薄膜與真空技術教學改革探索

黃帥 王海歐 蘇昆朋 葛景園 霍德璇

【摘要】本文首先介紹了薄膜材料的課程介紹，然后通過對教學過程的總結，提出了教學過程中的突出問題。在此基礎上，針對每個問題，提出了相應的改革方案。根據改革方案，在授課過程中做了初步探索，以使學生能夠更好地熟悉薄膜材料的制備工藝及原理。

【關鍵詞】薄膜材料 真空技術 科學前沿

【基金項目】國家自然科學基金項目（11704091）；杭州電子科技大學2017年高等教育研究資助項目（YB201701）。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）04-0255-02

一、引言

薄膜材料在集成電路、信息材料、光學元器件等領域應用廣泛，其制備工藝受到人們的關注。在科學研究中，薄膜材料的制備工藝在探索新材料、制作新器件等方面也提供了技術支持。因此，我院對材料科學與工程專業學生開設了薄膜與真空技術課程，可為學生后續的研究及工作打下基礎。薄膜材料的制備工藝分為物理和化學制備工藝。其中，物理制備工藝可細分為真空蒸發鍍膜、濺射鍍膜、離子鍍、分子束外延鍍膜；化學制備工藝可細分為化學氣相沉積和化學溶液法，這些制備工藝涉及多種薄膜制備的原理及設備。在本科階段，學生主要以理論學習為主，在學習這門課時難以對各種薄膜的制備工藝有較深入的認識，對于抽象概念，也較難理解。

二、當前課程現狀

教學過程中，通過觀察學生對講授內容的反應，結合科學研究進展，發現課程教學中存在以下問題：

1.學習內容的展現形式單一

以往的教學過程，主要以PPT及板書的形式來講解課程內容。但是課程學習中涉及到多種儀器的應用，由于教學資源的限制，學生未接觸到相關的設備，導致學習起來較為吃力，無法很好的理解其中的技術要領。

2.缺乏案例教學

以往的教學內容是按照教學大綱，依次講述薄膜的制備方法及原理。但是本課程的目標是使學生掌握薄膜材料的制備工藝，在以后的研究工作中能夠根據具體薄膜材料選擇合理的制備方法。這就要求學生不僅能夠掌握常見薄膜材料的制備工藝和原理，而且要了解常用材料特定的制備工藝。

3.教材內容陳舊

隨著科技的進步，薄膜材料的制備工藝也有了一定的發展，這就需要學生掌握最新的薄膜制備工藝以滿足科研或工作的需求。當前研究中常涉及到分子束外延法制備單晶薄膜的技術，按照選定的教材，卻沒有相關的介紹。這將導致教學內容與實際需求相脫節。

三、教學改革探索

針對以上問題，我們嘗試改變以講授為主的教學方式，采取了多元化的教學模式。這里以磁性材料薄膜的制備技術為例，其中涉及的創新點如下：

1.充分利用多媒體

在講授磁性材料薄膜的制備中，涉及濺射鍍膜。濺射鍍膜又涉及多種儀器的使用及原理，如二極濺射、偏壓濺射、磁控濺射等。每種設備的使用步驟和原理各不相同。由于沒有實踐環節，無法給學生實物展示或演示操作。針對這種情況，為使學生更好的區分每種設備的特點，在授課中，除在課件中配備簡易原理圖外，我們搜集了相關儀器的操作視頻，學生通過觀看相關設備的介紹和使用，能夠充分理解其中的原理和特點。由于這些設備是學生在以后研究工作中可能會遇到的，這樣既能使學生掌握相關技術，又能學以致用。

2.增加科研案例教學

教學過程中，引入科研實例，如錳氧化物屬于常見的磁性材料，其薄膜為重要的功能材料。磁性薄膜的制備就涉及到大綱中所列的部分制備工藝。因此，以教學案例引入課堂，不僅可以加深學生對制備工藝的理解，也可以起到開拓學生視野的效果。此外，鼓勵學生進行文獻調研，了解一些重要的薄膜材料的制備工藝，并通過課堂匯報的方式進行交流。通過對學生匯報內容總結發現，學生能夠準確說出相關材料的制備工藝。可見，通過科研案例教學，能夠更好地使學生掌握薄膜的制備工藝，也能使學生認識到本課程的重要性，端正學生的學習態度。

3.合理選擇教材

現有教材內容偏重理論計算，且編訂時間較早，許多新的制備工藝沒有涉及。因此，通過對比常見的幾本教材，最終選擇了《薄膜物理與器件》。其中內容難度適中，許多新技術新方法都已包含在教材之內。這樣，通過結合新教材進行授課，可以使學生了解最新的學術動態，儲備最新的基礎知識，這樣能夠更好的融入到相關的科研或工作中。

四、結語

通過對薄膜與真空技術的課程分析，發現教學過程中存在幾個典型的問題：一是學習內容的展現形式單一，二是缺乏案例教學，三是教材內容陳舊。針對以上問題，初步嘗試了幾點課程改革方案：一是充分利用多媒體教學，通過視頻輔助教學，將抽象概念或原理具體化、形象化；二是增加科研案例教學，同時鼓勵學生自學，以課堂匯報的形式讓學生參與到教學過程中；三是根據科研動態，合理選擇教材，并在教學過程中介紹國際上的前沿研究工作，使學生開拓視野，激發學生的學習熱情。

參考文獻：

[1]朱歸勝，顏東亮，陳彩明.以科研相融合的《薄膜技術與薄膜材料》課程實踐教學改革初探[J].教育教學論壇，2015，（7）：91.

作者簡介：

黃帥（1988-），男，漢族，山東鄒平人，博士，講師，研究方向：多鐵材料。