利翻; 刘有耀; 苗瑞霞; 金蕾; 张霞， 科教文汇(下旬刊) 发表时间：2021-06-30

　　关键词 实践教学;微电子科学与工程;人才培养;工程认证;新工科

　　随着科学技术的发展和变革，人才培养标准、工程技术发展、创新能力培养等问题越来越受到世界各国的广泛关注。在此趋势下，我国教育部部署并召开了新工科建设座谈会，明确新工科建设思想，指明新工科培养目标。如何培养具有科技创新能力的高素质工程技术人才，如何制定具有通用性和针对性的人才培养模式，恰好是作为人才培养主体的高等学校所要面临与解决的重要问题[1-4] 。

　　西安邮电大学(以下简称我校)微电子科学与工程专业成立于 2005 年，隶属于计算机学院。由于学校专业发展和学科整体规划的需要，微电子科学与工程专业被划分到电子工程学院。目前我国需要的一些关键技术和器件被以美国为首的西方国家禁止出售，而这些技术与器件往往对国家的发展十分重要。我国的应对对策是通过自主研发，对技术进行突破来打开这种封锁局面。随着国家和企业对微电子科学与工程专业人才要求的逐步提升，教学实践作为专业发展和人才培养的重要环节变得越发重要。为了适应国家与社会对高素质应用型创新人才的需求，对微电子科学与工程专业的实践教学体系进行改革具有十分重要的现实意义。

　　1 微电子科学与工程专业实践教学体系改革与实践理念

　　随着科学技术的日益更新，集成电路器件和芯片在国民经济中发挥的作用越来越大。近两年来，以美国为首的西方国家对我国一些关键电子器件实施封锁和禁运，我国微电子科学与工程专业人才目前存在大量的缺口，产业结构面临新的调整，企业需要应对改革和发展。解决这些问题的当务之急是高校和企业研究所培养出高素质的应用型人才。在新形势下，制定微电子科学与工程专业人才培养目标体系，强调培养应用型人才的实践能力显得尤为必要。因此，需要关注和了解微电子科学与工程专业实践教学体系改革理念。

　　1.1 新工科理念

　　2017 年教育部提出新工科建设，以主动应对新一轮科技革命与产业变革，支撑和服务创新驱动发展。传统学科建设注重知识的基础性和专业的单一性，而与之形成鲜明对比的是新工科建设，更加突出技术的综合应用性和创新性，强调电子、通信和计算机等学科知识的综合运用，以更好地服务于传统行业的发展。国民经济发展和社会产业链建设需要具备综合素质的人才。钟登华院士认为，新工科的内涵是以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，旨在实现培养多元化、创新型卓越工程人才的目标[5-12] 。

　　1.2 工程专业教育认证

　　工程教育专业认证强调“以学生为中心、以产出为导向、持续改进”的 OBE 理念[13-14]。它是国际通行的工程教育质量保证制度，同时也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。企业对毕业学生的能力有质量要求标准，工程教育专业认证就是要回头看毕业学生的能力，进一步持续改进人才培养目标，同时推动我国人才在国际市场上的标准化对接。自2016年我国成为《华盛顿协议》成员国之后，工程教育专业认证在各大高校如火如荼地开展，已成为各大高校的重要教育工作之一。

　　1.3 卓越人才培养计划

　　从 2010 年开始，我国致力于实施高端技术人才的自主培养，把培养卓越工程类人才提高到前所未有的战略高度，希望通过对卓越工程类人才的培养，建设世界一流工程强国，打造具备世界一流水平的工程教学体系。工程类教学改革和学科建设与工程类人才的培养关系密切，二者相辅相成、相互促进。近年来，随着工程教学改革的不断推进和深入，跨学科教学思想的不断融合，在学科教学的方式方法上也不断呈现出多元化的特点，工程教学方式方法更为丰富，人才的培养计划不断升级迭代，逐渐开创了院校与产学研机构协同教学的新模式。通过将院校的理论支撑与社会机构、研究单位的市场导向、实践引导相融合，加速培养符合时代和企业要求的高端工科人才。

　　2 微电子科学与工程专业实践教学体系现状

　　一流高校在生源质量、师资力量和服务学生教学基础设施建设等方面比省属高等本科院校有优势。需要指出的是，省属高校在校学生在校期间参加企业实习、课程实训和动手操作的机会较少，高职高专院校培养的学生参加企业实践的机会反而较多。这就导致高职高专院校学生的实践能力比省属高校学生强。具体来说，当前省属高校在人才培养尤其是实践教学体系方面的现状如下：

　　2.1 实践教学体系在整个教学体系中的重要性和地位未得到足够重视

　　大部分实验教学是相应理论教学的一部分，单独的实验教学课程较少。在所开设的实验教学课程中，演示性实验和验证性实验占比较大。而相较而言，实验教学课程的设置缺乏渐进性和知识关联性，能够体现学生创新能力的系统设计实践类实验占比较小。实验教学内容与相对应的理论知识内容缺少联系和交叉。实践教学体系缺少更新和创新，教学方法单一，同时实践教学内容设置需要更进一步地与行业发展和实际应用相关联。

　　2.2 对实践教学的核心和本质认识不足

　　在制定教学体系和大纲时，着重强调基础理论知识的重要性，而对实践教学更深层次的意义认识不足。微电子科学与工程专业的实践教学缺少足够的课时，理论和实践未能很好地联系，导致学生出现了理论知识掌握水平较高而动手实践能力不足的状况，实践教学地位亟待进一步提高。

　　3 微电子科学与工程专业实践教学体系改革的思路和举措

　　以本科教育为主的应用型大学在教学体系设置和人才培养中需要注重教与学的转变，从重知识向重能力转变，基础知识与专业知识有机结合，理论知识教学与实践能力培养相互结合。提高学生的实践能力，是当前微电子科学与工程专业本科教学工作的关键，也是微电子科学与工程专业人才培养的核心。

　　以培养微电子科学与工程专业高技能应用型人才为目标，以学院微电子科学与工程专业现有教学和实训资源为基础，我校电子工程学院微电子科学与工程专业前期根据本校生源情况，结合本校办学定位，学习和借鉴相关专业建设经验，突出本校的一些教学培养方案，开展微电子科学与工程专业实践教学体系改革。其改革思路和举措如图1所示。围绕微电子科学与工程专业应用型人才培养目标，探索实践教学体系改革，尤其是在实践教学方面进行了不断完善。

　　3.1 构建微电子科学与工程专业实践教学体系

　　微电子科学与工程专业教学体系一共包含两个层面，分别是理论教学体系和实践教学体系。其中，实践教学体系又分为基础型实践、综合型实践和创新型实践(见图 2)。微电子科学与工程专业综合型实践模块如表1所示。设置微电子科学与工程专业实践教学体系时，须始终把人才培养放在第一位，以企业对人才的需要标准作为导向，重在学生实践能力和素质的培养。构建一个完整、可行的新型工程教学体系，不仅需要遵循产教融合、校企合作协同教学的基本原则，还需要始终围绕国家提出的新工科学科建设、工程教育专业认证和卓越人才培养计划三大核心理念。

　　3.2 实践教学教师团队建设

　　实践教学教师团队建设是实施微电子科学与工程专业实践教学和培养学生实践能力的重要条件。微电子科学与工程专业一定要把开展实践教育纳入整个课程设计之中并且使之成为重要环节。这要求师资队伍本身具有较好的实践创新能力，重视对专业师资队伍的培养，对新进教师资格进行甄选。可以通过一些具体措施有效地培养师资队伍：

　　(1)从高校中选拔一批专业教师到相关企业进行培训或锻炼。在企业锻炼期间，一方面加强教师自身的工程实践能力，以便更好地培养学生的工程实践能力;另一方面可以充分调研和了解相关企业对人才的需求，确保学校培养的专业人才和企业需求不脱节，学生毕业后能够更快地适应相应的工作岗位。

　　(2)注重教师团队建设。实行“老带新”，由实践能力强的教师带领新进教师，提高教师团队的整体水平，为提高学生的实践能力提供师资保障。

　　3.3 将思政元素融入实践教学体系

　　在实践课程中开展课程思政，引入能够引导学生树立正确价值观的思政教学内容(见图 3)。将思想政治教育融入课程教学和改革的各个环节，实现立德树人的根本任务。同时，注重在价值传播中凝聚知识底蕴，在知识传播中强调价值引领，让实践教学体系与政治理论课同向同行，形成协同效应。

　　3.4 积极开展学科竞赛

　　提高学生创新能力和实践能力最有效的途径之一是积极开展各类学科竞赛。教育部倡导的大学生电子设计竞赛是面向高校在校学生举办的竞赛。该竞赛既强调专业基础知识的应用，又注重考查专业发展的前沿知识，同时兼顾参赛团队成员的协作性和创新性。

　　但是大学生电子设计竞赛参赛级别较高，参赛学生的整体水平较高，因此并不是所有学生都有参加该竞赛的机会。针对这种情况，我校举办了校级、院级电子设计竞赛，或在专业班级内开展学科竞赛，以确保所有学生都可以通过参加竞赛的方式提升自己的专业能力。

　　4 结语

　　以微电子科学与工程专业高技能应用型人才培养为目标，以学院微电子科学与工程专业现有教学和实训资源为基础，以大学城和高新区周边的企业集成电路设计中心为依托，我校与相关企业充分合作，积极了解企业对人才的需求标准，对人才培养方向进行准确定位，加大对学生实践能力的培养，改变人才培养旧观念，秉持新工科建设、工程专业教育认证、卓越人才培养计划的新理念，建立微电子科学与工程专业多元融合和工学交替的实践教学体系。