薄膜与真空技术教学改革探索

黄帅 王海欧 苏昆朋 葛景园 霍德璇

【摘要】本文首先介绍了薄膜材料的课程介绍，然后通过对教学过程的总结，提出了教学过程中的突出问题。在此基础上，针对每个问题，提出了相应的改革方案。根据改革方案，在授课过程中做了初步探索，以使学生能够更好地熟悉薄膜材料的制备工艺及原理。

【关键词】薄膜材料 真空技术 科学前沿

【基金项目】国家自然科学基金项目（11704091）；杭州电子科技大学2017年高等教育研究资助项目（YB201701）。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）04-0255-02

一、引言

薄膜材料在集成电路、信息材料、光学元器件等领域应用广泛，其制备工艺受到人们的关注。在科学研究中，薄膜材料的制备工艺在探索新材料、制作新器件等方面也提供了技术支持。因此，我院对材料科学与工程专业学生开设了薄膜与真空技术课程，可为学生后续的研究及工作打下基础。薄膜材料的制备工艺分为物理和化学制备工艺。其中，物理制备工艺可细分为真空蒸发镀膜、溅射镀膜、离子镀、分子束外延镀膜；化学制备工艺可细分为化学气相沉积和化学溶液法，这些制备工艺涉及多种薄膜制备的原理及设备。在本科阶段，学生主要以理论学习为主，在学习这门课时难以对各种薄膜的制备工艺有较深入的认识，对于抽象概念，也较难理解。

二、当前课程现状

教学过程中，通過观察学生对讲授内容的反应，结合科学研究进展，发现课程教学中存在以下问题：

1.学习内容的展现形式单一

以往的教学过程，主要以PPT及板书的形式来讲解课程内容。但是课程学习中涉及到多种仪器的应用，由于教学资源的限制，学生未接触到相关的设备，导致学习起来较为吃力，无法很好的理解其中的技术要领。

2.缺乏案例教学

以往的教学内容是按照教学大纲，依次讲述薄膜的制备方法及原理。但是本课程的目标是使学生掌握薄膜材料的制备工艺，在以后的研究工作中能够根据具体薄膜材料选择合理的制备方法。这就要求学生不仅能够掌握常见薄膜材料的制备工艺和原理，而且要了解常用材料特定的制备工艺。

3.教材内容陈旧

随着科技的进步，薄膜材料的制备工艺也有了一定的发展，这就需要学生掌握最新的薄膜制备工艺以满足科研或工作的需求。当前研究中常涉及到分子束外延法制备单晶薄膜的技术，按照选定的教材，却没有相关的介绍。这将导致教学内容与实际需求相脱节。

三、教学改革探索

针对以上问题，我们尝试改变以讲授为主的教学方式，采取了多元化的教学模式。这里以磁性材料薄膜的制备技术为例，其中涉及的创新点如下：

1.充分利用多媒体

在讲授磁性材料薄膜的制备中，涉及溅射镀膜。溅射镀膜又涉及多种仪器的使用及原理，如二极溅射、偏压溅射、磁控溅射等。每种设备的使用步骤和原理各不相同。由于没有实践环节，无法给学生实物展示或演示操作。针对这种情况，为使学生更好的区分每种设备的特点，在授课中，除在课件中配备简易原理图外，我们搜集了相关仪器的操作视频，学生通过观看相关设备的介绍和使用，能够充分理解其中的原理和特点。由于这些设备是学生在以后研究工作中可能会遇到的，这样既能使学生掌握相关技术，又能学以致用。

2.增加科研案例教学

教学过程中，引入科研实例，如锰氧化物属于常见的磁性材料，其薄膜为重要的功能材料。磁性薄膜的制备就涉及到大纲中所列的部分制备工艺。因此，以教学案例引入课堂，不仅可以加深学生对制备工艺的理解，也可以起到开拓学生视野的效果。此外，鼓励学生进行文献调研，了解一些重要的薄膜材料的制备工艺，并通过课堂汇报的方式进行交流。通过对学生汇报内容总结发现，学生能够准确说出相关材料的制备工艺。可见，通过科研案例教学，能够更好地使学生掌握薄膜的制备工艺，也能使学生认识到本课程的重要性，端正学生的学习态度。

3.合理选择教材

现有教材内容偏重理论计算，且编订时间较早，许多新的制备工艺没有涉及。因此，通过对比常见的几本教材，最终选择了《薄膜物理与器件》。其中内容难度适中，许多新技术新方法都已包含在教材之内。这样，通过结合新教材进行授课，可以使学生了解最新的学术动态，储备最新的基础知识，这样能够更好的融入到相关的科研或工作中。

四、结语

通过对薄膜与真空技术的课程分析，发现教学过程中存在几个典型的问题：一是学习内容的展现形式单一，二是缺乏案例教学，三是教材内容陈旧。针对以上问题，初步尝试了几点课程改革方案：一是充分利用多媒体教学，通过视频辅助教学，将抽象概念或原理具体化、形象化；二是增加科研案例教学，同时鼓励学生自学，以课堂汇报的形式让学生参与到教学过程中；三是根据科研动态，合理选择教材，并在教学过程中介绍国际上的前沿研究工作，使学生开拓视野，激发学生的学习热情。

参考文献：

[1]朱归胜，颜东亮，陈彩明.以科研相融合的《薄膜技术与薄膜材料》课程实践教学改革初探[J].教育教学论坛，2015，（7）：91.

作者简介：

黄帅（1988-），男，汉族，山东邹平人，博士，讲师，研究方向：多铁材料。