以创新能力培养为目标的集成电路专业实验教学(3)

4.综合交叉融合模块实验

学科之间的综合交叉融合可以拓宽学生的思维及视野，激发学生的创新意识和动力，而且对当今高水平大学的学科协同发展和创新人才培养机制的完善具有重要的意义[14-15]。实验中心根据半导体与集成电路产业需求，优化实践教学体系，增加综合交叉融合实验模块，着重培养具有国际竞争力的多层次、复合型、创新型集成电路领域人才。

综合交叉融合实验模块主要以两种载体实现学科之间的融合。其一，以各类学科竞赛为载体。积极组织学生参加大学生创新试验计划项目和各类学科竞赛、丰富学生课外创新活动，培养学生创新实践能力。以传统竞赛项目全国大学生电子设计竞赛为例，它重在于考核学生的动手创新实践能力以及综合运用知识的能力，竞赛命题范围广，涉及到数模集成电路设计、单片机、电源、物联网、大数据、云计算以及人工智能等方面的知识点。这势必要求带队教练根据自身专业所长对参赛学生进行专门的单项实践训练，学生在掌握基本原理的基础上，根据具体题目将不同学科知识综合交叉运用解决实际问题。

其二，以学生毕业设计或者科研训练项目为载体，开展学科之间的交叉融合项目。以本科学生毕业设计项目“硅基二极管可重构偶极子天线关键技术研究”为例，此项目属于半导体与微波通讯的交叉结合课题，研究此课题必须掌握半导体器件物理、固体物理、半导体工艺制造等方面的数理基础知识，此外，必须熟悉微波通讯中等离子体与微波的相互关系以及天线的工作原理。基于半导体硅基二极管构成的偶极子天线具有传统金属天线无可比拟的优点，即体积小，且天线在没有激发的状态下，雷达散射截面可以忽略不计，具有隐身的性能；不改变物理结构的同时实现可重构；辐射方向范围宽等优点。这种交叉融合的新型天线为雷达与通讯系统性能的提升提供了一条有效的技术路径。

优化后的实验体系中通过增加综合交叉融合实验模块的比重，实现工程实践与实验教学的相融合，不仅显著提高学生的创新实践动手能力以及综合运用知识解决实际工程问题的能力，而且产出了一系列具有影响的交叉创新成果，学科综合优势进一步提高，学科整体水平和创新活力显著提升。

二、实验教学体系成效

通过优化实验内容，增加虚拟仿真实验平台以及增加科研创新实验模块与综合交叉融合实验模块的比重，不断深化实践教学改革和完善实践教学体系，从而切实提高了大学生的工程实践动手能力。

截至目前，国家级集成电路设计与制造虚拟仿真实验教学中心拥有 Silvaco、Synopsys、Cadence、Mentor等公司授权和自主研发的软件多套，拥有23台高性能计算服务器和300多台PC机，可实现年人/时虚拟教学实验任务。学院在3大模块9个虚拟仿真实验平台基础上，开设了52个虚拟仿真实验项目，所有虚拟仿真实验项目均对本科生开放，充分发挥学生学习的能动性。

而且，学院已经与国内多家知名企业建立了战略合作伙伴关系，累计共派出200余人前往合作企业（院所），例如英飞凌、意法半导体、应用材料、德州仪器等国际知名微电子企业进行实习。企业为前来实习的学生提供与专业相关的实习岗位，并指派实习导师，与校内导师共同协助指导学生的毕业设计项目。同时，企业还在校内设立专项奖学金并赠送先进的仪器设备与软件，并提供培训课程，使得学生可以了解目前业界最先进的数字集成电路设计理念、方法、工具以及实例，对专业知识有更直观更深入的认识。

在学生科技创新与创业方面，优化后的“四位一体”实验教学体系实施后，学生的实践创新与创业能力得到极大的提升。以国家、省部级各类学科竞赛为平台，对大学生进行课外创新、实践能力培养。学生科技成果丰硕、学科竞赛喜获佳绩，图4为新旧实验体系（2013年与2017年）学生科技创新与创业成果比较分析。

图4 新旧实验体系科技创新与创业比较

此外，在新的实验体系实施后，学生获奖的级别也在逐年上升。以2018年为例，获得国家级别奖项有：获得2018年美国数学建模竞赛国际一等奖13人，国际二等奖10人；获得2018年中国大学生计算机设计大赛全国二等奖5人，第四届中国“互联网+”大学生创新创业大赛全国金奖2人，全国大学生嵌入式系统专题邀请赛国家一等奖1人，全国大学生瑞萨杯信息科技前沿专题邀请赛国家三等奖1人。创业方面，实验中心成功培育孵化学生创业项目8项，目前实现Pre A轮融资企业2项，天使投资项目2项，企业估值约2.5亿元。

文章来源：《微电子学与计算机》 网址: http://www.wdzxyjsjzz.cn/qikandaodu/2020/1120/439.html