1成果主要内容简介

 面向国家教育强国战略对半导体物理拔尖创新人才的迫切需求，北京科技大学与中科院半导体所于2013年3月10日签约成立黄昆英才班，开启了半导体物理方向拔尖创新人才培养工作。2019年6月5日，中芯国际加入黄昆班培养体系。通过三方共建教学委员会近一年的努力，最终在2020年6月成功建立了聚焦半导体物理“卡脖子”技术攻关的产研教融合拔尖创新人才逆向建构的培养模式。

（1）建立了“逆向知识建构”培养体系：构建了“技术瓶颈→问题溯源→科研攻关→理论重构→本科教学”问题导向式逆向知识建构育人体系；

（2）建立了三螺旋导师闭环育人方法：形成“学术导师（高校）+技术导师（研究所）+产业导师（企业）”铁三角的协同育人方法；

（3）建立了教育链-创新链-产业链深度咬合的育人共同体：校院企三方联合建设“微缩科研生态圈”，形成了覆盖基础研究（高校）、技术攻关（研究所）、工程转化（企业）全链条直通车式育人模式。

主要成果总结如下：

（1）关键问题项目制学习，在读学生成果丰硕。截止2025年，黄昆班共毕业本科生281人，其中50%的学生本硕博连读，毕业生总体深造率90%，就业率100%。黄昆班曾荣获首都大学、中专院校“先锋杯”竞赛获得优秀团支部称号、北京市先进班集体，北京高校示范学生基层组织等荣誉称号。

（2）产业需求前置，毕业学生表现优异。在半导体物理等领域出现了20余名青年领军人才；涌现了一批服务于国家需求、国防建设的优秀毕业生；有5名黄昆班同学在本硕博连读期间在《Nature》、《Science》上发表了8篇高水平论文。

（3）产研教融合，教学资源和师资力量跨越式发展。建设了15个半导体物理本科生科研训练的实验平台。出版编写了讲义和教材10项；建设了MOOC、微课、双语课和示范课在内的课程资源，入选国家一流本科专业建设点。

2主要解决的教学问题：

    （1）解决了半导体物理人才培养“孤岛效应”问题

传统半导体物理人才培养过度注重完整的理论知识体系，而创新能力培养不足、科研实践培养欠缺和工程实践培养缺乏。因此，若只有高校一家独立培养基础学科人才，犹如一个封闭的孤岛，缺乏创新活力。

为此，我们规划整合校院企三方优质教学资源，充分发挥高校的教学优势、研究所的科研优势、企业的工程实践优势，实现联合育人。

（2）解决了半导体物理人才培养与产业需求错位问题

半导体物理学的发展日新月异，其课程体系滞后于技术迭代速度。教材案例与真实“卡脖子”技术脱节。半导体物理与器件技术的发展日新月异，任课教师和学业导师也面临着挑战，比如，如何与企业需求精准对接等。

首先，老师需要不断更新自己的知识体系，以跟上半导体技术的快速发展。半导体技术的进步日新月异，新的材料、新的制程技术、新的设计理念层出不穷，教师必须保持对最新技术的敏感性和理解能力，才能有效地传授给学生。

其次，我们需要设计和实施与产业需求紧密结合的课程，这不仅要求老师具有深厚的学术背景，还需要对行业有深刻的理解。

    （3）解决了实践教学资源匮乏，实践内容与技术前沿脱节的问题

半导体物理实验平台属于高端仪器设备，技术含量高、应用性强、价格昂贵，而且部分设备禁运，导致实验教学设备缺口大，而产线实训机会更加稀缺。

为此，通过开放中科院半导体所得高端仪器设备，中芯国际的高端生产设备，为学生提供一流的实验实践平台。

另外，通过引入虚拟教学系统，可以模拟工艺异常场景（如光刻胶缺陷、沉积不均）。建设半导体工艺模拟实验室，联合中芯国际等企业共建8英寸晶圆生产线模拟平台，涵盖光刻、刻蚀、沉积等全流程工艺。使学生得到高质量的实验实践学习锻炼。

3成果解决教学问题的方法

（1）创新资源整合机制，构建“理论-科研-产业”三位一体教学资源平台，破解半导体物理人才培养“孤岛效应”

建立三螺旋导师共同体。组建“学术导师（高校）+技术导师（研究所）+产业导师（企业）”黄金三角，由北京科技大学、中科院半导体所和中芯国际集成电路制造有限公司三方共建教学指导委员会，制定人才培养方案和培养计划。实现教育链-创新链-产业链深度咬合，通过规划整合校院企三方优质教学资源，解决半导体物理领域人才培养“孤岛效应”问题。

（2）建立问题导向培养模式，创建“逆向知识建构”教学体系，解决半导体物理方向人才培养与产业需求错位问题

卡脖子技术驱动专业课程建设。在课程中嵌入企业真实案例。选择难度适中的产业难题，实行项目制学习：以技术攻关项目为驱动，学生团队提出解决方案。推动建立“物理+材料+电子”跨学科课程模块，完成了跨学科课程模块的课程设计和师资力量配备。通过产研教融合逆向构建核心课程体系，建立了与产业需求紧密结合的培养方案。

卡脖子技术驱动核心课程重构。以企业提出的真实产业难题为起点，通过研究所拆解关键技术节点形成攻关清单，追溯关键技术设计的物理基础知识。高校据此重构《固体物理》《量子力学》《热力学与统计物理学》《电动力学》《半导体物理基础》《半导体物理与器件》等核心课程。形成“问题溯源-理论重构-技术突破”的闭环学习模式。

（3）创新培养体系与产业需求对接，破解实践教学资源匮乏，实践内容与技术前沿脱节的问题

建立进阶式实验实践教学资源平台。北京科技大学开放国家级物理实验室，中科院半导体所开放高端科研装置，中芯国际提供产业化验证平台，如半导体芯片产线、量子计算实验室等。打破传统线性培养模式，三方联合构建多主体协同的“进阶式创新实验实践系统”。

建立半导体全流程工艺虚拟仿真学习平台。实行资源共享，搭建半导体领域在线课程库；开展虚拟仿真学习模式，开发半导体工艺虚拟仿真系统，支持远程实验。建立半导体工艺模拟实验室，涵盖光刻、刻蚀、沉积等全流程工艺。

打造“数字孪生+实体产线”实践教学模式。建设半导体制造数字孪生系统（含光刻、刻蚀、沉积等工艺模块）。中芯国际开放实际产线教学窗口，中科院半导体所研究所提供中试平台。