践行教研统一促进人才培养的探索与思考

[摘 要]集成电路设计等工程实践性强的专业，需结合长期的教学科研实践，探索一套“科研嵌入”理论教学内容、“科研反哺”实践教学环境、“科研提高”师资队伍建设和“科研启发”应用型人才培养的教研统一方案，从学校角度、教师角度和学生角度去思考与倡导研究性教学、强调教学中心地位、发挥学生科研潜力的“教研统一”长效机制，以实现科研促进教学、提高人才培养的效果。

[关键词]教研统一 人才培养 方法与机制

[中图分类号] C961 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）07-0114-03

一、引言

关于大学高水平本科人才的培养，其影响因素很多，而围绕教学与科研相互关系的讨论或说争论长期以来一直是高等教育研究领域备受关注的重要课题。[1]大学最核心的任务是确保本科教育质量，如果科研除了有利于人才培养之外，不能很好地服务本科教育，将丧失可持续发展的潜力;而将知识创新与教授有机结合起来，有效发挥科研的人才培养功能，对高校教学水平提高、教师教研水平提升、学生学习效果改善具有积极甚至无可替代的作用。

综观世界一流大学，无不要求其教师教学科研水平。我校从顶层设计角度制订了“教研统一”的办学理念。[2]笔者长期从事集成电路设计领域的科研与教学工作，结合专业特点，将多年来在教学与科研相互促进融合方面的探索进行梳理，并对其中面临的困难与挑战进行了思考。

二、教研统一的探索

目前国内不少大学存在不同程度的“科研先行”发展理念，造成了教学的“短板”。为促进集成电路设计与集成系统专业工程应用型人才的培养，本专业一线教师长期积极探索科研促进和服务教学的方式方法，将先后承担的国家自然科学基金重点项目、国家“863”重大专项、国家自然科学基金项目、国家科技攻关项目，以及省部级、厅局级、横向项目等数十项科研项目及成果以多种方式融入本科教学，努力使科研引领教学水平的提升，整个教学科研团队先后于2010年和2012年被评为“陕西省省级教学团队”――通信专用集成电路设计核心课程教学团队和“陕西省首批重点科技创新团队”――西安邮电大学通信专用集成电路与集成系统重点科技创新团队，探索形成了“科研嵌入”理论教学内容、“科研反哺”实践教学环境、“科研提高”师资队伍建设和“科研启发”应用型人才培养的教研统一方案，努力提高科研对教学的贡献率。

（一）“科研嵌入”理论教学内容

为了践行“教研统一”，在理论教学方面，贯彻科研项目分模块进课堂、进实验、进毕业设计，落实前沿技术进讲义、进习题、进考试环节，同时根据科研项目开发实际，总结工程经验，凝练科研案例，编写系列教材。通过将科研子模块“嵌入”教学、“嵌入”教材，丰富了教学内容，拓宽了学生视野，提高了学生实践能力，实现了科研成果进课堂、教学水平上台阶的目标。近年来承担并以多种形式融入教学的主要科研项目有：

项目1：国家自然科学基金面上项目“三维视频处理系统芯片动态可重构可编程体系结构研究”，经费160万元;

项目2：陕西省科技统筹项目“北斗二号 / GPS双模接收机芯片组”，经费150万元;

项目3：陕西省重大创新专项“双网数字传真机开发”，经费75万元;

项目4：陕西省重大创新专项“SDH片上系统设计与实现”，经费50万元;

项目5：国家自然科学基金重点项目“新一代图形处理系统芯片体系结构及关键技术研究”，经费440万元;

项目6：某国防项目“图形处理器IP研发”，经费99万元;

项目7：陕西省“13115”创新专项“高速数据网络包交换芯片研制与开发”，经费135万元;

项目8：国家“863”重大专项“基于NOC的多处理器系统片上高性能互连技术研发”，经费200万元;

项目9：国家“863”项目“宽带交换高速交换芯片的研究开发”，经费360万元;

项目10：国家自然科学基金“无线通信自重构容错NOC研究”，经费60万元。

上述项目与理论教学、实践教学以及集中实践环节相结合的具体操作如下：

1.集成电路专业导论：将项目1“APU体系结构、计算模式统一等”作为内容;将项目2“北斗、GPS以及伽利略等”的对比研究作为内容;将项目8“片上网络NOC的项目”引入教学;将项目9“电路交换、分组交换的发展及研发现状”引入课堂。

2.数字集成电路设计：将项目1、5中“涉及的长线、功耗、缺陷问题引入教学”作为内容;将项目6、7中的模块作为案例用于新编教材;将项目9“PLL、CDR单元、全定制振荡器”作为教学案例。

3.集成电路工艺原理：将项目1、5中“红墙问题、三维工艺”引入教学;项目7、9、10成果引起企业关注，与航天某所建立工艺联合实验室;将项目9开发过程中针对工艺的比较引入教学。

4.EDA技术实验：以项目1“4×4可重构阵列”，项目3“将图像CIS扫描、热敏打印头以及步进电机控制电路”，项目4“字符重排、帧定位等单元设计”，项目5和6“命令处理器”作为教学案例;将项目7、8、9、10前端设计中积累的代码编写经验、综合脚本撰写方法引入教学，将设计后端的STA用于新编教材中。

5.SoC设计方法学：以项目7、8、9的研发流程作为典型的SoC设计流程进行对比讲解。

6.计算机组成与设计：将项目1、5“ILP、OLP、DLP的统一”作为课程的主题研讨内容。

7.Verilog HDL数字系统设计：将项目1、5“反馈环、命令处理器、存储管理器等”作为大型实验案例;将项目4、7、9“PRBS序列产生、字符重排、帧定位单元”作为实验内容;将项目8、9、10“将分配管理单元、虚通道路由器”作为案例，并将验证平台的搭建作为大型案例引入教学。

8.通信原理：依据项目3建议授课教师将传统传真协议T.30、网络传真协议等引入课程;依据项目4建议授课教师将SDH内容讲解与项目开发结合起来;依据项目4、9建议授课教师将世界上第一套符合ITU-T标准STM-256帧结构的40G SDH设备等引入课程。

9.基于FPGA的嵌入式系统设计：将项目1、5“如何在Micro Blazer上移植操作系统、如何与底层电路交互”作为案例;将项目3双网传真机作为典型的嵌入式系统引入教学。

10.FPGA课程设计：将项目1和5“反馈环、Cache开发、命令处理器”，项目9、10“队列管理、VC分配、交换分配”等简化后作为题目。

11.集成电路设计课程设计：将项目1和5“几何变换、三维剪裁、图元装配”，项目9、10“队列管理、VC分配、交换分配”等作为题目。

12.SoPC课程设计：将项目3、5、6、7电路验证转化为SoPC方式进行以作为课程设计题目，项目7、8“PRBS序列产生、字符重排、帧定位等单元的开发”作为题目。

13.毕业设计：将项目1、5、6“基于可重构阵列的DCT变换、2D加速器、命令处理器、像素染色器等”，项目3“传真机方案设计、模块电路设计、软件方案、通信协议等”，项目4、7、9“PRBS序列产生、字符重排、帧定位等单元增加基于C的验证”，项目9、10“队列管理、VC分配、交换分配、torus结构等”，项目8“验证涉及的基于SV的验证平台、PLI平台等”作为毕业设计题目。

（二）“科研反哺”实践教学环境

集成电路设计是一个工程实践性很强的领域，所需的仪器设备、工具软件、工作条件成本高昂，建立完善的设计实践环境常令学科建设经费捉襟见肘。而在承担各级各类科研项目的过程中，逐步建立起了较高水平的科研平台，如部级重点实验室、省级工程中心、校企联合实验室等，在这些科研平台上积累了丰富的硬件资源、空间资源和人才资源。通过探索“科研反哺”，对实践教学环境的建设和提升起到了积极的促进作用。具体措施包括：

1.共享科研平台的硬件资源，提升学生实践环节的物质基础：在高水平科研带动下，先后投入数千万元建立了集成电路设计环境、工艺生产线，并与Altera、Xilinx、Intel、TI、广州周立功、772所等建立了联合实验室，相关的仪器、设备、开发工具等通过合理共享逐步向本科生开放，向实践教学资源转化，提升了实践环境的物质基础。

2.利用科研平台的空间资源，为学生提供校外实习实训的机遇与环境：通过科研合作，先后与烽火、中兴、华为、兖矿、煤炭科学院、深亚等相关设计企业、终端用户等建立了校外实习基地，丰富了学生的实习实训环境。

3.发挥科研平台的人才优势，转化为第一、第二课堂的教学优势：主持和参与科研项目的高水平教授、中青年教师、硕士研究生等是科研平台的人才优势，强调实施教授年授课学时数不低于120学时、项目负责人至少承担一门本科生专业课、青年教师指导学生参加兴趣小组和学科竞赛、硕士研究生承担助教等一系列措施，对学生创新能力的培养起到了积极作用。

通过上述举措，先后建设了陕西省实验教学示范中心――“计算机与微电子学实验教学中心”和“电工电子实验教学中心”、陕西省人才培养模式创新实验区――“电子信息工程应用型人才培养模式创新实验区”和“集成电路设计与集成系统工程应用型人才培养模式创新实验区”。

（三）“科研提高”师资队伍水平

集成电路设计的工程性要求教师必须具备丰富的实践经验，而科研正是弥补经验“短板”的有效途径。在具体实践中采取的“科研提高”师资水平的措施主要有：

1.划拨科研经费资助青年教师攻读硕士、博士：为了培养青年教师，形成人才梯队，一线青年教师先后有6人都是在科研项目专门审批划拨的经费资助下攻读博士、硕士，毕业后先后承担了陕西省自然科学基金项目、教育部重点项目、陕西省教育厅专项项目等10余项;多名青年教师指导本科生、研究生参加学科竞赛，先后获得大学生电子设计竞赛陕西省一等奖第一名和全国二等奖多次、研究生电子设计竞赛西北赛区特等奖两次、全国二等奖和三等奖各一次以及全国优秀指导教师奖。

2.人才引进注重科研方向、优势互补：在师资队伍建设中，注重科研经历、工程能力、国际背景，如引进的美籍全职教授有Nvidia、贝尔实验室、犹他大学等国际知名企业、科研院所长达29年的开发经历，并被聘为陕西省“百人计划”特聘专家。

（四）“科研启发”应用型人才培养

通过科研融入教学，对启发学生潜力、培养学生工程应用能力起到了积极作用;同时选拔兴趣浓厚者作为科研助手参与项目研发，由高水平教授直接指导，这些学生有多名进入Intel、MTK、华为、中兴等知名企业，担任开发经理、技术骨干等关键岗位，或考取知名高校的研究生，并迅速成长为导师科研团队中的骨干成员。

总之，科研成果分模块进课堂，丰富了教学内容;前沿技术进教案，拓宽了学生视野;科研设备向教学资源转化，改善了教学条件;坚持高水平教授为本科生授课，保障了教学中心地位;总结科研和工程经验，更新了教学内容，出版了系列教材，提高了学生工程实践能力，形成了科研促进教学的良好局面。

三、教研统一的思考

尽管在多年的教学科研实践中摸索了一些“教研统一”的方式方法，但终究不是机制，无法形成长效。而“教师的薪水、晋升，最终是依据其科研成果，而不是其教学绩效，大学制订的教师学术奖励体系中几乎看不到教学的影子”[3]，“教学和科研的统一正在随着科研的兴盛及二者之间激励机制的不平衡而受到破坏，科研正在越来越远离教学，甚至是毫不相干”。[4]那么，如何让教师发挥主观能动性，积极投身教研统一的探索？又如何让学生积极投身运用专业知识解决实际问题的实践，为学生实践能力培养与提高形成合力呢？

（一）倡导研究性教学

大学师资管理模式、绩效考核方式决定着大学教师的工作方式、工作效率和工作效果[5]，毕竟对多数人而言，指挥棒在哪里，工作的方向就在哪里。因此对工程实践性强的专业，可从教学的要求上倡导研究性教学，从绩效考核上拉近、拉平教学与科研奖励，不仅让只灌输书本知识的现象得到改观，也让学术水平高的教师有意愿对学生倾囊相授。

同时，一个高效的科研团队必然也是一个优势互补的水平梯队，而一个专业的教学也是理论与实践、抽象与具体、构想与实现的结合。因此，可从校级层面上制订科研团队对专业教学的工作目标，再由科研团队细分任务与计划，并分解科研项目，组织教学活动，做到教师人尽其才，学生人尽其用，这样既可以调动教师积极性，又可以发挥学生能动性。

（二）强调教学中心地位

从教师角度看，教学过程中应着重关注学生的学习过程，以教学为中心，以学生为主体，以教师为主导，以学习为主线。在基础课、专业基础课的支持下，专业课教学可以按“问题驱动、案例驱动、项目驱动、前沿驱动”的节奏循序渐进，逐步提升。教学方式方法的改革将在一定程度上促进“教研统一”的践行。

（三）发挥学生科研潜力

从学生角度看，专业知识的掌握程度，除了卷面成绩外，还可以有多种表现形式，如：1.参加教师科研项目，独立运用专业知识或在教师指导下多方查阅、调研，完成相关模块的设计，并撰写小论文或申请国家发明专利，或录用或发表，或实审或授权;2.参加学科竞赛，竞赛题目可以从日常应用角度激发学生的灵感，也可是教师科研项目转化，通过自由组队，在省级及以上政府机构组织的装试性竞赛、部级行业协会组织的装试性竞赛上获奖等。对诸如此类情形，从学校学院角度给以奖励、鼓励，也将在一定程度上促进“教研统一”的践行。

四、总结

本文结合集成电路设计专业工程实践性强的特点，在长期的教学科研实践中，探索出了一套“科研嵌入”理论教学内容、“科研反哺”实践教学环境、“科研提高”师资队伍建设和“科研启发”应用型人才培养的教研统一方案;同时为了实现科研促进教学、提高人才培养的效果，从学校角度、教师角度和学生角度思考了倡导研究性教学、强调教学中心地位、发挥学生科研潜力的“教研统一”长效机制。

[ 注 释 ]

[1] 梁林梅.国外关于本科教学与科研关系的探析[J].江苏高教，2010（3）：67-60.

[2] 卢建军.深化高教改革要抓好顶层设计[N].光明日报，2014-06-17.

[3] Serow R C.Research and teaching at a research university[J].Higher Education，2000（4）：449-463.

[4] Gottlieb E F，Keith B.The academic research-teaching nexus in eight advanced-industrialized countries[J].Higher Education，1997（33）：397-420.

[5] 邱学青，李正，李菊琪.大学师资管理模式研究：基于教学与科研相结合的视角[M].北京：化学工业出版社，2011.