新工科背景下《集成电路工艺原理》课程案例教学改革探索

【摘要】在新工科建设背景下，《集成电路工艺原理》课程是培养高素质芯片制造人才的核心课程。针对当前教学中存在的内容滞后、方法单一、实践受限、考核单一及思政融入不足等问题，本文提出基于案例教学的改革方案。通过构建多层次案例库、创新教学模式、深化产教融合和完善考核机制，实现理论与实践的有机结合。教学实践表明，改革成效显著：学生学习积极性提高，工程实践能力增强，创新意识和问题解决能力提升，对产业的认同感和使命感加强。本研究对推进集成电路专业课程改革和提升工程教育质量具有重要的理论和实践价值。

关键词：集成电路工艺原理；案例教学；课程改革；新工科

1. 引言

我国集成电路产业快速发展，高端芯片制造已成为国家战略重点。通过《中国制造2025》等政策，强调了产业战略地位和人才培养重要性。在"双循环"格局下，解决"卡脖子"问题，实现自主可控，对高水平人才需求迫切。

新工科建设要求将现代信息技术与教学深度融合，强化课程思政。《集成电路工艺原理》作为核心课程，当前面临三大挑战：工艺技术发展快，教学内容难跟进；课程实践性强，单纯讲授难深入；后摩尔时代对人才要求更高。

为应对挑战，落实"四新"建设要求，培养创新型工程人才，需进行教学改革。本文提出基于案例教学的改革方案，通过建设多层次案例库、创新教学模式、深化产教融合，提升教学质量，培养适应产业发展的高素质人才，对推进专业课程改革具有重要意义。

一、《集成电路工艺原理》课程及问题分析

集成电路工艺原理》作为微电子专业三年级的核心课程，涵盖了从单元工艺到CMOS器件制造的完整体系，是后续专业课程的重要基础。目前该课程面临三大主要问题：教学内容滞后于产业发展，无法及时反映新工艺技术和前沿发展；考核方式单一，过分依赖期末考试而忽视实践能力培养；课程思政元素融入不足，在产业历史、工匠精神和自主创新意识等方面的培养有待加强。这些问题严重影响了课程在培养高素质集成电路人才方面的效果。

二、基于案例教学的方法

（1）案例教学体系构建

基于新工科建设要求和集成电路产业发展需求，构建多层次、立体化的案例教学体系。该体系包括基础工艺案例、工艺整合案例和前沿技术案例三个层次，形成由浅入深、循序渐进的案例教学框架。

在课程中引入来自国内外知名集成电路企业的真实案例，展示这些企业在技术创新、工艺改进和生产管理等方面的成功经验。

（2）融合思政元素的案例教学

案例教学与思政元素的有机融合是提升教学效果的重要途径。通过精心设计和选择案例，将产业发展历史、民族自信、创新精神等思政元素自然融入教学过程，实现"润物细无声"的育人效果。

在案例选择上，重点突出具有重要历史意义和时代价值的内容。例如，在讲解光刻工艺时，可以引入中国首台国产光刻机的研发历程，通过介绍科研人员克服技术难关的过程，展现科技工作者的创新精神和攻坚克难的决心。在讲解芯片制造工艺时，可以结合中芯国际、华虹宏力等国内企业的发展历程，展示我国集成电路产业从追赶到部分领域并跑的奋斗历程，激发学生的民族自豪感和使命感。在案例讲解过程中，注重挖掘工匠精神和职业素养。例如，在讲解良率控制时，可以通过分享台积电、英特尔等企业的质量管理经验，强调精益求精的重要性。通过分析工艺缺陷控制的具体案例，让学生理解在集成电路制造中，一丝不苟的工作态度和严谨的质量意识的重要性。在案例设计中融入创新思维培养。例如，在讲解先进工艺节点突破时，可以通过分析FinFET、GAA等新型器件结构的演进历程，展示技术创新的思路和方法。通过介绍国产EUV光刻机、高端刻蚀机等装备的自主研发案例，培养学生的创新意识和问题解决能力。

此外，案例教学中还应注重产业链协同发展的视角。例如，在讲解工艺制程时，可以通过分析台积电、三星等企业的产业布局，展示全球集成电路产业链的发展态势。结合"卡脖子"技术突破的案例，让学生认识到产业链自主可控的重要性，培养其责任担当意识。

（3）多元融合的评估体系

为全面评估学生的学习效果和能力发展，本课程建立多元化考核评价体系，结合过程性评价与终结性评价。过程性评价关注课堂参与度、案例讨论和作业完成质量，通过记录课堂发言和作业情况，评估学生理解程度和应用能力，及时发现问题并给予指导。项目评价通过案例分析报告和小组展示开展，考察专业知识掌握及团队协作、沟通表达等综合能力。实践能力评价基于虚拟仿真实验和企业实习，通过实验操作、实习报告和企业导师评价等方式，考察工程实践能力。创新能力评价通过开放性问题和创新解决方案实现，关注方案可行性和创新价值。同时建立学生自评与互评机制，采用学习档案袋和反思日志等形式，培养自我评估和批判性思维能力，促进持续进步。

三、教学改革效果分析

通过案例教学改革的实施，学生的学习兴趣得到了明显提升。

四、结论

本文针对新工科背景下《集成电路工艺原理》课程存在的问题，从教学内容与产业发展脱节、教学方法单一、实践教学条件受限、考核评价方式单一以及课程思政元素融入不够等方面进行了深入分析。研究表明，在集成电路产业快速发展和国家战略需求的背景下，传统的教学模式已无法满足高素质工程技术人才培养的要求。通过案例教学改革，构建多层次案例库、创新教学方法、加强校企合作、完善考核评价体系等措施，能够有效提升学生的学习兴趣和工程实践能力。同时，将课程思政元素有机融入教学过程，培养学生的工匠精神和产业报国情怀，对于培养具有创新能力和社会责任感的高素质人才具有重要意义。

参考文献：

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[6]杨潇，居勇峰，蒋青松，等.新工科背景下《集成电路制造技术》课程思政教学改革探索[J].产业与科技论坛，2021，20（16）：158-160.

作者简介：刘三姐（1991-），女，汉族，湖南邵阳人，博士，讲师。研究方向为半导体物理。

* 通信作者：王志峰（1990-），男，汉族，湖南邵阳人，硕士，讲师。研究方向为结构防灾。