集成电路设计与集成系统专业人才培养模式的探究
来源:用户上传
作者: 岳亚杰 杨慧晶 张宏国
摘 要：结合当前经济形势，分析了我国集成电路设计与集成系统专业人才的供求关系以及该专业人才培养模式的局限性，以现有集成电路设计与集成系统专业的课程体系为基础，提出了基于CDIO理念集成专业的人才培养目标。以培养“具有扎实理论基础，宽扩的知识面，善于分析和解决问题的集成电路设计与集成系统专业及相关专业高级专门人才；具有专业技能、很强的实践和科研创新技能的高级人才”为目标，制定了以项目为导向的人才培养模式的具体实施方案。
关键词：CDIO；集成电路设计；人才培养模式
中图分类号：640 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2013）03-0062-02
随着经济全球化的飞速发展，现代企业急需高技能人才，企业的用人标准逐渐提高，毕业生的就业形势越来越严峻。同时，又有相当一部分毕业生动手能力差，分析问题、解决问题的能力弱，难以满足社会要求。为了缓解企业人才的需求和大学人才培养模式之间的冲突，国内外各高校都开始积极调整现有的教学模式，提出工程创新教育与课程教学模式相结合的全新理念，即CDIO（构思，设计，实施，运行）理念。它是“做中学”和“以项目作为核心的教育和学习”的集中体现，以产品的生命周期为载体，让学生将理论知识和实践有机结合起来。在CDIO理念的指引下，培养学生的工程能力，通过对项目整个过程的构思、设计、实施和运行作为载体的操作来提高学生的工程实践能力，这些能力包括个人的学术知识，个人的终身学习能力，团队的沟通能力和系统的控制能力等[1]。
作为一门新兴专业，集成电路设计与集成系统专业具有门槛高、内容新、发展快、属于交叉学科、与产业联系紧密、实践性强等一系列突出特点。它还没有像其他专业一样形成完成的知识体系，也没有制定出专业的人才培养规范，导致我国各高校培养出来的集成电路专业人才无法适应现代企业的需要，造成高技能人才的紧缺[2]。因此，研究基于CDIO理念的集成电路设计与集成系统专业人才培养模式，切实做好集成电路设计与集成系统专业的工程教育，改革高校的工程教育模式，培养出能适应经济和社会发展需要的专业人才是十分必要的。
一、集成电路设计与集成系统专业人才培养模式的局限性
作为具有很强的工程性和实践性的专业，集成电路设计与集成系统专业的人才培养目标应定位于具有较高的工程素质、很强的实践和科研创新技能的高级人才。但由于我国集成电路专业人才培养模式存在局限性，导致企业需求与人才能力相脱节，具体局限性表现如下。
1.教学严重学术化，过分重视学生的理论教育，而轻视实践教育。在教育教学过程中，忽视了学生的自学能力和实际的动手能力，使得教学与实际相脱离。
2.专业课程之间存在知识的冗余，课程内容之间的相关性、相承性、互补性得不到有机整合，使得学生对项目的思路混乱，阻碍了学生构思能力的提升。
3.实验与实践环节缺乏系统的规划，导致实验内容陈旧，实验方法单一，实验模式过于呆板。而实验内容大多为针对理论教材的验证性实验，呆板的实验模式和实验内容很难使学生对学习产生兴趣，不能充分挖掘学生的创新能力。实践环节没有明确的培养目的，缺乏整体规划，实践环节是学生工程实践能力提高的重要环节。因此，实验与实践环节应与教学大纲相辅相成。
4.专业教师缺乏企业管理经验和工程训练能力。大多数教师虽然学位和学历很高，但一直从事教育教学工作，缺少实际工程背景和实践经验，带领并指导学生做实际工程项目时，学生遇到的实际问题得不到很好的解决。
二、基于CDIO理念集成专业的人才培养目标
集成电路设计与集成系统专业旨在培养具有良好的科学素养和国际竞争力，适应社会主义现代化建设需要的高级人才。通过基础与专业、理论与实践相结合的培养模式，培养既具有良好的文化修养和科学素质，又具有坚实的理论基础，同时具有丰富的集成电路开发、设计和工程管理能力的应用型高级人才[3]。通过大学四年的学习，使得集成专业学生毕业后掌握得以下几方面的知识与能力。
1.具有深厚的理论修养、扎实的专业基础知识、开阔的视野和高尚的职业素养。
2.具有良好的科学素养和较强的外语应用能力，对全世界科学和技术的发展动态有敏锐的观察力。
3.具有工程推理与判断、发现问题和解决问题的技能，能够进行科学研究和开发应用实际的项目。
4.具有良好的沟通、组织协调、团队合作的能力。
5.能够掌握集成电路的基本设计原理，熟悉制造工艺，能从事或参与集成领域产品的研究、开发、设计、制造、测试、应用、销售和管理工作。
三、CDIO理念下集成专业的人才培养模式的具体实施
（一）制定基于CDIO理念的专业教学大纲和实验大纲
将CDIO理念融入到专业教学大纲和实验大纲中，结合具体实际的项目制定集成专业课程大纲。大纲应体现以下四个方面的内容：基本技术和理论知识、个人的专职技能、人际交往能力和在现实社会环境中的CDIO能力。因此，制定专业教学大纲时，首先考虑在低年级引入导论课程，使学生对专业前景、发展方向有清晰的认识和了解。其次，要充分考虑课程导论与其他相关课程之间的内在关系。考虑课程的教学对象与教学目标、课程的内容、学时具体分配及主要的教学方法、实践环节的要求、课程与教师考核等问题。大纲制定过程中，自始至终都要充分体现CDIO理念、本专业的教学课程同企业项目之间的紧密关系。在制定实验大纲时要结合教学大纲，明确实验目的，将每门课程的实验按照基础类型、设计类型、创新类型和综合类型的比例合理划分，充分考虑实验学时、实验内容、使用的工具及具体方法等问题，培养学生的动手能力、创新能力和应用能力。
（二）制定基于CDIO理念的模块化课程体系
按照CDIO理念的教学大纲对学生能力的要求，结合集成专业培养应用型人才的定位，建立了以“基础课程、专业课程、实践课程、核心特色课程”相结合的模块化课程体系[4]。其中，基础课程主要由公共基础课程、素质课程、学科基础课程三部分组成，通过基础课程的学习，使学生具有良好的科学素养和文化修养的同时，又具有坚实的理论基础。专业课程主要包括专业平台课程、专业方向课程，由教师课堂传授专业知识。实践课程主要包括课程设计、生产实习和毕业设计。培养学生具有良好的科学与工程素养，具有较强的自学能力和分析解决问题的能力。核心特色课程主要包括专业选修课程，聘请国内外集成专业资深教授、企业高级人才以实际项目作为案例进行授课。 （三）举办基于CDIO理念的电子设计竞赛
电子设计竞赛是在教师启发引导下，学生通过竞赛来提高自己的自主学习能力、创新实践能力。围绕指定的竞赛题目，或学生以小组形式自主选择的题目，让学生进行构思，设计，实现和运作，将所选题目进行产品化。通过构思，分析客户的需求，预估产品的功能，设计技术方案，制定技术程序，并对小组成员进行分工，细化每个成员的任务。设计的任务主要包括产品的规划、原理设计、技术方案等。以构思和设计为基础，将最终的设计方案转变成实际产品，并对产品进行测试的过程即为产品的实施过程。对产品的运作主要包括对产品的前期程序调试，对系统功能进行改进。通过电子设计竞赛，将CDIO理念的构思、设计、实现和运作融为一个有机的整体，提高学生的工程实践能力，充分培养学生独立发现问题、解决实践问题的能力，培养学生团队合作能力和大系统掌控能力。
（四）基于CDIO理念的教学方法改革
改变传统的教学手段和教学方法，在教育方法上力求做到教师讲授与学生实践相结合，个人学习与团队合作学习相结合，让学生“主动学习”。将案例教学引入到课堂中，采用 “探究式”的授课方法，引导学生主动思考，并分组进行讨论，确定解决问题的方法，给学生创造实验环境去验证方法的可行性[5]。聘请校外专家、学者或企业工程管理人才为学生做专题讲座，进行辅导与授课，并定期派学生到企业去学习与实践锻炼。
（五）加强教师队伍建设，提高教师的CDIO能力
为教师提供去国外或者企业学习与交流的机会，让教师亲自参与到项目实训中，通过与企业项目工程师学习与合作提高教师自身的工程实践能力。聘请集成领域的国内外专家、学者、企业的项目经理、工程管理人员、工程设计人员，与本专业教师共同组建一支“多样性、复合型、高精端、产学研”的师资队伍，一起承担集成专业的人才培养任务。
针对我国目前集成电路设计与集成系统专业工程人才紧缺的现状，本文提出了CDIO理念下的人才培养模式，强调高校学生的专业知识技能和实践创新的工程能力，有效地解决了企业和人才能力相脱节的问题，从而为社会和企业培养更多合格的“专业型、创新型、应用型”的工程人才，更好地推进高等工程教育的改革，使我们的创新实践教育更上一个台阶。
参考文献：
[1]江帆，张春良，王一军，喻萍.CDIO开放教学模式研究[J].教学研究，2012，（2）.
[2]刘胜辉，崔林海，黄海.集成电路设计与集成系统专业课程体系研究与实践[J].计算机教育，2008，（22）.
[3]方卓红，曲英杰.关于集成电路设计与集成系统本科专业课程体系的研究[J].科技信息，2007，（27）.
[4]孙福权，王晓煜，吴迪.基于CDIO理念的IT 应用型人才培养模式[J].计算机教育，2010，（22）.
[5]张凤娥，薛健飞，李定龙等.CDIO工程人才培养模式的研究[J].实验技术与管理，2012，（12）.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-5195521.htm
