新工科背景下集成电路设计与集成系统专业课赛融通体系模式探索

摘 要：集成电路设计与集成系统专业（以下简称“集成电路专业”）是新工科背景下的一门新兴交叉学科。作为国家战略性产业，集成电路专业人才培养必须紧密结合产业发展需求，尤其要顺应当前国内外集成电路产业发展形势对专业产教融合提出的新要求。在新工科背景下，文章以黑龙江大学为例，探索构建以全国大学生集成电路创新创业大赛（以下简称“集创赛”）为主线的课赛融通体系，突出课赛一体化特色教学，建立大赛学分认定机制，形成集成电路专业课程体系方案。“集创赛”作为产教深度融合的纽带，引导学生深化对专业知识的理解与运用，促创新、重实践，以赛促学，以赛促课，为企业培养集成电路专业人才。

关键词：课赛一体化;产教融合;集成电路设计与集成系统专业;人才培养

中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2024）10-0008-03

一、引言

集成电路是国家战略性新兴产业，是支撑经济社会发展、保证国家安全的战略性、基础性和先导性产业，在国民经济关键领域中发挥着重要作用。近几年，美国对我国集成电路产业打压不断加码，出台的相关法案为美国半导体的研究和生产提供巨额补贴，实行投资税抵免政策，并限制接受优惠政策的公司在中国投资。我国集成电路产业提升自主研发能力、打破技术壁垒迫在眉睫。当前，我国集成电路产业及上下游企业发展虽处于上升期，但很多高端关键性技术仍依靠国外，缺乏技术型人才，尤其领军人才严重不足。人才需求与供给不平衡日益突出，迫切需要高校进一步凝练集成电路专业培养目标，制定符合产业发展需求的集成电路专业人才培养方案，以培养应用研究型人才。

2000年，国务院印发《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》，鼓励有条件的高校采取与集成电路企业联合办学等方式建立微电子学院[1]。2017年，教育部部署了一系列有关开展新工科研究的工作，并推出了新工科建设指南[2-3]。2020年，国务院印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》，提出一系列举措推进集成电路产业发展。2022年，工信部和教育部推动高校建设集成电路一级学科，建设高水平的微电子学院，加强校企合作，培养高质量人才。

为贯彻落实国家有关集成电路产业建设发展的一系列战略部署，黑龙江大学电子工程学院于2005年开设了集成电路设计与集成系统专业。19年来已经培养了 15 届本科毕业生，为产业发展提供后备人才，助力国家集成电路产业快速发展，服务龙江经济。

为了深入推进新工科建设，更好地培养符合产业需求的集成电路专业人才，黑龙江大学集成电路专业充分调研各高校集成电路专业培养方案。课题组还主动求变，紧密结合产业发展需求，探索制定更加符合市场需求的人才培养模式，优化调整课程设置，突出课赛一体化教学特色，探索以“集创赛”为主线的集成电路专业人才培养课程建设，构建产教深度融合的实践教学体系，培养产业亟须的高端人才。

二、集成电路专业课程体系存在的问题

（一）产教融合不深入

国内各高校集成电路专业培养方案中设定的课程教学内容与集成电路产业脱节，跟不上当前集成电路技术的发展，很难与企业需求无缝对接。虽然在集成电路产业国家战略政策推动下，各高校与相关企业开展了校企合作，并以企业专家讲座、认识实习等方式深化产教融合[4-6]，但仅通过企业专家讲座，或者在企业开放日参观等认识实习的方式，使学生没有机会参与企业实际项目实践，很难做到校企深度融合。

（二）课程内容更新与新工科发展需求不匹配

集成电路专业课程内容更新慢。因授课压力大、产教融合局限性等原因，授课教师与企业沟通有限，不能将产业最新进展融入课堂，导致课程内容无法逐年更新，也无法适应新工科发展需求。教学与产业发展脱节，课上内容与企业要求有一定差距，致使学生入职后需要进一步学习相应实践内容，充分理解专业理论知识如何应用于实践，通常要经过两三年的时间才能步入正轨，承担项目任务。

（三）实践教学软硬件设备落后

实践教学与实际应用联系不紧密。目前，高校的实践教学软硬件条件与企业实际设计、制造、封测相差甚远，原因是租用相关专业性软件工具价格昂贵，尤其是集成电路加工、测试设备更为昂贵，维护费用也难以支撑，因此，多数院校不能为学生提供与企业实用条件相匹配的集成电路设计、制造、封测等设备。

三、“集创赛”成为集成电路专业产教融合纽带

“集创赛”是工业和信息化部人才交流中心主办的国家级赛事，与集成电路专业契合度高，为集成电路专业对口大赛。每年由IEEE（Institute of Electrical and ElectronicsEngineers，电气与电子工程师学会）中国代表处、上海艾为电子技术股份有限公司、圣邦微电子（北京）股份有限公司、长沙景嘉微电子股份有限公司、深圳市紫光同创电子有限公司、北京华大九天科技股份有限公司等知名的集成电路相关企业作为大赛、杯赛的拟题单位。大赛设立不同赛道，覆盖模拟IC设计、数字IC设计、数模混合IC设计、SoC设计、测试、应用等全产业链。各单位专家团队根据行业企业需求为相应赛道拟定赛题。

黑龙江大学集成电路专业在2023年人才培养方案中增设了“HLJU-YW集成电路设计实践（集创赛）”课程，并建立以“集创赛”为主线的课赛融通体系的教学新模式，以“专用模拟IC设计”“FPGA原理与应用”“集成电路专业实验”3门专创融合课程为支撑，突出集成电路专业特色，打破传统的以教材为中心的培养模式，注重对学生动手实践能力、创新能力的培养，采用以学生为中心的培养模式。

（一）“集创赛”实现校内外资源互补

集成设计开发软件、芯片测试设备昂贵，因而，校内实验条件有限。“集创赛”作为行业权威赛事，拥有包括Cadence、 Xilinx、 ADI、华润上华科技有限公司、叩持（西安）电子信息技术有限公司等在内的相关企业作为大赛支持单位，为参赛团队提供相关软件支持。大赛期间，拟题单位将向参赛团队开放相关资源，提供相关软硬件支持及培训，因此，学生可以利用赛方提供的开发板、软件工具等进行设计实践、芯片测试、参数分析等，实现资源互补。专业还可以利用线上线下混合式教学，打破时空限制，将企业工程师教学资源以线上方式引入课堂，通过授课和实际场景演示等多样化方式向学生展示企业项目案例，丰富课程内容，分析赛题，引导学生建立工程师设计思维，达成工程实践学习目标。

（二）“集创赛”促进学生专业知识内化

“集创赛”各个赛道的赛题紧跟行业发展前沿，且每年会根据企业需求进行更新，赛题综合性强，要求参赛学生高强度学习、内化专业知识、解决实际问题。参赛过程中，学生会遇到各种实践问题，而通过分析、讨论来探究问题解决方法的过程不仅能提高学生的动手能力，还能深化学生对专业知识的理解，培养学生的方案设计能力，使学生能够熟练运用集成开发、测试、实验环境，提高对实验现象的观察、分析能力，发现、理解并分析问题，最终提出解决方案。经过这种高强度的磨炼，学生对专业知识的学习能够有一个质的飞跃，为就业、升学创造更多的机会。

（三）“集创赛”提升学生实践及科研创新能力

“集创赛”专业特色突出，紧跟行业发展，与时俱进。赛题由集成电路知名企业拟定，具有创新性和高阶性。通过参赛，学生能够深入理解理论知识，锻炼实践能力，培养创新意识、解决实际问题的探究能力、科研创新能力和团队合作能力。通过查阅资料，学生可以了解产业环境，利用优质资源创新性地提出解决方案，满足产业发展需求，制定合理设计方案、项目管理计划，并在项目实践中分析实验结果，根据实验结果不断改进方案，提升实践创新和报告撰写等能力。

四、以“集创赛”为特色的课赛一体化人才培养方案

集成电路专业作为新工科背景下的一门新兴交叉学科，其教学应与产业需求紧密相连，根据专业特点构建符合产业需求的教学课程体系。黑龙江大学集成电路专业课题组深入调研新工科建设需求，于2023年重新修订了专业培养方案，以培养应用研究型人才为目标，围绕“HLJU-YW集成电路设计实践（集创赛）”课赛一体化课程，建立包括“集成电路专业实验”“FPGA原理与应用”“专用模拟IC设计”的专创融合课程群。

（一）示范竞赛团队建设

以校企合作平台为保障，举办专业赛事，鼓励更多学生参与大赛，资助参赛团队，奖励获奖团队，多方面调动学生和教师的参赛积极性。集成电路专业积极建立教师激励有效机制，依托各类大赛，通过树立科研育人典型、奖励团队指导教师、将大赛指导纳入教师工作量考核等举措，提高教师参与大赛的积极性。为了鼓励学生积极参赛，集成电路专业申请并制定相应政策，在学生奖学金评定、课程学分、学分互抵等方面给予相应认定。例如，专业在新版培养方案中新增了“HLJU-YW集成电路设计实践（集创赛）”课程，该课程面向大二到大四学生开放。通过课程的学习，学生可获得相应学分，指导教师也可获得相应工作量。同时，专业依托黑龙江大学与杭州友旺电子有限公司合作的基金平台，资助参赛队伍，设立院校奖，奖励获奖团队。根据校内课程学分互抵机制，学生参赛、完成参赛内容并获得指导教师认可后不仅可以获得本课程学分，也可以获得认识实习学分，同时作为参赛队伍第一人，还可将大赛内容作为本科毕业设计内容获得相应学分。在奖学金评定、保研资格评定中，“集创赛”获奖团队成员也可根据获奖级别及排名获得相应加分，获奖团队指导教师则会在薪酬、评优等方面获得相应鼓励。

（二）培训选拔

集成电路专业依托“集创赛”平台，制定竞赛领航计划，整合校内外优质资源，开展常态化的培训交流活动，提高参赛作品质量。为了缩小地域产业发展差异，避免因疫情或地域原因影响培训交流，培训采用线上线下融合的方式，建立以相关赛题课程计划为主要内容、陪优为主要目的的课程培训体系，力争做到赛前有培训分享、赛中有指导跟踪、赛后有总结积累，使学生获得最大收益。专业还邀请行业专家以线上形式对大赛进行总体介绍、赛道解读、拟题背景分析;举办竞赛宣讲会，组织有经验的指导教师采用课堂教学、线上线下讨论等形式进行赛事解读、赛题分析、选题指导、跟踪指导等;邀请往届优秀团队采用线上线下相结合的方式进行同方向交流指导，分享参赛经验、答题技巧等，协助指导教师进行全赛程指导;组织开展全方位、多渠道的赛事培训选拔工作，助力参赛作品质量提升。

（三）指导队伍建设

以指导队伍建设为保障，提高培训及指导质量。充分调动指导教师积极性，共同组织、鼓励和支持学生参加各类实践创新活动，营造积极浓厚的科研创新氛围和蓬勃进取的科研创新环境。集成电路专业注重加强顶层设计，牵头成立学科竞赛专项小组，统筹各级赛事，协调、组织并开展相应工作;建立专业赛事联动机制，依托校企合作平台，积极组织相关专业赛事，拟定大赛资助方案，动员专业课教师积极参与，为大赛做全面准备;充分发挥学科骨干教师力量，带动青年教师积极性;积极与合作企业沟通，指派专业课教师定期参加企业培训，使专业课教师掌握行业动态，知识体系与时俱进，提升师资实战经验，打造高质量指导教师团队;邀请合作企业专家加入专业、校级赛事组委会，参与专业、校级赛事选拔相关工作;组织校内有经验的专家及往届优秀竞赛团队，为参赛团队提供全赛程的技术指导。

（四）以赛促教

集成电路专业课程以集中培训、自主实践为主要形式，建设专创融合课程群，开展特色化教学，加强顶石课程（Capstone course）建设，突出基础创新，设计具有挑战性的参赛项目。学生在参赛过程中探索新思路、解决新问题，在探究中激发兴趣，在实践中寻找乐趣，在实训中培养志趣。课赛一体化建设可以有效扩展课上内容，将优秀参赛作品作为原型补充课堂上的项目实例，逐年积累、更新，提高学生专业水平;引导学生进行案例分析，锻炼其分析问题、解决问题的能力，培养学生理论思维、实践能力和合作意识，充分发挥专业特长，给学生充足的发挥空间，使专业学习效果得到有效提升。课赛一体化建设形成一个良性循环，一方面可以将优秀参赛作品以案例形式融入专创课程，提高课堂质量，提升学生专业素养;另一方面，课程内容逐年更新，与时俱进，也可以进一步促进参赛作品质量的提升。

黑龙江大学集成电路专业建立了专创融合课程群，包含集成电路测试技术、数字IC设计与模拟IC设计等内容，配合课内实验，采用案例式教学方式，为学生参赛奠定扎实的专业基础。将每年积累的优秀参赛作品作为案例补充到课程内容中，以赛促课，丰富、更新课程内容，深化产教融合，为学生参赛奠定专业基础。自2021年开始，集成电路专业面向2018级学生试推行以“集创赛”为主线的课赛融通体系模式。依托校友基金，专业精心规划方案，组织“集创赛”相关动员大会，调动专业课教师积极性，激励并资助学生参赛。3年来，在专业牵头组织下，参赛队伍逐年增加。2023年，该专业获得3组队伍入围分赛区决赛的突破，并取得二等奖、三等奖、优秀奖各一项的好成绩。在2024年第八届全国大学生集成电路创新创业大赛东北分赛区比赛中，集成电路专业学生荣获一等奖1项，二等奖3项，三等奖3项，其中1项晋级国赛，并取得了三等奖的历史突破。

五、结束语

黑龙江大学电子工程学院集成电路专业鼓励学生积极参加各级大赛，探索实施人才培养新模式，建立以“集创赛”为主线的课赛融通体系，以及以科研能力培养为着力点的有效机制，通过校企合作项目基金为学生成长提供的支撑平台，营造了积极浓厚的科研创新氛围和蓬勃进取的科研创新环境，拓宽合作企业面，助力人才培养，为学生科研活动开展和学科专业建设贡献力量。

参考文献：

[1] 国务院关于印发鼓励软件产业和集成电路产业发展若干政策的通知：国发〔2000〕18号[A/OL].（2000-06-24）[2024-02-01]. https：//www.gov.cn/gongbao/content/2000/content_60310.htm.

[2] 教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知：教高司函〔2017〕6号[A/OL].（2017-02-20）[2024-02-01]. http：//www.moe.gov.cn/s78/A08/tongzhi/201702/t20170223_297158.html.

[3] 新工科建设形成“北京指南”[EB/OL].（2017-06-10）[2024-02-01]. http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/gzdt_gzdt/moe_1485/201706/t20170610_306699.html.

[4] 胡靖.集成电路专业人才培养方案探究[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2020，74（11）：89-90.

[5] 范继辉，庞智勇.“新工科”背景下集成电路与集成系统专业人才培养方案探索与实践[J/OL].教育现代化，2020，7（52）：24-28[2024-02-01]. https：//www.zhangqiaokeyan.com/academic-journal-cn_education-mod-ernization_thesis/02012108260531.html.

[6] 李盛竹，李倩.产教融合背景下的高教人才培养模式研究[J].黑龙江教育（理论与实践），2020，74（11）：5-7.

作者简介：胡靖，女，副教授，硕士生导师，研究方向为数字集成电路设计及SoC设计方法研究。

基金项目：黑龙江大学新世纪教育教学改革工程项目“新工科建设背景下集成电路专业实践教学的研究与探索”（2022C04）;黑龙江大学2024研究生课程思政案例建设项目“片上系统设计与复用”