《微纳加工技术导论》课程教学的探索与实践

□袁光杰 张 勇 田应仲

一、微纳加工技术导论课程特点和目标

微纳加工技术导论是为机械电子工程和微电子等专业开设的一门专业课，课程重点讲授各种微纳加工工艺，如扩散、光刻、刻蚀、薄膜沉积和化学机械抛光等,如图1所示。微纳加工技术已经广泛应用于微机电系统制造技术等领域，而微机电系统被称为当今十大科技之一，是机械电子工程领域重要的研究方向之一。其内容涵盖了机械、材料、电子等工程知识以及物理和化学等基础理论，可以有效培养学生的学科交叉创新意识。从纳微米尺度到宏观尺度制造，从前沿探索到实用产业应用，本课程构成了循序渐进的知识体系，课程的目标如下：第一，理论联系实际，使得学生可以运用所学知识对微纳加工技术领域内的新问题、新现象进行具体研究，并且提出自己的解决方案，能够创造性地解决实际应用问题，从而培养学生的创新思维能力。第二，利用基本知识和理论的讲述，使学生能够掌握微纳加工技术的基本概念和基本理论，通过“读写议”的教学方法提高学生严谨的逻辑、思考、发现问题的能力，培养学生的科学研究能力。第三，重视培养学生对微纳加工技术的变化趋势、发展新情况的把握和跟踪能力，提升其国际视野。

通过这门课程的教学，为学生将来从事相关领域的研发和产业化工作打下坚实的基础，从而为大学全方位的人才培养体系提供支撑。

二、课程教学的探索

微纳加工技术导论课程的内容极为丰富，并且还在不断的发展和延伸，需要实现物理化学等理论基础与技术应用背景相结合，并把握好理论与应用、传统技术和最新技术的关系。以发展的观点审视、组织和讲解课程内容，体现经典理论讲述与最新技术引入之间的融合，让创新走进课堂，把思维还给学生，是本课程建设的核心和重点。例如，随着微纳加工技术的飞速发展，具有原子尺度加工能力的原子层沉积和原子层刻蚀技术变得越来越重要，甚至大有部分取代传统物理气相沉积、化学气相沉积和连续等离子体刻蚀技术之势。因此，如何把不同技术的区别与对偶关系展示给学生是至关重要的，这需要通过设计与微纳加工技术相关实例和展现国际相关前沿研究来实现，搜集国内外国际学术最新成果，积极开展微纳加工技术前沿问题的研究，及时把教改教研成果和学科最新发展成果引入教学。此外，利用自身多年从事科学研究的经验和相应的各种微纳加工技术融合于实际课堂教学中，使学生获得寓意于其中的思想和方法论方面的认识，培养其成为独立思考的创造性人才。

三、课程教学的实践

在实际课程教学时，充分发挥课堂教学主渠道作用，在“理论—技术—应用”之间找到结合点，适当讲述物理和化学基本理论，从而让学生理解各种微纳加工技术的基本原理和可控方法。吸收国内外微纳加工技术的前沿发展，与时俱进地充实和完善教材内容和体系，与此同时根据教材的变化及时调整相配套的内容。此外，结合大量应用实例，让学生参观或操作具体设备，明白不同微纳加工技术的优势以及短板。在授课过程中采用启发式和参与式的教学方法，通过课堂提问等方式激发学生的求知欲和学习积极性。并在授课过程中采用分组讨论方式，让学生到讲台上进行学习总结发言，调动学生的积极性，提高学生综合及表达能力，从而发挥学生的学习主观能动性。在涉及争议较大的基础理论和实践问题时，采用课后作业方式，要求学生在课后查阅和搜集大量资料，培养学生的独立思考能力，发表自己的观点并给出相应的依据。同时，广泛介绍国内外最新科研成果，给出多个研究热点问题，要求学生完成相应的小论文撰写，提升学生的创新意识，使其初步具备撰写科技学术论文的基础。在考核制度上也进行相应的改革，课程考核成绩由平时作业和课程小论文两项组成，改变了传统以闭卷考试为主的考核方式，提升学生的创新能力。

充分利用信息技术手段和网上资源，在教学内容、教学体系、教学手段和教学方法等方面进行跨越性创新，在课堂教学中完全实现多媒体授课和教案电子化，使案例教学、多媒体教学和网络教学等得到更为广泛的应用。通过视频、动画以及仿真器的演示充分展示微纳加工技术基本概念与基本工作原理，使计算机网络教学变得直观具体和生动形象，使得学生能够全面和深刻理解教学内容，并且上课教学材料全部上传网络，方便学生可以进行查阅和自主学习。同时，通过相关校内论坛作为教与学的交流平台，帮助与了解学生遇到的问题以及学生学习的状况，并及时与学生沟通，也为学生网上预习、复习和教师答疑提供了足够的物质和技术保证。

四、结语

微纳加工技术导论课程以机械电子工程和微电子等学科人才培养目标、现有课程体系存在问题为导向，分析本学科布局、人才培养结构、国家和社会经济发展需求，阐明课程体系结构设计与跨学科交叉课程的关系，建设富有学科人才培养特点的个性化教学方案。通过课程的教学，让学生对微纳加工技术有一定的了解，对以后进行相关工作或者进一步深造打下一定的基础。