“集成电路制造技术—原理与工艺”课程思政教学探索

卫 宁，鲁世斌，刘畅咏

(合肥师范学院 电子信息与电气工程学院，安徽 合肥 230601)

习近平总书记于2021年2月党史学习教育动员大会上强调：“在全党集中开展党史教育，正当其时，十分必要。”[1]高校是青年大学生的聚集地，也应当是党史教育的主阵地。高校要用好红色资源，丰富学习内容，升华教育理念，将党史资源充分转化为育人力量，助力青年大学生从党史学习中激发信仰、获得启发、汲取力量，始终坚持“四个自信”，着力实现育人的重大使命[2]。

如何在专业课的传授中利用思想政治教育提升大学生的核心素养及人文软实力，培养出兼具专业素养、爱国情怀、社会责任感以及创新能力的新一代大学生，目前是一个需要重点考虑的问题。“集成电路制造技术—原理与工艺”课程与芯片制造行业的发展息息相关，为当前半导体制造工艺提供理论和工艺支撑[3]。课程中富含大量思想政治教育题材和热点，课程内容与当前战略新兴产业、高端制造业以及高科技领域等热点密切相关[4]。而发展集成电路制造技术的关键在于培养具有强专业技能和高专业素养的人才[5]。核心在于深度挖掘集成电路制造核心技术相关思政热点，激发大学生的爱国情操和历史使命[6]。

在庆祝中国共产党百年华诞之际，高校遵循党中央学习党史的重要指示，将红色资源融入课程思政，在高校课堂中融入党史教育和社会主义核心价值观等思想政治元素，有利于培养大学生的爱国情操、社会责任感和民族复兴感，从而孕育出有信念、有担当、有责任的高科技精英[7]。另外，基于“互联网+”背景下，将党史教育和社会主义核心价值观融入“集成电路制造技术—原理与工艺”课程思政，以实现铸魂育人的目的。

1.1 课程内容及传统教学特点

“集成电路制造技术—原理与工艺”是一门专业必修课，课程内容主要涉及集成电路制造工艺方法与技术原理。其课程目标是使微电子科学与工程专业学生能够熟练理解工艺原理及技术方法，从而具备扎实的工艺设计和分析能力。图1为集成电路制造技术工艺流程。该课程开设在大三下学期，也是微电子专业大学生树立专业方向和建立专业兴趣的关键时期。

图1 集成电路制造工艺流程

本课程具体内容是重点阐述芯片制造单项工艺，图2为集成电路关键器件——双极型晶体管(NPN晶体管)完整的工艺流程步骤。学生可以基于NPN晶体管的完整制造流程和单项工艺，学习和掌握集成电路芯片制造的原理、过程、方法及工艺参数等核心理论，最终能够根据集成电路半导体器件及集成电路芯片的制造技术要求，制定相关的工艺文件，分析工艺质量问题，操作核心工艺设备。

图2 NPN晶体管制造流程图

“集成电路制造技术—原理与工艺”课程理论与实践结合紧密，综合性强、知识面广。然而传统教学模式有着许多的短处：1.理论与实践存在偏离。由于集成电路制造工艺设备昂贵，学校基础设施建设不足，导致学生实验仪器需求不能充分均衡。2.随着科学技术的发展，工艺方法更新换代较快，导致教学内容烦琐复杂。3.传统教学模式和方法较单一，学生学习积极性较差。

1.2 课程与社会主义核心价值观

大学生是未来实现科技强国的核心力量，社会主义核心价值观直接影响大学生的社会责任感、追求方向和理想信念。社会主义核心价值观融入“集成电路制造技术—原理与工艺”课程教学具有深刻的育德意义。“集成电路制造技术—原理与工艺”课程与当前热点联系紧密，富含思政元素，为社会主义核心价值观的践行提供热点素材和课程依据。

为了更好地践行社会主义核心价值观融合“集成电路制造技术—原理与工艺”课程思政建设，要做到以下几点：1.在课程思政实施过程中，选取具有代表性、时效性的热点素材，选取能够贴近大学生学习、工作、思想及生活的实际案例；
2.提高大学生的积极主动性，采用课堂讲授、分组讨论以及写调研报告等多种形式引导学生积极参与课堂讨论；
3.提高专业教师自身的综合素质及能力。

1.3 课程与党史教育

当代青年代表着民族的希望以及国家的未来，这就决定了该课程的讲授应坚持理性与政治性的统一，教师既要让大学生学习掌握专业课程知识，又要加强爱国主义情怀教育。在“集成电路制造技术—原理与工艺”课程思政实施过程中，要深挖党史教育所蕴含的人文精神和家国情怀。将这些丰富励志的党史资源有机地融入课程思政中，不仅能够提升大学生的学习兴趣和学习动力，而且可以赋予课程教学内容一定的理论性和趣味性，有效实现课程与党史教育的有机融合。

2.1 课程思政设计思想

传统教学模式造成课程知识点与思政教育严重脱钩。因此，依据课程内容不断探索和创新课程思政教学改革方法，根据当前热点事件深度挖掘课程思政中党史教育和社会主义核心价值观元素，特别是紧密联系课程知识点的思政元素。做好专业课堂教学知识点与所蕴含的爱国情怀及工匠精神的课程设计，在课堂内外潜移默化地实现思政育人归宿。

以“集成电路制造技术—原理与工艺”课程为课程思政建设载体、充分挖掘蕴含在课程知识点中的思政元素，实现课程与德育的有机融合。一方面，当前在全党展开党史学习教育，更是思政教育的催化剂。将党史教育有机融入课程思政，在丰富课程内容的同时达到立德树人的目的，构建全课程、全程、全员育人格局，帮助青少年掌好思想之舵、补足精神之钙、筑牢信仰之基，从而真正实现铸魂育人。另一方面，在课程知识点讲解中充分践行社会主义核心价值观，突出课程育德，注重传统美德和爱国情操的教育；
面向大学生理想信念、价值取向、社会责任以及政治信仰培养，融入社会主义核心价值观，培养大学生不怕吃苦和顽强拼搏的精神。

图3给出了课程思政设计思想，把党史教育和社会主义核心价值观融入课程思政，不仅提高了课堂互动和课堂气氛，同时也激发了学生的爱国情怀和社会责任担当。从而引导大学生不断完善自我，进一步强化专业伦理道德，树立个人价值与国家价值相统一的观念，真正成长为有工匠精神的中国社会主义建设者。

图3 课程思政设计框架图

2.2 融入社会主义核心价值观

本课程授课内容共计七个单元，课堂讲授内容主要为单项基本工艺方法及原理，结合本教材特点，对课程的教学目标和课程标准进行分析梳理，根据不同模块，结合章节内容，适当地将社会主义核心价值观贯穿课程设计中。

讲授绪论与硅的制备时，通过播放短片“沙子如何变为芯片”，展示世界人民的聪明才智和人类文明史上取得的不朽成就。介绍芯片制造流程以及国内外芯片行业发展的背景、历史、发展现状，指出中国集成电路产业主要存在产品层次较低、工艺技术落后、核心技术和软件开发工具缺乏等问题，使大学生意识到只有国家的富强和民主才能换来和平的发展环境，在高科技领域才能有一席之地。

讲授硅的热氧化时，介绍国内芯片行业的悲惨事件。例如“汉芯事件”和“武汉弘芯千亿烂尾事件”，给国家及半导体行业造成了惨重的经济损失。通过对这些热点事件的阐述和分析，使当代青年真正地意识到公正和法制的重要性。

讲授扩散与离子注入时，介绍国内外半导体离子注入机行业发展情况、国家有关半导体设备政策扶持和资金支持情况，介绍国内离子注入机领军企业凯世通和北京中科信电子装备有限公司，增强学生的民族企业认同感和自豪感。

讲授薄膜沉积时，介绍台积电发展史、芯片产业链分析、国家芯片进出口情况等，指出中国集成电路产业目前发展还较为落后，与欧美国家相比呈现出较大差距。例如，过度依赖先进的进口半导体设备——荷兰ASML光刻机，国内芯片设计EDA软件缺乏自主权。大学生因此意识到在当前严酷的国际局面下实现科技强国道路的艰险，从而牢固树立“科技兴邦”理念。

讲授光刻时，介绍荷兰ASML光刻机、光刻技术的发展以及“光刻机事件”。美国对荷兰ASML光刻机出口中国进行干预，以至于国内工艺水平还停留在22nm，与世界顶尖的3nm工艺水平还相差甚远。

讲授刻蚀时，介绍国内刻蚀机龙头中微公司的发展历程及最新进展。目前，中微半导体在7nm工艺蚀刻机方面已经有重大突破，这给国家集成电路产业带来了希望。2018年“平头哥”成立，目前旗下已有“倚天处理器芯片”和“羽阵600”等产品。之后，华为海思麒麟990 5G手机芯片大获成功，2020年北大最新报道碳基芯片实现重大突破。国内高科技领域取得的成就鼓舞人心，增强学生爱国情怀。

讲授工艺集成时，结合热点政策，为强化国家战略科技力量，将集成电路写入十四五规划，并且提高到国家战略层次。引导学生及时了解和认同国内集成电路产业文化，增强学生参与国家集成电路事业发展的意愿，促进教学过程中的思想道德建设。

2.3 融入党史教育

讲授绪论与硅的制备时，引入马克思主义、毛泽东思想等课程基本知识，建立思政课程与专业课的融合点。根据党史教育融合点，分析造成中国集成电路产业落后的原因：清朝晚期工业发展停滞，直接导致中国集成电路产业与时代脱节，起步较晚。分析落后就要挨打的原因，使大学生意识到国家的富强和民主的重要性。

讲授硅的热氧化、扩散与离子注入时，众多负面事件容易使青年大学生灰心、失望，甚至沮丧。要紧接着以“两弹一星”科学家的事迹为切入点，以科学家不怕牺牲、勇于奉献、敢于克服困难的科研精神，培养大学生勇攀高峰的钻研意识。指出成功的背后离不开科学家在戈壁荒滩的艰苦奋斗，同时介绍郭永怀、钱学森、钱三强、程开甲等国之栋梁。通过党史辉煌成就的融入，让学生认清当前形势和努力方向，激发他们的爱国情怀和社会责任感。

讲授薄膜沉积、光刻时，介绍国内半导体设备发展状况，以此引入中国的工业化发展历程。目前，中国的文化影响力、经济实力、军事实力和国际影响力迅速提升，中华民族以全新的面貌站在世界人民面前，在这巨大成就背后是中国早期工业化的艰难与辛酸。将对祖国的高度责任感、使命感融入课程教学，培育大学生的爱国情怀，将共产党人艰苦奋斗和积极进取的作风传承下来。

讲授刻蚀、工艺集成时，介绍中国共产党人努力追求下取得的名震中外的成就，引入中国目前领先世界的科学技术，培养理工科大学生的实干精神、坚定理想信念和爱国情怀等基本科研素养。目前，我国在量子通信、5G通信技术、高铁技术及桥梁建设技术领域已处在世界前列。因此，课程教师在理论教学的同时，能够自然地融入中国人民的工匠精神、奋斗精神及精益求精的科学态度。

2.4 “互联网+”助力课程建设

授课教师通过智慧教学有计划地结合课本章节知识点向学生推送相关视频资料，结合“厉害了我的国”“大国崛起”“智能制造”以及“两弹一星”功勋科学家等优秀视频，播放功勋科学家心系祖国、艰苦奋斗的英雄事迹，潜移默化地将家国情怀、民族意识传递给大学生，真正做到学史增信，立大志、明大德，为国家富强贡献力量。

充分依托“互联网+”智慧教学手段的优势，基于学校学习通和雨课堂平台，科学合理整合线上优秀大学生慕课教学资源、省级和国家级精品在线课程，同时对接国内知名优质在线学习平台，做到取长补短，资源共享。

“集成电路制造技术—原理与工艺”课程具有专业综合性和德育融合性的特点，在课程知识点传递过程中，要以多角度课程思政融合的方式开展育德教育，从而达到协同育人的目的。党史教育和社会主义核心价值观思想政治元素的巧妙融入，让“集成电路制造技术—原理与工艺”课程充满生机和灵性。另外，“互联网+”环境下“集成电路制造技术—原理与工艺”课程思政建设有利于鼓励大学生继承科学精神、探索精神，进一步激发大学生的爱国情操和历史使命，有望使学习集成电路制造技术的大学生成为国家栋梁之材。