周圣軍

摘要：本文首先從課程內(nèi)容和課程教學(xué)方法等方面介紹了《微納制造技術(shù)》課程的教學(xué)基本情況，并通過(guò)該課程教學(xué)效果的反思，從完善課程互動(dòng)平臺(tái)、加強(qiáng)基礎(chǔ)理論課程學(xué)習(xí)和教師職能的再定位等方面提出提升大學(xué)本科教學(xué)質(zhì)量的一點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞：微納制造技術(shù)；課程互動(dòng)平臺(tái)；學(xué)科交叉；教師職能

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）21-0097-02

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人類認(rèn)識(shí)和改造自然正在從宏觀領(lǐng)域進(jìn)入微觀領(lǐng)域，微納米加工技術(shù)對(duì)于提升人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)具有非常重要的影響。微納米制造技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于微納電子和微機(jī)電系統(tǒng)等領(lǐng)域。本文結(jié)合筆者在武漢大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)講授《微納制造技術(shù)》課程的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)《微納制造技術(shù)》課程的教學(xué)方式進(jìn)行簡(jiǎn)單的論述并就新時(shí)期提升本科教育質(zhì)量提了一點(diǎn)自己的看法。

一、《微納制造技術(shù)》課程教學(xué)情況簡(jiǎn)述

1.課程定位?！段⒓{制造技術(shù)》是一門為電子信息類和機(jī)械電子類等專業(yè)學(xué)生開設(shè)的一門專業(yè)課。本課程重點(diǎn)講授各種微納加工工藝，如擴(kuò)散、光刻、刻蝕、納米壓印技術(shù)、晶圓鍵合、化學(xué)機(jī)械拋光、激光剝離、電鍍等工藝。通過(guò)這門課程的教學(xué)，使學(xué)生能夠掌握微納制造技術(shù)的基本概念和基本理論，為學(xué)生將來(lái)從事相關(guān)領(lǐng)域的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.課程內(nèi)容。微納制造技術(shù)內(nèi)容包括晶圓清洗、擴(kuò)散、離子注入、熱退火、光刻（包括光學(xué)光刻和非光學(xué)光刻）、刻蝕（包括干法刻蝕和濕法刻蝕）、沉積（包括物理沉積和化學(xué)沉積）和晶圓鍵合等工藝。因此筆者在講授過(guò)程中結(jié)合自身的科研情況對(duì)基于Si材料的第一代半導(dǎo)體器件、基于GaAs材料的第二代半導(dǎo)體器件以及基于GaN材料的第三代半導(dǎo)體器件的制造工藝進(jìn)行詳細(xì)的介紹，引導(dǎo)學(xué)生將課程講授的內(nèi)容與半導(dǎo)體器件的加工過(guò)程緊密聯(lián)系起來(lái)，并綜合運(yùn)用微納米制造工藝制造半導(dǎo)體器件和微機(jī)電系統(tǒng)。

3.課程教學(xué)方法的選擇。研究型大學(xué)教學(xué)的關(guān)鍵是培養(yǎng)學(xué)生們探索知識(shí)的興趣，激活學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，同時(shí)調(diào)動(dòng)學(xué)生參與實(shí)踐的積極性，以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、研究能力以及創(chuàng)新精神，全面提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。課程講授過(guò)程中讓本科生到相關(guān)企業(yè)的工藝車間參觀，同時(shí)邀請(qǐng)工業(yè)界經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師給本科生講授工藝流程，讓學(xué)生對(duì)微納制造流程有個(gè)大致的了解。其次，課程講授過(guò)程中可以從最新的與本課程相關(guān)的頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊和會(huì)議中歸納總結(jié)出問(wèn)題，形成習(xí)題或作業(yè)，讓學(xué)生在做習(xí)題的過(guò)程中思考理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。另外，及時(shí)從最新的微納米制造的文獻(xiàn)中挑選一些優(yōu)秀的中英文論文，讓學(xué)生將微納米制造技術(shù)中涉及到的單項(xiàng)工藝的中文表達(dá)和英文表達(dá)對(duì)應(yīng)起來(lái)，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生中文和英文寫作能力的訓(xùn)練，讓他們有能力將自己的想法用英文和中文完美的詮釋出來(lái)。在授課過(guò)程中同時(shí)要注意引導(dǎo)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)、追求真理，投入更多的課外時(shí)間到學(xué)習(xí)中。

作為階段性任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生將理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐中，可以吸引本科生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，從教師主持的與微納米制造相關(guān)的國(guó)家級(jí)課題中凝練中一些小課題，讓學(xué)生設(shè)計(jì)器件結(jié)構(gòu)，并鼓勵(lì)他們將所學(xué)的微納米制造單項(xiàng)工藝進(jìn)行集成，制造出所設(shè)計(jì)的器件，讓本科生體驗(yàn)到科研的樂(lè)趣。

二、提升大學(xué)本科教育質(zhì)量的再思考

科學(xué)技術(shù)不斷向前推進(jìn)，學(xué)生必須不斷接受新知識(shí)、新技術(shù)。而以微納技術(shù)為代表的新一代技術(shù)涉及到物理、化學(xué)、材料等領(lǐng)域，對(duì)學(xué)生的要求越來(lái)越高。在《微納技術(shù)加工》授課過(guò)程中，筆者除了精心制作上課課件，花費(fèi)時(shí)間給學(xué)生補(bǔ)充必要的基礎(chǔ)知識(shí)，還采用企業(yè)參觀、課題練習(xí)等多種教學(xué)方式幫助學(xué)生理解，但學(xué)生普遍感覺(jué)課程太難，學(xué)習(xí)效果不佳，要適應(yīng)未來(lái)的發(fā)展，大學(xué)教育必須不斷反思并作出相應(yīng)改進(jìn)。

1.借鑒國(guó)外成功經(jīng)驗(yàn) 逐步完善課程互動(dòng)平臺(tái)。傳統(tǒng)的教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生通常在書本上做筆記，當(dāng)碰到不懂的問(wèn)題時(shí)，一般在課堂上問(wèn)老師，特別好學(xué)的也可以在課后通過(guò)打電話或者發(fā)郵件的方式問(wèn)老師，但礙于擔(dān)心打擾老師的考慮，采取這種請(qǐng)教方式的學(xué)生很少，很多學(xué)生就自我琢磨或是直接放過(guò)了。另一方面，同一個(gè)問(wèn)題可能被不同單位學(xué)生提出來(lái)，如果這些學(xué)生都通過(guò)打電話或者是Email的方式問(wèn)老師，授課老師就需要對(duì)同一個(gè)問(wèn)題，接聽?zhēng)讉€(gè)學(xué)生的電話或者是回復(fù)幾個(gè)學(xué)生的Email。

美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）最先提出一種叫nb的交互式學(xué)習(xí)系統(tǒng)，并被美國(guó)的很多高校所采用，nb系統(tǒng)可以充分利用授課教師和全體學(xué)生的智慧，通過(guò)簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)單擊操作，學(xué)生可以對(duì)教師上傳的課件進(jìn)行注釋，每一個(gè)學(xué)生對(duì)課件的注釋都可以被其他學(xué)生看見，最后nb系統(tǒng)會(huì)把所有學(xué)生對(duì)課件的注釋進(jìn)行匯總。通過(guò)使用nb系統(tǒng)，一個(gè)學(xué)生提出的問(wèn)題可以被參與課堂學(xué)習(xí)的其他學(xué)生回答。通過(guò)類似nb網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，授課教師可以和學(xué)生產(chǎn)生充分的互動(dòng)，每一個(gè)學(xué)生提出的問(wèn)題以及授課教師的回答，學(xué)生之間針對(duì)某個(gè)問(wèn)題的討論都可以詳細(xì)的顯示在課件上面，這樣可以讓所有參與課程的學(xué)生都看到學(xué)生提出的問(wèn)題以及針對(duì)這些問(wèn)題產(chǎn)生的討論。

2.順應(yīng)學(xué)科交叉發(fā)展需要加強(qiáng)基礎(chǔ)理論課程學(xué)習(xí)。學(xué)科交叉是當(dāng)今學(xué)術(shù)界發(fā)展的趨勢(shì)，縱觀當(dāng)今科學(xué)前沿的重大突破，重大原創(chuàng)性科研成果的出現(xiàn)，大多產(chǎn)生于多學(xué)科的交叉融合；同時(shí)，高端智能裝備是一種跨學(xué)科、跨專業(yè)的復(fù)雜系統(tǒng)，涉及機(jī)械、電子信息、材料、力學(xué)等多學(xué)科，存在多尺度、多物理量耦合。可以說(shuō)，技術(shù)進(jìn)步到一定階段，工程問(wèn)題往往變成科學(xué)問(wèn)題，交叉與綜合是研究性大學(xué)工科專業(yè)發(fā)展的方向，從而順利實(shí)現(xiàn)從工程技術(shù)到工程科學(xué)的轉(zhuǎn)變。

長(zhǎng)期以來(lái)，我們的本科教育一直按專業(yè)招生，分專業(yè)培養(yǎng)，當(dāng)前劃分過(guò)細(xì)的專業(yè)教育顯然難以承擔(dān)當(dāng)今高等教育的使命。高水平研究型大學(xué)培養(yǎng)的學(xué)生是未來(lái)從事科技創(chuàng)新的生力軍，本科教育的應(yīng)當(dāng)是使學(xué)生擁有在未來(lái)獲得不斷發(fā)展的基礎(chǔ)知識(shí)，工科專業(yè)夯實(shí)基礎(chǔ)課程的教學(xué)勢(shì)在必行。以機(jī)械工程專業(yè)為例，微納米加工技術(shù)可以提高加工的精度，通過(guò)微納米加工技術(shù)制造出微納米尺度的器件，可以研究在微納米長(zhǎng)度下材料的力學(xué)特性。

3.適應(yīng)時(shí)代需求 重新定位教師職能。知識(shí)日新月異的今天，信息渠道多樣化特征非常明顯，教師不再是唯一的知識(shí)源，不再是簡(jiǎn)單的知識(shí)傳授者，而更多的應(yīng)擔(dān)負(fù)著學(xué)習(xí)組織者和促進(jìn)者的角色。首先，教師是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的領(lǐng)路人。教師利用自己對(duì)學(xué)科發(fā)展的全局把握、深厚的知識(shí)底蘊(yùn)和工作閱歷，精心設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程，通過(guò)提出問(wèn)題、分析問(wèn)題等手段，刺激和引導(dǎo)學(xué)生思維，激起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，變“被動(dòng)學(xué)習(xí)”為“主動(dòng)學(xué)習(xí)”。其次，教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的良師益友。一方面，教師需要精心制作資源，采用引導(dǎo)法、教授法、案例法等多種教學(xué)方式，傳授領(lǐng)域基本知識(shí)，讓學(xué)生以盡量短的時(shí)間掌握專業(yè)基礎(chǔ)理論，了解行業(yè)基本發(fā)展?fàn)顩r和發(fā)展前景方向；另一方面，教師需要不斷更新知識(shí)體系，與學(xué)生一塊學(xué)習(xí)行業(yè)前沿知識(shí)，探討知識(shí)本質(zhì)，加強(qiáng)討論，共同進(jìn)步，師生攜手共攀科學(xué)高峰。再次，教師是學(xué)生個(gè)性化培養(yǎng)的導(dǎo)師。研究性高等學(xué)校大學(xué)培養(yǎng)的人才，不僅要系統(tǒng)學(xué)習(xí)和掌握本專業(yè)的基本知識(shí)與技能，而且要具備創(chuàng)造性地解決所學(xué)專業(yè)領(lǐng)域理論和實(shí)踐問(wèn)題的基本能力，為培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行早期科研的能力，激發(fā)本科生的創(chuàng)造潛能，利用教師的科研力量和實(shí)驗(yàn)條件，適時(shí)引領(lǐng)優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，早日接觸課題，培養(yǎng)獨(dú)立的科研精神很有必要。課題的選擇既要考慮本科生知識(shí)掌握的程度，又要兼顧創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，過(guò)于簡(jiǎn)單沒(méi)有鍛煉價(jià)值，過(guò)于復(fù)雜又容易打消學(xué)生進(jìn)行科研的積極性，教師不應(yīng)過(guò)分看重本科生的科研結(jié)果，而應(yīng)更在乎學(xué)生的積極性和進(jìn)步程度。

三、結(jié)語(yǔ)

微納制造技術(shù)是近年發(fā)展迅猛的一個(gè)研究方向，其涉及內(nèi)容龐雜，且具有側(cè)重工藝和工程實(shí)踐等特點(diǎn)。本文首先就微納制造技術(shù)的課程定位、課程內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行了初步的論述，并通過(guò)該課程教學(xué)過(guò)程中的一些困惑，就如何提升學(xué)習(xí)效果，提出了加強(qiáng)基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交互系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)，通過(guò)學(xué)科交叉拓展知識(shí)面等方面提出自己一點(diǎn)淺顯的體會(huì)。

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