AI赋能集成电路教育数字化发展白皮书.pdf

AI 赋能集成电路教育数字化发展赋能集成电路教育数字化发展 白皮书（白皮书（1.0 版）版）北京邮电大学北京邮电大学 二二四年七月二二四年七月 前前 言言 教育、科技、人才是中国式现代化的基础性、战略性支撑。当前，人工智能（AI）将重塑教育范式已成为共识，教育领域正站在变革的十字路口，面临前所未有的挑战和机遇。集成电路是信息技术产业的核心，是汇聚卓越人才的高地，集成电路产业与数字教育、智慧教育的深度融合以及对数智化技术的深刻运用，成为推动产业升级和社会进步的重要趋势。AI 赋能集成电路教育数字化发展白皮书包括以数字化开辟集成电路教育发展新赛道、以智能化破解集成电路人才培养新挑战、以集成化赋能集成电路智慧教育新范式、以国际化形成集成电路融合开放新格局四部分内容，分析了智能时代集成电路教育变革面临的新问题与新挑战，探讨了 AI 赋能集成电路教育数字化发展的作用与路径。本白皮书由北京邮电大学集成电路学院联合教务处、研究生院、国家卓越工程师学院、叶培大创新创业学院、人工智能学院共同撰写。衷心感谢中国信息通信研究院、中国移动研究院、中国联通研究院、中国电信研究院、清华大学、北京大学、北京航空航天大学、北京理工大学等单位给予撰写工作的支持和帮助。诚挚邀请行业人士关注本白皮书，共同探索集成电路教育数字化转型与智能化演进方向，促进 AI 融入集成电路教育教学和人才培养过程，携手推动我国集成电路产业的高质量发展。I 目目 录录 一、以数字化开辟集成电路教育发展新赛道.1（一）建设教育强国，推进教育数字化是重要突破口.1（二）拥抱智能时代，探索教育数字化“聚智强芯之举”.3 1、人才需求和课程体系高度匹配.4 2、教育平台的高度数字化和智能化.5 3、先进的“工程贯穿式”培养理念.5（三）加快数字变革，引领集成电路教育高质量发展.6 1、加快数字化变革的必要性.6 2、加快数字化变革的创新要素.7 二、以智能化破解集成电路人才培养新挑战.11（一）集成电路人才培养“四个特点”.12 1、集成电路人才缺口明显，人才结构失衡.13 2、集成电路人才培养体系不完整.14 3、集成电路人才培养难度大，瓶颈突出.15 4、集成电路产业发展迅速，技术迭代更新快.16（二）集成电路人才培养“三个聚焦”.17 1、聚焦集成电路全生态链人才供给.17 2、聚焦集成电路卡脖子技术等急需刚需.18 3、聚焦产教融合人才培养机制创新.18（三）集成电路人才培养“三个下功夫”.18 1、在“筑牢培养根基”上下功夫.18 2、在“构建培养格局”上下功夫.19 3、在“完善培养模式”上下功夫.20（四）集成电路人才培养“四个举措”.20 1、智能教育推进人才培养新模式.20 2、加强师资队伍数智化教学水平建设.22 3、完善集成电路人才数智化培养机制.23 4、落实产教融合新思路.23 三、以集成化赋能集成电路智慧教育新范式.28（一）AI 赋能的集成化创新平台建设策略.30 1、适合用于集成电路人才培养的人工智能大模型特性.30 II 2、AI 赋能平台与生态的建设.31 3、AI 赋能新平台下的学生创新模式.37（二）理论知识的集成化重构.37 1、基于知识切片进行重构.38 2、利用虚实结合手段深化重构.40 3、开发线上微课和微实验助力重构.42 4、开展项目实践夯实重构效果.43 5、实现产学研相融合的绿色便捷通道.45（三）实验体系的数智化集成.46 1、实验内容和方法的革新.47 2、教学资源的数智化集成.48 3、教学过程的智能化集成.49 4、数字孪生技术助力数智化集成.50 5、评价体系的系统集成与完善.52（四）教学实施模式创新：“教-学-用”集成.53 1、集成电路教学内容的集成化.54 2、集成电路授课过程的集成化.55 3、集成电路师生互动的集成化.56 四、以国际化形成集成电路融合开放新格局.57（一）技术创新国际化.58 1、集成电路产业技术创新国际化的背景.58 2、集成电路产业技术创新国际化的现状.59 3、集成电路产业技术创新国际化的影响.59 4、集成电路产业技术创新国际化面临的挑战.60（二）产业链协同国际化.61 1、集成电路产业链协同国际化的重要性.61 2、集成电路产业链协同国际化的现状.62 3、集成电路产业链协同国际化的发展趋势.62 4、集成电路产业链协同国际化面临的挑战.63（三）市场拓展国际化.64 1、集成电路产业市场拓展国际化的重要意义.64 2、集成电路产业市场拓展国际化面临的挑战.65 3、集成电路产业市场拓展国际化的发展趋势.67（四）人才交流国际化.69 1、集成电路产业人才交流国际化的重要意义.69 III 2、集成电路产业人才交流国际化的现状.70 3、集成电路产业人才交流国际化面临的挑战.71（五）政策支持国际化.72 1、集成电路产业政策支持国际化的重要性.72 2、集成电路产业国际经验借鉴.73 3、集成电路产业国内政策举措.74 4、集成电路产业政策支持国际化面临的挑战.75 五、未来展望.76（一）教育技术与人才培养深度融合.76（二）虚拟技术促进教育优质资源普惠共享.77（三）智能技术赋能个性化教育新范式.79（四）人工智能指引教育内容新方向.80 1 一、以数字化开辟集成电路教育发展新赛道一、以数字化开辟集成电路教育发展新赛道（一）建设教育强国，推进教育数字化是重要突破口（一）建设教育强国，推进教育数字化是重要突破口 信息革命时代潮流加速向经济社会各领域广泛渗透，在全球网络与智能技术深入演进的大背景下，推进教育数字化成为普遍共识。各国纷纷将数字化作为创新教育、提升综合国力的重要途径，积极谋划教育数字化转型战略方案。如欧盟数字教育行动计划（2021-2027）、德国数字教育倡议，法国“教育数字领地”项目等，不断推动数字教育资源完善、教育设施改进、师生素养提升、教育理念升级。党的二十届三中全会提出，教育、科技、人才是中国式现代化的基础性、战略性支撑。必须深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略。要深化教育综合改革，深化科技体制改革，深化人才发展体制机制改革。教育数字化是办好人民满意的教育的应有之义，是抢占科技竞争和未来发展制高点的关键之举，是建设教育强国实现中国式现代化的重要先手棋。2022 年全国教育工作会议上明确提出实施国家教育数字化战略行动，2023 年全国教育工作会议上进一步提出要纵深推进教育数字化战略行动。2024 年全国教育工作会议上提出要强化高等教育龙头作用。不断开辟教育数字化新赛道。坚持应用为王走集成化道路，以智能化赋能教育治理，拓展国际化新空间，引领教育变革创新。2 2024 年世界数字教育大会上教育部部长怀进鹏强调，我国教育数字化战略行动要从“联结为先、内容为本、合作为要”的“3C”走向“集成化、智能化、国际化”的“3I”，并突出应用服务导向，扩大优质资源共享，推动教育变革创新。将中国数字教育打造为落实全球发展倡议、全球安全倡议、全球文明倡议的实践平台，为世界数字教育发展提供了有效选择，为教育数字化全局性变革指明了发展方向。教育数字化不仅是教育领域的一场技术革命，更是实现教育公平、提高教育质量和推动教育创新的战略途径。数字化能力可打破时间和空间的限制及地域和经济条件的制约，让人人都获得优质教育资源。数字化手段使教学过程更加生动和互动，有助于激发学习兴趣和主动性。数字化技术可以实现个性化教学，制定专属学习方案，提升学习效果。数字化应用还为教育管理和评估提供科学的数据支持，促进教育决策的科学化和精准化。顺应信息技术的发展，我国不断深化教育变革创新，将教育数字化视为开辟教育发展新赛道和塑造教育发展新优势的重要突破口。近年来，我国教育数字化发展水平稳步提升，建设成效显著，开始进入高质量发展阶段，但面临从局部转型到全面转型乃至全局变革的新问题和新挑战。需要牢牢把握历史机遇，打造以学习者为中心，更加公平、更加包容、更加开放、更高质量、更有韧性的教育新生态，实现教育数字化跨越式发展，支撑引领教育强国和中国式现代化建设。3（二）拥抱智能时代，探索教育数字化“聚智强芯之举”（二）拥抱智能时代，探索教育数字化“聚智强芯之举”集成电路是国家战略重点领域之一，夯实人才培养的“四梁八柱”对产业发展具有重要意义。国家集成电路产业发展推进纲要明确提出加强集成电路领域的人才培养与引进，鼓励高校和科研机构设置相关专业和课程。“十四五”规划也特别指出要加大集成电路等关键领域的人才储备和培养力度。新型基础设施建设更是为集成电路人才培养提供了坚实的物质基础和广阔的发展空间。我国正加速培养一批高素质、创新型的集成电路专业人才，以满足产业升级和科技创新的紧迫需求。探索教育数字化“聚智强芯之举”，是抓住智能时代 AI 红利发展高质量集成电路教育体系的关键所在。芯片技术迭代快、创新需求高、跨学科融合深，集成电路教育“产教脱节”“知识老化”“实践断层”等问题层出不穷。AI 带来全新机遇的同时，也引入了更大挑战。如何运用人工智能、大数据、云网络等新一代信息技术，先“聚智”再“强芯”，打造理论实践有机结合、教育教学资源丰富的集成电路教育体系，具有现实意义。探索教育数字化“聚智强芯之举”，还是加快培养集成电路卓越拔尖创新人才的必然趋势。由于知识的传播方式和人际交往方式发生了变化，针对传统教育模式的不足，集成电路数字教育突出在人才培养过程中发挥数据这一新质生产要素的核心作用，强化智能技术运用在全面提升人才培养质量上的关键地位，成为实现学习革命、质量革命和高质量发展的战略选择。4 如图 1 所示，与传统集成电路教育模式相比，教育数字化的“聚智强芯之举”具有以下特点：图 1 教育数字化“聚智强芯之举”1、人才需求和课程体系高度匹配、人才需求和课程体系高度匹配 深入调研集成电路行业和教育需求，与产业内企业合作，分析当前技术发展趋势和行业对人才的具体需求。同时，评估高校在集成电路领域的教学现状和学生技能水平，确定教育改革的方向。通过这一步骤，明确当前集成电路人才培养的困境和痛点，确立数智化创新教育模式的目标和路线方案。精心设计课程体系和工程实践环节，弥合学生当前学情和产业人才需求的巨大鸿沟，深入评估集成电路人才实践能力培养的有效性和教育质量，持续优化课程内容、教学方法和实践项目，确保人才需求与课程体系高度匹配，不断提高人才培养的质量和效率。5 2、教育平台的高度数字化和智能化、教育平台的高度数字化和智能化 通过建立数字化教学资源平台，提供丰富的在线课程、电子教材、视频讲解、互动课件和虚拟实验。这种教学资源的数字化，打破时空界限，不仅使得学习内容更为灵活，还能确保教学内容及时更新，与最新技术同步。同时，平台利用大数据和人工智能技术，分析学生的学习数据，提供个性化的学习路径和建议。通过对学生学习进度、理解能力和兴趣点的分析，智能系统能够自动调整教学内容和难度，实现因材施教，提高学习效果。此外，虚拟仿真实验室通过虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术，构建逼真的虚拟实验环境。学生可以在虚拟实验室中进行各种实验操作，反复练习，积累实践经验，提升动手能力和工程素养。这种虚拟实验不仅安全高效，还能弥补现实实验中设备和资源的不足。智能化教学管理系统也是该平台的重要组成部分。该系统可以自动安排课程、跟踪学生学习进度、评估学习效果，并提供实时反馈。与传统模式相比，数智化教育模式大大提高了教学管理的效率，优化了资源配置，使教学过程更加高效和有序。3、先进的“工程贯穿式”培养理念、先进的“工程贯穿式”培养理念 集成电路人才注重实践能力和工程经验的培养，这是目前高校教育最欠缺的。为解决这一问题，数智化教育模式引入“工程贯穿式”培养理念，以真实的产业工程项目为牵引，将原本分散的课程知识点串联成完整的课程体系，通过理论学习和项目实践提升教学质量。搭建全方位的校企合作框架和协同人才培养模式，userid:529794,docid:170973,date:2024-08-07, 6 聘请企业专家担任课业导师，依托产业实际工程项目，建设产教融合工程师技术中心，推动校企资源双向流动，联合开展课程教学、实训实践、创新创业等多维度校企合作，充分整合、贯通集成电路创新实践育人资源，实现芯片设计、流片、封装和测试全产业链培养闭环，解决学生无流片经验这一“老大难”问题，打造高质量集成电路人才培养生态系统。（三）加快数字变革，引领集成电路教育高质量发展（三）加快数字变革，引领集成电路教育高质量发展 中国共产党第二十次全国代表大会首次明确提出，推进教育数字化，建设全民终身学习的学习型社会、学习型大国。我们将深化实施教育数字化战略行动，一体推进资源数字化、管理智能化、成长个性化、学习社会化，让优质资源可复制、可传播、可分享，让大规模个性化教育成为可能，以教育数字化带动学习型社会、学习型大国建设迈出新步伐。1、加快数字化变革的必要性、加快数字化变革的必要性 集成电路作为现代科技的核心，其发展对于各行业和经济的影响日益显著。通过数字化教育，可以更有效地培养和培训专业人才，适应快速变化的技术需求，增强实践能力，推动技术创新和产业发展。其一，数字化教育平台可以提供更丰富和互动性更强的学习体验，包括虚拟实验室、在线仿真等方式，帮助学生更好地理解和应用集成电路的复杂概念和实际操作技能，从而提高教育质量和学习成效。7 其二，数字技术能够打破传统教学固定时间和地点限制，为教学场景在时空上实现极大拓展，使得优质教育资源可以更广泛地传播和共享。有助于解决不同地域教育资源不均衡的问题，让更多学生平等获取到高质量的教育内容和学习机会。其三，集成电路的设计和应用涉及多学科的综合知识和技能，包括电子工程、计算机、材料科学等。数字化教育可以通过跨学科的教学模式和项目合作，培养学生的综合能力和创新思维，提升其在技术领域的竞争力。随着智能化技术的发展，芯片的重要性愈发凸显，集成电路在各个行业的应用越来越广泛。加快数字化教育的变革可以更快速地响应产业对技术人才的需求，使教育内容和质量更贴近实际产业需求，提升毕业生的就业竞争力。2、加快数字化变革的创新要素、加快数字化变革的创新要素 高校数字化改革和创新的新要素主要涵盖以下 6 个方面：图 2 数智化改革创新要素 8（1）数智化理念与管理 在高校中推广和实施数据驱动、智能化和技术创新的理念与实践，可以促进教育教学质量的提升和管理效率的改善。教育数智化是人类信息技术与教育教学深度融合的必然结果，对教育体系和教育者的理念、素养、能力、方式带来了变革，促使人们的思维认识、教育规划、教学方式、工作实践、教育文化等加速向数智化演进和深化，以数智化的认知和方式来解决教育教学问题。未来高等教育教学的数智化理念、环境、文化、导向等将成为高等教育现代化高质量发展的重要引领。高等教育数智化要坚持“以学生为中心”的育人理念，以数智化技术推动高等教育治理体系和治理能力现代化。高校数智化政策涉及学校业务管理数智化、教学投入与活动、教师与学生等方面。高校数智化管理涉及智慧校园建设、教学过程支持与教学管理、人财物管理等方面。通过数智化技术对教育体系进行全面赋能，推进教育教学全方位全过程改革与教育管理业务流程再造，提升教育体系发展活力与学校治理服务能力，是高等教育数智化管理的基本目标。利用大数据和数据分析技术，从学生信息、教学数据、科研成果等多方面收集数据，并通过分析这些数据来优化学校管理和决策过程。（2）智能化教学与学习环境 利用先进的信息技术和人工智能技术来改善和优化教学过程以及学习环境，可以提升教育教学效果和学生学习体验。智能 9 化教学系统可以根据学生的学习习惯、兴趣、学习历史和能力水平，提供个性化的学习路径和内容推荐，能够帮助学生更高效地学习，填补知识漏洞，强化已掌握的知识点。能够实时监测学生在学习过程中的表现，并及时提供反馈。智能化系统能够自动收集、整理和分析学生的学习数据和表现。这些数据可以用于评估学生的学习成果和教学效果，为教师和学校提供定量和定性的教学评估依据。基于学生的学习历史和兴趣偏好，智能化系统可以推荐适合的学习资源，包括电子书籍、视频课程、在线练习等，帮助学生更有效地获取和消化知识。智能化教学环境可以改善教学管理流程，如课程安排、作业分发和批改、学生进度跟踪等。这些系统可以提高教师的工作效率，使其更多时间专注于教学内容的提升和个性化指导。（3）虚拟现实和增强现实技术 在高校教育中，VR 和 AR 技术可以用于实验室模拟、实地考察、实践创新等方面，丰富学习体验并提升教学效果。例如，通过 VR 技术模拟实验室操作，让学生在安全环境下进行实验。教师可以利用智能化工具设计和调整课程内容和教学方法。例如，智能教学系统可以分析学生的学习表现，为教师提供关于学生学习进展和需要帮助的信息，帮助教师更好地调整教学策略。利用VR、AR、视频会议等技术，实现更生动、更互动的教学体验。学生可以通过虚拟实验室进行实验操作，或者通过远程视频会议参与跨地域的互动学习活动。10（4）在线教育和远程学习 在线教育和远程学习是利用互联网以及通信技术，通过电子设备进行教学和学习活动的方式，在全球范围内的教育可及性和灵活性方面发挥了重要作用。突破时空地域限制，学生可以根据自己的时间和地点选择课程，随时随地获得优质教育资源，例如来自世界各地名校的在线课程、专业领域的教育内容等。从学生的学习进度和兴趣出发推荐个性化的学习内容和课程，提供定制化的学习路径和学习支持。支持丰富的互动功能，包括各类实时讨论、在线小组项目等活动，促进学生之间的合作和交流。学习方式不仅限于视频课程，还包括模拟实验、虚拟实境学习、在线测验等多种形式，丰富了学习体验。（5）科研管理和创新孵化 高校科研管理和创新孵化是现代大学不可或缺的重要组成部分。科研管理旨在推动科技成果的产出、转化和应用以及促进创新和创业精神的培养。涉及到对学术研究活动的规划、组织、协调和监督，其目的是提高科研成果的质量和影响力，加强科研资源的有效利用，推动学术研究的进展和成果的转化。创新孵化可以将学术研究成果转化为实际应用和商业化产品，支持学生和教职员工的创新创业活动，在培养创新人才、促进科研成果转化和推动经济发展方面发挥着重要作用。通过科研管理的有效组织和创新孵化的系统支持，高校能够更好地发挥科研优势，促进创新成果的社会应用和经济效益的实现。11（6）数据安全和隐私保护 高校在推进数智化改革时，在管理和使用大量教育数据时面临着多方面的挑战和责任，需要重视数据安全和隐私保护问题，需要建立健全数据管理政策和安全保障措施，确保学生和教职员工的信息安全。高校需要建立健全网络安全体系，包括防火墙、入侵检测系统、安全监控等设施，保护校内网络免受恶意攻击和黑客入侵。对于重要数据和敏感信息，高校应采用加密技术，确保数据在传输和存储过程中的安全性。同时，建立完善的数据备份机制，以防数据丢失或损坏。设立严格的数据访问权限，根据用户角色和需要进行授权管理，避免未授权人员访问和使用敏感数据。在数据安全和隐私保护方面需要建立起系统的管理体系和技术保障措施，通过综合的措施保护师生及其他相关人员的数据安全和隐私权利，以确保教育信息化进程的顺利进行，同时保障学校社区的安全和稳定。二、以智能化破解集成电路人才培养新挑战二、以智能化破解集成电路人才培养新挑战 当前国际局势正在发生深刻而复杂的变化，半导体科技面临愈演愈烈的脱钩、扼制、断供等挑战，“卡脖子”技术背后凸显的是集成电路人才供给严重不足的现实问题。集成电路作为多学科交叉融合的典型技术门类，要实现高水平科技自立自强不仅需要重视核心技术创新，更要关注人才体系化供给。站在教育、科技与人才“三位一体”统筹发展的战略高度，思考如何在产业前沿培养并保持一支真正能打硬仗的人才队伍已迫在眉睫。12（一）集成电路人才培养“四个特点”（一）集成电路人才培养“四个特点”集成电路（Integrated Circuit，简称 IC）是一种微型电子器件或部件，它通过特定的工艺将一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件以及它们之间的布线互连，集成在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，形成具有所需电路功能的微型结构。这种集成方式极大地缩小了电路的体积，降低了功耗，提高了可靠性和性能。5G/6G 通信、人工智能、物联网、汽车电子、消费电子等领域的快速发展推动了对高性能、低功耗集成电路的需求。国内集成电路设计业显示出较强的发展活力，但同时也面临着国际竞争和技术挑战。为了应对技术瓶颈，中国正在加大投入进行基础研究和前沿技术开发，特别是在先进制程技术、封装测试技术、电子设计自动化（EDA）工具、知识产权核（IP）等方面。中国在高端芯片制造和关键设备、材料上仍然依赖进口，这是产业链中的薄弱环节。当前，新发展格局下如何加快集成电路人才供给侧改革，满足我国集成电路产业全面突破带来的人才“质”与“量”的迫切需求，是教育界、产业界共同面临的紧迫问题。综合高等工程教育改革实践以及产业发展实需，我们发现集成电路产业人才培养有四个显著特点：第一是“缺”。集成电路产业缺高端工程人才，缺优秀师资（尤其缺既有学术背景、又有产业经验的优秀导师），缺工程实 13 践，也缺创新创业环境氛围。第二是“难”。集成电路产业的技术门槛高、产业投资大，导致学术畏难情绪也相对较高。第三是“杂”。集成电路产业细分领域繁多，这对产业的岗位目标能力提出了更加多元化要求。最后是“散”。集成电路产业作为多学科交叉产业，需要更多既有理论深度、又有事业广度的跨学科人才。比如，设计行业需要懂数学、算法；制造行业需要懂物理；材料行业需要懂化学，等等。上述特点使得集成电路人才培养存在如下问题挑战，探索新型数智化产教融合育人体系的必要性愈发凸显。1、集成电路人才缺口明显，人才结构失衡、集成电路人才缺口明显，人才结构失衡 集成电路人才培养受到中央和有关部委的重视，2020年国务院正式发布 新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策，专门强调了新时期集成电路发展的人才建设问题。教育部等七部门关于加强集成电路人才培养的意见 聚焦我国集成电路行业人才培育机制体制和人才培育质量两方面内容。人才短缺是中国集成电路产业面临的主要挑战之一。根据中国半导体行业协会预测，到 2024 年行业人才总规模将达到 79 万人左右，但依然有 23 万人左右的人才缺口。人才缺口不仅体现在数量上，而且在人才的层次和分布上也有不均衡的现象。虽然中国集成电路人才数量已经达到美国的两倍，但在高端研发和管理岗位上的人才仍然相对稀缺。缺口主要存在于设计、制造、封装测试、设备和材料等各个环节，尤其是高端芯片设计和制造技术方面的人才最为紧缺。14“集成电路科学与工程”一级学科的设立就是要构建支撑集成电路产业高速发展的创新人才培养体系，从数量和质量上培养满足产业发展急需的人才。总体上看，我国集成电路行业正处于人才需求旺盛期，从业人才短缺问题一定时期内仍将存在。同时，半导体科学技术是多学科交叉融合的领域，涉及大量的隐性知识、技术经验和行业技术诀窍，而这些关键知识载体是产业内的各类技术人才。集成电路专业人才内涵应该包含3个层次：基础人才、创新人才和领军人才。基础人才指的是行业内掌握基本技能和隐形经验，从事基础流程的人才；创新人才指的是掌握大量的隐性知识和行业技术诀窍，能够推动产业渐进式创新的专业型或复合型人才；领军人才则指的是能够实现集成电路前沿技术“从0到1”的突破、引领产业跨越式发展的关键人才，包含重大源头创新、原始理论创新、重大工艺路径创新等。调研发现，目前我国集成电路人才体系结构性失衡的问题主要体现在两方面：一是缺乏具有行业经验的复合型创新人才，二是严重缺乏国际视野的产业领军人才。在半导体领域创新人才、领军人才等高层次人才的可持续发展和管理方面，尚有不少优化空间。2、集成电路人才培养体系不完整、集成电路人才培养体系不完整 集成电路人才培养是确保一个国家或地区能够在半导体行业保持竞争力的关键因素，集成电路作为典型的交叉领域需要更多跨学科人才。目前我国在集成电路人才培养方面有三种方式，第一是高等教育，许多大学设有集成电路、微电子、电子工程、15 计算机科学等相关专业，提供本科到博士的教育，着重于培养高水平的科研人才。第二是职业教育，一些职业技术学院等职业学校提供了更侧重于实践技能的集成电路相关课程，旨在培养应用型人才。第三是终身学习与培训，行业内的继续教育和专业培训对于技术人员更新知识、掌握最新技术至关重要。虽然这三种形式的人才培养已经基本建立，但不同层级教育体系与市场需求之间依然存在脱节现象，难以高效融合构建起完备全产业链条人才培养体系。3、集成电路人才培养难度大，瓶颈突出、集成电路人才培养难度大，瓶颈突出“集成电路科学与工程”作为“交叉学科”门类下首先获批的一级学科，其知识面覆盖了通信工程、计算机科学、信息工程、物理学、数学、化学、自动化、机械、电子学、材料学、集成电路设计制造等大部分理工科目和大量前沿发展领域，知识庞杂、跨度大且脉络性不强。这种交叉学科的特性导致人才培养方案制定困难，对学生而言，学习强度大、难度高，极易出现难以适从的情况。目前我国高校培养芯片人才的实训环境缺乏，掌握国际前沿理论和技术并具备实战能力的师资资源稀缺，由于集成电路产业所涉及的工具和实践设备昂贵，院校相关软硬件设备较为落后且数量不足，而企业能够提供用于教学的资源较少，学生实操机会有限，特别是很多学生在校期间根本就没有经历过集成电路流片等实操训练，很难满足企业对集成电路人才发展的实际要求。16 产教融合和科教融汇“双融”创新存在着瓶颈制约。一方面，国际竞争日趋激烈，卡脖子问题凸显，集成电路企业转型升级，企业对人才渴求比以往任何时候都更为强烈。另一方面，集成电路科学与工程作为新兴专业，与知识框架基本稳定的传统学科不同，由于颠覆性技术近年来的不断涌现，这些技术显示出对传统方案的替代潜力，需要被纳入专业知识体系中，也对人才培养提出了新的要求。4、集成电路产业发展迅速，技术迭代更新快、集成电路产业发展迅速，技术迭代更新快 集成电路产业在全球范围内是一个高度竞争和技术密集型的行业，它对于现代信息技术的发展至关重要。随着科技发展的不断深入，集成电路产业发展的速度也在不断加快。戈登摩尔在1965 年提出，集成电路上可容纳的晶体管数目约每隔 18-24 个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。虽然近年来这一速度有所放缓，但技术进步仍然显著。在工艺制程上，现代集成电路的制造已经进入到了纳米级精度，例如 5 纳米、3 纳米甚至更小的制程节点，这使得芯片可以集成更多的功能，同时降低功耗和成本。每一次节点的变化都带来相关产业的迅速变化。在封装方面，先进封装技术如系统级封装、扇出型封装等，使得多个芯片可以在更小的空间内集成，增强性能并简化设计。为了克服平面微缩的物理极限，3D 堆叠技术开始应用，通过垂直堆叠多层电路来提高芯片密度和性能。在材料体系方面给，除了传统的硅材料，研 17 究人员正在探索碳纳米管、石墨烯等新材料以及神经形态计算、量子计算等新架构，以期突破现有技术瓶颈。我国政府出台了一系列政策和规划来促进集成电路产业的发展，包括国务院关于进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策和国家集成电路产业发展推进纲要等。在政府的大力扶持下，中国的集成电路产业近年来经历了快速增长。在产业链布局方面取得了很大进展，包括芯片设计、制造、封装测试、设备和材料等领域。集成电路技术的不断进步不仅推动了电子产品的创新，也深刻影响了经济、社会和文化等多个方面，是推动现代社会发展的关键技术力量。随着 5G/6G 通信、自动驾驶、可穿戴设备、医疗健康监测等新兴应用的兴起，集成电路产业还将持续快速迭代，为人类带来更多的便利和可能性。（二）集成电路人才培养“三个聚焦”（二）集成电路人才培养“三个聚焦”1、聚焦集成电路全生态链人才供给、聚焦集成电路全生态链人才供给 实现教科产要素从背靠背“整合”到手挽手“联合”。现阶段面向芯片设计、制造、封装、测试以及 EDA 工具等多个领域，全生态链的人才培养供给非常关键，既懂设计应用又懂装备工艺的产线人才需求更为迫切，需要政府、产业、高校“三箭齐发”，加快组织机制创新，深入推进产学合作。例如，深入推进包括政府主导的就业创业体系、产业主导的实操实训体系、高校主导的导师课程体系等全方位育人要素的共建共享，切实将“行业多主体”打造为“事业共同体”。18 2、聚焦集成电路卡脖子技术等急需刚需、聚焦集成电路卡脖子技术等急需刚需 实现从应试“破题”到主动式“破局”。需要充分认识“企业是创新的主体”这一论述的深刻内涵，把解决产业发展问题作为工程人才培养的最高追求。发挥学校知识育人、企业实践育人“双优势”，推动人才选拔关口、工程实践关口“双前移”，让工程人才在真实产业环境的大平台中锤炼真本领，在激烈市场竞争的真场景中解决真问题。3、聚焦产教融合人才培养机制创新、聚焦产教融合人才培养机制创新 实现从“铆接”式合作到“焊接”式合作。一方面，要在“人”上谋创新。探索“旋转门”机制，打造更加灵活的校内教师和企业专家的互聘模式，打造高质量“双导师”队伍。另一方面，要在“评”上谋创新。优化入口评价，不拘一格选拔培养好苗子；改革出口评价，探索培养成效考核新办法。同时，还要在“管”上谋创新。这方面，我们要善于从国家卓越工程师学院建设上找经验，那就是校企联合人才培养要依托校企联合管理实体来组织运行，为打通校企人才培养壁垒提供坚实组织保障。（三）集成电路人才培养“三个下功夫”（三）集成电路人才培养“三个下功夫”1、在“筑牢培养根基”上下功夫、在“筑牢培养根基”上下功夫 筑牢培养的根基是集成电路产业人才培养的重要保障。充分考虑集成电路学科的特点和知识体系，学校探索问题导向下的知识体系重组和交叉实践下的学科体系重构，保障集成电路学科相关学科的平衡发展，提升弱势学科，强化优势学科，并打造特色学科，19 高校根据学校的特色和优势，凝练集成电路人才培养方向。并打造以优势学科，赋能新兴战略性交叉学科共同发展的学科体系，形成战略服务型学科生态。在师资队伍建设上，研究方向布局上，需要立足人才培养的需求，构建交叉研究领域。在人才培养层次上，探索本硕贯通、本硕博贯通，并提升和完善集成电路人才学段贯通式培养能力。通过学科布局，平台建设，资源整合，培养模式更行等，形成坚实牢固的集成电路人才培养根基，助力集成电路高质量人才培养。2、在“构建培养格局”上下功夫、在“构建培养格局”上下功夫 构建一个全面且高效的培养格局是确保集成电路人才培养体系能够满足社会发展需求的关键。集成电路作为一个高度复杂的领域，其设计、制造、测试及应用涉及到多个学科的交叉与融合，集成电路技术已经不再局限于单一的电子工程领域，而是与物理、化学、材料科学、计算机科学、数学、生物学等众多学科交织在一起，形成了广泛的交叉学科研究与应用。集成电路人才培养是跨学科、跨行业的合作，理工科院校具有独特的多学科优势，同时与行业结合紧密的天然优势。培养集成电路人才，需要多学科，多学院共同打造人才培养方案，校企合作，构建精准对接行业产业各环节、服务集成电路领域多层次、覆盖工科人才培养全过程的卓越工程师培养格局，与行业领军企业、国家实验室等开展联合人才培养，推动教育链、人才链与产业链、创新链深度融合。20 3、在“完善培养模式”上下功夫、在“完善培养模式”上下功夫 完善人才培养模式是提升教育质量和适应社会发展需求的关键。集成电路作为一门实践型的学科，集成电路人才培养的模式需要不断探索更新，在 AI 赋能下将工程实践要素融入人才培养方案，形成“理论能力-实践能力-创新能力”进阶式提升的卓越工程师培养模式。通过成立企业与学校共建课程，共建专业，共建平台等模式，学校与企业形成人才培养团队，团队共商、项目共谋、导师共聘和人才共育等多少形式，加强产教融合。将服务产业需求作为育人“选题”，依托人才培养的教学平台，以及专业领域的科研平台，在有组织科研实践中开展“实网、实采、实操、实战、实检”的集成电路产业人才培养。（四）集成电路人才培养“四个举措”（四）集成电路人才培养“四个举措”1、智能教育推进人才培养新模式、智能教育推进人才培养新模式 人才培养的智能化是指利用数字技术和互联网平台来改革和优化教育和培训体系，以适应数字经济时代的需求。数字化转型在人才培养上的应用可以体现在以下几个方面：（1）在线学习平台 在线学习平台是利用互联网技术提供教育和培训服务的数字平台，这些平台使得学习者能够在任何时间、任何地点通过电脑、平板或智能手机访问教育资源。利用 MOOCs（大型开放在线课程）、虚拟教室、在线研讨会和网络研讨会等，使学习者可以随时随地访问教育资源。个性化学习路径，通过 AI 算法推荐 21 适合每个学习者能力水平和兴趣的内容。在线学习平台的兴起改变了传统教育模式，为终身学习和全球知识共享创造了新的机遇。社交媒体和在线论坛促进学员之间的互动和知识共享，云协作工具支持团队项目和远程协作，使得学习更灵活化。（2）模拟与虚拟现实 集成电路应用性实战性要求高，尤其在集成电路制造上需要对硬件进行较大投入，实验成本高昂。并且学生在产线实习面临操作经验不足的问题。模拟可以基于物理模型、数学模型或者是两者结合，通过模拟可有效分析实际操作的各项性能。虚拟现实技术利用计算机生成的三维环境，让学生感觉已置身在一个虚拟世界中可以提供安全、沉浸式的实践体验，为集成电路行业人才培养提供逼真的技能培训环境。（3）数据分析与学习效果评估 通过对学生学习过程中相关数据的收集、整理和分析，学校可以更准确地评估学生的学习效果，并采取相应的措施进行教学改进和个性化指导，从而提高学生的学习效果和成绩。建立一个数字化的管理平台可以及时收集人才培养的数据，分析学习行为和进度，为优化教学方法和内容提供有力支撑。在大数据和人工智能辅助的基础上，可以对学生的学习过程、作业、作品等自动评价和反馈，提供全天候学习支持和解答疑问，根据学习者的进度和表现动态调整难度和内容。利用人工智能，可以提升评价的准确性和客观性，提升教师工作效率，促进教学改进。22（4）移动学习和持续教育 随着现在移动通讯的发展，通过智能手机和平板电脑等移动设备，可以提供随身携带的学习体验，便于碎片化学习。所配置的应用软件，能够整合学习资料和活动，方便随时访问和复习。在线认证课程和微证书，允许在职人员更新技能而不中断职业生涯，专业发展平台，提供集成电路行业特定的课程和职业发展路径。移动学习让集成电路人才培养更趋于灵活化和持续化。2、加强师资队伍数智化教学水平建设、加强师资队伍数智化教学水平建设 随着集成电路教育数字化发展需求，兼具芯片专业知识以及丰富数字教学技能的师资队伍还比较欠缺，师资队伍数智化教学水平建设有待加强。推动集成电路教育数字化转型是一个系统的复杂的长期工程，并不仅仅是简单的将数字技术应用于集成电路教育教学，而是实现技术与教育、技术与教学的深度融合，需要从多个不同方面入手，包括提升教师的数字化素养、建设数字化教学资源、创新教学模式、完善培训机制以及构建良好的数字化教学环境等。数字化教学资源可以包括但不限于文本、图像、音频、视频、动画、虚拟实验室、在线课程、模拟软件、数据库和互动学习工具等。集成电路产业发展迅速，教学的内容需要跟上快速变化的技术趋势，培养出的人才技能与企业实际需求相符。需要教育部门、学校、企业、教师、学生等共同努力和持续投入，使得数字化教育资源更加丰富和多样化。23 3、完善集成电路人才数智化培养机制、完善集成电路人才数智化培养机制 通过集成电路人才培养数智化机制的建设，可以提高集成电路人才的培养效果和就业质量。（1）增设数智化课程：在原有课程基础上，增设大数据、人工智能、云计算、物联网等数智化相关课程，提升学生的数智化素养和技能。（2）构建跨学科课程体系：打破学科壁垒，构建跨学科课程体系，将电子工程、计算机科学、数学等多个学科的知识有机融合，培养学生的综合能力和创新思维。（3）加强学生的创新意识和创新能力培养：鼓励学生参加各种科技竞赛和创新项目，培养学生的创新精神和实践能力。实施本硕博贯通制培养模式，超常规加快培养能够胜任中国式现代化建设的集成电路领域拔尖创新和领军人才。4、落