張瑛　周洪敏

【摘 要】隨著我國市場經(jīng)濟(jì)體制的不斷完善，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)對高素質(zhì)研發(fā)類工程師的需求越來越大，而工程型碩士研究生作為未來工程師的后備力量，其培養(yǎng)質(zhì)量關(guān)系著高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)的振興。以集成電路設(shè)計(jì)工程師的培養(yǎng)為例，對工程型碩士研究生培養(yǎng)中的若干問題進(jìn)行了探討，包括碩士研究生的理論教學(xué)，責(zé)任意識、時(shí)間意識和表達(dá)能力等工程素質(zhì)的培養(yǎng)，以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】理論教學(xué)；工程素質(zhì)；創(chuàng)新能力；集成電路設(shè)計(jì)

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及人口紅利的逐漸消退，我國正處于從中國制造向中國設(shè)計(jì)的不斷轉(zhuǎn)變中，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)對產(chǎn)品研發(fā)等知識資本的需求不斷增大。相對的，國內(nèi)的高校教育仍然是面向應(yīng)試以及升學(xué)，而不是面向工業(yè)界，面向市場。為了改變目前國內(nèi)高校教育與社會需求脫節(jié)的現(xiàn)狀，教育部2010年6月在天津召開“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”啟動會，聯(lián)合工信部、人社部以及財(cái)政部等相關(guān)部門和行業(yè)協(xié)（學(xué)）會，共同實(shí)施“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，并于2011年1月發(fā)布“教育部關(guān)于實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的若干意見”，拉開了高素質(zhì)工程技術(shù)人才培養(yǎng)的帷幕。

高素質(zhì)的工程技術(shù)人才需要具備扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識，良好的工程意識和素養(yǎng)，以及創(chuàng)造性的解決問題的能力。從工程類專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)來看，本科生的培養(yǎng)重點(diǎn)是掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識（包括高等數(shù)學(xué)，物理，以及英語等）和一定的專業(yè)知識（譬如電子類的電路分析，模擬電路與數(shù)字電路等），他們的學(xué)習(xí)內(nèi)容往往較為基礎(chǔ)和寬泛，經(jīng)過短期培訓(xùn)后即可勝任大多數(shù)的操作類和技術(shù)實(shí)現(xiàn)類工作崗位，培養(yǎng)目標(biāo)為適應(yīng)性較強(qiáng)的基礎(chǔ)技術(shù)型工程師，而博士研究生則側(cè)重于某一研究點(diǎn)的深入理論研究（譬如電子類的功率放大器設(shè)計(jì)理論，或者產(chǎn)品良率控制理論等），他們的研究內(nèi)容往往具有一定的前瞻性和創(chuàng)新性，培養(yǎng)目標(biāo)為適應(yīng)性較窄的高端研發(fā)型工程師。碩士研究生的培養(yǎng)在創(chuàng)新性方面要求高于本科生而低于博士研究生，而在解決工程實(shí)際問題的能力方面則要求比后兩者都要高，下面以集成電路（Integrated Circuit，IC）設(shè)計(jì)工程師的培養(yǎng)為例對工程型碩士研究生的培養(yǎng)進(jìn)行若干探討。

1 工程型碩士研究生的理論教學(xué)

工程師的主要職責(zé)是解決工程中的實(shí)際問題，但解決工程問題的前提是要有理論的指導(dǎo)，沒有理論上的指導(dǎo)和嚴(yán)格論證，問題即使暫時(shí)解決了也會存在隱患。對于工程師的培養(yǎng)，理論學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)兩者同樣重要，不可偏廢。當(dāng)前的教育模式偏重于理論教學(xué)，脫離實(shí)踐，這有其不利之處，但也不應(yīng)簡單地一味貶低，甚至削弱和打壓理論教學(xué)，我們應(yīng)當(dāng)看到其有利之處，因勢利導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的理論知識用起來，這樣才可起到事半功倍的效果。

工程型碩士研究生的理論教學(xué)效果與授課教師自身的工程經(jīng)驗(yàn)積累有很大關(guān)系。我國高校長期擴(kuò)招導(dǎo)致學(xué)生規(guī)模過大，加上專業(yè)評估認(rèn)證對師資力量的要求，不少高校在短時(shí)間內(nèi)增加了大量的師資和教學(xué)資源，其中包含了大量高校里的剛畢業(yè)的應(yīng)屆博士或碩士，結(jié)果造成工程教育中有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的教師的缺失。此外，由于一直從事理論研究性工作，幾乎沒有機(jī)會參與工程項(xiàng)目開發(fā)，大多數(shù)高校教師工程背景較弱，沒有工程的概念，這也在較大程度上造成了高校師資力量在工程實(shí)踐方面的缺失。

進(jìn)行工程類專業(yè)課程的理論教學(xué)時(shí)，授課教師自身的工程經(jīng)驗(yàn)與素養(yǎng)非常重要，缺乏工程經(jīng)驗(yàn)的教師的課堂教學(xué)往往難以做到學(xué)以致用，而只能照本宣科。以南京郵電大學(xué)的全日制工程碩士生課程《超大規(guī)模集成電路原理與設(shè)計(jì)》課程教學(xué)為例，在講授單管共源極放大器時(shí)，通過MOS管的小信號等效電路模型可以推導(dǎo)出放大器的電壓增益AV為

其中μ和Cox分別為載流子的電子遷移率和單位面積的柵氧化層電容，這兩者由工藝決定，其值不能隨意改變；而W和L分別為MOS管的柵寬和柵長，ID為MOS管的靜態(tài)電流，它們都是設(shè)計(jì)參數(shù)，電路設(shè)計(jì)者可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置其值大小。

顯然增大RD或RL都會使得R增大，進(jìn)而增大電壓增益，但一般RL在電路的實(shí)際應(yīng)用中是固定的，應(yīng)該作為設(shè)計(jì)目標(biāo)而不是作為設(shè)計(jì)參數(shù)，因此不能隨意改變，于是只能增大RD。當(dāng)放大器的電流不變時(shí)，增大RD會改變輸出端的靜態(tài)電壓（即MOS管的工作點(diǎn)），進(jìn)而影響線性度和輸出擺幅。此外還可通過增大gm來提高電壓增益，而根據(jù)表達(dá)式（2），增大gm有兩種方法：一是增大MOS管的寬長比W/L，但是相應(yīng)的管子尺寸會增大，進(jìn)而影響放大器的頻率響應(yīng)特性；二是增大MOS管的靜態(tài)電流ID，顯然這種方法同樣會改變MOS管的工作狀態(tài)，并且會增大功耗。上述分析可以總結(jié)為下面的表1。

上面的例子給出了一種IC設(shè)計(jì)理論的教學(xué)思路，如圖1所示，其關(guān)鍵是授課教師需要有較為豐富的電路設(shè)計(jì)工程實(shí)踐，這樣才可能將工程中的問題具體化，進(jìn)而與理論很好的結(jié)合起來進(jìn)行講解，從而達(dá)到學(xué)以致用的目的。

2 工程型碩士研究生工程素質(zhì)的培養(yǎng)

工程技術(shù)人才的工程素質(zhì)包含很多方面，包括責(zé)任意識，時(shí)間意識以及表達(dá)能力等等

2.1 責(zé)任意識

責(zé)任意識是作為工程師的最重要素質(zhì)之一，因?yàn)楣こ處熤饕?fù)責(zé)研發(fā)產(chǎn)品，而設(shè)計(jì)與加工的要求和水平影響到產(chǎn)品的質(zhì)量就有好有壞，良率就有高有低。工程型碩士研究生需要意識到一個(gè)產(chǎn)品的研發(fā)不是個(gè)人的事情，而是攸關(guān)整個(gè)項(xiàng)目、研發(fā)團(tuán)隊(duì)乃至整個(gè)公司成敗的事情，因此應(yīng)當(dāng)盡職盡責(zé)按照設(shè)計(jì)流程的要求嚴(yán)格做完所有改做的步驟，不能有絲毫懈怠與怕麻煩的思想。這種責(zé)任意識需要通過讓研究生參與項(xiàng)目與課題來逐步培養(yǎng)，更要通過指導(dǎo)老師的言傳身教來加以影響，非一朝一夕能夠建立起來。

2.2 時(shí)間意識

工程項(xiàng)目研發(fā)一般都有完成時(shí)間的要求，因此項(xiàng)目的進(jìn)行需要按照預(yù)定的計(jì)劃一步步往前推進(jìn)，如果沒有很強(qiáng)的時(shí)間觀念，做事情效率低，總是拖沓，則不僅影響到項(xiàng)目進(jìn)度，還會影響到項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的士氣，從而對項(xiàng)目的順利進(jìn)行產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。因此工程型碩士研究生需要有意識地培養(yǎng)起嚴(yán)格的時(shí)間意識，今日事今日畢，而這同樣需要指導(dǎo)教師的嚴(yán)格要求與規(guī)范。

2.3 表達(dá)能力

表達(dá)能力分為書面表達(dá)能力和口頭表達(dá)能力。在工程實(shí)踐中，工程師除了完成工程設(shè)計(jì)，還需要撰寫相應(yīng)的工程設(shè)計(jì)文檔，這往往是為了更好的進(jìn)行項(xiàng)目的交接以及后期的維護(hù)。而在撰寫工程文檔的時(shí)候，需要條理清楚，簡潔準(zhǔn)確地將工程問題及內(nèi)容表述出來，這種書面表達(dá)能力說起來簡單，但對于未受過訓(xùn)練的碩士研究生而言卻不太容易。項(xiàng)目的實(shí)施過程中，工程師需要和不同的人溝通項(xiàng)目中的問題，具備良好的口頭表達(dá)能力會使得項(xiàng)目能夠更加順利有效的往前推進(jìn)。工程型碩士研究生的書面表達(dá)能力可以通過要求寫各種調(diào)研報(bào)告、設(shè)計(jì)報(bào)告以及周報(bào)月報(bào)等方式來鍛煉，而口頭表達(dá)能力可以通過日常的項(xiàng)目組會，以及報(bào)告演示等活動來提高。

3 工程型碩士研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

目前創(chuàng)新已成為高校教育與科研的一個(gè)熱詞，一時(shí)之間似乎人人都可以進(jìn)行創(chuàng)新。但對于工程師而言，沒有短平快的創(chuàng)新途徑和方法，脫離工程實(shí)際的創(chuàng)新沒有任何意義，因此工程上的創(chuàng)新是要建立在扎實(shí)的研究基礎(chǔ)之上的。以IC設(shè)計(jì)方面的創(chuàng)新而言，有兩點(diǎn)是IC設(shè)計(jì)工程師進(jìn)行創(chuàng)新的必要前提：一是對所設(shè)計(jì)的電路的充分了解，包括其基本結(jié)構(gòu)，基本原理，目前所采用的主流技術(shù)以及所達(dá)到的性能指標(biāo)等等；二是需要具備一定的IC設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，最好是類似電路的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。如果沒有這兩個(gè)基礎(chǔ)，所謂的創(chuàng)新要么會陷入閉門造車的困境，要么就是紙上談兵，沒有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

此外，目前有不少碩士研究生熱衷于到企業(yè)里進(jìn)行實(shí)習(xí)，認(rèn)為如此可以得到鍛煉，學(xué)到實(shí)用的技能，但實(shí)際情況并非如此。企業(yè)是需要通過制造和賣出產(chǎn)品來盈利的，而創(chuàng)新往往代表著未知的風(fēng)險(xiǎn)，企業(yè)是不會將具有風(fēng)險(xiǎn)的研發(fā)交由還未出茅廬的學(xué)生來做嘗試，因此學(xué)生在企業(yè)中往往只是充當(dāng)了技術(shù)實(shí)現(xiàn)的角色。與此相對，大學(xué)的重要功能之一就是培養(yǎng)學(xué)生，當(dāng)然也包括培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力，而這種創(chuàng)新能力的培養(yǎng)就包含了要承擔(dān)創(chuàng)新可能會失敗的風(fēng)險(xiǎn)。不可否認(rèn)，學(xué)生們在實(shí)習(xí)的過程中確實(shí)能夠了解到企業(yè)的工作要求和規(guī)程，有助于他們在求職時(shí)與用人企業(yè)的溝通并獲得某種程度上的青睞，但同時(shí)，他們卻失去了學(xué)校能夠?yàn)樗麄兲峁┑目少F的允許失敗的進(jìn)行創(chuàng)新嘗試的機(jī)會，這種機(jī)會在他們今后的職業(yè)生涯中將很難再獲得。

4 小結(jié)

以上就工程型碩士研究生的培養(yǎng)進(jìn)行了一些思考和討論，但高素質(zhì)工程技術(shù)人才的培養(yǎng)是一個(gè)系統(tǒng)的、長期的過程，不是只靠大學(xué)的這幾年時(shí)間就可以完成的。碩士研究生階段是工程技術(shù)人才培養(yǎng)的關(guān)鍵時(shí)期，工程型碩士研究生應(yīng)當(dāng)充分利用在校期間的學(xué)習(xí)和研究時(shí)間，努力提升自己的專業(yè)知識及各方面能力，為進(jìn)入工作崗位打下好的基礎(chǔ)，這對于自身今后的職業(yè)發(fā)展也是大有裨益的。

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[責(zé)任編輯：湯靜]