《薄膜物理与技术》课程教学改革的研究与实践.docx

薄膜物理与技术课程教学改革的研究与实践 摘要：薄膜物理与技术是微电子、光学工程、应用物理学等相关专业本科生重要的专业基础课，其教学目的是使学生驾驭薄膜制备技术、薄膜形成与生长、薄膜性能表征、薄膜的性质和应用等薄膜材料与薄膜技术领域的基本学问。针对薄膜物理与技术的内容与特点，结合自身教学体会，从完善教学内容、改进教学方法和教学手段等方面进行课程的改革与探究，切实提高教学质量。 关键词：薄膜物理与技术；教学改革；教学内容；教学方法 中图分类号：G642.0 文献标记码：A 文章编号：1674-932435-0139-02 一、引言 薄膜物理与技术课程主要介绍薄膜材料的制备技术、薄膜的生长机制、薄膜性能表征、薄膜材料及其应用等有关薄膜技术的基本学问，是微电子、光学工程、应用物理、材料物理等专业的专业基础课程。学生通过该课程的学习，驾驭薄膜材料与薄膜技术的基本学问和物理原理，为毕业后从事相关领域的科研和工作打下良好的基础。我校为应用物理学专业三年级本科生开设了该课程。由于该课程具有很强的实践性、专业性和前瞻性，传统的课堂教学模式已经不能满意课程的教学要求，在综合我校师资力气和试验设备的基础上，结合自身教学体会，从完善教学内容、改进教学方法和教学手段等方面进行课程的改革与探究。 二、教学内容的选择与更新 薄膜物理与技术的教学目标不仅仅是要学生驾驭薄膜材料制备技术的原理、薄膜的性质和应用等基本学问，更重要的是希望通过该专业基础课激发学生对科学探讨的爱好，从而关注科学探讨进展，培育学生提出问题和解决问题的实力，为今后的学习、工作和探讨打下良好的基础。为实现我们的教学目标，在教学内容上须要做出新的选择与更新。 1.优化教材内容。目前主要的薄膜物理方面的教材，除了清华高校出版社出版，田民波和李正操编著的薄膜技术与薄膜材料之外，大部分书中都没有具体介绍气体放电和等离子体的内容。我们认为学生了解气体放电和等离子体的基本内容对于学习薄膜物理与技术这门课程是特别必要的。另外，目前一部分教材中包含关于薄膜性能表征的内容，而另一部分书中则没有这部分内容。由于有关薄膜物理与技术各种书中内容的差别，我们从我院人才培育的目标动身，研读多部教材，结合我院试验设备的状况，从中筛选优化出真空技术、气体放电和低温等离子体、薄膜的生长、物理气相沉积、化学气相沉积、薄膜的性质、薄膜的性能表征、薄膜材料等内容作为我们的主要教学内容。 2.增加前沿学问。随着光电子和微电子技术的快速发展，薄膜材料与薄膜制备技术也在高速发展，因此薄膜物理与技术课程是与科技前沿亲密相关的课程，具有很强的前沿性和先进性1。在教学过程中紧跟科学前沿，让学生了解薄膜材料与薄膜技术的新概念、新材料和新技术，为他们日后走上工作岗位或者读研打下良好基础，是我们不懈的追求。因此在教学过程中，除了教材涉及的基本内容之外，还应当把该领域的最新探讨进展和科学前沿介绍给学生。 3.引入科研成果。薄膜物理与技术课程是在近代科学探讨不断发展和积累的基础上发展而来的一门课程，因此课程教学必需紧跟科学探讨的步伐。我院从事该课程教学的老师都活跃在科研一线，因此在教学过程中我们努力把课题组的科研方向和成果介绍给学生。例如，我们课题组主要的探讨方向超硬薄膜、透亮导电薄膜、薄膜晶体管、彩色镀膜玻璃等涉及多类薄膜材料及其在产业中的实际應用，课程教学过程中把这些探讨实例与科学的思维和方法介绍给学生，不仅丰富了课堂教学内容，更激发了学生的科研意识，起到了良好的教学效果。我们课题组的探讨都须要用到我院磁控溅射、多弧离子镀等薄膜制备设备和X射线衍射、扫描电子显微镜等薄膜性能测试仪器，学生在课堂上学习了这些仪器的原理和用途，通过我们科研内容的介绍和后期在试验室中近距离接触这些仪器，学生能直观感受到从各种各样的仪器到多姿多彩的薄膜样品，这对激发学生的学习热忱和爱好起到了主动的作用。不少学生因此对薄膜材料充溢爱好，渐渐喜爱上了这门与科研、实践、应用紧密相连的课程，许多学生更是通过我校本科生科研立项活动和毕业设计参加到与薄膜制备技术和薄膜材料相关的科研实践中，这对培育学生的创新实力和解决实际问题的实力特别重要。 三、教学方法的改革和创新 1.理论与试验相结合。试验教学是物理教学的重要形式和方法，薄膜物理与技术是我院应用物理专业实践性特别强的一门课程。为保证理论与试验的结合，我院依据试验室已有设备，开设专业试验课程，针对理论课中涉及的制备方法和表征技术设置试验项目，比如：射频磁控溅射、电子束蒸发、多弧离子镀等薄膜制备试验，台阶仪测量薄膜厚度、X射线衍射分析物质结构、扫描电子显微镜测试薄膜表面形貌、电输运系统测试电学性能、紫外-可见光分光光度计和傅里叶红外光谱仪测试薄膜光学性质、纳米压痕仪测试硬度等薄膜性能表征试验等。通过这些试验的开展，学生对物理气相沉积中的三种主要制备技术蒸发、溅射和离子镀有了更加详细感性的相识，对薄膜的电学、光学、力学等性能和薄膜应用有了深刻的理解。课堂理论教学与试验教学相结合，不仅加深了学生对学问的理解，而且培育了学生的动手实力、科学试验素养和解决实际问题的实力2。 2.充分利用多媒体手段。薄膜物理与技术课程涉及真空技术、气体放电、薄膜制备方法、薄膜材料和薄膜性能表征等，内容困难多样，各部分内容之间相对独立，课程缺乏系统性。授课过程中假如仅限于传统教学，学生很简单缺乏爱好和主动性，只是死记硬背学问点，学习效果欠佳。我们在课堂上充分利用多媒体教学手段，播放相关内容的图片、动画或者视频等，将学习内容简洁化、形象化、详细化，不仅有利于学生理解学习内容，而且充分激发了学生的学习热忱。为了形象生动地说明各种制备技术的原理，我们的教学PPT中包含了大量的仪器实物图片、仪器原理图片和薄膜制备视频等。在磁控溅射的教学过程中，首先给学生播放我们课题组磁控溅射制备薄膜的视频，展示我们制备的各种各样的薄膜材料，学生对三维的立体材料变为二维的薄膜材料充溢新奇，随后老师起先讲授磁控溅射的原理、特点等内容，有效地提高了课堂教学效果。 3.培育学生自主学习实力。现代教化理论认为，学生是受教化的主体，一切教化活动都要服务和听从于主体。在薄膜物理与技术的教学过程中，我们会布置23个大作业，作业内容涉及薄膜制备技术、薄膜材料及其应用、薄膜性能表征等内容。在大作业完成的过程中，充分体现学生的学习主体地位，发挥学生的主动性和主动性。学生充分利用学校图书馆的电子数据库，查阅国内外文献，最终大作业以PPT或者word文档的形式提交，我们把大作业完成状况记入学生的平常成果，最终平常成果记入课程成果。 四、总结 最近，在20222022年教化部高等学校教学指导委员会成立大会上，教化部部长强调，聚焦培育德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人这一根本使命，要抓住振兴本科教化这一核心，加快构建高水平人才培育体系，全面提高人才培育实力。教化部要求各高校打造有深度、有挑战的“金课”，合理提升课程挑战度和高阶性，切实提高教学质量。通过学习薄膜物理与技术这门课程，学生不仅可以驾驭薄膜技术及其物理基础，而且可以看到科学的发展永无止境，有更多未知的领域须要他们去探究，从而激发学生的科研爱好、使命感和责任感，为将来的学习和工作打下坚实的基础。 参考文献： 1叶志镇，张银珠，黄靖云，汪雷.以科研促进薄膜材料技术与物理专业课程的教学改革J.材料科学与工程学报，2022，28：474-476. 2许波，陈晓平，姬伟，毛彦欣.“信号与系统”课程教学改革思索与实践J.电气电子教学学报，2022，30：8-10. 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页