李春霞,丘 聪,李世国,许志良,杜 娥
(深圳信息职业技术学院微电子学院,广东 深圳 518172)
集成电路(IC)产业是国民经济先导性、基础性产业,是国民经济战略性保障性行业[1]。随着国产替代成为我国IC产业的共识,IC产业迎来了爆发式的增长,据中国半导体行业协会2020年IC设计分会理事长魏少军教授介绍,2020年新成立了438家IC设计公司[2]。媒体报道,2020年新增19条工艺产线和100多家封测公司。目前,我国IC从业人员有51万人,预计2021年后我国IC产业人才缺口达20万人。与此同时,教育部在2019年设立高职集成电路技术应用专业[3],2020年设立IC应用工程一级学科[4],2021年设立集成电路类高职专业。可以预计,未来高职微电子技术、IC技术专业将迎来跨越式发展的契机,仅2020年,15所高职院校新设立了IC技术专业。
培养IC产业急需的技术技能型人才离不开高水平的专业教学团队,专业教学团队不仅承担着教材开发、教学组织、实践教学、顶岗实习指导、学生“双创”教育等各方面的教学工作,还参与专业人才培养方案修订、专业实训室建设、对外技术服务等工作。毫不夸张地说,高质量的师资教学团队是IC产业技术技能型人才培养的关键,也是微电子技术和集成电路技术专业建设的基础。2019年国务院印发了《国家职业教育改革实施方案》[5],在方案中明确提出“高水平、结构化教师教学创新团队”的建设任务,并开展“教师分工协作进行模块化教学”。长期以来,微电子专业由于开设难度大、教学资金投入大、专业与地方产业的匹配度低、专业招生状况不佳等各种因素,全国仅有20余所高职院校开设微电子技术专业,目前还没有形成特色鲜明、成效卓著的教学团队建设经验;而集成电路技术专业作为高职新专业,教学团队建设时间短,也缺少优秀的专业团队建设经验。深圳信息职业技术学院微电子学院开设有微电子技术专业(2004年设立)与IC技术专业(2019年设立),其中微电子技术专业开设时间较长,经过十多年的摸索,在教学团队建设中积累了一些行之有效的建设方法与经验。本文剖析了高职微电子技术专业师资团队建设中存在的问题,介绍了我校微电子技术专业团队建设方法,以期给高职院校微电子技术专业和IC技术专业教学团队的建设提供参考样本。
微电子技术专业专任教师大部分直接从高校毕业生中招聘,虽然理论基础好,但缺乏实际工程项目经验,特别是芯片设计流片、工艺制备和封测经验。少部分师资从行业招聘,但目前IC行业景气指数急剧增加、学校薪酬待遇与产业薪资差距大,难以吸引企业技术大咖加入专任教师队伍。此外,企业兼职教师的聘请也受限于校企合作的深度,在企业生产任务重时,合作企业往往难以派出经验丰富的工程技术人员。值得说明的是,部分高职院校集成电路技术应用专业是由应用电子技术、电子信息工程等相关专业转型开设的,专任教师也相应地转为集成电路技术应用专业的师资,这部分教师缺少IC专业理论背景知识和相关企业的工程实践经验。
集成电路产业链由IC设计、IC制造、IC封测和IC应用等四个部分组成,各个部分均有不同种类的技术岗位,其岗位技能需求、工作内容和工作环境均不同,专任教师不可能成为精通上述所有部分的专家。IC技术迭代周期短,专任教师只有不断更新技术水平,才能紧跟IC行业主流技术教授好岗位技能。由于缺少新技术的学习条件,专任教师的项目研发经验少,项目案例转化为教学案例能力弱,导致团队技能教学水平滞后于业界主流技术水平。据《中国IC产业人才白皮书》数据,高校每年近20万IC相关毕业生,留在IC产业的比例仅为12.92%,直接表明IC相关专业教学内容不能与岗位技能要求相适应,毕业生所学习的技术技能与人才市场中的技能要求不能很好匹配。
教学团队是高职人才培养的基层细胞,是围绕共同的教学目标而组建的团队。教学团队通常由若干专业课程的教学人员组成,完成某个专业方向上的核心课程教学,乃至整个专业的核心课程教学。上述教学团队组建方法的优点在于团队成员通常在同一教研室或同一学院内,便于开展团队的沟通协同工作,但以专业课程为边界开展教学工作缺少互动配合,不利于针对学生技能学习情况开展个性化教学和技能训练帮扶,也容易出现技能教学点的重复或缺失,不利于个性化培养学生的岗位技能。
在“大众创业、万众创新”的感召下,越来越多的高职学生希望投入到创新创业活动中,而教学团队的“双创”教学能力与高涨的学生创新创业热情不相适应。教学团队成员普遍缺少创新创业经验,不能胜任双创导师的角色,不能将创新创业教育融入到专业技能教学中来,这些都导致专业教学团队的“双创”教学能力较弱。
对外开展技术服务是提升教学团队的技术水平、扩大专业的技术影响力和提升实践技能教学水平的有效手段。开展微电子技术方向上的技术服务,普遍需要高端设备和专业软件,实际情况中由于研发设备的缺少,IC企业技术保密的需要,团队成员较难参与到企业核心产品的技术研发,最终导致教学团队对外开展技术服务的层次较低,教师参与的积极性也较低。
深圳信息职业技术学院联合深圳市半导体行业协会、深圳微纳集成电路与系统应用研究院(简称深圳微纳研究院)、国家IC设计深圳产业化基地、深圳市航顺芯片技术研发有限公司等龙头企业共建了深信“芯火”产业学院,搭建了校企信息交流、技术服务、教师实践、学生实习的多功能平台。
依托产业学院平台,开展微电子技术专业和IC技术专业人才培养体系建设、实践教学平台建设、师资队伍建设、课程和教材建设、技术服务等全方位的合作。通过“芯火”产业学院,教学团队参与企业技术攻关项目,提升教师个人的技术水平;教学团队深入了解周边产业发展状况,获得一手的企业用人需求、招聘岗位技能要求和企业技术水平等信息;教学团队结合珠三角IC产业特点,明确我校微电子技术与IC技术专业的人才培养定位,细化人才培养的目标岗位和详细技能知识点;教学团队负责专业实训室的建设,并以此为基础规划建设软硬件教学环境;教学团队转换技术攻关项目为案例教学资源,并进行教学实践。
根据珠三角集成电路产业岗位情况,我校微电子技术专业以学生的岗位技能培养为目标组建模块化的教学团队。按照微电子技术的专业培养方向的定位:IC测试与应用和IC设计与验证,组建了四个结构化的专业教学团队:IC测试、IC应用、IC设计和IC验证教学团队。每个教学团队负责一种岗位职业能力培养,例如IC测试教学团队负责面向测试工程师岗位培养学生岗位技能。
在结构化教学团队的组织要求下,严格根据国家相关文件优先招聘有项目经验的专业对口的教师,编入模块化教学团队。通过“芯火”产业学院,实行企业轮训制度,定期开展团队教师下企业参与企业项目实践,保证并促进教师的技能教学水平提升。目前,我校四个模块的教学团队成员均来自微电子学及相关专业,具备3年的企业岗位经验,满足“专业能力”和“技术能力”的双重质素要求。通过“芯火”产业学院聘请有丰富项目经验的企业人员加入教学团队,企业兼职教师参与教学研讨、教材编写和教学资源开发等一系列教研活动,促进兼职教师的教学能力提升。
目前,微电子教学团队形成以名师引领,专兼结合的特点,团队现由20名专任教师和26名企业兼职教师组成,其中教授3名、副教授13名、高级工程师3名、博士16名,珠江学者特聘教授1名、鹏城学者特聘教授1名,省“特支计划”教学名师1名,并于2018年获广东省级优秀教学团队。
在“芯火”产业学院的支持下,微电子技术教学团队根据岗位人才培养需求,分模块建设实训室,目前已建设了9间实训室、5间技术中心、2间学生创新创业中心、3个深圳市公共实训基地,形成了校内、校外实训基地互补的优质教学条件,切实保障各个模块的教学任务的开展。
以IC测试教学团队为例,围绕IC测试模块教学任务,校内建设了集成电路测试基础实训室、集成电路ATE实训室、IC可靠性测试实训室和IC测试技术中心。测试教学团队利用IC测试基础实训室开展测试原理和基础性测试实践教学;在IC测试ATE实训室开展工业ATE测试程序开发实践教学;在IC测试技术中心开展与企业合作的芯片测试项目开发实践;在深圳市校外实训基地开展学生顶岗实习。图1是测试教学团队负责建设的实训室、技术中心和公共实训基地的功能介绍。
图1 IC测试教学团队负责的实训条件
依托产业学院中的龙头企业,建设“教师企业工作站”,校企联合技术攻关,解决企业技术难题,推行专职教师全员轮岗制,以真实企业项目为载体,提升教师对接岗位能力的专业技能、项目化教学能力、实践指导水平和应用创新能力。企业轮岗结束后,专职教师从企业项目中提取教学案例,建设项目化教学资源和开展项目化教学实践。在教学实践和企业实践的循环滚动中,实现“以研促教”,持续提升教师教学能力。
针对IC专业课程教学中理论多、真实工程项目实践少的特点,微电子学院以结构化教学团队为基础,开展了项目化教学改革。各个结构化教学团队以岗位技能要求为边界,通过“芯火”产业平台引入真实的产品开发项目,校企协同开发项目化教学资源,包括课件、教案、动画、习题、微课、项目教学案例和教材等。在教学过程中,采用项目任务驱动方式进行课堂教学,通过循序渐进的项目训练,学生完成岗位技能知识点的学习。值得说明的是,结构化教学团队成员需掌握所授岗位方向的所有技能知识点,而不以专业课程教学为边界;以团队教学成绩考核评价来取代以专业课程教学效果考核评价教师教学能力,明确所有团队成员均需对学生技能学习负责,这种做法有利于提升教师责任心,激励团队成员以学生技能学习为中心,详细分析每位学生技能学习状况,有针对性地给予指导和帮扶。
不同于创新创业导师对学生的创业规划、职业发展、创办企业等创新创业的指导,专业教学团队教师应该在学生创新创业教育中,发挥技术导师的作用,指导学生将专业技能应用到产品开发中。微电子学院以“互联网”创新创业大赛、“光电技术”世界技能大赛和各级技能竞赛等为抓手促进教学团队的双创教学能力提升。一方面,专业教学团队成员担任学生创业的技术指导教师,通过提供专业技能训练,协助学生设计产品技术方案,辅导学生创新创业工作;另一方面,利用实训室的设备条件,选拔学生参与教师的科研项目,从中培养学生实验仪器仪表使用能力、数据分析能力和问题解决能力,为学生从事创新创业提供了专业化的基础训练。近年来,微电子技术专业获得教育部职业院校技能大赛国赛一等奖4项、获省级技能大赛奖项24项。
在“芯火”产业学院基础上,充分挖掘专业团队的技术优势,校企双方共同规划建设了“IC设计与验证中心”、“IC快封中心”、“IC测试中心”、“IC产品失效分析中心”、教育部“第三代半导体应用协同创新中心”等五大技术中心,教学团队参与技术中心的建设,主动对接周边IC企业的项目需求,开展校企联合攻关为合作企业解决实际产品开发中的难题。鼓励教师将技术开发过程转化为教学案例,编入教材、融入课程和专业建设之中,将技术开发问题设计成适合学生实践训练的项目,促进专业特色课程教学体系的形成。依托技术中心实现教师、学生、资源的互动,促使技术服务与学生技能培养协同,培养卓越IC产业人才,为深圳本地提供了一批技术过硬的毕业生。近年来,微电子学院教学团队承担国家自然科学基金项目4项,校企合作项目累计到账经费700余万元。
教学团队的水平关乎专业的教学质量,在IC产业快速发展和技能人才缺乏的背景下,教学团队的组建应当从产业不同方向的岗位人才需求出发,组建模块化的岗位技能教学团队。在产业学院的支持下,团队参与企业技术攻关项目,建设项目化教学资源,建设专业实训室、技术中心和校外实训基地,促进教学团队的教学能力、“双创”教学能力和技术服务能力的提升。