肖少庆 南海燕 虞致国 顾晓峰
摘 要：微电子学是研究电子或离子在固体材料中的运动规律及其应用，并利用它实现信号处理功能的科学，其工程型和实践性非常强。江南大学微电子专业基于工程教育专业认证“产出导向（outcome-based）”的人才培养理念，树立工程实践型创新人才培养模式，修订了具有江南大学特色的微电子专业培养方案，其培养要求基本覆盖了工程教育专业认证的12条通用标准。
关键词：微电子专业；工程教育专业认证；培养方案
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）11（a）-0000-00
Abstract： Microelectronics is a science which studies the motion of electron or ion in the solid material as well as its applications， and realizes signal processing function by taking advantages of it. Therefore， microelectronics technology has the characteristic of strong engineering and practicality. based on the outcome-based principle of talents training of accreditation for engineering education， the major of microelectronics in Jiangnan University establish an engineering and practice-based innovating talent-traning model， and revise microelectronics professional traning scheme with a Jiangnan University special feature. The traning requirement basically covers all 12 general standards of accreditation for engineering education.
Keywords： microelectronics； accreditation for engineering education； training scheme
0 引言
微电子学是研究电子或离子在固体材料中的运动规律及其应用，并利用它实现信息获取、传输、存储、处理和输出的科学，以实现电路的系统和集成为目的，是一门实用性很强的学科，其发展水平直接影响着整个信息技术的发展。微电子学也是一门综合性很强的学科，它包括了半导体材料、器件及物理、集成电路工艺和集成电路及系统的设计、测试、可靠性等多方面的内容；涉及了物理学、电子学、材料科学等多个领域；集成了超净、超纯、超细加工技术；是现代发展最迅速的高科技应用性学科之一。因此，微电子专业的工程性和实践性非常强，是一门典型的工科专业，而工程教育对独立完整门类齐全的工业体系的形成与发展有着不可或缺的作用[1]。我国于2016年成为国际工程联盟《华盛顿协议》正式成员，该协议旨在推进工程技术专业全球化，建立学历教育与专业资格互认的体系，使得协议各国（地区）的工程教育具有可比性和等效性[2]。《华盛顿协议》工程教育认证标准一般采用“产出导向（OBE）”的基本原则，即将受教育人员的素质和潜能表现作为衡量教学成果的依据，并以促进其持续改进作为认证的最终目标。工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，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。
我国是微电子芯片应用和消费大国，需求量约占世界市场的50%，但目前我们的微电子技术水平与发达国家相比还有较大差距，国内90%的集成电路芯片需要进口[3]。因此，国家相继出台相关政策，扶持和推动国内微电子产业发展。2008年国家制定《电子信息产业调整与振兴规划》，提出加大集成电路（IC）产业发展实施力度，建立自主IC产业体系[4]。2011年国务院颁发《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知》，再次强调推动微电子科技和产业发展的必要性[5]。2014年6月国务院印发《国家集成电路产业发展推进纲要》，投入逾千亿元IC产业发展扶持基金[6]。无锡是我国第一块IC的发祥地，是国家微电子重镇，微电子有优良的传统、深厚的基础和完整的产业链，IC产业销售额一直列全国前三。
1 工程教育專业认证下微电子专业培养方案
无锡江南大学在2002年设立了微电子专业，经过十余年的发展，建立了较为完整的培养方案，但仍存在以下问题：（1）无法完全覆盖工程教育专业认证通用标准的要求；（2）核心课程不当。如《电磁场与电磁波》、《近代物理》在很多知名高校的微电子系都不是核心课程。而《固体物理》是核心课程，但是原培养计划没有；（3）课程过多。如《信号与系统》、《数字信号处理》、《计算机组成原理》等都不是微电子专业的核心课程；（4）部分课程内容重复。如《微机原理及接口技术》和《嵌入式系统原理及应用》有些内容重复；（5）前沿知识不足，学科交叉少，实践课程过少。为进一步深化教育教学综合改革，创新人才培养模式，提高人才培养质量，打造具有自身特色的本科教育和人才培养体系，实现内涵式发展和通过工程教育专业认证，江南大学微电子专业决定启动2016级本科人才培养方案修订工作，力求做到“通识教育精心设计、核心课程逐步卓越、课程数量逐步减少、辅修专业全面实施”。
基于工程教育专业认证OBE的人才培养理念，针对原培养方案存在的问题，并结合国家、社会、用人单位和学生的要求与期望，微电子专业新培养方案树立工程实践型创新人才培养模式，培养目标是立足无锡、面向全国，致力于培养德智体全面发展且具备扎实的数学、物理、外语基础，掌握半导体材料与器件以及大规模集成电路的设计、制造及测试所需的基本理论和方法，具有电路分析、工艺分析、器件性能分析和版图设计等基本能力，拥有较高综合素质、创新能力和实际工作能力的高级专门人才。培养的学生既适宜于到半导体材料与器件、光电信息、集成电路设计与制造公司等从事技术开发、应用性研究以及管理工作；也适宜于在科研院所继续攻读微电子与电子学及相关交叉学科的研究生学位，为基础研究和应用研究提供人才梯队。培养要求方面，结合工程教育专业认证的通用标准[7]，微电子专业的学生毕业能力要求如下：（1）具有较好的人文社会科学素养，较强的社会责任感和良好的职业道德；（2）良好的外语基础与听、说、读、写能力；（3）掌握数学方面的基本知识和基本理论；（4）掌握物理方面的基本知识和基本理论；（5）具有较强的计算机应用能力；（6）掌握电子线路的基本理论和实验技术，具有分析和设计电子系统的基本能力；（7）掌握固体物理、半导体材料与技术、半导体物理与器件的基本理论和基本知识，掌握新型半导体材料和器件的分析与设计方法，具有独立进行器件性能分析和指导半导体工艺流程的基本能力；（8）掌握半导体集成电路工艺、半导体集成电路设计、VLSI设计与制造等方面的基本理论和基本知识，具有独立进行版图设计、系统仿真和指导集成电路工艺流程的基本能力；（9）掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法；（10）具有一定的实验设计，创造实验条件，归纳、整理、分析试验结果，撰写论文参与学术交流的能力；（11）具有相关新型交叉学科的基础知识及创新意识与潜力。（12）具有较强的工作适应能力，具备一定的科学研究、科技开发和组织管理的实际工作能力。微电子专业的毕业能力要求与工程教育专业认证的通用标准之间的关系如图1所示。可见，微电子专业新培养方案的毕业能力要求基本覆盖了工程教育专业认证的12条通用标准。
微电子专业的课程分为四大类：通识教育课程、学科平台课程、专业教育课程和能力拓展课程，其课程体系与毕业能力要求的关系如图2所示。从2016年开始，微电子专业纳入江南大学大类招生的范畴，与通信工程专业一起列入电子通信工程大类专业招生。电子通信工程大类专业遵循江南大学“厚基础、宽口径、重能力”的教育理念，打通第一学年课程，包括通识教育课程及学科平台课程，实行按类宽口径培养。一年级的通识教育课程包括思政类、外语类、计算机类、军体类、成长规划类、创新创业类等课程，学科平台课程包括数学类（“高等数学”、“线性代数”、“概率论与数理统计”、“复变函数与积分变换”、“工程制图”）、大学物理类（“大学物理”、“大学物理实验”）、计算机类（“程序设计基础C”）等工具类课程，其培养目标旨在培养学生的毕业能力要求第（1）至第（5）项。微电子专业在此“厚基础”上修订完善后三年的专业培养，其培养方案旨在培养学生的毕业能力要求第（6）至（12）项。微电子专业教育课程分成三条主线开展培养，一条是电路与电子类主线，涵盖的主要课程包括“电路理论”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“电子设计CAD”、“电子技术课程设计”和“电子技术实验”等课程，旨在培养学生的毕业能力要求第（6）项；一条是物理与器件主线，包含的课程主要有“固体物理”、“半导体物理”、“半导体器件物理”、“半导体材料”、“集成电路工艺原理”、“集成电路工艺课程设计”、“电磁场与电磁波”等课程，旨在培养学生的毕业能力要求第
图1 微电子专业的毕业能力要求与工程教育专业认证的通用标准之间的关系图。工程教育专业认证通用标准[8]（1）工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题；（2）问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论；（3）设计/开发解决方案：能够设计针对复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素；（4）研究：能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论；（5）使用现代工具：能够针对复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性；（6）工程与社会：能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任；（7）环境和可持续发展：能够理解和评价针对复杂工程问题的专业工程实践对环境、社会可持续发展的影响；（8）职业规范：具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任；（9）个人和团队：能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色；（10）沟通：能够就复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流；（11）项目管理：理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用；（12）终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。
（7）项；最后一条是电路与系统主线，涵盖的主要课程包括“数字集成电路设计”、“模拟集成电路设计”、“VLSI设计基础”、“集成电路CAD”、“集成电路设计实践”、“集成电路CAD课程设计”、“微电子学专业实验”、“版图设计技术”、“嵌入式设计”等课程，旨在培养学生的毕业能力要求第（8）项。专业选修课程不仅可使学生掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法，达成毕业能力要求第（9）项，还可使学生的计算机能力以及交叉学科的基础知识及创新意识和能力有进一步的提升，强化毕业能力要求第（5）项和第（11）项。各类实践性环节课程和毕业设计可使学生的专业能力、查询资料、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的能力以及创造实验条件，归纳、整理、分析试验结果，撰写论文参与学术交流的能力得到提高，强化毕业能力要求第（7）、（8）、（9）和（10）项。综合实践类课程是以卓越工程师计划为基础，微电子专业已与本地多个知名企业、研究所签订了校企合作计划，共同培养优秀人才，切实提高人才质量。如何更好的开展校企合作，使学生能更好地融入具体生产实践中，并通过合作有效提高自身的师资和培养能力一直以来都是一个需要重点考虑的问题[8]。结合这次以工程教育专业认证为目标的培养方案修订，微电子科学与工程专业在大四上学期设立了综合实践类课程，安排了两种学生可选择的方案：一、学生可选择去无锡当地相关的知名企业、研究所进行为期半学年的综合实践；二、学生也可选择进入在校导师的团队进行为期半学年的科研实践。综合实践的目的旨在培养学生的实际工作能力，达成毕业能力要求（12）。
图2 以工程教育专业认证为目的的江南大学微电子科学与工程专业课程???体系和毕业能力要求之间的关系图，其中小括号中的数字对应相应的毕业能力要求（1）-（12）项。
此外，微电子专业开设了辅修专业，其课程体系以综合、实用和精炼为特征，由部分学科平台课程、专业核心课程构成，包括如下八门课程：“电路理论”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“半导体物理”、“半导体器件物理”、“集成电路工艺原理”、“数字集成电路设计”和“模拟集成电路设计”。为了使本科培养不拘泥于教材，将创新创业教育理念融入到通识教育、专业教育和实践教学各个环节，引导学生认识和体会专业知识、理论中的创新性特质，激发学生的创新创业潜能，微电子专业除了在相关课程设计与实践、综合实践和毕业设计（论文）等环节中突出创新创业的实践要求，微电子专业所属的江南大学物联网工程学院还出台了相关文件，鼓励优秀本科生进科研团队。该活动以学院现有科研团队的丰厚资源为依托，整合学院骨干教师和优秀学生；以各类学科竞赛、大创项目为驱动，切实提升优秀本科生参与科研创新实践的广度和深度；以学院大学生创新创业实践基地为延伸，更好促进学生实现理论成果实践成果的转化。微电子专业的部分优秀本科生能够和研究生、研究生导师一起参与前沿科研实践，非常有利于培养学生的科研眼界、科研经验和终生学习研究的能力。
3 结语
本文总结了江南大学微电子科学与工程专业以工程教育专业认证为目标的培养方案探索与实践。针对微电子专业原培养方案存在的问题，我们明确了专业核心课程，精简了学科平台课程和专业核心课程，合并了部分冗余课程，增加了实践性环节和能力拓展课程，开设了辅修专业课程，力求做到“通识教育精心设计、核心课程逐步卓越、课程数量逐步减少、辅修专业全面实施”，培养要求与工程教育专业认证通用标准接轨，建立健全目标导向（OBE）的人才培养机制。随着越来越多的优秀微电子专业和相关专业老师的不断加入，我们江南大学微电子专业的课程设置和培养方案将会逐年完善与提高，毕业生质量也在稳步提高。
参考文献：
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[2]我国正式加入《华盛顿协议》[J]. 北京：学位与研究生教育， 2016（7）：34-34.
[3]国产集成电路如何摆脱“缺芯”之痛[N]. 北京：经济日报，2014-11-13.
[4]《电子信息产业调整和振兴规划》正式发布[J]. 北京：电力信息与通信技术， 2009， 7（6）：20-20..
[5]国务院关于印发进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知 [J]. 上海：软件产业与工程， 2011（2）：4-6.
[6]国家集成电路产业发展推进纲要[J]. 上海：中国集成电路， 2014， 23（7）：14-16.
[7]蔣宗礼. 工程专业认证引导高校工程教育改革之路[J]. 北京：工业和信息化教育， 2014（1）：1-5.
[8]虞致国， 赵琳娜. 基于校企合作提高集成电路设计类课程教学质量的研究[J]. 南宁：大学教育， 2016（5）：106-107.
