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【研究生教改专题】微电院培养高水平工程型研究生

时间:2014-11-24 17:32点击:
学位与研究生教育改革实践专题

产学研相结合 培养高水平工程型研究生

——微电子学院10年专业学位研究生教育改革举措

为贯彻国务院《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》(国发2000(18号))文件精神,大力发展我国集成电路产业和软件产业,国家教育部、科技部于2003年决定在国内有相对优势的高等院校建立国家集成电路人才培养基地。我校作为首批五家由科技部拨付专项经费支持的国家集成电路人才培养基地建设高校之一,以此为契机于2003年成立了微电子学院。

学院成立10年来,紧密围绕我国集成电路产业与科技快速发展对高水平人才的迫切需求,遵循集成电路科技与产业发展的规律,结合我国国情和我校校情,锐意改革,不断创新,勇于实践,产学研用紧密合作推动研究生教育改革,在集成电路创新性人才培养的改革与实践方面取得了显著的成效,形成了一个办学机制灵活、师资队伍优良、实验设施较齐全、培养规模与质量同步增长、社会影响力与教学示范作用显著的高水平集成电路人才培养基地。

一、解决的主要教学问题

国家集成电路人才培养基地的建设与运行在国内外都没有先期经验可供借鉴,期待解决的人才培养难题很多。学院在10年到的改革与实践中,针对专业学位研究生教育特点,坚持面向需求、质量第一的宗旨,致力于实现从培养学术型人才为主向培养工程人才为主的转变。着重从以下4个方面重点解决了研究生教育中存在的问题:

(一)如何从培养学术型人才为主的传统模式,转变为培养工程-学术兼备的创新型人才为主的新型模式,实现中国微电子人才培养机制的转型?

(二)如何保证集成电路人才招生规模与培养质量的协调发展,以满足中国集成电路产业高速增长对人才的需求?

(三)如何解决集成电路教学所要求的实验教学条件以及高水平的师资队伍与有限投入之间的矛盾?

(四)如何实现人才培养、科学研究和社会服务的有机结合,互促共赢?

在此过程中,学院充分利用优质教育资源,着重实现规模与质量协调发展、学研产用相结合、理论与实践教学相结合、集成电路学科与相关学科相结合的四个方面多维度的交叉结合与融合,努力探索并已基本形成了学研产用一体化的培养模式,形成了较完整的、独立的、规模化的培养体系。

二、研究生教育综合改革的基本内容

(一)面向产业需求改革人才培养机制

深入研究国外著名工科高校集成电路相关专业的培养模式和课程体系,广泛征求调研国内外知名集成电路企业的人才需求,针对我国传统微电子人才培养模式与集成电路产业需求的差距,对传统的微电子学科人才培养方案做了重大改革,寻求学术型人才与工程型人才、理论教学与实践教学、素质教育与职业教育的最佳契合点。

1.学科专业设置改革

近30多年来,集成电路行业在国内外均获得了高速发展,随着产业规模的不断扩大和技术复杂度的指数级增加,集成电路产业不断细分,专业性越来越强,分立器件产业与大规模集成电路产业分离,集成电路设计、制造、测试和封装产业分离,甚至集成电路设计产业进一步细分为模拟集成电路设计、数字集成电路设计等方向。产业的细分和技术复杂度的高度提升对研究生培养带来巨大的挑战。为了满足产业发展的需求,通过完善硕士—博士学科专业结构,对传统的微电子学科专业培养方案和课程体系进行了重大改革,新设立了两个工程硕士(专业型硕士研究生)培养领域、一个工学硕士(学术型硕士研究生)学科和一个工学博士学科(如图1所示)。实践证明,这种学科专业体系适合中国集成电路产业对工程创新型人才的需要。

 图1 工程-学术兼备的人才培养体系(红线框为基地成立后新设立的学科专业)

2.课程体系改革与优化

课程设置改革的宗旨是在坚持基础理论教育的同时,加强培养学生解决实际工程问题的能力,突出实践教学。改革后的课程体系具有如下特点:

(1)突出集成电路设计

在集成电路产业链中,集成电路设计对人才的需求量最大,能力要求也最高。在硕士课程体系中,增设了VLSI系统设计、模拟集成电路、射频集成电路和功率集成电路等方面的设计类课程;对部分专业基础类课程进行了优化,如为专业型硕士研究生设置的“半导体物理与器件”课融合了量子力学、固体物理、半导体物理、器件物理等方面的相关知识。

(2)加强实践能力的培养。针对集成电路研究、设计、制造和应用的全过程,将相应的实践类课程及理论课程的实验内容,有机地整合在一起,形成了一个理论密切联系实际、培养分析与解决问题能力的闭环训练过程。在硕士课程中,增设集成电路工程实践系列课5门和EDA应用实践课,在确保理论基础的同时,强化工程实践培养。

(3)强调理论、应用、发展并重。授课内容遵循集成电路技术发展规律,将基础理论、工程应用和前沿技术融为一体。每门课程的授课大纲充分征求企业专家的意见,经学院教学指导委员会讨论通过方可实施。同时,教学过程中发挥教师从事科学研究的优势,适时地将科技发展成果融入教学过程,既提高了学生的学习兴趣,又促进其创新思维。

(4)授课方式逐步走向国际化。骨干课程均采用国外知名大学教材,尽可能地采用了英文教材,并逐步增加双语课程数。通过持续资助青年教师出国进行师资培训,为不断增加英文授课的课程创造条件。邀请国外著名大学教授及国际知名企业专家来校授课(每学期6~8人次),加强与国外在办学理念上的交流和在培养模式上的相互借鉴。

(二)学研产用结合推动研究生教育改革

首先是“学”与“产”的结合,学院与国内外数十家知名集成电路企业建立了多方位的合作关系。企业派遣专家为学生讲授工程化、实践类课程,在设备、技术、硬件和软件等方面支援学校实验室建设,建立校外实习基地为学生提供工程实践锻炼的平台。然后是“学”与“研”的结合,通过科研提升教师学术水平,改善实验教学条件,使教学与科研有机结合,互促共赢。

1.校企合作办学

校企合作是高校办学从封闭到开放、从计划体制到市场体制转变的有效途径。微电子学院以基地为依托,充分利用我国集成电路产业快速发展的大好机遇,不断加强与国内外微电子相关企业的密切合作,成效显著。首先立足西安,2004年就与西安集成电路设计产业化基地及其所属企业签订合作协议。与跨国企业英飞凌(西安)公司的成功合作,已成为国家集成电路人才培养基地中外合作、校企合作的一个样板。然后走向全国,目前已与国内42家集成电路企业建立了联合办学的密切关系。已成功实施的合作模式主要有:

(1)企业派遣技术专家到学校授课。授课时间实行短、中、长期结合,授课方式包括理论教学、实践教学和学术讲座等,授课内容涉及微处理器体系结构、逻辑综合与物理综合、低功耗设计、IC可制造性、功率电子学、半导体生产力提升、集成电路项目管理等,并与上机实践相结合,学生反映收获颇丰。

(2)企业为学院设置奖学金。已有10家企业在学院设置了奖学金,既包括英飞凌、意法半导体、应用材料、德州仪器等国际知名微电子企业,也包括华为、华润微电子、深圳芯科、龙旗控股、山东力创等本土集成电路企业,每年奖励的优秀学生总数达60人以上,奖励额度2000~10000元人民币/人·年。

(3)企业作为学生的实习基地。专业学位硕士研究生90%以上在企业实习,实习期超过一年半。学生在实习单位既体验企业文化的熏陶和一线研发工作的锻炼,同时企业导师和学校导师密切合作共同指导学生完成毕业学位论文。实践证明,学生在企业实习可以实现企业、学校、学生的三方共赢。已建立的实习基地:英特(原英飞凌)、华为、中兴、中芯国际、海思半导体、上海华虹、深圳国微、中科院微电子以及中电科技集团和中国航天科技集团所属的研究所等42家国内外知名企事业单位。

(4)与国外知名企业、大学联合培养研究生。企业与学院合作选拔优秀硕士生到国外大学深造,在国外研发中心实习,由企业或国外大学提供资助。与英飞凌公司联合慕尼黑工业大学和新加坡南洋理工大学,联合培养硕士研究生,可授国内外双学位,公司提供全部留学费用,每年2~3名;与日本早稻田大学联合培养硕士研究生,可授双学位,减免1/2学费,每年5名学生。与台湾联发科公司联合台湾清华大学、交通大学、成功大学等联合培养硕士研究生,企业提供2万台币/月费用,每年1~2名。

(5)企业赠送设备与软硬件,联合建立实验室。英飞凌公司赠送半导体设备2台(8英寸刻蚀机和晶圆检测机),总价值65万美元。国营871厂赠送半导体工艺设备12台套,总价值达400余万美元。国际四大集成电路设计(EDA)厂商Cadence、Synopsys、Mentor、Magma为基地赠送了全套的EDA工具软件,价值超过百万美元。企业的无偿捐赠极大地改善了实践教学条件。

2. 教学与科研互促共赢

(1)科研提升理论教学质量与水平。科研造就若干学术水平高、创新能力强的学科带头人,提高了师资队伍质量;科研推动教学内容和方式与国内外科技同步发展,提高了课程讲授质量;研究生毕业论文紧密接触学科前沿,提高了学位论文质量。

(2)科研提升实践教学质量与水平。引入公共教学仪器设备与科研仪器设备共享机制,有力地促进了实验室的软硬件建设。教师的科研成果及时转化为实验课程内容,近年来由本学科教师科研成果转化或者专门研制的实验仪器已有20余台(套)。

(三)构建科学有效的实践教学体系与实验实习平台

学院建立了“基础实验→系统综合实验→创新实验→工程设计与生产实习→企业实习”的实践教学体系,相继建设完成了专业基础实验室、超净工艺实验室、EDA实践中心、创新实践实验室等系列实验室以及13个校外企业实习基地,为实践教学的顺利实施提供了条件保证。

1.建立兼顾基础、工程、创新能力培养的实验教学平台。已建成专业基础实验室、超净工艺实验室、集成电路设计实践中心、创新实践实验室四大实验平台(图2)。这些平台紧密结合生产实际,分别作为培养学生实践能力的测试实验平台、工艺训练平台、设计实践和综合创新平台。

图2  实践教学体系与实验室平台

2.多方筹措资金推动实验设施建设。集成电路实验室建设成本高昂,尤其是集成电路超净工艺实验室的建设以及集成电路设计实验室EDA软件的配备都需要大量资金支持。通过多种渠道筹措资金,用于实验室建设。学院累计为实验室投入的建设资金总数达3184万元。这些经费主要用于超净工艺实验室、EDA实践中心、专业基础实验室和创新实践实验室的建设与运行,实践教学条件得到了显著的提升。

(四)强化师资队伍建设,健全培养质量保障体系

建立了贯穿于所有教学环节的培养质量监控保障体系,重点是确保教师质量、课程质量和企业实习质量。通过国外人才和优质资源引进、资深教师的传帮带、教师出国培训年度计划等措施,促进青年教师教学水平的提升;通过教学督导、系对班的一对一联系等制度,完善课程质量的监控机制;通过搭建企业、学生、教学管理人员之间以及校内导师与企业导师之间的交流平台,确保毕业实习和学位论文的质量。

专任、兼职、外教三结合,培养复合型、工程化、国际化人才。通过校企合作、中外合作,逐步建立了由校内专任教师、企业兼职教师、国外客座教授构成的“三位一体”的基地教师体系。校内专任教师和校内导师侧重学生的知识积淀,为其夯实专业化的基础理论和基本技能;企业兼职教师和企业导师培养学生职场理念,熏陶企业文化,亲历研发过程,提升工程化的能力;邀请国外专家授课,使学生及时了解全球集成电路技术前沿进展,拓宽视野,同时增强学生国际竞争能力。

三、建设成效

(一)人才培养综合实力跃居国内前列

2007年在教育部对15家国家集成电路人才培养基地的阶段检查中,我校基地被评为优秀(评为优秀的基地排序为北大、复旦、西电、清华)。2009年我校“集成电路实验教学中心”被教育部评为国家级实验教学示范中心。2007年我校“微电子学与固体电子学”再次被教育部评为国家重点学科,在全国排名第5。2009年“微电子特色专业课程教学团队”被评为陕西省教学团队。2010年“集成电路工程”获准为国家级工程硕士教育创新特色领域。

(二)人才培养规模大幅增加,培养质量稳步提升

我校多年来是全国培养微电子学科专业的全日制研究生和本科生最多的高校,不仅规模突出,而且培养质量获得了用人单位的高度赞赏,硕士研究生就业率达到100%,学生就业单位涵盖了我国各集成电路和信息电子骨干企业。为满足我国近年来集成电路高速发展对相关人才的需求做出了重要贡献。

 图3  近10年来研究生培养规模的变化

图4  近三年培养的研究生就业分布

(三)师资队伍迅速发展壮大

培养规模增长和培养质量的保证是靠强有力的师资队伍和完善的办学设施来保证的。与2004年相比,现有专任教师增加了108.8%,具有高级职称的教师比例达到77.5%,具有博士学位教师的比例从15.6%增加到86.9%。现有教师的42.3%具有出国研修、培训的经历。同时,我们还建立了一支以企业教师为主的兼职教师队伍,为学生提供短、中、长期的授课、专业培训、专题讲座和实习指导等服务。

师资队伍中涌现出了一批杰出人才。郝跃教授2010年获“何梁何利”科学技术奖,2013年荣膺中国科学院院士,杨银堂教授2007获国家自然科学杰出青年基金,庄奕琪教授2010年获陕西省教学名师称号。10年来,教师承担的科研项目共取得国家级科技奖励2项、省部级科技奖励13项,授权专利170项,在SCI/EI检索论文1493篇,到校科研经费达到4.18亿元。

图5 学院教师数量的增长     图6 具有博士学位教师比例的增长

(四)实践教学条件大为改善

新建成的实验室有:北校区的EDA实践中心、新超净工艺实验室、集成电路测试实验室。其中,超净工艺实验室的建设规模和设备水平在国内高校中名列前茅。同时,我们在国内42家集成电路企业建立了实习基地,每年有超过100名的研究生在企业实习。

(五)教学改革研究成果显著

截止目前,学院教师共获得国家级教学成果二等奖1项,陕西省教学成果奖4项,其中特等奖1项、一等奖2项、二等奖1项,获得国家级教学改革项目6项、省部级项目10项,发表教改论文数十篇,出版教材专著17部。

(六)教学示范作用表现显著

1.对全国高校和企业的示范作用。以微电子学院为依托来建设与运行国家集成电路人才培养基地,是我校首创并成功实现的一种新型模式,已被国内不少高校所认同并采纳。2007年1月教育部专家组对我校基地的示范作用充分认可,评估为“优秀”。 我校基地建设、运行和发展的成功经验对全国15家国家集成电路人才培养基地起到示范作用。

2.对陕西省高校的服务作用。我校的集成电路实践教学中心,不仅为我校集成电路相关领域的13个专业提供实践教学条件,而且作为唯一拥有半导体超净工艺实验线的西部高校,已经并将继续为陕西省高校集成电路相关专业提供实践教学服务。已提供服务高校包括西北大学、西安理工大学、西安邮电学院、陕西科技大学、西安科技大学等。服务对象已拓展到电子信息类的多个学科专业,EDA中心可为通信类、计算机类、信息工程类专业提供集成电路设计实践;超净工艺实验室已为材料类、光电子类、物理类、化学类等专业提供实验教学条件。

结束语

充分遵循集成电路产业与技术发展的规律与趋势,以学研产用相结合为切入点,通过研究生教育教学全过程的综合改革,建立了课程设置与内容与时俱进、校企深度合作、理论与实践教学一体化、从理论到应用的全过程实验教学体系和实验实践实习基地等特色研究生培养模式,使我校微电子学院成为了办学机制灵活、师资队伍优良、实验设施较齐全、培养规模与质量同步增长、社会影响力与教学示范作用显著的高水平集成电路人才培养基地。

(责任编辑:学术年会)
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