AI 賦能集成電路教育數(shù)字化發(fā)展白皮書(shū)（1.0 版） 2024

北京郵電大學(xué)二〇二四年七月教育、科技、人才是中國(guó)式現(xiàn)代化的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)《AI賦能集成電路教育數(shù)字化發(fā)展白皮書(shū)》包括以數(shù)字化空航天大學(xué)、北京理工大學(xué)等單位給予撰寫(xiě)工作的支持和I一、以數(shù)字化開(kāi)辟集成電路教育發(fā)展新賽道 1（一）建設(shè)教育強(qiáng)國(guó)，推進(jìn)教育數(shù)字化是重要突破口 1（二）擁抱智能時(shí)代，探索教育數(shù)字化“聚智強(qiáng)芯之舉” 31、人才需求和課程體系高度匹配 42、教育平臺(tái)的高度數(shù)字化和智能化 53、先進(jìn)的“工程貫穿式”培養(yǎng)理念 5（三）加快數(shù)字變革，引領(lǐng)集成電路教育高質(zhì)量發(fā)展 61、加快數(shù)字化變革的必要性 62、加快數(shù)字化變革的創(chuàng)新要素 7二、以智能化破解集成電路人才培養(yǎng)新挑戰(zhàn) （一）集成電路人才培養(yǎng)“四個(gè)特點(diǎn)” 1、集成電路人才缺口明顯，人才結(jié)構(gòu)失衡 2、集成電路人才培養(yǎng)體系不完整 3、集成電路人才培養(yǎng)難度大，瓶頸突出 4、集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，技術(shù)迭代更新快 （二）集成電路人才培養(yǎng)“三個(gè)聚焦” 1、聚焦集成電路全生態(tài)鏈人才供給 2、聚焦集成電路卡脖子技術(shù)等急需剛需 3、聚焦產(chǎn)教融合人才培養(yǎng)機(jī)制創(chuàng)新 （三）集成電路人才培養(yǎng)“三個(gè)下功夫” 1、在“筑牢培養(yǎng)根基”上下功夫 2、在“構(gòu)建培養(yǎng)格局”上下功夫 3、在“完善培養(yǎng)模式”上下功夫 20（四）集成電路人才培養(yǎng)“四個(gè)舉措” 201、智能教育推進(jìn)人才培養(yǎng)新模式 202、加強(qiáng)師資隊(duì)伍數(shù)智化教學(xué)水平建設(shè) 223、完善集成電路人才數(shù)智化培養(yǎng)機(jī)制 234、落實(shí)產(chǎn)教融合新思路 23三、以集成化賦能集成電路智慧教育新范式 28（一）AI賦能的集成化創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)策略 301、適合用于集成電路人才培養(yǎng)的人工智能大模型特性 302、AI賦能平臺(tái)與生態(tài)的建設(shè) 313、AI賦能新平臺(tái)下的學(xué)生創(chuàng)新模式 37（二）理論知識(shí)的集成化重構(gòu) 371、基于知識(shí)切片進(jìn)行重構(gòu) 382、利用虛實(shí)結(jié)合手段深化重構(gòu) 403、開(kāi)發(fā)線上微課和微實(shí)驗(yàn)助力重構(gòu) 424、開(kāi)展項(xiàng)目實(shí)踐夯實(shí)重構(gòu)效果 435、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研相融合的綠色便捷通道 45（三）實(shí)驗(yàn)體系的數(shù)智化集成 461、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法的革新 472、教學(xué)資源的數(shù)智化集成 483、教學(xué)過(guò)程的智能化集成 494、數(shù)字孿生技術(shù)助力數(shù)智化集成 505、評(píng)價(jià)體系的系統(tǒng)集成與完善 （四）教學(xué)實(shí)施模式創(chuàng)新：“教-學(xué)-用”集成 531、集成電路教學(xué)內(nèi)容的集成化 2、集成電路授課過(guò)程的集成化 3、集成電路師生互動(dòng)的集成化 四、以國(guó)際化形成集成電路融合開(kāi)放新格局 57（一）技術(shù)創(chuàng)新國(guó)際化 581、集成電路產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新國(guó)際化的背景 582、集成電路產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新國(guó)際化的現(xiàn)狀 593、集成電路產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新國(guó)際化的影響 594、集成電路產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新國(guó)際化面臨的挑戰(zhàn) 60（二）產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同國(guó)際化 611、集成電路產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同國(guó)際化的重要性 612、集成電路產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同國(guó)際化的現(xiàn)狀 623、集成電路產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同國(guó)際化的發(fā)展趨勢(shì) 624、集成電路產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同國(guó)際化面臨的挑戰(zhàn) 63（三）市場(chǎng)拓展國(guó)際化 641、集成電路產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)拓展國(guó)際化的重要意義 642、集成電路產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)拓展國(guó)際化面臨的挑戰(zhàn) 653、集成電路產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)拓展國(guó)際化的發(fā)展趨勢(shì) 67（四）人才交流國(guó)際化 691、集成電路產(chǎn)業(yè)人才交流國(guó)際化的重要意義 692、集成電路產(chǎn)業(yè)人才交流國(guó)際化的現(xiàn)狀 703、集成電路產(chǎn)業(yè)人才交流國(guó)際化面臨的挑戰(zhàn) 71（五）政策支持國(guó)際化 721、集成電路產(chǎn)業(yè)政策支持國(guó)際化的重要性 722、集成電路產(chǎn)業(yè)國(guó)際經(jīng)驗(yàn)借鑒 3、集成電路產(chǎn)業(yè)國(guó)內(nèi)政策舉措 4、集成電路產(chǎn)業(yè)政策支持國(guó)際化面臨的挑戰(zhàn) 75五、未來(lái)展望 76（一）教育技術(shù)與人才培養(yǎng)深度融合 76（二）虛擬技術(shù)促進(jìn)教育優(yōu)質(zhì)資源普惠共享 77（三）智能技術(shù)賦能個(gè)性化教育新范式 79（四）人工智能指引教育內(nèi)容新方向 8012022年全國(guó)教育工作會(huì)議上明確提出實(shí)施國(guó)家教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動(dòng)，2023年全國(guó)教育工作會(huì)議上進(jìn)一步提出要縱深推進(jìn)教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動(dòng)。2024年全國(guó)教育工作會(huì)議上提出要強(qiáng)化22024年世界數(shù)字教育大會(huì)上教育部數(shù)字化視為開(kāi)辟教育發(fā)展新賽道和塑造教育發(fā)展新優(yōu)勢(shì)的重要以學(xué)習(xí)者為中心，更加公平、更加包容、更加開(kāi)放、更3建設(shè)更是為集成電路人才培養(yǎng)提供了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)和廣闊的4圖1教育數(shù)字化“聚智強(qiáng)芯之舉”5虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)，驗(yàn)操作，反復(fù)練習(xí)，積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提升動(dòng)手能力和工程素養(yǎng)。67圖2數(shù)智化改革創(chuàng)新要素8等教育現(xiàn)代化高質(zhì)量發(fā)展的重要引領(lǐng)。高等教育數(shù)智化要堅(jiān)持利用先進(jìn)的信息技術(shù)和人工智能技術(shù)來(lái)改善和優(yōu)化教學(xué)過(guò)9考察、實(shí)踐創(chuàng)新等方面，豐富學(xué)習(xí)體驗(yàn)并提升教學(xué)效果。例VR、AR、視頻會(huì)議等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更生動(dòng)、更互動(dòng)的教高?？蒲泄芾砗蛣?chuàng)新孵化是現(xiàn)代大學(xué)不可或缺的重要組成創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)精神的培養(yǎng)。涉及到對(duì)學(xué)術(shù)研究活動(dòng)的規(guī)劃工的信息安全。高校需要建立健全網(wǎng)絡(luò)安全體系，包括或部件，它通過(guò)特定的工藝將一個(gè)電路中所需的晶體管、電集成電路人才培養(yǎng)是確保一個(gè)國(guó)家或地區(qū)能夠在半導(dǎo)體行第一是高等教育，許多大學(xué)設(shè)有集成電路、微電子、路設(shè)計(jì)制造等大部分理工科目和大量前沿發(fā)展領(lǐng)域，知識(shí)集成電路產(chǎn)業(yè)在全球范圍內(nèi)是一個(gè)高度競(jìng)爭(zhēng)和技術(shù)密集型節(jié)點(diǎn)，這使得芯片可以集成更多的功能，同時(shí)降低功耗和成本。我國(guó)政府出臺(tái)了一系列政策和規(guī)劃來(lái)促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)的改革出口評(píng)價(jià)，探索培養(yǎng)成效考核新辦法。同時(shí)，還要在“管”構(gòu)建一個(gè)全面且高效的培養(yǎng)格局是確保集成電路人才培養(yǎng)完善人才培養(yǎng)模式是提升教育質(zhì)量和適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求的養(yǎng)方案，形成“理論能力-實(shí)踐能力-創(chuàng)新能專業(yè)領(lǐng)域的科研平臺(tái)，在有組織科研實(shí)踐中開(kāi)展“實(shí)網(wǎng)人才培養(yǎng)的智能化是指利用數(shù)字技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)來(lái)改革在線學(xué)習(xí)平臺(tái)是利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供教育和培訓(xùn)服務(wù)的數(shù)的應(yīng)用軟件，能夠整合學(xué)習(xí)資料和活動(dòng)，方便隨時(shí)訪問(wèn)和復(fù)習(xí)。（3）加強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)：鼓勵(lì)學(xué)生參加當(dāng)前，科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正以前所未有的速度推進(jìn)。高校的培養(yǎng)能力有限，產(chǎn)教融合成為緩解這一矛盾的重要途徑。智能化在人才培養(yǎng)中的應(yīng)用不僅提高了集成電路人才教育數(shù)字化教育基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)不完善是一個(gè)普遍存在于許多數(shù)字化轉(zhuǎn)型通常伴隨著組織結(jié)構(gòu)和教學(xué)理念和教學(xué)方法的施，更新和建設(shè)集成電路人才培養(yǎng)方案，課程大綱，教采用新的教學(xué)方法、加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)、建立產(chǎn)學(xué)研合2024年，教育部部長(zhǎng)懷進(jìn)鵬在世界數(shù)字教育大會(huì)上所作的各個(gè)環(huán)節(jié)、各個(gè)要素、各個(gè)資源進(jìn)行有機(jī)整合，教育數(shù)字化是一個(gè)系統(tǒng)工程，只有將各個(gè)環(huán)課程體系、培養(yǎng)范式和教師人才隊(duì)伍建設(shè)等方面進(jìn)行綜合研究。圖3數(shù)智化創(chuàng)新教育平臺(tái)建設(shè)策略以大語(yǔ)言模型和生成式人工智能為代表的人工智能技術(shù)正），理論知識(shí)的傳授固然重要，但單純依賴課堂講授已經(jīng)難以滿教師是實(shí)施數(shù)智化教學(xué)改革的關(guān)鍵主體。加強(qiáng)師資隊(duì)伍的信利用智能化、虛擬現(xiàn)實(shí)等手段，推動(dòng)以學(xué)生為中心的教育。表1創(chuàng)新機(jī)制與具體措施創(chuàng)新思維課程創(chuàng)新在線討論創(chuàng)新資源共享平臺(tái)中引入包括創(chuàng)新項(xiàng)目孵化、創(chuàng)客空間建立、創(chuàng)新圖4“晶上”平臺(tái)引入的體系重構(gòu)與產(chǎn)學(xué)融合集成“晶上”平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)集成化重構(gòu)的重要載體。通基于知識(shí)切片進(jìn)行重構(gòu)過(guò)程主要包括理解集成電路知識(shí)切其中重構(gòu)規(guī)劃和實(shí)施重構(gòu)過(guò)程均可以利用大模型的強(qiáng)大數(shù)據(jù)分（1）提高學(xué)生對(duì)集成電路理論知識(shí)的理解。集成電路理論（2）培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。虛擬實(shí)驗(yàn)在數(shù)字電路課程中，學(xué)生可以使用虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行邏（5）提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的安全性。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)往往存在（1）提高學(xué)習(xí)效率。由于微課和微實(shí)驗(yàn)的課程內(nèi)容經(jīng)過(guò)精（2）拓寬學(xué)習(xí)渠道。學(xué)生可以通過(guò)微課和微實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)到課（3）培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。微課和慕課可以培養(yǎng)學(xué)生的自主上學(xué)到的理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際應(yīng)用，提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。開(kāi)展項(xiàng)目實(shí)踐是實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)集成化重構(gòu)的重要途徑之一。（2）提高實(shí)踐能力。項(xiàng)目實(shí)踐可以為學(xué)生提供一個(gè)鍛煉實(shí)（3）培養(yǎng)創(chuàng)新精神。項(xiàng)目實(shí)踐可以為學(xué)生提供一個(gè)發(fā)揮創(chuàng)（4）了解最新技術(shù)。項(xiàng)目實(shí)踐可以使學(xué)生了解集成電路領(lǐng)（5）為將來(lái)工作打好基礎(chǔ)。項(xiàng)目實(shí)踐可以為學(xué)生將來(lái)從事圖5數(shù)智化集成平臺(tái)：理論與實(shí)驗(yàn)授課的集成化當(dāng)前傳統(tǒng)集成電路實(shí)踐教學(xué)模式已經(jīng)無(wú)法滿足新時(shí)代人才（1）資源豐富：數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)可以匯聚海量的集成電（2）便捷實(shí)用：學(xué)生可以隨時(shí)隨地通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)獲取數(shù)字化（4）促進(jìn)教學(xué)改革：數(shù)字化教學(xué)資源可以促進(jìn)集成電路實(shí)集成電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)是電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)的重要環(huán)（1）個(gè)性化學(xué)習(xí)診斷和評(píng)價(jià)：通過(guò)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分（2）提升學(xué)生興趣：智能化實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以使實(shí)驗(yàn)過(guò)程更加（3）減輕教師負(fù)擔(dān)：人工智能技術(shù)可以自動(dòng)完成部分教學(xué)圖6數(shù)字孿生技術(shù)和集成電路領(lǐng)域之間的關(guān)系備的能源消耗和效率，提供節(jié)能優(yōu)化方案，降低能源消耗成本。（1）智能制造優(yōu)化：數(shù)字孿生技術(shù)可用于集成電路生產(chǎn)線（3）虛擬仿真驗(yàn)證：數(shù)字孿生技術(shù)可用于集成電路設(shè)計(jì)階（4）遠(yuǎn)程維護(hù)與保養(yǎng)：集成數(shù)字孿生技術(shù)的集成電路設(shè)備（5）能源效率優(yōu)化：數(shù)字孿生技術(shù)幫助集成電路生產(chǎn)線實(shí)傳統(tǒng)的集成電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)體系主要以紙筆考試和實(shí)驗(yàn)（1）評(píng)價(jià)指標(biāo)單一：傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)體系主要考核學(xué)生的理論（1）建立多元化的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系：不僅考核學(xué)生的理論知（6）促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)：多元化的評(píng)價(jià)體系和及時(shí)的評(píng)價(jià)反饋圖7三類教學(xué)實(shí)施模式的創(chuàng)新真環(huán)境，面向芯片開(kāi)發(fā)的從邏輯綜合到版圖設(shè)計(jì)的全流程工具。學(xué)研的集成。企業(yè)合作：與集成電路企業(yè)合作，共建實(shí)進(jìn)了國(guó)際化的合作和發(fā)展。企業(yè)為了擴(kuò)大市場(chǎng)份額、降低成數(shù)字化和智能化技術(shù)將在集成電路產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同中得到廣泛集成電路產(chǎn)業(yè)是知識(shí)密集型產(chǎn)業(yè)，知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)至關(guān)重要。國(guó)際市場(chǎng)拓展能夠促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)資源在全球范圍內(nèi)的封鎖等因素對(duì)集成電路產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)拓展國(guó)際化帶來(lái)一定的不確定積極拓展多元化市場(chǎng)，降低對(duì)單一市場(chǎng)的依賴，分散市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。集成電路產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)拓展國(guó)際化是推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略對(duì)貿(mào)易保護(hù)主義以及加強(qiáng)人才培養(yǎng)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境建設(shè)等策略作。人才流動(dòng)的方向主要集中在發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，尤其作方式和習(xí)慣的不同等都可能影響人才交流的效果和合作的順集成電路產(chǎn)業(yè)是知識(shí)密