《微納加工技術導論》課程教學的探索與實踐

□袁光杰 張 勇 田應仲

一、微納加工技術導論課程特點和目標

微納加工技術導論是為機械電子工程和微電子等專業開設的一門專業課，課程重點講授各種微納加工工藝，如擴散、光刻、刻蝕、薄膜沉積和化學機械拋光等,如圖1所示。微納加工技術已經廣泛應用于微機電系統制造技術等領域，而微機電系統被稱為當今十大科技之一，是機械電子工程領域重要的研究方向之一。其內容涵蓋了機械、材料、電子等工程知識以及物理和化學等基礎理論，可以有效培養學生的學科交叉創新意識。從納微米尺度到宏觀尺度制造，從前沿探索到實用產業應用，本課程構成了循序漸進的知識體系，課程的目標如下：第一，理論聯系實際，使得學生可以運用所學知識對微納加工技術領域內的新問題、新現象進行具體研究，并且提出自己的解決方案，能夠創造性地解決實際應用問題，從而培養學生的創新思維能力。第二，利用基本知識和理論的講述，使學生能夠掌握微納加工技術的基本概念和基本理論，通過“讀寫議”的教學方法提高學生嚴謹的邏輯、思考、發現問題的能力，培養學生的科學研究能力。第三，重視培養學生對微納加工技術的變化趨勢、發展新情況的把握和跟蹤能力，提升其國際視野。

通過這門課程的教學，為學生將來從事相關領域的研發和產業化工作打下堅實的基礎，從而為大學全方位的人才培養體系提供支撐。

二、課程教學的探索

微納加工技術導論課程的內容極為豐富，并且還在不斷的發展和延伸，需要實現物理化學等理論基礎與技術應用背景相結合，并把握好理論與應用、傳統技術和最新技術的關系。以發展的觀點審視、組織和講解課程內容，體現經典理論講述與最新技術引入之間的融合，讓創新走進課堂，把思維還給學生，是本課程建設的核心和重點。例如，隨著微納加工技術的飛速發展，具有原子尺度加工能力的原子層沉積和原子層刻蝕技術變得越來越重要，甚至大有部分取代傳統物理氣相沉積、化學氣相沉積和連續等離子體刻蝕技術之勢。因此，如何把不同技術的區別與對偶關系展示給學生是至關重要的，這需要通過設計與微納加工技術相關實例和展現國際相關前沿研究來實現，搜集國內外國際學術最新成果，積極開展微納加工技術前沿問題的研究，及時把教改教研成果和學科最新發展成果引入教學。此外，利用自身多年從事科學研究的經驗和相應的各種微納加工技術融合于實際課堂教學中，使學生獲得寓意于其中的思想和方法論方面的認識，培養其成為獨立思考的創造性人才。

三、課程教學的實踐

在實際課程教學時，充分發揮課堂教學主渠道作用，在“理論—技術—應用”之間找到結合點，適當講述物理和化學基本理論，從而讓學生理解各種微納加工技術的基本原理和可控方法。吸收國內外微納加工技術的前沿發展，與時俱進地充實和完善教材內容和體系，與此同時根據教材的變化及時調整相配套的內容。此外，結合大量應用實例，讓學生參觀或操作具體設備，明白不同微納加工技術的優勢以及短板。在授課過程中采用啟發式和參與式的教學方法，通過課堂提問等方式激發學生的求知欲和學習積極性。并在授課過程中采用分組討論方式，讓學生到講臺上進行學習總結發言，調動學生的積極性，提高學生綜合及表達能力，從而發揮學生的學習主觀能動性。在涉及爭議較大的基礎理論和實踐問題時，采用課后作業方式，要求學生在課后查閱和搜集大量資料，培養學生的獨立思考能力，發表自己的觀點并給出相應的依據。同時，廣泛介紹國內外最新科研成果，給出多個研究熱點問題，要求學生完成相應的小論文撰寫，提升學生的創新意識，使其初步具備撰寫科技學術論文的基礎。在考核制度上也進行相應的改革，課程考核成績由平時作業和課程小論文兩項組成，改變了傳統以閉卷考試為主的考核方式，提升學生的創新能力。

充分利用信息技術手段和網上資源，在教學內容、教學體系、教學手段和教學方法等方面進行跨越性創新，在課堂教學中完全實現多媒體授課和教案電子化，使案例教學、多媒體教學和網絡教學等得到更為廣泛的應用。通過視頻、動畫以及仿真器的演示充分展示微納加工技術基本概念與基本工作原理，使計算機網絡教學變得直觀具體和生動形象，使得學生能夠全面和深刻理解教學內容，并且上課教學材料全部上傳網絡，方便學生可以進行查閱和自主學習。同時，通過相關校內論壇作為教與學的交流平臺，幫助與了解學生遇到的問題以及學生學習的狀況，并及時與學生溝通，也為學生網上預習、復習和教師答疑提供了足夠的物質和技術保證。

四、結語

微納加工技術導論課程以機械電子工程和微電子等學科人才培養目標、現有課程體系存在問題為導向，分析本學科布局、人才培養結構、國家和社會經濟發展需求，闡明課程體系結構設計與跨學科交叉課程的關系，建設富有學科人才培養特點的個性化教學方案。通過課程的教學，讓學生對微納加工技術有一定的了解，對以后進行相關工作或者進一步深造打下一定的基礎。