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关键词:多晶硅;刻蚀;研究
1 硅和多晶硅刻蚀的介绍
硅栅(Poly Gate)的干法刻蚀:
随着晶体管尺寸的不断缩小对硅栅的刻蚀就越具有挑战性。因为受到光刻线宽的限制,为达到最后的CD线宽要求往往需要先对光阻进行缩小处理,然后进一步往下刻蚀。BARC打开后,再以光阻为阻挡层将TEOS打开。接着把剩余的光阻去除,再以TEOS作为阻挡层对硅栅进性刻蚀。为了保护栅极氧化层不被损伤,通常要把硅栅的刻蚀分成几个步骤:主刻蚀、着陆刻蚀和过刻蚀。主刻蚀通常有比较高的刻蚀率但对氧化硅的选择比较小。通过主刻蚀可基本决定硅栅的剖面轮廓和关键尺寸。着陆刻蚀通常对栅极氧化层有比较高的选择比以确保栅极氧化层不被损伤。一旦触及到栅极氧化层后就必须转成对氧化硅选择比更高的过刻蚀步骤以确保把残余的硅清除干净而不损伤到栅极氧化层。
Cl2,HBr,HCl是硅栅刻蚀的主要气体,Cl2和硅反应生成挥发性的SiCl4而HBr和硅反应生成的SiBr4同样具有挥发性。为了避免伤及栅极氧化层,任何带F基的气体如CF4,SF6,NF3都不能在过刻蚀的步骤中使用。
2 硅和多晶硅刻蚀的结构
我们介绍一个Logic刻蚀的程式,刻蚀多晶硅的结构包括PR,SION,Poly,Oxide。多晶硅的线宽要求非常小。如图1所示。
在MOS器件中,掺杂的LPCVD多晶硅是用做栅极的导电材料。掺杂多晶硅线宽决定了有源器件的栅长,并会影响晶体管的性能。因此,CD控制是很关键的。多晶硅栅的刻蚀工艺必须对下层栅氧化层有高的选择比并具有非常好的均匀性和可重复性。同时也要求高度的各向异性,因为多晶硅栅在源/漏的注入过程中起阻挡层的作用。倾斜的侧壁会引起多晶硅栅结构下面部分的掺杂。
刻蚀多晶硅(硅)通常是一个三步工艺过程。这使得在不同的刻蚀步骤中能对各向异性刻蚀和选择比进行优化。这三个步骤是:
(1)第一步是预刻蚀,用于去除自然氧化层、硬的掩蔽层(如SiON)和表面污染物来获得均匀的刻蚀(这减少了刻蚀中作为微掩蔽层的污染物带来的表面缺陷)。
(2)接下来的是刻至终点的主刻蚀。这一步用来刻蚀掉大部分的多晶硅膜,并不损伤栅氧化层和获得理想的各向异性的侧壁剖面。
(3)最后一步是过刻蚀,用于去除刻蚀残留物和剩余多晶硅,并保证对栅氧化层的高选择比。这一步应避免在多晶硅周围的栅氧化层形成微槽。
3 硅和多晶硅刻蚀的实验
在MOS器件中,刻蚀多晶硅(硅)的第一步工艺过程(去除自然氧化层、硬的掩蔽层SiON)中,会出现刻蚀中作为微掩蔽层的污染物带来的表面缺陷。致使多晶硅相连导电,造成器件不能工作,结果导致低的良品率。我们需要在这预刻蚀的步骤中能对程序进行优化。图2所示缺陷类型分析图。
3.1 扫描电镜和能谱分析
利用SEM环境扫描电子显微镜对原料的形貌进行观察及元素组成进行分析。扫描电子分析结果见图3以及扫描电镜及能谱分析结果见图4所示:
图3 缺陷示意图
图4 扫描电镜及能谱分析结果
由图3缺陷示意图可知,晶片缺陷在硅片的边上,形成一堆的形状。从图4扫描电镜及能谱分析结果表现为SiON已经刻蚀完毕,只剩下多晶硅没有被刻蚀。
3.2 刻蚀工艺所使用的仪器及型号
本章实验所用的仪器及型号是日本生产的TEL- Unity IIe型号
图5 仪器设备
3.3 刻蚀工艺的分析和优化
从机台本身的工艺参数去验证晶片缺陷的来源。用一片单晶硅首先去测试晶片缺陷的数量,然后把它放进机器的腔室,用产品的程序只是通气体和压力运行,最后再去测试晶片缺陷的数量,用这次的数量减去上次的数量,得到的是机台的缺陷测试结果:
图6 晶片激光作用样品的电子电镜高分辨像
图6晶片激光作用样品的电子电镜高分辨像所示,测试结果和产品缺陷图是一致的,并且从EDX分析出有C,F,O的成分。
刻蚀残留物是刻蚀以后留在硅片表面不想要的材料。它常常覆盖在腔体内壁或被刻蚀图形的底部。它的产生有多种原因,例如被刻蚀膜层中的污染物、选择了不合适的化学刻蚀剂、腔体中的污染物、膜层中不均匀的杂质分布。刻蚀以后的残留物有不同的名称,包括长细线条、掩蔽物、冠状物和栅条。长细线条是一些没有完全去除干净的细小的被刻蚀材料残留物,具有电活性,能在图形之间形成不希望的短路。
聚合物的形成有时是有意的,是为了在刻蚀图形的侧壁上的形成抗腐蚀膜从而防止横向刻蚀,这样做能形成高的各向异性图形,因为聚合物能阻挡对侧壁的刻蚀,增强刻蚀的方向性,从而实现对图形关键尺寸的良好控制。这些聚合物是在刻蚀过程中由光刻胶中的碳转化而来并与刻蚀气体和刻蚀生成物结合在一起而形成的。
这些侧壁聚合物很复杂,包括刻蚀剂和反应的生成物。聚合物链有很强的难以氧化和去除的碳氟键。然而,这些聚合物又必须在刻蚀完成以后去除,否则器件的成品率和可靠性都会受到影响。这些侧壁的清洗常常需要在等离子体清洗工艺中使用特殊的化学气体,或者有可能用强溶剂进行湿法清洗后再用去离子水进行清洗。
聚合物链有很强的难以氧化和去除的碳氟键,聚合物淀积在工艺腔中的内部部件,也被聚合物覆盖。如图7所示,形成CFx的聚合物淀积在工艺腔中,这是对于CF4/CO/Ar/CH2F2气体反应形成的聚合物。但对于刻蚀掩蔽层SiON的程序采用的是CF4/CHF4/O2气体,它产生的聚合物带有CxHFx,不容易覆盖在工艺腔体中,并且容易毁坏工艺腔体中的覆盖层,使聚合物从工艺腔体中落在晶片表面,形成晶体缺陷。聚合物形成原理如图8。
图8 聚合物形成原理
3.4 试验结果与讨论
聚合物淀积的一个不希望的副作用是工艺腔中的内部部件也被聚合物覆盖。刻蚀工艺腔需要定期的清洗来去除聚合物或替换掉不能清洗的部件。所以我们研究改变工艺参数来减低聚合物淀积到晶片表面。
通常,标准的工艺顺序是首先晶片吸附,再衬底表面上提供能量比较高的离子,然后当工艺完成后,晶片进行去电荷。这样的工艺顺序容易使工艺腔体中和其他部件上的聚合物在晶片吸附和去电荷的过程中掉在晶片上。如图9标准的工艺过程顺序。
图9 标准的工艺过程顺序
根据图10改进的工艺过程顺序,通过优化的反应程序,在工艺吸附电荷和释放电荷的步骤一直给衬底表面上提供能量比较高的离子作用,使刻蚀工艺腔形成聚合物,从而减低聚合物淀积到晶片表面。图11 所示为优化后的反应程序。
3.5 本章小结
3.5.1 对于刻蚀多晶硅(硅)的第一步工艺过程(去除自然氧化层、硬的掩蔽层SiON)中,会出现刻蚀中作为微掩蔽层的污染物带来的表面缺陷。
图10 改进的工艺过程顺序
图11 优化后的反应程序
3.5.2 通过机台参数的测试,发现机台端测试的结果与产品反应出来的缺陷是同样的,SEM和EDX实验结果均表明,造成缺陷的原因是由于腔体中有聚合体的残留。
关键词:住宅;可持续;两代居;无障碍
中图分类号:J59 文献标识码:A
文章编号:1005-5312(2012)26-0041-01
在我国传统大家庭结构的基础上,为了创造符合现代生活、多带人共同生活要求的居住空间,以建筑空间的舒适性、独立性引导亲密和谐的代际关系的形成,促使新型大家庭模式的生成,“两代居”应运而生。根据对现有“两代居”楼盘的分析,加上对“两代居”可持续性发展住宅的理解和住户需求的调查,得出“两代居”可持续性发展住宅应具有以下几点特征:
一、无障碍
由于“两代居”可持续性发展住宅的住户是一个家庭的两代人。第二代年幼时和第一代进入老年阶段以及住户或到访者为残疾人士,不论出现以上三种情况中的哪一种情况,都需要“两代居”住宅具备无障碍的设计。
对于无障碍设计的讨论,以前一直集中于公共建筑上,就其如何被设计以适合左右的使用者有两个相关的概念。一个就是可访问性,也就是它们对于公众来说应该是可接近的,可利用的。另一个就是可用性,也就是他们对于在其中居住的人来说应该是可接近的,可利用的。
二、弹性空间
两代居住宅适应的是家庭中多代同居的生活模式,家庭的主题——或者成为中心——是出于一直变化中的几代人,家庭结构的稳定是出于动态平衡过程中,不同的中心对建筑空间的使用上会有不同的要求。因而,在住宅的实际中应考虑这种变化因素,作出相应的反应,尤其在信件住宅中,其空间设计应做充分的适应性设计。可变的室内功能空间应是设计的目标,故住宅结构体系的选色,在安全、经济的前提下,应为这种目标的实现提供新的方法和思路。目前出现的各种轻质材料,为室内空间的自由分隔提供了材料方面的保证,然而作为隔墙的此类材料,往往将注意点集中于材料的轻质高强上。适合家庭内部分隔空间使用的材料除应具有的结构要求外,尚应满足卫生、环保、节能、隔音、耐久、施工方便的要求。
三、人性化设计
“两代居”可持续性发展住宅的出发点便是住宅的人性化设计,所以人性化贯穿于其始终。
在满足住户生活的适用、卫生、方便、美观的居住环境的基础上,根据用户的群体不同,文化背景不同,用户个性不同,其生活品位、审美观点千差万别,“两代居”住宅设计满足了他们不同的要求。并且在居住环境中建立了一个有一定界线的空间范围,在这个范围内有权对自己的生命财产进行保护和防卫,财产不仅通过法律体系来确认,“两代居”是它也能够借助公共意识,也就是领域来确认。“我思故我在”,这是笛卡尔的一句名言。人们需要自我认知,自我评判、自我呈现、自我管理与自我实现。任何人在生活中都会有一些遮人耳目的活动。“两代居”提供了这种活动的可能性就是住宅私密性。人们居住生活中分为物质和精神两个方面的内容,随着生活水平的提高,人们已进入了要求生活质量的时代,居住者需求的内涵也在不断变化、充实、提高,居住者需求随着社会发展而发展。“两代居”住宅及其环境也是社交场所。“两代居”容许人们通过选择住房和改造装修自已的住宅,成为他理想中的形式,使住宅更加适于居住者的需求,达到自我实现的目的。
四、“两代居”可持续性发展住宅与普通住宅的区别
居住形式,在两代人的生命周期分别进入老年和青年时,根据老少两代的居住情况,可分为共居行家庭和网络型家庭两种情形。两代居属共居型家庭模式。网络家庭有其明显的优越性:由于共处一个社区,亲、子间的空间距离均不太远,可达性好,两代间可经常进行互访,有利于保持长久的亲密关系,且两者之间没有相互影响和干扰的问题,对于城市居民的居住而言具有较强的选择性和灵活性。
但从在宅养老的角度出发考虑,其存在的制约因素也同样是明显的;由于两者的空间是完全独立的,无论哪种空间关系,都必须经由室内、外的公共空间才能完成互访,而对于居住于城市中不同社区的老少两代家庭来说,要完成同样的访问则尚需借助城市公共交通系统,则更显不便。在这种居住关系中,老人基本上处于被动的单纯受助状态,很难表现出家庭成员的互敬互助关系,而双方间的访问和照顾也会由于时间、气候等条件的影响而受限制。
关键词:科技旅游功能特性
一、科技旅游的概念
科技旅游是将科技和旅游有机地结合为一体的一种高层次的文化旅游类型,其基本形式是以旅游资源中的科学技术要素和成分为基础,利用各种自然和人文景观,进行科技和旅游的综合规划设计,形成集科普、生产、加工、销售、观光、尝试、体验、娱乐为一体的旅游活动或产品。
二、科技旅游功能的特性
1.科技旅游功能的多重性
科技旅游是一种集科技、经济、社会等多重功能于一身的旅游形式或产品。首先,科技旅游的科技功能表现在科技旅游是科技普及的新途径,科技旅游是提高科学素养的新方式,科技旅游是推动科技发展的新动力。
其次,科技旅游为第三产业与第一、二产业的结合提供了良好的切入点,有利于一二与第三产业的相互融合、相互渗透和相互促进。为工业企业部门发展第三产业、实现产业结构调整确立了良好的途径,而且在政府解决下岗职工再就业方面具有很强的现实意义和可操作性。推动了农村经济结构的调整和优化;有利于农村和农业资源的有效利用,建立资源节约型社会;科技旅游可以大幅提高农民收入,提高农民素质,是改善农村面貌的重要途径。更为重要的是农业科技旅游的开展,为促进农业科技创新、转化、交流与推广提供了无限的机遇,这就意味着农业科技旅游的发展,将有利于推进农业产业化和农村现代化。这是传统的观光旅游所望尘莫及的。与此同时,科技旅游还对旅游产业的内部结构进行拓展和优化,对现有资源进行合理整合,使之表现形式更加新颖,内涵更加丰富,实质更加科学,从而避免了旅游资源的闲置和浪费,这是现代旅游产业集约化发展模式的一个代表,充分体现了旅游业作为“无烟产业”、“绿色产业”和“朝阳产业”的本质特征。通过组织科技旅游,转移和分散一部分假日旅游的游客,这对缓解长假旅游综合症起着重要作用并能带来稳定的经济效益。这些都无不体现的科技旅游对经济的积极作用。
再次,科技旅游的社会作用也很是显著。科技旅游有助于促进文化传播。通过科技旅游,人们能够在学习和借鉴世界先进科学文化成果的同时,继承和弘扬中华民族优秀传统科学文化,从而坚持先进文化的前进方向。科技旅游还有助于人们树立民族的自尊心和自豪感,培育爱国主义和民族精神。通过参加科技旅游,学习科学技术史可以发现我国历史上曾涌现出许多杰出的科学人物,科技发明在世界上长期处于领先地位,为人类文明做出了卓越贡献,人们就能够增强和提高民族自信心和自豪感,培养强烈的爱国主义精神。科技旅游还有助于增强人们的环保意识。一方面,开展科技旅游可以使人们认识到科技不是万能的,滥用科技是造成各种环境问题和社会问题的重要原因之一。另一方面,人们通过参加科技旅游可以开启心智,动手动脑利用废旧物品搞一些小发明小创造,变废为宝,既增加了科学技术知识又加强了环保意识,实为一举两得之举。
科技旅游功能的多重性必然会带来多重的效益,科技旅游正是因为有了自身功能的优势才被各国政府争相开发,也正是因为这样它才不断的受到人们的重视和青睐。
2.科技旅游功能的互动性
科技旅游的众多功能不是孤立存在的,他们紧密相连、彼此依靠,相辅相成、互相促进,形成了一种良性的互动模式。科技旅游通过激发公众对科学技术的好奇心以及求知欲来普及科学技术知识,提高公众的科学素养,实现科技旅游的科技功能。公众的科学素养一旦提高,就会形成尊重科学、热爱科学和支持科学的热情,从而实现科技旅游的社会功能。科技旅游社会功能的实现又营造了全民关心科学发展、热爱科学事业的氛围,促使公众更加多的更加积极地参与到科技旅游活动中来,这又能使科技旅游的经济功能得到实现。经济功能的实现又会加大对科技研究的投入,促进科技创新,丰富科技旅游的内容,这样一来又促进了科技旅游的科技功能的实现。以沈阳世博园为例,它的开发目的无疑在于它的社会效益,然而在它充分发挥其社会功能的同时,其经济功能和对科技的作用也在不断的显现出来。2006年在沈阳世博园举办的沈阳世界园艺博览会(以下简称世园会)历时184天的世园会共接待游客1260.80万人次,创下了世界园艺博览会展期内接待游客总量的新纪录。其中“五一”和“十一”两个黄金周,接待游客高达310万人次。5月2日当天接待游客34万人次,创造了世界园艺博览会历史上单日游客总量的最高纪录。世园会的成功举办,对沈阳经济的促进作用已经显现。据测算,世园会的举办使棋盘山地区的土地价格升值了五倍,拉动沈阳的GDP增长100亿元以上,沈阳城市建设水平提前了五到十年。2006年前三季度,沈阳市共接待国内外旅游者3165.7万人次,旅游业总收入205.7亿元,两项指标均增长18%以上。1至9月份,全市接待国内外旅游者总数比去年同期增加了496.5万人次,增幅达18.6%。其中国内旅游者3134.9万人次,同比增长18.5%;入境旅游者30.8万人次,同比增长33.3%。世园会的成功举办为中国在国际上赢得了巨大的荣誉,同时塑造了沈阳“国家森林城市”形象,提升了沈阳的城市品位和城市影响力,促进了沈阳城市的大幅度升值,增强了沈阳全体市民自豪感,成为了沈阳由重化工业城市向现代城市的转折点和全面振兴新的推动力。在名利双收的同时,世博园也为人们提供了一个普及科学知识领略技术之美的好机会。园区植物数量共7000余种,其中精品种类630余种,550万株郁金香,820万株宿根花,130万株球根花,有3500余种15万株玫瑰花,有300盆园内极品盆景。通过参观游览,人们加深了对各种植物的了解以及对珍贵稀有物种的认知。世博园的建筑和设计上无处不体现着科技之光。园中的上海园——“空中花园”,总占地面积1345平方米,绿化面积1077平方米,绿地率80%。其主题为“生态多彩,科技之光”,园内观景台最高处离地3米,游人可在下面穿行。离地45厘米的木栈道弯曲而行,象征美丽的黄浦江;井字形的花卉展区象征上海市民丰富多彩的生活;连接地面与空中花园的坡道则寓意上海四通八达的立体交通。园区中有一座时钟指针形栈桥,它体现了上海的时代进取精神。其中一个指针是从地面攀升到二层观景台的坡道,另一个指针是伸向园区的观台。观景台中心建筑“生态科技光”由上海市花白玉兰的抽象花瓣围合而成,墙体外部装有液晶电视屏幕,用于展示上海园艺绿化发展的前景。整个观景台大量采用钢和玻璃两种料。条块分割的花卉展区在体现城市机理的同时,便于日常养护管理,并能让游人与花草亲近。新型园艺技术在园中得到巧妙运用。通过改装,园区内的栏杆形成了一个滴灌系统。人们在不知不觉中就体会到了现代园艺、科技与生活的完美结合。
3.科技旅游功能的拓展性
科技旅游是现代科技、经济、社会不断发展的产物,它的功能并不是在产生之初就同时显现的。科技旅游的雏形出现在20世纪30年代的法国,起初是汽车制造公司为了宣传企业形象而组织的公众参观活动,之后众多企业争相效仿,科技旅游便由此开始盛行起来。随着科技旅游的发展,其功能也就自动显现或被挖掘出来并进行深化和拓宽,从最初的企业形象宣传功能拓展到现在的众多功能。我们有理由相信,随着科技的进步、经济的繁荣、社会的稳定发展以及人们需求的不断变化,科技旅游的功能也将会不断向纵深拓展。
【摘要】 语言是思维的外壳,数学课堂教学语言是数学思维过程的体现。教师在医科数学的语言教学设计中应设计语言的节奏、与医学语言的融合、数学语言的直观性和恰当的无声语言。
【关键词】 医科数学; 教学语言 教学设计
语言是教学思想的直观体现,也是教师传授知识的最直接方式。在教学过程中,教师的语言表达水平直接影响到其授课质量,因此,教师在课堂教学中应设计相应的教学语言。面对医学研究数学化的发展趋势,医科数学在较短的教学时间内,应着重培养学生运用数学的思想方法解决医药科学中实际问题的能力。医科数学的教学过程中,教师应根据学生的学习特点、医科数学的教学内容、教学要求、教学方式,设计数学教学语言的节奏、内容、逻辑性和方式,以激发学生的学习兴趣、提高医科数学的课堂教学效益。
1 从医学生的学习特点来看,数学课堂教学应设计语言的节奏与思维程式的统一
语言是思维的外壳,因此教师的数学教学语言应与数学思维相统一。医学生学习的特点是记忆的东西多,这容易钝化学生怀疑和探索的能力。故在数学教学过程中,学生由于其他医学课程学习思维方式的负迁移而影响数学学习。因此,教师在教学设计时,应设计如何让学生的思维跟上教师教学语言的节奏。
教学语言的节奏的设计首先体现于语言的表达,如速度、重音、升降(抑扬)、停顿等。比如:在教材的重点和难点处,此时学生的思维速度较慢,这时的语言宜慢不宜快;对不同层次的学生因思维水平的差异,教学语言的节奏也应有所不同。过快则学生没有思考时间,过慢又满足不了学生思维速度。在授课过程中还应恰当灵活地运用“停顿”来控制课堂节奏,留更多时间给予学生独立思考。
教学语言的节奏的设计还体现于问题的设计。课堂提问是控制授课节奏的最有效方式之一,既能让老师知道节奏是否合适,又能调动学生紧随教师思维的求知欲望,还能发现各类授课问题以便及时解决。问题的设计应问题之间的内在联系,问题之间的转换也应顺应并能激发学生的思维程式。数学问题的设计应逐层深入,还可设计一题多解、一法多用,问题的设计能激活学生思维的严谨性和发散性,可增强学生医学学习的思维水平。
2 从医科数学的教学内容来看,数学课堂教学应设计数学语言与医学语言的统一
数学语言是指表达数学名词、术语、定义、法则、公式及其推导的形式化语言,它具有简洁性、符号性、展开性、抽象性的特点[2]。医学语言是贴近医学平常惯有表达的文字专业语言。医学生学习高等数学的目的大多是今后用来作为一种工具为医学研究服务的。因此,在医科数学的教学设计往往涉及不少医学背景,医学问题往往只是一些只能用医学语言表述的现象,想通过现象抓住事物本质,就必须把问题转化成数学语言,用严密的数学工具发现其内在规律性,包含了数学语言与医学语言的互译过程。
数学来源于生活,并服务于生活。因此,在创设数学问题情境和数学理论应用时教师可设计适合的医学问题。医学问题的表述需要医学语言和数学语言的互译,两种语言的准确互译不仅让体会到数学学习的生活背景,让学生有较多的生活经验参与数学学习,更能让激发学生的学习兴趣。这要求教师的语言设计既要有医学背景语言的专业性,又要有翻译后数学语言的准确性;既要设计数学问题求解结果的数学形式化语言的简洁性,又需要设计相应的医学解释语言的通俗性。
3 从医科数学的教学要求来看,数学课堂教学语言应设计逻辑性性与直观性的统一
数学的严谨性和抽象性决定了数学表达必然具有逻辑性,因此,数学的学科特点决定了数学教学语言的逻辑性。但是,医科数学的教学要求要远低于理工科数学,主要体现在数学概念的形式化要求较低、数学性质和定理的证明要求不高、难度较大的定理不做要求等,但是应用数学解决实际问题的能力要求较高。因此,从数学的知识结构来说,教师应设计数学课堂教学语言的逻辑性;另一方面,医科数学的教学要求决定了学生对于逻辑性过强的数学理论学习困难,从这个角度来说,教师应设计数学课堂语言的直观性。数学课堂教学语言的逻辑性和直观性的统一主要是在保证不破坏数学本身内在知识结构关系的前提下,用直观性的语言加以阐述,以使学生能更容易理解和掌握数学知识。为此,教师可设计数形结合的辅助方式和类比的方法加强教学语言的直观性。
4 从医科数学的教学方式来看,数学课堂教学语言应设计有声语言与无声语言的统一
医科院校多采用大班制、多媒体教学,易使师生距离疏远,课堂沟通不足。适当增加无声语言可增强师生互动,提高课堂教学效率。无声语言主要包括:媒体语言、板书语言和体态语言等。在课堂上要充分应用多媒体,发挥其形象、具体、信息量大等诸多优点,尤其是在讲定积分的概念和空间解析几何时,利用多媒体直观教学可达到事半功倍的效果;但在讲导数、积分的运算这类学生必须掌握且技巧性很强的重点部分,教师应借助黑板边讲边写、师生互动,适当加强学生的练习。体态语言是指教师在课堂上的肢体活动,心理学家发现,在人们面对面进行交谈中,有65%的信息是通过肢体语言传递的[3]。因此,教师应设计恰当的无声语言如表情和动作来帮助教学,课堂上的教师的微笑、投入教学的表情、甚至学生做练习时到学生中间的巡视都可拉近教师与学生的距离,激发学生的学习热情。
【参考文献】
1 冷振生. 浅谈数学课堂教学语言.牡丹江师范学院学报,2007,2:52.
2 胡良华.小学生数学课堂语言表达的调查与分析. 和田师范专科学校学报,2005,25(1):155~156.
关键词:构建;环境科学与工程;实验课程;研究课程
在与环境类专业技术基础课相配套的实验课程中充分利用教师的科研资源,就可望以较少的资金投入,研究构建和实施符合环境类专业大学生基本研究技能训练和创新能力培养的研究型实验教学课程。
一、研究型实验课程的特色与优势
环境类专业的研究型实验课程由一系列开放型、综合型和设计型的实验组成,这类实验均覆盖不同的知识点,是由学生在教师的指导下自主设计实验方案并通过实验实现设计目的。因此,可以强化培养环境类专业的本科生对知识的综合应用能力,促进学生创新能力的提高。
研究型实验课程具有以下特点和优势。
1、充分利用科研资源和骨干教师资源,来设计研究型实验的范围,并在教师指导下,由学生在研究课题范围内自主提出不同的多因素多变量的实验研究方案,将实验课由教师统一安排改变为由学生自主设计。
2、学生的研究型实验与研究生论文研究相结合,与教师课题研究相结合,与环保工程实践相结合,将演示型验证型实验改变为研究型创新型实验。
3、将实验由原来全班统一的1个假想课题改变为每人1个研究课题;将实验时学生被动按照教师的指导做实验改变为学生主动请求教师指导研究和实验;将以往实验内容和报告严重的相互重复现象改变为每人只能独立设计;将理论课和实验课分离现象改变为理论课教师大力参与实验指导。
4、在教师指导下,由学生完成的研究型实验的优秀实验报告,达到公开发表的研究论文的水平。部分优秀实验报告能够公开发表、参加各类课外研究竞赛包括挑战杯竞赛或参加学校其他创新培训计划。
与专业基础课配套的研究型实验教学课程的构建和实施,可望起到三方面的作用。一是使本科生紧密结合理论教学来加强实践和创新能力培养;二是确保本科生广泛参与,并能激发学生的学习热情;三是充分利用科研设备和资源,使教学与科研紧密结合,节约资金投入,提高办学效益。
二、研究型环境工程原理实验课程的构建和探索
1、研究型实验课程的目标
(1)通过研究型实验课程的学习,使教师与学生互动得到进一步加强,激发学生的学习激情,掌握专业领域的前沿与最新进展,使学生经历“三个全面”的创新教学过程:经历全面的分析研究问题的过程,实验技能得到全面的锻炼,综合能力得到全面的提升。
(2)解决目前实验课程内容与污染控制需求脱节的问题,使专业基础课实现理论与实践相结合,使科研与教学融为一体,实现专业基础课与专业课的进一步贯通。
2、研究型实验课程内容的筛选
研究型实验课程内容的确定是实现课程目标的基础。不同专业的课程,实验内容必然不同。下面是环境工程专业的环境工程原理实验课程的内容,供其他专业筛选课程内容时参考。
环境工程原理系列课程包括环境工程原理(上)、环境工程原理(下)、环境工程原理课程设计和环境工程原理实验,该系列课程系统、深入阐述环境净化与污染控制的单元操作的原理、工程设计计算方法以及分析问题和解决问题的方法,是环境工程专业最重要的专业基础课之一,在环境工程专业的教学中占有非常重要的地位,其中的环境工程原理实验课程是培养大学生实践能力和创新能力的重要途径。
二十余年来,环境工程高等教育在我国得到了迅速的发展。环境工程专业内涵也不断扩大,原来的环境监测、环境规划与管理、水文地质与工程地质、和农业环境保护并入了环境工程专业。环境工程专业处理的环境污染具有复杂性和综合性的特点,相应地导致污染控制技术也具有多样性和复杂性的特点。所以要求环境专业人才具有宽厚、系统的专业理论基础,也导致环工原理课程在环境工程专业教学中的地位十分重要。然而,因为美国等发达国家目前环境工程主要设置研究生专业,所以可为环境工程原理实验课程的构建提供具体借鉴的国外经验不多。
环境工程原理实验课程方面,至今国内很多院校仍然是采用化工原理实验教材或类似的讲义。由于涉及的问题与化工专业有一定差距,解决问题的思路、方法与要求也有所不同,与学生在环境保护专业实践中遇到的问题也有较大区别。目前环境工程原理课程的理论教材方面尽管仅有清华大学胡宏营教授等人编著的教材出版,这也为环境工程原理的理论教学提供了新选择。本文在吸收国内环境类专业实验教学成果基础上,提出了构建环境工程原理研究型实验课程的核心内容。
(1)在流体流动实验部分,指导学生自主设计污泥、污水和含尘气体的流动和输送问题,包括不同悬浮物含量的污泥、不同性质的污水和不同固体含量的含尘气体的流动阻力和流体输送机械的性能研究系列实验研究。
(2)在非均物系分离的实验部分,指导学生自主设计不同性质污泥、自来水和含尘废气在不同过滤介质中的过滤实验研究。
(3)在传热实验部分,指导学生自主设计不同性质废气废水与污泥的加热和污泥脱水的实验研究。
(4)在传质实验部分,指导学生自主设计不同性质的废气和污水的吸收与萃取以及污泥干燥等实验研究。
与原有实验内容相比,以上研究型实验课程的内容与环境工程专业问题的关联性很强,课程内容与专业领域需求联系紧密,通过实践环境的教学学生可以了解专业领域的前沿与新进展,也有利于激发学生的学习激情。
3、研究型实验课程的实施方案及需解决的问题
首先,结合本项目本学科教师的科研课题情况,制定详细的研究型实验计划。然后,根据实验计划和学生的自由选择,确定每一位学生的实验研究课题。理论课教师指导学生阅读有关参考文献,与每组学生分别讨论和确定实验方案。其次,制订详细的研究计划。实验教师完成实验设备的准备与调试、实验操作的指导、化学药品的准备等工作。学生在指导教师和实验教师的帮助下,完成实验设计,配制化学药品和试剂,进行实验的操作,完成实验研究报告并最终汇报。
要顺利实施研究型实验课程,需要解决的问题有:
(1)设计和制订大量不同的实验方案,这可以通过结合目前的科研计划研究组织实验方案来解决。