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電子學(xué)論文:成人教育電子學(xué)籍檔案管理論文

一、電子檔案的含義

電子檔案是指通過(guò)計(jì)算機(jī)磁盤(pán)等設(shè)備進(jìn)行存儲(chǔ)，與紙質(zhì)檔案相對(duì)應(yīng)，相互關(guān)聯(lián)的通用電子圖像文件集合，通常以案卷為單位。電子檔案與傳統(tǒng)的紙質(zhì)檔案有相同的本質(zhì):都是文件存在的一種方式、都具有物理實(shí)態(tài)的特征、都是形成者真實(shí)活動(dòng)的記錄，有參考利用價(jià)值，需要存檔備查。但相比之下電子檔案在記錄方式上有許多獨(dú)特的特性:即電子檔案依賴(lài)于計(jì)算機(jī)軟、硬件和數(shù)據(jù)庫(kù)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其信息存儲(chǔ)量大大高于過(guò)去的各種信息介質(zhì)。而且便于存放、方便快捷，極大地提高了工作效率，信息可以實(shí)現(xiàn)共享且不受地域的限制。

二、成人教育電子學(xué)籍檔案管理的作用

首先，計(jì)算機(jī)內(nèi)存容量滿足大，可以滿足由于招生規(guī)模擴(kuò)大而導(dǎo)致的學(xué)籍檔案數(shù)量迅速增加的需要。一臺(tái)配備電子檔案管理軟件的計(jì)算機(jī)就可以存儲(chǔ)歷年歷屆學(xué)生的學(xué)籍檔案，這樣就能夠安全高效地完成各級(jí)學(xué)生學(xué)籍檔案的日常管理。同時(shí)電子檔案管理通常情況下實(shí)行專(zhuān)人管理，檔案的保密性強(qiáng)，工作效率高。其次，由于電子檔案管理軟件具有搜索和查詢功能，管理人員可以隨時(shí)輸入查詢條件僅需幾分鐘甚至更短的時(shí)間就可以調(diào)取任何一個(gè)考生的信息。如果是傳統(tǒng)的紙質(zhì)方式進(jìn)行查詢往往需要數(shù)小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間才能找到，為管理人員節(jié)約了大量的時(shí)間和精力，既減少了檔案管理的成本，也大大提高了工作的效率。再次，利用計(jì)算機(jī)中某些軟件，可以對(duì)相關(guān)學(xué)籍信息進(jìn)行分析處理，對(duì)每個(gè)學(xué)生的信息進(jìn)行綜合處理，為學(xué)生加深對(duì)自身的了解、高校提高管理水平、用人單位找到更合適的員工和制定合理的用人計(jì)劃提供方便。

三、目前成人教育學(xué)籍電子檔案管理工作中存在的問(wèn)題

1、成人電子檔案管理重視程度不夠。

一部分成教管理工作人員對(duì)學(xué)籍管理工作認(rèn)識(shí)模糊，思想上只把成教當(dāng)成普教的附屬品;還有少數(shù)分管成教工作的校領(lǐng)導(dǎo)和工作人員僅將它看成創(chuàng)收的渠道。這種思想導(dǎo)致許多軟件和硬件的配備都不能滿足電子檔案的管理需要，硬件設(shè)施不夠完善，不能按崗配備專(zhuān)門(mén)人才及檔案管理混亂等。

2、成人電子檔案管理仍然存在手段落后和模式陳舊現(xiàn)象。

雖然目前很多成人教育都采用了電子檔案管理方法，但實(shí)踐中還有許多高校的成人教育學(xué)籍電子檔案管理仍然采用的是傳統(tǒng)手工操作，沒(méi)有采用電子檔案管理，沒(méi)有配備專(zhuān)門(mén)的電子檔案管理軟件。有一些學(xué)校的學(xué)籍管理的常規(guī)性工作雖然也一部分使用了計(jì)算機(jī)，但也僅僅是采用單機(jī)操作，計(jì)算機(jī)的價(jià)值只是打印的工具而已。這些手段明顯落后于形勢(shì)，跟不上時(shí)展的需要，從而必然阻礙了工作效率的提高和成人教育事業(yè)的發(fā)展。

3、電子檔案管理存在忽視學(xué)籍檔案管理隊(duì)伍建設(shè)和人員培訓(xùn)的現(xiàn)象。

成教學(xué)籍檔案管理工作是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要求成人電子檔案管理人員不僅要有過(guò)硬的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)，而且要把握工作中的準(zhǔn)確性和原則性。隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件的不斷升級(jí)，要求電子檔案管理人員要不定期的參加系統(tǒng)培訓(xùn)。但是實(shí)踐中，許多地方高校普遍存在著忽視學(xué)籍管理隊(duì)伍的建設(shè)的現(xiàn)狀，學(xué)籍管理人員存在著綜合素質(zhì)偏低、專(zhuān)業(yè)結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)不合理等現(xiàn)象。高校只有緊緊圍繞當(dāng)前時(shí)展對(duì)成人高等教育的新要求，徹底摒棄陳舊和落后的管理理念，將科學(xué)、先進(jìn)、高效的管理理念引進(jìn)到學(xué)籍電子檔案管理領(lǐng)域，才能有效地加強(qiáng)和完善學(xué)籍管理隊(duì)伍建設(shè)工作。

4、成人電子檔案管理存在著信息技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一些難題

如學(xué)籍管理密鑰升級(jí)過(guò)于繁復(fù)、網(wǎng)上黑客與病毒的客觀存在。而且電子檔案管理有其自己的特點(diǎn)，它是無(wú)形的東西，裝載在某種介質(zhì)上，并且必須通過(guò)計(jì)算機(jī)或其他“懂”得其組成規(guī)則的工具才能看得到它，沒(méi)有傳統(tǒng)檔案的直觀性等等?？梢哉f(shuō)，保證電子文件的真實(shí)性和原始性的技術(shù)難題很多，這些因素都制約著學(xué)籍電子檔案管理水平。當(dāng)然，電子檔案當(dāng)前還處于發(fā)展的初級(jí)階段，需要不斷的改進(jìn)和完善。

四、成人教育學(xué)籍電子檔案管理的具體措施

1.成人教育學(xué)籍管理需要引進(jìn)一套規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)籍檔案管理軟件。

目前大部分高校使用的學(xué)籍檔案管理軟件是購(gòu)買(mǎi)軟件公司開(kāi)發(fā)的通用的檔案管理軟件，比較有實(shí)力的高校也可能根據(jù)本校的實(shí)際情況自行開(kāi)發(fā)管理軟件。軟件公司開(kāi)發(fā)的檔案管理軟件雖然設(shè)計(jì)的原理遵循了國(guó)家檔案實(shí)體分類(lèi)法的規(guī)定，能夠基本適應(yīng)高校學(xué)籍檔案管理的需要，但是這類(lèi)軟件更適用于文書(shū)檔案的管理。將其用于高校的學(xué)籍檔案管理比較牽強(qiáng)。而部分學(xué)校自行開(kāi)發(fā)的軟件由于根據(jù)本校實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以比較適合本單位檔案管理工作。但自行開(kāi)發(fā)的軟件分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)卻欠規(guī)范。兩種類(lèi)型都各有利弊，如何揚(yáng)長(zhǎng)避短?實(shí)踐中購(gòu)買(mǎi)軟件的高?？梢栽谝M(jìn)軟件時(shí)與軟件公司進(jìn)行約定，要求開(kāi)發(fā)人員根據(jù)本校實(shí)際，在原有通用軟件的基礎(chǔ)上做適當(dāng)?shù)男薷?。而有條件自行開(kāi)發(fā)軟件的高校，可以在基于本校工作實(shí)際的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格按照國(guó)家檔案實(shí)體分類(lèi)法的規(guī)定制定分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，使其在適應(yīng)自身學(xué)籍檔案管理需要的同時(shí)，更加標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

2.配備專(zhuān)職的成人學(xué)籍檔案管理人員，并加強(qiáng)管理人員的培訓(xùn)。

首先，先進(jìn)的學(xué)籍管理軟件需要掌握信息技術(shù)知識(shí)并能熟練操作使用這些管理軟件的專(zhuān)職管理隊(duì)伍才能實(shí)現(xiàn)發(fā)揮作用。要保障成人學(xué)籍檔案管理的現(xiàn)代化和信息化，不僅要大力提高學(xué)籍管理人員的知識(shí)水平及管理能力，尤其要管理人員具有熟練使用現(xiàn)代化辦公設(shè)施的能力。所以配備專(zhuān)職的成人學(xué)籍檔案管理人員至關(guān)重要。其次由于信息技術(shù)是不斷更新的，所以重視和加強(qiáng)對(duì)檔案管理人員的培訓(xùn)和繼續(xù)教育也不容忽視。學(xué)籍管理人員必須及時(shí)學(xué)習(xí)新技能和新知識(shí)以提高他們的信息管理意識(shí)和水平，這樣才能更好地為本職工作服務(wù)。

3.成人電子學(xué)籍檔案管理需要建立網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)平臺(tái)以實(shí)現(xiàn)信息共享。

成人教育的學(xué)籍管理不僅部門(mén)自身需要查閱，各級(jí)教育主管部門(mén)也要在需要時(shí)對(duì)成人教育學(xué)籍檔案的相關(guān)信息進(jìn)行查詢。如何提高辦事效率，減少重復(fù)勞動(dòng)和查閱紙質(zhì)檔案的時(shí)間?這就需要建立網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)平臺(tái)以實(shí)現(xiàn)信息共享，實(shí)現(xiàn)成人教育學(xué)籍檔案相關(guān)管理模塊與教育主管部門(mén)的對(duì)接。各部門(mén)可以根據(jù)工作需要直接調(diào)用學(xué)籍檔案中的信息。

4.成人電子學(xué)籍檔案管理要注意學(xué)籍檔案的安全性和保密性。

成人電子學(xué)籍檔案由于教育系統(tǒng)分布廣泛，多個(gè)校區(qū)和工作站或總校與各分校及各分校之間都要進(jìn)行相關(guān)信息的交流和傳遞，所以不可避免的具有一定的開(kāi)放性。但是學(xué)籍檔案中又包含了很多如身份證號(hào)碼、聯(lián)系方式及家庭住址等涉及學(xué)生個(gè)人隱私的信息，這些信息的泄露會(huì)影響學(xué)生個(gè)人正常生活，為了避免學(xué)生的隱私信息不被不法分子利用，保護(hù)學(xué)生的合法權(quán)益，成人的電子學(xué)籍信息是需要保密的。這就要求管理軟件首先要具有一定的學(xué)籍信息安全與保密功能。另一方面學(xué)籍管理工作還要嚴(yán)格審查網(wǎng)上公布的信息，避免涉及學(xué)生隱私的信息泄露以保障成人教育學(xué)籍檔案信息的安全。

作者：徐松 單位：營(yíng)口職業(yè)技術(shù)學(xué)院

電子學(xué)論文:醫(yī)用電子學(xué)與醫(yī)療論文

一、醫(yī)用電子學(xué)與醫(yī)療器械的關(guān)系

隨著社會(huì)進(jìn)步，有些便攜式醫(yī)療器械進(jìn)入家庭，使人們隨時(shí)了解自己身體的健康情況。人口老齡化的增多，醫(yī)療器械市場(chǎng)需求不斷增長(zhǎng)，人們健康意識(shí)不斷增強(qiáng)，促進(jìn)醫(yī)用電子學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步。血壓計(jì)、血糖計(jì)等早已進(jìn)入家庭，使人們及時(shí)發(fā)現(xiàn)血壓動(dòng)態(tài)變化。如發(fā)現(xiàn)血壓出現(xiàn)不正常，及時(shí)調(diào)節(jié)飲食和生活，減少不必要的病痛。同時(shí)血糖計(jì)可以提前預(yù)防糖尿病，及時(shí)發(fā)現(xiàn)血糖是否增高，減少去醫(yī)院的次數(shù)和時(shí)間。電子是由原子組成的，導(dǎo)體之所以能夠?qū)щ?，是由于?dǎo)體中存在著大量可以自由移動(dòng)的電荷。各種醫(yī)療器械都是醫(yī)用電子學(xué)發(fā)展的產(chǎn)物。如CT機(jī)、彩超等大型醫(yī)療設(shè)備內(nèi)部芯片的制作原理，必須有一定的醫(yī)用電子學(xué)基礎(chǔ)理論才能解釋。隨著醫(yī)用電子行業(yè)的進(jìn)步，一些醫(yī)用電子行業(yè)的最新研究結(jié)果將運(yùn)用于醫(yī)療器械，使醫(yī)療器械行業(yè)得到發(fā)展?，F(xiàn)實(shí)中我們每個(gè)人都希望有一個(gè)健康的身體，這就需要隨時(shí)觀察自己的身體狀況，就要用到醫(yī)療器械。要想弄清醫(yī)療器械的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理，就需要有足夠的醫(yī)用電子學(xué)理論知識(shí)。因?yàn)?，醫(yī)療器械內(nèi)部由很多電子器件和集成塊組成的，每個(gè)電子器件和集成塊都需要醫(yī)用電子學(xué)知識(shí)才能知道它是如何正常工作的?？茖W(xué)家們不斷研究更新醫(yī)療器械，如血壓計(jì)由機(jī)械式發(fā)展到電子數(shù)字式，體重計(jì)也由指針式發(fā)展到電子數(shù)字式，體現(xiàn)了全球科技的進(jìn)步。

二、電子學(xué)是一門(mén)以應(yīng)用為主要目的的科學(xué)

電子是一種極其微觀的粒子，在物理領(lǐng)域?qū)ζ溲芯勘容^深入，它的性質(zhì)決定了應(yīng)用的廣泛，自由電子能夠在導(dǎo)體的原子之間輕易移動(dòng)，利用這個(gè)原理我們通過(guò)導(dǎo)線可以控制引導(dǎo)電子的定向移動(dòng)，進(jìn)而為人類(lèi)服務(wù)。電子學(xué)是研究導(dǎo)體及半導(dǎo)體如何導(dǎo)電的，電子學(xué)課程包括低頻電子電路、數(shù)字電路，這些都是以應(yīng)用為主要目的的科學(xué)技術(shù)。如醫(yī)療器械維修專(zhuān)業(yè)，所開(kāi)課程必須有電子學(xué)。沒(méi)有電子學(xué)知識(shí)，醫(yī)療器械內(nèi)部電路原理無(wú)法解釋。有些醫(yī)療器械為什么只能用，不會(huì)修，就是因?yàn)闆](méi)有豐富的電子學(xué)知識(shí)，充分證明電子學(xué)在醫(yī)學(xué)學(xué)科中的重要性。要想維修好醫(yī)療器械，必須有豐富的電子學(xué)知識(shí)和醫(yī)學(xué)知識(shí)。低頻電子線路主要講半導(dǎo)體電子如何導(dǎo)電，單級(jí)、多級(jí)放大器的工作原理、差動(dòng)放大器原理、多諧振蕩器原理、直流穩(wěn)壓電源等知識(shí)，掌握這些基本知識(shí)，才能學(xué)習(xí)電子學(xué)高深的內(nèi)容。高頻電子電路，闡述頻率高的電子學(xué)知識(shí)，數(shù)字脈沖電路，闡述電路輸入不同的脈沖電路的工作原理，有了這些電子學(xué)的基本知識(shí)，才能初步了解電子儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理。電子技術(shù)是一門(mén)實(shí)用技術(shù)，是一門(mén)綜合科學(xué)。要想學(xué)好電子學(xué)，必須學(xué)好高等數(shù)學(xué)和物理。因?yàn)楦哳l電路涉及高等數(shù)學(xué)，物理涉及電學(xué)和磁學(xué)，它們都是相互聯(lián)系的共同體，所以，電子學(xué)是一門(mén)實(shí)用的科學(xué)。現(xiàn)代的電腦、手機(jī)這些實(shí)用電子設(shè)備，機(jī)芯都是由若干集成電路組成的，集成電路是根據(jù)電子電路原理制成的，集成塊各有不同的原理和作用。任何電子器件都是在電子學(xué)原理基礎(chǔ)上研制成的。電子學(xué)這門(mén)學(xué)科已經(jīng)普及，在飛速發(fā)展的年代起到了重要作用。在現(xiàn)實(shí)生活中，電子學(xué)這門(mén)科學(xué)運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域。電子技術(shù)的飛速發(fā)展使得電子儀器在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究、臨床診斷和治療、病房監(jiān)護(hù)以及預(yù)防保健。在這些應(yīng)用過(guò)程中，電子技術(shù)不斷吸取生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中其他學(xué)科的知識(shí)，從而逐步形成一門(mén)新興學(xué)科——醫(yī)用電子學(xué)。目前，醫(yī)用電子學(xué)已成為醫(yī)學(xué)影像、生物醫(yī)學(xué)工程，其目的是解決醫(yī)學(xué)中的有關(guān)問(wèn)題，保障人類(lèi)健康，為疾病的預(yù)防、診斷、治療和康復(fù)服務(wù)。

三、現(xiàn)代醫(yī)療器械在病理診斷中的重要性

醫(yī)學(xué)發(fā)展到現(xiàn)代，已經(jīng)是一個(gè)應(yīng)用高端電子技術(shù)以及材料科學(xué)的學(xué)科。醫(yī)學(xué)的重要方面就是診斷。于是，就要有現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備，不斷發(fā)展檢測(cè)手段?！霸\斷”包括診察和判斷兩方面。所謂診斷，指的是對(duì)病性、病因的判斷。在此過(guò)程中，醫(yī)生對(duì)疾病規(guī)律比較全面的掌握非常重要。具備了比較全面的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)就能作出比較準(zhǔn)確的判斷，從而為病癥施治提供依據(jù)。為了高效準(zhǔn)確診斷病癥，我們不得不依賴(lài)科技發(fā)展。例如運(yùn)用現(xiàn)代檢測(cè)設(shè)備，我們可以快速采集到病理標(biāo)本，并通過(guò)電子設(shè)備使用電子學(xué)的各種原理變換、傳輸、交換、處理信息，從而直觀再現(xiàn)出來(lái)，使我們對(duì)病癥診斷有一個(gè)科學(xué)精確的分析。不僅是病理診斷使用到，就是我們未發(fā)病的時(shí)候也能經(jīng)常使用簡(jiǎn)單而又準(zhǔn)確的檢測(cè)儀器自檢。醫(yī)療器械在人們生活中起到重要作用，為醫(yī)生診斷病情提供了一定的依據(jù)，提高了診斷病癥的準(zhǔn)確率，使醫(yī)療水平得以提高。在高節(jié)奏、高強(qiáng)度的競(jìng)爭(zhēng)時(shí)代，需要強(qiáng)壯健康的體魄，更好地工作學(xué)習(xí)生活，要不斷學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，才能跟上快節(jié)奏的時(shí)代。尤其電子學(xué)這門(mén)學(xué)科，更要努力學(xué)好，只有掌握電子學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，才能維護(hù)醫(yī)療器械?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，醫(yī)療器械的不斷更新與換代，使醫(yī)生對(duì)病癥的診斷精確率越來(lái)越高，從而使人們的壽命不斷增長(zhǎng)，現(xiàn)代醫(yī)療器械充分發(fā)揮了有效的作用，為全世界人們服務(wù)?？茖W(xué)家們不斷創(chuàng)新研究醫(yī)療器械，加之醫(yī)生專(zhuān)業(yè)水平的提高，使難疑病癥得到醫(yī)治。

四、傳感器與電子學(xué)的關(guān)系

傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)一起構(gòu)成了現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)，分別被喻為五官、神經(jīng)和大腦，分別完成信息的采集、傳輸和處理。隨著信息處理技術(shù)以及微處理器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，傳感器的作用越來(lái)越重要。傳感器是一種能把非電學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于測(cè)量的電信號(hào)的器件。傳感器的種類(lèi)很多，常用的有光電門(mén)、聲、電、光強(qiáng)、溫度、電位、位移、壓力、電壓等傳感器。它們的主要功能是將諸如力、熱、光、溫度等非電學(xué)量的信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)并通過(guò)接口電路與微機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。還有電磁傳感器、紅外傳感器、光纖傳感器。磁傳感器是最古老的傳感器，指南針是磁傳感器最早的應(yīng)用。紅外技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代科技、國(guó)防和工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。光纖傳感器是最近幾年出現(xiàn)的新技術(shù)，可以用來(lái)測(cè)量多種物理量，比如聲場(chǎng)、電場(chǎng)、壓力、溫度。人體的血壓、血流、呼吸、溫度、生物電、化學(xué)物質(zhì)和生物物質(zhì)，細(xì)微的變化，我們自身無(wú)法及時(shí)體驗(yàn)，有時(shí)一些輕微的變化也會(huì)引起生理疾病，我們運(yùn)用各種物質(zhì)傳感器就能及時(shí)感知到這些變化。各種傳感器都是依賴(lài)電子學(xué)中電路處理、計(jì)算機(jī)整合等原理，通過(guò)極敏感的感知效應(yīng)和強(qiáng)大的放大效應(yīng)將生物信號(hào)轉(zhuǎn)化為直觀可見(jiàn)的圖像信號(hào)。于是我們便能及時(shí)獲得人體的生理健康信息。診斷結(jié)果出來(lái)我們更需要考慮治療方案，嚴(yán)重的可能需要置換人造或組織器官，這就涉及到了材料科學(xué)。而電子學(xué)在改造現(xiàn)有材料、創(chuàng)造新型材料方面發(fā)揮著積極的作用。

五、結(jié)束語(yǔ)

由此可見(jiàn)，盡管電子和醫(yī)學(xué)屬于不同的領(lǐng)域，但在科技發(fā)達(dá)的現(xiàn)代社會(huì)，兩者有著密切的關(guān)系，人類(lèi)對(duì)電子的研究不斷進(jìn)步應(yīng)用到更廣泛的領(lǐng)域，為我們的醫(yī)學(xué)事業(yè)發(fā)展提供強(qiáng)大的支持。

作者：林鳳云 單位：內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)計(jì)算機(jī)信息學(xué)院

電子學(xué)論文:電子學(xué)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)論文

1.輔助電子學(xué)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

1.1ARM處理部分

針對(duì)ARM內(nèi)核的高速可順序執(zhí)行特性，更適合處理復(fù)雜協(xié)議信息。ARM處理部分在設(shè)計(jì)中主要負(fù)責(zé)協(xié)議層處理工作，包括通信信息、人機(jī)交互設(shè)定、系統(tǒng)工作參數(shù)監(jiān)測(cè)、報(bào)警數(shù)據(jù)設(shè)定、監(jiān)測(cè)以及系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析處理等多方面的工作，整體采用搶占式進(jìn)行多任務(wù)分配，提高CPU利用率以及系統(tǒng)魯棒性。

1.2FPGA控制部分

總體來(lái)看，F(xiàn)PGA主要負(fù)責(zé)外圍硬件設(shè)備底層驅(qū)動(dòng)的讀寫(xiě)，作為ARM的一個(gè)外部擴(kuò)展RAM進(jìn)行外設(shè)數(shù)據(jù)交換，所有FPGA采集、輸出的數(shù)據(jù)均可通過(guò)ARM的可變靜態(tài)存儲(chǔ)控制器(FlexibleStaticMemoryController，F(xiàn)SMC)總線讀寫(xiě)。在設(shè)計(jì)中運(yùn)用FPGA獨(dú)特的可多任務(wù)并行執(zhí)行的特性，F(xiàn)PGA控制部分主要負(fù)責(zé)外部通信模式的選擇；外部模擬信號(hào)的采集、輸出溫度的控制、時(shí)鐘同步、時(shí)鐘移相、數(shù)碼管計(jì)數(shù)顯示等多項(xiàng)功能的處理。在外部模擬量、氫原子鐘內(nèi)爐溫度采集部分，由FPGA內(nèi)部硬件采用狀態(tài)機(jī)形式通過(guò)兩片AD7490D對(duì)外部32路模擬量采集，并直接用模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制處理；另一個(gè)狀態(tài)機(jī)通過(guò)熱敏電阻對(duì)內(nèi)爐頂，上，底等三部分溫度進(jìn)行采集；在溫度輸出控制部分，通過(guò)三路PWM控制方式，以外部溫控器作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)，調(diào)節(jié)加熱功率。在模數(shù)轉(zhuǎn)換部分由專(zhuān)用基準(zhǔn)電壓芯片REF192產(chǎn)生參考電壓，溫度轉(zhuǎn)換經(jīng)過(guò)帶有前置運(yùn)算放大器（Operationalamplifier，OP）的模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣，并同時(shí)具有抑制50Hz抑制功能，以抵消測(cè)量中所產(chǎn)生的工頻干擾。在通信電路的設(shè)計(jì)部分由FPGA來(lái)選擇所采用的通信方式，其中串口通信采用隔離式電平變換芯片，避免電平不兼容或是不同設(shè)備間的靜電釋放（Electro-Staticdischarge，ESD）所帶來(lái)的放電損壞；以太網(wǎng)部分采用專(zhuān)用以太網(wǎng)接口模塊，可同時(shí)兼容TCP/IPv4、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UserDatagramProtocol，UDP）等。

1.串口通信接口的電路設(shè)計(jì)

原本的串口通信設(shè)計(jì)為了滿足兩路串口通信的技術(shù)指標(biāo)，采用AT89C52結(jié)合通用同步異步接收發(fā)送器8251A實(shí)現(xiàn)雙串口的擴(kuò)展。本文采用ADM3251E[3]來(lái)解決多路串口的通信功能。ADM3251E是一款高速、2.5kV完全隔離、單通道RS-232/V.28收發(fā)器、具有isoPower隔離電源的雙通道數(shù)字隔離器，設(shè)計(jì)中無(wú)需使用單獨(dú)的隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器。由于RIN和TOUT引腳提供高壓ESD保護(hù)，因此該器件非常適合在惡劣的電氣環(huán)境中工作，或頻繁插拔RS-232電纜的場(chǎng)合。ADM3251E采用ADI公司的芯片級(jí)變壓器iCoupler技術(shù)，能夠同時(shí)用于隔離邏輯信號(hào)和集成式DC-DC轉(zhuǎn)換器，因此該器件可提供整體隔離解決方案。

2.ADC模擬量采樣電路設(shè)計(jì)改進(jìn)

原本的ADC采樣電路使用兩片ADC0816。ADC0816是逐次比較式16路8位A/D轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部包含有一個(gè)8位A/D轉(zhuǎn)換器和16路的單端模擬信號(hào)多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，轉(zhuǎn)換精度為1/2LSB，轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us（時(shí)鐘頻率為640KHz）。改進(jìn)設(shè)計(jì)中采用AD7490，它是一款12位高速、低功耗逐次逼近型ADC。同時(shí)AD7490采用單電源工作，電源電壓為2.7V至5.25V，最高吞吐量可達(dá)1MSPS；其內(nèi)置一個(gè)低噪聲、寬帶寬采樣/保持放大器，可處理1MHz以上的輸入頻率；轉(zhuǎn)換過(guò)程和數(shù)據(jù)采集過(guò)程通過(guò)CS和串行時(shí)鐘進(jìn)行控制，從而為器件與微處理器接口創(chuàng)造了條件。

3.溫度控制部分的設(shè)計(jì)改進(jìn)

溫度對(duì)于氫原子鐘來(lái)說(shuō)是個(gè)很重要的因素，溫度控制不好會(huì)引起氫原子鐘穩(wěn)定度變差；溫度失控會(huì)直接導(dǎo)致氫原子鐘沒(méi)有中頻信號(hào)輸出。因此在溫度控制的設(shè)計(jì)中首先要做到可靠、穩(wěn)定。原先的溫度控制系統(tǒng)采用模擬控制多塊電路板各溫度區(qū)域獨(dú)立控制模式，其缺點(diǎn)是變?nèi)荻O管參數(shù)數(shù)值不在正常工作范圍內(nèi)之后，需要人為調(diào)整電路板的電位器，即通過(guò)人為改變電阻的模式來(lái)達(dá)到調(diào)整溫度的目的。在數(shù)字化智能溫控設(shè)計(jì)中采用AD7792[4]，AD7792具有兩個(gè)高精度的可編程恒流激勵(lì)源，內(nèi)置有可編程的儀表放大器，可以對(duì)不同的輸入信號(hào)選擇相對(duì)應(yīng)的放大倍數(shù)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的匹配。它內(nèi)置16位ADC，采用SPI串行接口，容易實(shí)現(xiàn)光耦隔離，有三路差分模擬輸入，可以滿足設(shè)計(jì)中分別對(duì)內(nèi)爐頂，上，底三部分溫度進(jìn)行采集的設(shè)計(jì)要求。AD7792為適應(yīng)高精度測(cè)量應(yīng)用的低功耗、低噪聲、完整模擬前端，內(nèi)置一個(gè)低噪聲、帶有三個(gè)差分模擬輸入的16位Σ-Δ型ADC。它還集成了片內(nèi)低噪聲儀表放大器，因而可直接輸入小信號(hào)；內(nèi)置一個(gè)精密低噪聲、低漂移內(nèi)部帶隙基準(zhǔn)電壓源，而且也可采用一個(gè)外部差分基準(zhǔn)電壓。圖2中所示CHAN表示溫度區(qū)域，其中CH1代表內(nèi)爐頂，CH2代表內(nèi)爐上，CH3代表內(nèi)爐底；ACTU代表采樣溫度數(shù)值，SET代表設(shè)定溫度數(shù)值，OUT代表了輸出功率的大小。

4.移相同步精度設(shè)計(jì)改進(jìn)

傳統(tǒng)控制板同步精度為100ns±邏輯門(mén)延時(shí)（約幾個(gè)ns），移相分辨率為0.1us。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)改進(jìn)后，采用獨(dú)特的先倍頻后同步技術(shù)，可大大提高移相同步分辨率。在本次應(yīng)用中，先對(duì)外部輸入的10MHz方波信號(hào)，經(jīng)過(guò)FPGA內(nèi)部的鎖相環(huán)（PhaseLockedLoop，PLL）的配置進(jìn)行零度移相五倍頻，得到和輸入信號(hào)零相位差的50MHz信號(hào)。上一幅為10MHz信號(hào)波形，下一幅為倍頻后的50MHz方波信號(hào)波形。

5.DDS電路設(shè)計(jì)部分

之前控制板在綜合器設(shè)計(jì)輸出時(shí)，采用AT89C52驅(qū)動(dòng)三片74LS595串入并出輸出6位8421碼共24位數(shù)據(jù)信息經(jīng)25芯彎角插座（DR-25）將數(shù)據(jù)傳輸至接收機(jī)控制板，再由CPLD處理后輸出所需的頻率信號(hào)。而目前設(shè)計(jì)中選取AD9956[5]，使用直接數(shù)字式頻率合成器（DirectDigitalSynthesizer，DDS）技術(shù)直接從監(jiān)控板輸出所需的頻率信號(hào)，AD9956是由美國(guó)AnalogDevice公司推出的高性能的DDS芯片，提供速度高達(dá)400MHz的內(nèi)部時(shí)鐘，可合成頻率高達(dá)160MHz，支持2.7GHz的時(shí)鐘輸入(可選2，4或8分頻)、內(nèi)部集成14位的D／A轉(zhuǎn)換器，具備快速頻率轉(zhuǎn)換、精細(xì)頻率分辨率和低相位噪聲輸出的性能，適用于快速跳頻頻率合成器的設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)DDS輸出頻率信號(hào)可以根據(jù)鍵盤(pán)鍵入的頻率值不同而輸出不同的頻率值。

6.存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)改進(jìn)

氫原子鐘必需具有對(duì)時(shí)間以及對(duì)所監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)保存的功能。然而外部存儲(chǔ)器的選擇也是多種多樣的，目前應(yīng)用最多的仍是SRAM、EEPROM及NVRAM這三種方案。我們目前使用的存儲(chǔ)器就是采用SRAM加后備電池的模式，型號(hào)62256，它是組織結(jié)構(gòu)為32K*8位字長(zhǎng)的高性能CMOS靜態(tài)RAM。在設(shè)備掉電的情況下，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)易丟失。同時(shí)SRAM加后備電池的方法增加了硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，降低了系統(tǒng)的可靠性；EEPROM方式可擦寫(xiě)次數(shù)較少(約10萬(wàn)次)，且寫(xiě)操作時(shí)間較長(zhǎng)(約10ms)；而NVRAM的價(jià)格問(wèn)題又限制了它的普遍應(yīng)用。因此越來(lái)越多的設(shè)計(jì)者將目光投向了新型的非易失性鐵電存儲(chǔ)器(FRAM)。鐵電存儲(chǔ)器具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：可以總線速度寫(xiě)入數(shù)據(jù)，而且在寫(xiě)入后不需要任何延時(shí)等待；有近乎無(wú)限次擦寫(xiě)壽命；數(shù)據(jù)保持45年不丟失；具有較低的功耗。設(shè)計(jì)中采用的FM25L16是串行FRAM。其內(nèi)部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)形式為2k×8位，地址范圍為0000H~07FFH，F(xiàn)M25L16支持SPI方式0和方式3。具有先進(jìn)的寫(xiě)保護(hù)設(shè)計(jì)，包括硬件保護(hù)和軟件保護(hù)雙重保護(hù)功能。FM25L16的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)速度能達(dá)到18MHz，可與當(dāng)前高速的RAM相媲美。結(jié)束語(yǔ)從設(shè)計(jì)的測(cè)試結(jié)果來(lái)看，全新的設(shè)計(jì)模式對(duì)電路的性能，可靠性，穩(wěn)定性等多方面都有很大的提高，具體表現(xiàn)如下所示：

（1）設(shè)計(jì)中采用AD7490替代ADC0816，從而使得ADC精度提高8bit升級(jí)到12bit，精度提高了16倍，并且無(wú)需經(jīng)過(guò)外接模擬開(kāi)關(guān)，減少了信號(hào)經(jīng)過(guò)多個(gè)模擬芯片引起誤差。

（2）溫度控制系統(tǒng)采用全數(shù)字化設(shè)計(jì)模式，提高測(cè)量精度，降低干擾，可避免處理運(yùn)放電路所造成的對(duì)溫度飄移的影響以及多級(jí)模擬帶來(lái)的累計(jì)誤差，最重要的一點(diǎn)就是不用再人為的通過(guò)改變電阻模式來(lái)達(dá)到調(diào)整溫度的目的。

（3）綜合器設(shè)計(jì)部分采用DDS處理技術(shù)，直接從監(jiān)控板輸出所需頻率信號(hào)，從而大大減少設(shè)計(jì)中潛在的故障點(diǎn)，大大提高了設(shè)計(jì)的可靠性，穩(wěn)定性。

（4）通信電路采用的ADM3251E是ADI公司推出的基于其專(zhuān)利iCoupler和isoPower磁隔離技術(shù)的RS-232隔離器，在性能、功耗、體積等各方面都有傳統(tǒng)光電隔離器（光耦）無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。它的功耗僅為光電耦合器的1/10～1/6，具有比光電耦合器更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、時(shí)序精度和瞬態(tài)共模抑制能力，大大提高了通信的質(zhì)量和正確性。

作者：李錫瑞 單位：中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)

電子學(xué)論文:硅微電子學(xué)研討論文

摘要本文展望了21世紀(jì)微電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。認(rèn)為：21世紀(jì)初的微電子技術(shù)仍將以硅基CMOS電路為主流工藝，但將突破目前所謂的物理“限制”，繼續(xù)快速發(fā)展；集成電路將逐步發(fā)展成為集成系統(tǒng)；微電子技術(shù)將與其它技術(shù)結(jié)合形成一系列新的增長(zhǎng)點(diǎn)，例如微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）、DNA芯片等。具體地講，SOC設(shè)計(jì)技術(shù)、超微細(xì)光刻技術(shù)、虛擬工廠技術(shù)、銅互連及低K互連絕緣介質(zhì)、高K柵絕緣介質(zhì)和柵工程技術(shù)、SOI技術(shù)等將在近幾年內(nèi)得到快速發(fā)展。21世紀(jì)將是我國(guó)微電子產(chǎn)業(yè)的黃金時(shí)代。

關(guān)鍵詞微電子技術(shù)集成系統(tǒng)微機(jī)電系統(tǒng)DNA芯片

1引言

綜觀人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的文明史，一切生產(chǎn)方式和生活方式的重大變革都是由于新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和新技術(shù)的產(chǎn)生而引發(fā)的，科學(xué)技術(shù)作為革命的力量，推動(dòng)著人類(lèi)社會(huì)向前發(fā)展。從50多年前晶體管的發(fā)明到目前微電子技術(shù)成為整個(gè)信息社會(huì)的基礎(chǔ)和核心的發(fā)展歷史充分證明了“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”。信息是客觀事物狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)特征的一種普遍形式，與材料和能源一起是人類(lèi)社會(huì)的重要資源，但對(duì)它的利用卻僅僅是開(kāi)始。當(dāng)前面臨的信息革命以數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化作為特征。數(shù)字化大大改善了人們對(duì)信息的利用，更好地滿足了人們對(duì)信息的需求；而網(wǎng)絡(luò)化則使人們更為方便地交換信息，使整個(gè)地球成為一個(gè)“地球村”。以數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化為特征的信息技術(shù)同一般技術(shù)不同，它具有極強(qiáng)的滲透性和基礎(chǔ)性，它可以滲透和改造各種產(chǎn)業(yè)和行業(yè)，改變著人類(lèi)的生產(chǎn)和生活方式，改變著經(jīng)濟(jì)形態(tài)和社會(huì)、政治、文化等各個(gè)領(lǐng)域。而它的基礎(chǔ)之一就是微電子技術(shù)?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，沒(méi)有微電子技術(shù)的進(jìn)步，就不可能有今天信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，微電子已經(jīng)成為整個(gè)信息社會(huì)發(fā)展的基石。

50多年來(lái)微電子技術(shù)的發(fā)展歷史，實(shí)際上就是不斷創(chuàng)新的過(guò)程，這里指的創(chuàng)新包括原始創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用創(chuàng)新等。晶體管的發(fā)明并不是一個(gè)孤立的精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，而是一系列固體物理、半導(dǎo)體物理、材料科學(xué)等取得重大突破后的必然結(jié)果。1947年發(fā)明點(diǎn)接觸型晶體管、1948年發(fā)明結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管以及以后的硅平面工藝、集成電路、CMOS技術(shù)、半導(dǎo)體隨機(jī)存儲(chǔ)器、CPU、非揮發(fā)存儲(chǔ)器等微電子領(lǐng)域的重大發(fā)明也都是一系列創(chuàng)新成果的體現(xiàn)。同時(shí)，每一項(xiàng)重大發(fā)明又都開(kāi)拓出一個(gè)新的領(lǐng)域，帶來(lái)了新的巨大市場(chǎng)，對(duì)我們的生產(chǎn)、生活方式產(chǎn)生了重大的影響。也正是由于微電子技術(shù)領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新，才能使微電子能夠以每三年集成度翻兩番、特征尺寸縮小倍的速度持續(xù)發(fā)展幾十年。自1968年開(kāi)始，與硅技術(shù)有關(guān)的學(xué)術(shù)論文數(shù)量已經(jīng)超過(guò)了與鋼鐵有關(guān)的學(xué)術(shù)論文，所以有人認(rèn)為，1968年以后人類(lèi)進(jìn)入了繼石器、青銅器、鐵器時(shí)代之后硅石時(shí)代（siliconage）〖1〗。因此可以說(shuō)社會(huì)發(fā)展的本質(zhì)是創(chuàng)新，沒(méi)有創(chuàng)新，社會(huì)就只能被囚禁在“超穩(wěn)態(tài)”陷阱之中。雖然創(chuàng)新作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的改革動(dòng)力往往會(huì)給社會(huì)帶來(lái)“創(chuàng)造性的破壞”，但經(jīng)過(guò)這種破壞后，又將開(kāi)始一個(gè)新的處于更高層次的創(chuàng)新循環(huán)，社會(huì)就是以這樣螺旋形上升的方式向前發(fā)展。

在微電子技術(shù)發(fā)展的前50年，創(chuàng)新起到了決定性的作用，而今后微電子技術(shù)的發(fā)展仍將依賴(lài)于一系列創(chuàng)新性成果的出現(xiàn)。我們認(rèn)為：目前微電子技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)很關(guān)鍵的時(shí)期，21世紀(jì)上半葉，也就是今后50年微電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和主要的創(chuàng)新領(lǐng)域主要有以下四個(gè)方面：以硅基CMOS電路為主流工藝；系統(tǒng)芯片（SystemOnAChip，SOC）為發(fā)展重點(diǎn)；量子電子器件和以分子（原子）自組裝技術(shù)為基礎(chǔ)的納米電子學(xué)；與其他學(xué)科的結(jié)合誕生新的技術(shù)增長(zhǎng)點(diǎn)，如MEMS，DNAChip等。

221世紀(jì)上半葉仍將以硅基CMOS電路為主流工藝

微電子技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)是不斷提高集成系統(tǒng)的性能及性能價(jià)格比，因此便要求提高芯片的集成度，這是不斷縮小半導(dǎo)體器件特征尺寸的動(dòng)力源泉。以MOS技術(shù)為例，溝道長(zhǎng)度縮小可以提高集成電路的速度；同時(shí)縮小溝道長(zhǎng)度和寬度還可減小器件尺寸，提高集成度，從而在芯片上集成更多數(shù)目的晶體管，將結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜、性能更加完善的電子系統(tǒng)集成在一個(gè)芯片上；此外，隨著集成度的提高，系統(tǒng)的速度和可靠性也大大提高，價(jià)格大幅度下降。由于片內(nèi)信號(hào)的延遲總小于芯片間的信號(hào)延遲，這樣在器件尺寸縮小后，即使器件本身的性能沒(méi)有提高，整個(gè)集成系統(tǒng)的性能也可以得到很大的提高。

自1958年集成電路發(fā)明以來(lái)，為了提高電子系統(tǒng)的性能，降低成本，微電子器件的特征尺寸不斷縮小，加工精度不斷提高，同時(shí)硅片的面積不斷增大。集成電路芯片的發(fā)展基本上遵循了Intel公司創(chuàng)始人之一的GordonE．Moore1965年預(yù)言的摩爾定律，即每隔三年集成度增加4倍，特征尺寸縮小倍。在這期間，雖然有很多人預(yù)測(cè)這種發(fā)展趨勢(shì)將減緩，但是微電子產(chǎn)業(yè)三十多年來(lái)發(fā)展的狀況證實(shí)了Moore的預(yù)言[2]。而且根據(jù)我們的預(yù)測(cè)，微電子技術(shù)的這種發(fā)展趨勢(shì)還將在21世紀(jì)繼續(xù)一段時(shí)期，這是其它任何產(chǎn)業(yè)都無(wú)法與之比擬的。

現(xiàn)在，0．18微米CMOS工藝技術(shù)已成為微電子產(chǎn)業(yè)的主流技術(shù)，0．035微米乃至0．020微米的器件已在實(shí)驗(yàn)室中制備成功，研究工作已進(jìn)入亞0．1微米技術(shù)階段，相應(yīng)的柵氧化層厚度只有2．0～1．0nm。預(yù)計(jì)到2010年，特征尺寸為0．05～0．07微米的64GDRAM產(chǎn)品將投入批量生產(chǎn)。

21世紀(jì)，起碼是21世紀(jì)上半葉,微電子生產(chǎn)技術(shù)仍將以尺寸不斷縮小的硅基CMOS工藝技術(shù)為主流。盡管微電子學(xué)在化合物和其它新材料方面的研究取得了很大進(jìn)展；但還不具備替代硅基工藝的條件。根據(jù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展規(guī)律，一種新技術(shù)從誕生到成為主流技術(shù)一般需要20到30年的時(shí)間，硅集成電路技術(shù)自1947年發(fā)明晶體管1958年發(fā)明集成電路,到60年代末發(fā)展成為大產(chǎn)業(yè)也經(jīng)歷了20多年的時(shí)間。另外，全世界數(shù)以萬(wàn)億美元計(jì)的設(shè)備和技術(shù)投入，已使硅基工藝形成非常強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)能力；同時(shí)，長(zhǎng)期的科研投入已使人們對(duì)硅及其衍生物各種屬性的了解達(dá)到十分深入、十分透徹的地步，成為自然界100多種元素之最，這是非常寶貴的知識(shí)積累。產(chǎn)業(yè)能力和知識(shí)積累決定了硅基工藝起碼將在50年內(nèi)仍起重要作用，人們不會(huì)輕易放棄。

目前很多人認(rèn)為當(dāng)微電子技術(shù)的特征尺寸在2015年達(dá)到0．030～0．015微米的“極限”之后，將是硅技術(shù)時(shí)代的結(jié)束，這實(shí)際上是一種誤解。且不說(shuō)微電子技術(shù)除了以特征尺寸為代表的加工工藝技術(shù)之外，還有設(shè)計(jì)技術(shù)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等方面需要進(jìn)一步的大力發(fā)展，這些技術(shù)的發(fā)展必將使微電子產(chǎn)業(yè)繼續(xù)高速增長(zhǎng)。即使是加工工藝技術(shù)，很多著名的微電子學(xué)家也預(yù)測(cè)，微電子產(chǎn)業(yè)將于2030年左右步入像汽車(chē)工業(yè)、航空工業(yè)這樣的比較成熟的朝陽(yáng)工業(yè)領(lǐng)域。即使微電子產(chǎn)業(yè)步入汽車(chē)、航空等成熟工業(yè)領(lǐng)域，它仍將保持快速發(fā)展趨勢(shì)，就像汽車(chē)、航空工業(yè)已經(jīng)發(fā)展了50多年仍極具發(fā)展?jié)摿σ粯印?

隨著器件的特征尺寸越來(lái)越小，不可避免地會(huì)遇到器件結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵工藝、集成技術(shù)以及材料等方面的一系列問(wèn)題，究其原因，主要是：對(duì)其中的物理規(guī)律等科學(xué)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)還停留在集成電路誕生和發(fā)展初期所形成的經(jīng)典或半經(jīng)典理論基礎(chǔ)上，這些理論適合于描述微米量級(jí)的微電子器件，但對(duì)空間尺度為納米量級(jí)、空間尺度為飛秒量級(jí)的系統(tǒng)芯片中的新器件則難以適用；在材料體系上，SiO2柵介質(zhì)材料、多晶硅／硅化物柵電極等傳統(tǒng)材料由于受到材料特性的制約，已無(wú)法滿足亞50納米器件及電路的需求；同時(shí)傳統(tǒng)器件結(jié)構(gòu)也已無(wú)法滿足亞50納米器件的要求，必須發(fā)展新型的器件結(jié)構(gòu)和微細(xì)加工、互連、集成等關(guān)鍵工藝技術(shù)。具體的需要?jiǎng)?chuàng)新和重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域包括：基于介觀和量子物理基礎(chǔ)的半導(dǎo)體器件的輸運(yùn)理論、器件模型、模擬和仿真軟件，新型器件結(jié)構(gòu)，高k柵介質(zhì)材料和新型柵結(jié)構(gòu)，電子束步進(jìn)光刻、13nmEUV光刻、超細(xì)線條刻蝕，SOI、GeSi／Si等與硅基工藝兼容的新型電路，低K介質(zhì)和Cu互連以及量子器件和納米電子器件的制備和集成技術(shù)等。

3量子電子器件（QED）和以分子原子自組裝技術(shù)為基礎(chǔ)的納米電子學(xué)將帶來(lái)嶄新的領(lǐng)域

在上節(jié)我們談到的以尺寸不斷縮小的硅基CMOS工藝技術(shù)，可稱(chēng)之為“scalingdown”，與此同時(shí)我們必須注意“bottomup”?！癰ottomup”最重要的領(lǐng)域有二個(gè)方面：

(1)量子電子器件（QED—QuantumElectronDevice）這里包括單電子器件和單電子存儲(chǔ)器等。它的基本原理是基于庫(kù)侖阻塞機(jī)理控制一個(gè)或幾個(gè)電子運(yùn)動(dòng)，由于系統(tǒng)能量的改變和庫(kù)侖作用，一個(gè)電子進(jìn)入到一個(gè)勢(shì)阱，則將阻止其它電子的進(jìn)入。在單電子存儲(chǔ)器中量子阱替代了通常存儲(chǔ)器中的浮柵。它的主要優(yōu)點(diǎn)是集成度高；由于只有一個(gè)或幾個(gè)電子活動(dòng)所以功耗極低；由于相對(duì)小的電容和電阻以及短的隧道穿透時(shí)間，所以速度很快；且可用于多值邏輯和超高頻振蕩。但它的問(wèn)題是制造比較困難，特別是制造大量的一致性器件很困難；對(duì)環(huán)境高度敏感，可靠性難以保證；在室溫工作時(shí)要求電容極小（αF），要求量子點(diǎn)大小在幾個(gè)納米。這些都為集成成電路帶來(lái)了很大困難。

因此，目前可以認(rèn)為它們的理論是清楚的，工藝有待于探索和突破。

(2)以原子分子自組裝技術(shù)為基礎(chǔ)的納米電子學(xué)。這里包括量子點(diǎn)陣列（QCA—Quantum－dotCellularAutomata)和以碳納米管為基礎(chǔ)的原子分子器件等。

量子點(diǎn)陣列由量子點(diǎn)組成，至少由四個(gè)量子點(diǎn),它們之間以靜電力作用。根據(jù)電子占據(jù)量子點(diǎn)的狀態(tài)形成“0”和“1”狀態(tài)。它在本質(zhì)上是一種非晶體管和無(wú)線的方式達(dá)到陣列的高密度、低功耗和實(shí)現(xiàn)互連。其基本優(yōu)勢(shì)是開(kāi)關(guān)速度快，功耗低，集成密度高。但難以制造，且對(duì)值置變化和大小改變都極為靈敏，0．05nm的變化可以造成單元工作失效。

以碳納米管為基礎(chǔ)的原子分子器件是近年來(lái)快速發(fā)展的一個(gè)有前景的領(lǐng)域。碳原子之間的鍵合力很強(qiáng)，可支持高密度電流，而熱導(dǎo)性能類(lèi)似于金剛石，能在高集成度時(shí)大大減小熱耗散，性質(zhì)類(lèi)金屬和半導(dǎo)體，特別是它有三種可能的雜交態(tài)，而Ge、Si只有一個(gè)。這些都使碳納米管（CNT）成為當(dāng)前科研熱點(diǎn)，從1991年發(fā)現(xiàn)以來(lái)，現(xiàn)在已有大量成果涌現(xiàn)，北京大學(xué)納米中心彭練矛教授也已制備出0．33納米的CNT并提出“T形結(jié)”作為晶體管的可能性。但是問(wèn)題是如何去生長(zhǎng)有序的符合設(shè)計(jì)性能的CNT器件，更難以集成。

目前“bottomup”的量子器件和以自組裝技術(shù)為基礎(chǔ)的納米器件在制造工藝上往往與“Scalingdown”的加工方法相結(jié)合以制造器件。這對(duì)于解決高集成度CMOS電路的功耗制約將會(huì)帶來(lái)突破性的進(jìn)展。

QCA和CNT器件不論在理論上還是加工技術(shù)上都有大量工作要做，有待突破，離開(kāi)實(shí)際應(yīng)用還需較長(zhǎng)時(shí)日！但這終究是一個(gè)誘人探索的領(lǐng)域，我們期待它們將創(chuàng)出一個(gè)新的天地。

4系統(tǒng)芯片（SystemOnAChip）是21世紀(jì)微電子技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)

在集成電路（IC）發(fā)展初期，電路設(shè)計(jì)都從器件的物理版圖設(shè)計(jì)入手，后來(lái)出現(xiàn)了集成電路單元庫(kù)（Cell－Lib），使得集成電路設(shè)計(jì)從器件級(jí)進(jìn)入邏輯級(jí)，這樣的設(shè)計(jì)思路使大批電路和邏輯設(shè)計(jì)師可以直接參與集成電路設(shè)計(jì)，極大地推動(dòng)了IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但集成電路僅僅是一種半成品，它只有裝入整機(jī)系統(tǒng)才能發(fā)揮它的作用。IC芯片是通過(guò)印刷電路板（PCB）等技術(shù)實(shí)現(xiàn)整機(jī)系統(tǒng)的。盡管IC的速度可以很高、功耗可以很小，但由于PCB板中IC芯片之間的連線延時(shí)、PCB板可靠性以及重量等因素的限制，整機(jī)系統(tǒng)的性能受到了很大的限制。隨著系統(tǒng)向高速度、低功耗、低電壓和多媒體、網(wǎng)絡(luò)化、移動(dòng)化的發(fā)展，系統(tǒng)對(duì)電路的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)已無(wú)法滿足性能日益提高的整機(jī)系統(tǒng)的要求。同時(shí)，由于IC設(shè)計(jì)與工藝技術(shù)水平提高，集成電路規(guī)模越來(lái)越大，復(fù)雜程度越來(lái)越高，已經(jīng)可以將整個(gè)系統(tǒng)集成為一個(gè)芯片。目前已經(jīng)可以在一個(gè)芯片上集成108－109個(gè)晶體管，而且隨著微電子制造技術(shù)的發(fā)展，21世紀(jì)的微電子技術(shù)將從目前的3G時(shí)代逐步發(fā)展到3T時(shí)代（即存儲(chǔ)容量由G位發(fā)展到T位、集成電路器件的速度由GHz發(fā)展到燈THz、數(shù)據(jù)傳輸速率由Gbps發(fā)展到Tbps，注：1G=109、1T=1012、bps：每秒傳輸數(shù)據(jù)位數(shù)）。

正是在需求牽引和技術(shù)推動(dòng)的雙重作用下，出現(xiàn)了將整個(gè)系統(tǒng)集成在一個(gè)微電子芯片上的系統(tǒng)芯片（SystemOnAChip，簡(jiǎn)稱(chēng)SOC）概念。

系統(tǒng)芯片（SOC）與集成電路（IC）的設(shè)計(jì)思想是不同的，它是微電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一場(chǎng)革命，它和集成電路的關(guān)系與當(dāng)時(shí)集成電路與分立元器件的關(guān)系類(lèi)似，它對(duì)微電子技術(shù)的推動(dòng)作用不亞于自50年代末快速發(fā)展起來(lái)的集成電路技術(shù)。

SOC是從整個(gè)系統(tǒng)的角度出發(fā)，把處理機(jī)制、模型算法、芯片結(jié)構(gòu)、各層次電路直至器件的設(shè)計(jì)緊密結(jié)合起來(lái)，在單個(gè)（或少數(shù)幾個(gè)）芯片上完成整個(gè)系統(tǒng)的功能，它的設(shè)計(jì)必須是從系統(tǒng)行為級(jí)開(kāi)始的自頂向下（Top－Down）的。很多研究表明，與IC組成的系統(tǒng)相比，由于SOC設(shè)計(jì)能夠綜合并全盤(pán)考慮整個(gè)系統(tǒng)的各種情況，可以在同樣的工藝技術(shù)條件下實(shí)現(xiàn)更高性能的系統(tǒng)指標(biāo)。例如若采用SOC方法和0．35μm工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)芯片,在相同的系統(tǒng)復(fù)雜度和處理速率下，能夠相當(dāng)于采用0．18～0.25μm工藝制作的IC所實(shí)現(xiàn)的同樣系統(tǒng)的性能；還有，與采用常規(guī)IC方法設(shè)計(jì)的芯片相比,采用SOC設(shè)計(jì)方法完成同樣功能所需要的晶體管數(shù)目約可以降低l～2個(gè)數(shù)量級(jí)。

對(duì)于系統(tǒng)芯片（SOC）的發(fā)展，主要有三個(gè)關(guān)鍵的支持技術(shù)。

（1）軟、硬件的協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)。面向不同系統(tǒng)的軟件和硬件的功能劃分理論（FunctionalPartitionTheory），這里不同的系統(tǒng)涉及諸多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、數(shù)據(jù)壓縮解壓縮和加密解密系統(tǒng)等等。

（2）IP模塊庫(kù)問(wèn)題。IP模塊有三種,即軟核，主要是功能描述；固核，主要為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；和硬核，基于工藝的物理設(shè)計(jì)、與工藝相關(guān)，并經(jīng)過(guò)工藝驗(yàn)證過(guò)的。其中以硬核使用價(jià)值最高。CMOS的CPU、DRAM、SRAM、E2PROM和FlashMemory以及A／D、D／A等都可以成為硬核。其中尤以基于深亞微米的新器件模型和電路模擬為基礎(chǔ)，在速度與功耗上經(jīng)過(guò)優(yōu)化并有最大工藝容差的模塊最有價(jià)值?，F(xiàn)在,美國(guó)硅谷在80年代出現(xiàn)無(wú)生產(chǎn)線（Fabless)公司的基礎(chǔ)上，90年代后期又出現(xiàn)了一些無(wú)芯片（Chipless）的公司,專(zhuān)門(mén)銷(xiāo)售IP模塊。

（3）模塊界面間的綜合分析技術(shù),這主要包括IP模塊間的膠聯(lián)邏輯技術(shù)（gluelogictechnologies）和IP模塊綜合分析及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)等。

微電子技術(shù)從IC向SOC轉(zhuǎn)變不僅是一種概念上的突破,同時(shí)也是信息技術(shù)新發(fā)展的里程碑。通過(guò)以上三個(gè)支持技術(shù)的創(chuàng)新,它必將導(dǎo)致又一次以系統(tǒng)芯片為主的信息技術(shù)上的革命。目前，SOC技術(shù)已經(jīng)嶄露頭角，21世紀(jì)將是SOC技術(shù)真正快速發(fā)展的時(shí)期。

在新一代系統(tǒng)芯片領(lǐng)域，需要重點(diǎn)突破的創(chuàng)新點(diǎn)主要包括實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的算法和電路結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面。在微電子技術(shù)的發(fā)展歷史上,每一種算法的提出都會(huì)引起一場(chǎng)變革，例如維特比算法、小波變換等均對(duì)集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展起到了非常重要的作用,目前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊算法等也很有可能取得較大的突破。提出一種新的電路結(jié)構(gòu)可以帶動(dòng)一系列的應(yīng)用,但提出一種新的算法則可以帶動(dòng)一個(gè)新的領(lǐng)域,因此算法應(yīng)是今后系統(tǒng)芯片領(lǐng)域研究的重點(diǎn)學(xué)科之一。在電路結(jié)構(gòu)方面,在系統(tǒng)芯片中，由于射頻、存儲(chǔ)器件的加入，其中的電路結(jié)構(gòu)已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的CMOS結(jié)構(gòu)，因此需要發(fā)展更靈巧的新型電路結(jié)構(gòu)。另外，為了實(shí)現(xiàn)膠聯(lián)邏輯（GlueLogic）新的邏輯陣列技術(shù)有望得到快速的發(fā)展,在這一方面也需要做系統(tǒng)深入的研究。

5微電子與其他學(xué)科的結(jié)合誕生新的技術(shù)增長(zhǎng)點(diǎn)

微電子技術(shù)的強(qiáng)大生命力在于它可以低成本、大批量地生產(chǎn)出具有高可靠性和高精度的微電子結(jié)構(gòu)模塊。這種技術(shù)一旦與其它學(xué)科相結(jié)合,便會(huì)誕生出一系列嶄新的學(xué)科和重大的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，這方面的典型例子便是MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）技術(shù)和DNA生物芯片。前者是微電子技術(shù)與機(jī)械、光學(xué)等領(lǐng)域結(jié)合而誕生的，后者則是與生物工程技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。

微電子機(jī)械系統(tǒng)不僅是微電子技術(shù)的拓寬和延伸,它將微電子技術(shù)和精密機(jī)械加工技術(shù)相互融合，實(shí)現(xiàn)了微電子與機(jī)械融為一體的系統(tǒng)。MEMS將電子系統(tǒng)和外部世界聯(lián)系起來(lái)，它不僅可以感受運(yùn)動(dòng)、光、聲、熱、磁等自然界的外部信號(hào)，把這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成電子系統(tǒng)可以認(rèn)識(shí)的電信號(hào)，而且還可以通過(guò)電子系統(tǒng)控制這些信號(hào)，發(fā)出指令并完成該指令。從廣義上講，MEMS是指集微型傳感器、微型執(zhí)行器、信號(hào)處理和控制電路、接口電路、通信系統(tǒng)以及電源于一體的微型機(jī)電系統(tǒng)。MEMS技術(shù)是一種典型的多學(xué)科交叉的前沿性研究領(lǐng)域，它幾乎涉及到自然及工程科學(xué)的所有領(lǐng)域，如電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、光學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)、能源科學(xué)等〖3〗。

MEMS的發(fā)展開(kāi)辟了一個(gè)全新的技術(shù)領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)。它們不僅可以降低機(jī)電系統(tǒng)的成本，而且還可以完成許多大尺寸機(jī)電系統(tǒng)所不能完成的任務(wù)。正是由于MEMS器件和系統(tǒng)具有體積小、重量輕、功耗低、成本低、可靠性高、性能優(yōu)異及功能強(qiáng)大等傳統(tǒng)傳感器無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn),因而MEMS在航空、航天、汽車(chē)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)控、軍事以及幾乎人們接觸到的所有領(lǐng)域中都有著十分廣闊的應(yīng)用前景。例如微慣性傳感器及其組成的微型慣性測(cè)量組合能應(yīng)用于制導(dǎo)、衛(wèi)星控制、汽車(chē)自動(dòng)駕駛、汽車(chē)防撞氣囊、汽車(chē)防抱死系統(tǒng)（ABS）、穩(wěn)定控制和玩具；微流量系統(tǒng)和微分析儀可用于微推進(jìn)、傷員救護(hù)；信息MEMS系統(tǒng)將在射頻系統(tǒng)、全光通訊系統(tǒng)和高密度存儲(chǔ)器和顯示等方面發(fā)揮重大作用；同時(shí)MEMS系統(tǒng)還可以用于醫(yī)療、光譜分析、信息采集等等。現(xiàn)在已經(jīng)成功地制造出了尖端直徑為5μm的可以?shī)A起一個(gè)紅細(xì)胞的微型鑷子，可以在磁場(chǎng)中飛行的象蝴蝶大小的飛機(jī)等。

MEMS技術(shù)及其產(chǎn)品的增長(zhǎng)速度非常之高，目前正處在技術(shù)發(fā)展時(shí)期，再過(guò)若干年將會(huì)迎來(lái)MEMS產(chǎn)業(yè)化高速發(fā)展的時(shí)期。2000年，全世界MEMS的市場(chǎng)達(dá)到120到140億美元，而帶來(lái)的與之相關(guān)的市場(chǎng)達(dá)到1000億美元。

目前，MEMS系統(tǒng)與集成電路發(fā)展的初期情況極為相似。集成電路發(fā)展初期，其電路在今天看來(lái)是很簡(jiǎn)單的，應(yīng)用也非常有限，以軍事需求為主,但它的誘人前景吸引了人們進(jìn)行大量投資，促進(jìn)了集成電路飛速發(fā)展。集成電路技術(shù)的進(jìn)步,加快了計(jì)算機(jī)更新?lián)Q代的速度，對(duì)CPU和RAM的需求越來(lái)越大,反過(guò)來(lái)又促進(jìn)了集成電路的發(fā)展。集成電路和計(jì)算機(jī)在發(fā)展中相互推動(dòng)，形成了今天的雙贏局面，帶來(lái)了一場(chǎng)信息革命?，F(xiàn)階段的微機(jī)電系統(tǒng)專(zhuān)用性很強(qiáng)，單個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍非常有限,還沒(méi)有出現(xiàn)類(lèi)似于CPU和RAM這樣量大面廣的產(chǎn)品。隨著微機(jī)電系統(tǒng)的進(jìn)步，最后將有可能形成像微電子技術(shù)一樣有廣泛應(yīng)用前景的新產(chǎn)業(yè)，從而對(duì)人們的社會(huì)生產(chǎn)和生活方式產(chǎn)生重大影響。

當(dāng)前MEMS系統(tǒng)能否取得更更大突破，取決于兩方面的因素：第一是在微系統(tǒng)理論與基礎(chǔ)技術(shù)方面取得突破性進(jìn)展，使人們依靠掌握的理論和基礎(chǔ)技術(shù)可以高效地設(shè)計(jì)制造出所需的微系統(tǒng)；第二是找準(zhǔn)應(yīng)用突破口，揚(yáng)長(zhǎng)避短，以特別適合微系統(tǒng)應(yīng)用的重大領(lǐng)域?yàn)槟繕?biāo)進(jìn)行研究,取得突破，從而帶動(dòng)微系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在MEMS發(fā)展中需要繼續(xù)解決的問(wèn)題主要有：MEMS建模與設(shè)計(jì)方法學(xué)研究；三維微結(jié)構(gòu)構(gòu)造原理、方法、仿真及制造；微小尺度力學(xué)和熱學(xué)研究；MEMS的表征與計(jì)量方法學(xué)；納結(jié)構(gòu)與集成技術(shù)等。

微電子與生物技術(shù)緊密結(jié)合誕生的以DNA芯片等為代表的生物芯片將是21世紀(jì)微電子領(lǐng)域的另一個(gè)熱點(diǎn)和新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。它是以生物科學(xué)為基礎(chǔ)，利用生物體、生物組織或細(xì)胞等的特點(diǎn)和功能，設(shè)計(jì)構(gòu)建具有預(yù)期性狀的新物種或新品系，并與工程技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行加工生產(chǎn)，它是生命科學(xué)與技術(shù)科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物。具有附加值高、資源占用少等一系列特點(diǎn)，正日益受到廣泛關(guān)注。目前最有代表性的生物芯片是DNA芯片。

采用微電子加工技術(shù)，可以在指甲蓋大小的硅片上制作出包含有多達(dá)萬(wàn)種DNA基因片段的芯片。利用這種芯片可以在極快的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)或發(fā)現(xiàn)遺傳基因的變化等情況，這無(wú)疑對(duì)遺傳學(xué)研究、疾病診斷、疾病治療和預(yù)防、轉(zhuǎn)基因工程等具有極其重要的作用。

DNA芯片的基本思想是通過(guò)生物反應(yīng)或施加電場(chǎng)等措施使一些特殊的物質(zhì)能夠反映出某種基因的特性從而起到檢測(cè)基因的目的。目前Stanford和Affymetrix公司的研究人員已經(jīng)利用微電子技術(shù)在硅片或玻璃片上制作出了DNA芯片〖4〗。他們制作的DNA芯片是通過(guò)在玻璃片上刻蝕出非常小的溝槽，然后在溝槽中覆蓋一層DNA纖維。不同的DNA纖維圖案分別表示不同的DNA基因片段，該芯片共包括6000余種DNA基因片段。DNA（脫氧核糖核酸）是生物學(xué)中最重要的一種物質(zhì)，它包含有大量的生物遺傳信息，DNA芯片的作用非常巨大，其應(yīng)用領(lǐng)域也非常廣泛：它不僅可以用于基因?qū)W研究、生物醫(yī)學(xué)等，而且隨著DNA芯片的發(fā)展還將形成微電子生物信息系統(tǒng)，這樣該技術(shù)將廣泛應(yīng)用到農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)學(xué)和環(huán)境保護(hù)等人類(lèi)生活的各個(gè)方面，那時(shí)，生物芯片有可能象今天的IC芯片一樣無(wú)處不在。

目前的生物芯片主要是指通過(guò)平面微細(xì)加工技術(shù)及超分子自組裝技術(shù)，在固體芯片表面構(gòu)建的微分析單元和系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)化合物、蛋白質(zhì)、核酸、細(xì)胞以及其它生物組分的準(zhǔn)確、快速、大信息量的篩選或檢測(cè)。生物芯片的主要研究包括采用生物芯片的具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)、基于生物芯片的生物信息學(xué)以及高密度生物芯片的設(shè)計(jì)、檢測(cè)方法學(xué)等等。

6結(jié)語(yǔ)

在微電子學(xué)發(fā)展歷程的前50年中，創(chuàng)新和基礎(chǔ)研究曾起到非常關(guān)鍵的決定性作用。而隨著器件特征尺寸的縮小、納米電子學(xué)的出現(xiàn)、新一代SOC的發(fā)展、MEMS和DNA芯片的崛起，又提出了一系列新的課題，客觀需求正在“召喚”創(chuàng)新成果的誕生。

回顧20世紀(jì)后50年，展望21世紀(jì)前50年，即百年的微電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展歷程，使我們深切地感受到，世紀(jì)之交的微電子技術(shù)對(duì)我們既是一個(gè)重大的機(jī)遇，也是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，如果我們能夠抓住這個(gè)機(jī)遇，立足創(chuàng)新，去勇敢地迎接這個(gè)挑戰(zhàn)，則有可能使我國(guó)微電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)騰飛，在新一代微電子技術(shù)中擁有自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，促進(jìn)我國(guó)微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為迎接21世紀(jì)中葉將要到來(lái)的偉大的民族復(fù)興奠定技術(shù)基礎(chǔ)，以重鑄中華民族的輝煌！

電子學(xué)論文:硅微電子學(xué)研究論文

摘要本文展望了21世紀(jì)微電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。認(rèn)為：21世紀(jì)初的微電子技術(shù)仍將以硅基CMOS電路為主流工藝，但將突破目前所謂的物理“限制”，繼續(xù)快速發(fā)展；集成電路將逐步發(fā)展成為集成系統(tǒng)；微電子技術(shù)將與其它技術(shù)結(jié)合形成一系列新的增長(zhǎng)點(diǎn)，例如微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）、DNA芯片等。具體地講，SOC設(shè)計(jì)技術(shù)、超微細(xì)光刻技術(shù)、虛擬工廠技術(shù)、銅互連及低K互連絕緣介質(zhì)、高K柵絕緣介質(zhì)和柵工程技術(shù)、SOI技術(shù)等將在近幾年內(nèi)得到快速發(fā)展。21世紀(jì)將是我國(guó)微電子產(chǎn)業(yè)的黃金時(shí)代。

關(guān)鍵詞微電子技術(shù)集成系統(tǒng)微機(jī)電系統(tǒng)DNA芯片

1引言

綜觀人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的文明史，一切生產(chǎn)方式和生活方式的重大變革都是由于新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和新技術(shù)的產(chǎn)生而引發(fā)的，科學(xué)技術(shù)作為革命的力量，推動(dòng)著人類(lèi)社會(huì)向前發(fā)展。從50多年前晶體管的發(fā)明到目前微電子技術(shù)成為整個(gè)信息社會(huì)的基礎(chǔ)和核心的發(fā)展歷史充分證明了“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”。信息是客觀事物狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)特征的一種普遍形式，與材料和能源一起是人類(lèi)社會(huì)的重要資源，但對(duì)它的利用卻僅僅是開(kāi)始。當(dāng)前面臨的信息革命以數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化作為特征。數(shù)字化大大改善了人們對(duì)信息的利用，更好地滿足了人們對(duì)信息的需求；而網(wǎng)絡(luò)化則使人們更為方便地交換信息，使整個(gè)地球成為一個(gè)“地球村”。以數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化為特征的信息技術(shù)同一般技術(shù)不同，它具有極強(qiáng)的滲透性和基礎(chǔ)性，它可以滲透和改造各種產(chǎn)業(yè)和行業(yè)，改變著人類(lèi)的生產(chǎn)和生活方式，改變著經(jīng)濟(jì)形態(tài)和社會(huì)、政治、文化等各個(gè)領(lǐng)域。而它的基礎(chǔ)之一就是微電子技術(shù)?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，沒(méi)有微電子技術(shù)的進(jìn)步，就不可能有今天信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，微電子已經(jīng)成為整個(gè)信息社會(huì)發(fā)展的基石。

50多年來(lái)微電子技術(shù)的發(fā)展歷史，實(shí)際上就是不斷創(chuàng)新的過(guò)程，這里指的創(chuàng)新包括原始創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用創(chuàng)新等。晶體管的發(fā)明并不是一個(gè)孤立的精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，而是一系列固體物理、半導(dǎo)體物理、材料科學(xué)等取得重大突破后的必然結(jié)果。1947年發(fā)明點(diǎn)接觸型晶體管、1948年發(fā)明結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管以及以后的硅平面工藝、集成電路、CMOS技術(shù)、半導(dǎo)體隨機(jī)存儲(chǔ)器、CPU、非揮發(fā)存儲(chǔ)器等微電子領(lǐng)域的重大發(fā)明也都是一系列創(chuàng)新成果的體現(xiàn)。同時(shí)，每一項(xiàng)重大發(fā)明又都開(kāi)拓出一個(gè)新的領(lǐng)域，帶來(lái)了新的巨大市場(chǎng)，對(duì)我們的生產(chǎn)、生活方式產(chǎn)生了重大的影響。也正是由于微電子技術(shù)領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新，才能使微電子能夠以每三年集成度翻兩番、特征尺寸縮小倍的速度持續(xù)發(fā)展幾十年。自1968年開(kāi)始，與硅技術(shù)有關(guān)的學(xué)術(shù)論文數(shù)量已經(jīng)超過(guò)了與鋼鐵有關(guān)的學(xué)術(shù)論文，所以有人認(rèn)為，1968年以后人類(lèi)進(jìn)入了繼石器、青銅器、鐵器時(shí)代之后硅石時(shí)代（siliconage）〖1〗。因此可以說(shuō)社會(huì)發(fā)展的本質(zhì)是創(chuàng)新，沒(méi)有創(chuàng)新，社會(huì)就只能被囚禁在“超穩(wěn)態(tài)”陷阱之中。雖然創(chuàng)新作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的改革動(dòng)力往往會(huì)給社會(huì)帶來(lái)“創(chuàng)造性的破壞”，但經(jīng)過(guò)這種破壞后，又將開(kāi)始一個(gè)新的處于更高層次的創(chuàng)新循環(huán)，社會(huì)就是以這樣螺旋形上升的方式向前發(fā)展。

在微電子技術(shù)發(fā)展的前50年，創(chuàng)新起到了決定性的作用，而今后微電子技術(shù)的發(fā)展仍將依賴(lài)于一系列創(chuàng)新性成果的出現(xiàn)。我們認(rèn)為：目前微電子技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)很關(guān)鍵的時(shí)期，21世紀(jì)上半葉，也就是今后50年微電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和主要的創(chuàng)新領(lǐng)域主要有以下四個(gè)方面：以硅基CMOS電路為主流工藝；系統(tǒng)芯片（SystemOnAChip，SOC）為發(fā)展重點(diǎn)；量子電子器件和以分子（原子）自組裝技術(shù)為基礎(chǔ)的納米電子學(xué)；與其他學(xué)科的結(jié)合誕生新的技術(shù)增長(zhǎng)點(diǎn)，如MEMS，DNAChip等。

221世紀(jì)上半葉仍將以硅基CMOS電路為主流工藝

微電子技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)是不斷提高集成系統(tǒng)的性能及性能價(jià)格比，因此便要求提高芯片的集成度，這是不斷縮小半導(dǎo)體器件特征尺寸的動(dòng)力源泉。以MOS技術(shù)為例，溝道長(zhǎng)度縮小可以提高集成電路的速度；同時(shí)縮小溝道長(zhǎng)度和寬度還可減小器件尺寸，提高集成度，從而在芯片上集成更多數(shù)目的晶體管，將結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜、性能更加完善的電子系統(tǒng)集成在一個(gè)芯片上；此外，隨著集成度的提高，系統(tǒng)的速度和可靠性也大大提高，價(jià)格大幅度下降。由于片內(nèi)信號(hào)的延遲總小于芯片間的信號(hào)延遲，這樣在器件尺寸縮小后，即使器件本身的性能沒(méi)有提高，整個(gè)集成系統(tǒng)的性能也可以得到很大的提高。

自1958年集成電路發(fā)明以來(lái)，為了提高電子系統(tǒng)的性能，降低成本，微電子器件的特征尺寸不斷縮小，加工精度不斷提高，同時(shí)硅片的面積不斷增大。集成電路芯片的發(fā)展基本上遵循了Intel公司創(chuàng)始人之一的GordonE．Moore1965年預(yù)言的摩爾定律，即每隔三年集成度增加4倍，特征尺寸縮小倍。在這期間，雖然有很多人預(yù)測(cè)這種發(fā)展趨勢(shì)將減緩，但是微電子產(chǎn)業(yè)三十多年來(lái)發(fā)展的狀況證實(shí)了Moore的預(yù)言[2]。而且根據(jù)我們的預(yù)測(cè)，微電子技術(shù)的這種發(fā)展趨勢(shì)還將在21世紀(jì)繼續(xù)一段時(shí)期，這是其它任何產(chǎn)業(yè)都無(wú)法與之比擬的。

現(xiàn)在，0．18微米CMOS工藝技術(shù)已成為微電子產(chǎn)業(yè)的主流技術(shù)，0．035微米乃至0．020微米的器件已在實(shí)驗(yàn)室中制備成功，研究工作已進(jìn)入亞0．1微米技術(shù)階段，相應(yīng)的柵氧化層厚度只有2．0～1．0nm。預(yù)計(jì)到2010年，特征尺寸為0．05～0．07微米的64GDRAM產(chǎn)品將投入批量生產(chǎn)。

21世紀(jì)，起碼是21世紀(jì)上半葉,微電子生產(chǎn)技術(shù)仍將以尺寸不斷縮小的硅基CMOS工藝技術(shù)為主流。盡管微電子學(xué)在化合物和其它新材料方面的研究取得了很大進(jìn)展；但還不具備替代硅基工藝的條件。根據(jù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展規(guī)律，一種新技術(shù)從誕生到成為主流技術(shù)一般需要20到30年的時(shí)間，硅集成電路技術(shù)自1947年發(fā)明晶體管1958年發(fā)明集成電路,到60年代末發(fā)展成為大產(chǎn)業(yè)也經(jīng)歷了20多年的時(shí)間。另外，全世界數(shù)以萬(wàn)億美元計(jì)的設(shè)備和技術(shù)投入，已使硅基工藝形成非常強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)能力；同時(shí)，長(zhǎng)期的科研投入已使人們對(duì)硅及其衍生物各種屬性的了解達(dá)到十分深入、十分透徹的地步，成為自然界100多種元素之最，這是非常寶貴的知識(shí)積累。產(chǎn)業(yè)能力和知識(shí)積累決定了硅基工藝起碼將在50年內(nèi)仍起重要作用，人們不會(huì)輕易放棄。

目前很多人認(rèn)為當(dāng)微電子技術(shù)的特征尺寸在2015年達(dá)到0．030～0．015微米的“極限”之后，將是硅技術(shù)時(shí)代的結(jié)束，這實(shí)際上是一種誤解。且不說(shuō)微電子技術(shù)除了以特征尺寸為代表的加工工藝技術(shù)之外，還有設(shè)計(jì)技術(shù)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等方面需要進(jìn)一步的大力發(fā)展，這些技術(shù)的發(fā)展必將使微電子產(chǎn)業(yè)繼續(xù)高速增長(zhǎng)。即使是加工工藝技術(shù)，很多著名的微電子學(xué)家也預(yù)測(cè)，微電子產(chǎn)業(yè)將于2030年左右步入像汽車(chē)工業(yè)、航空工業(yè)這樣的比較成熟的朝陽(yáng)工業(yè)領(lǐng)域。即使微電子產(chǎn)業(yè)步入汽車(chē)、航空等成熟工業(yè)領(lǐng)域，它仍將保持快速發(fā)展趨勢(shì)，就像汽車(chē)、航空工業(yè)已經(jīng)發(fā)展了50多年仍極具發(fā)展?jié)摿σ粯印?

隨著器件的特征尺寸越來(lái)越小，不可避免地會(huì)遇到器件結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵工藝、集成技術(shù)以及材料等方面的一系列問(wèn)題，究其原因，主要是：對(duì)其中的物理規(guī)律等科學(xué)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)還停留在集成電路誕生和發(fā)展初期所形成的經(jīng)典或半經(jīng)典理論基礎(chǔ)上，這些理論適合于描述微米量級(jí)的微電子器件，但對(duì)空間尺度為納米量級(jí)、空間尺度為飛秒量級(jí)的系統(tǒng)芯片中的新器件則難以適用；在材料體系上，SiO2柵介質(zhì)材料、多晶硅／硅化物柵電極等傳統(tǒng)材料由于受到材料特性的制約，已無(wú)法滿足亞50納米器件及電路的需求；同時(shí)傳統(tǒng)器件結(jié)構(gòu)也已無(wú)法滿足亞50納米器件的要求，必須發(fā)展新型的器件結(jié)構(gòu)和微細(xì)加工、互連、集成等關(guān)鍵工藝技術(shù)。具體的需要?jiǎng)?chuàng)新和重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域包括：基于介觀和量子物理基礎(chǔ)的半導(dǎo)體器件的輸運(yùn)理論、器件模型、模擬和仿真軟件，新型器件結(jié)構(gòu)，高k柵介質(zhì)材料和新型柵結(jié)構(gòu)，電子束步進(jìn)光刻、13nmEUV光刻、超細(xì)線條刻蝕，SOI、GeSi／Si等與硅基工藝兼容的新型電路，低K介質(zhì)和Cu互連以及量子器件和納米電子器件的制備和集成技術(shù)等。

3量子電子器件（QED）和以分子原子自組裝技術(shù)為基礎(chǔ)的納米電子學(xué)將帶來(lái)嶄新的領(lǐng)域

在上節(jié)我們談到的以尺寸不斷縮小的硅基CMOS工藝技術(shù)，可稱(chēng)之為“scalingdown”，與此同時(shí)我們必須注意“bottomup”?！癰ottomup”最重要的領(lǐng)域有二個(gè)方面：

(1)量子電子器件（QED—QuantumElectronDevice）這里包括單電子器件和單電子存儲(chǔ)器等。它的基本原理是基于庫(kù)侖阻塞機(jī)理控制一個(gè)或幾個(gè)電子運(yùn)動(dòng)，由于系統(tǒng)能量的改變和庫(kù)侖作用，一個(gè)電子進(jìn)入到一個(gè)勢(shì)阱，則將阻止其它電子的進(jìn)入。在單電子存儲(chǔ)器中量子阱替代了通常存儲(chǔ)器中的浮柵。它的主要優(yōu)點(diǎn)是集成度高；由于只有一個(gè)或幾個(gè)電子活動(dòng)所以功耗極低；由于相對(duì)小的電容和電阻以及短的隧道穿透時(shí)間，所以速度很快；且可用于多值邏輯和超高頻振蕩。但它的問(wèn)題是制造比較困難，特別是制造大量的一致性器件很困難；對(duì)環(huán)境高度敏感，可靠性難以保證；在室溫工作時(shí)要求電容極?。é罠），要求量子點(diǎn)大小在幾個(gè)納米。這些都為集成成電路帶來(lái)了很大困難。

因此，目前可以認(rèn)為它們的理論是清楚的，工藝有待于探索和突破。

(2)以原子分子自組裝技術(shù)為基礎(chǔ)的納米電子學(xué)。這里包括量子點(diǎn)陣列（QCA—Quantum－dotCellularAutomata)和以碳納米管為基礎(chǔ)的原子分子器件等。

量子點(diǎn)陣列由量子點(diǎn)組成，至少由四個(gè)量子點(diǎn),它們之間以靜電力作用。根據(jù)電子占據(jù)量子點(diǎn)的狀態(tài)形成“0”和“1”狀態(tài)。它在本質(zhì)上是一種非晶體管和無(wú)線的方式達(dá)到陣列的高密度、低功耗和實(shí)現(xiàn)互連。其基本優(yōu)勢(shì)是開(kāi)關(guān)速度快，功耗低，集成密度高。但難以制造，且對(duì)值置變化和大小改變都極為靈敏，0．05nm的變化可以造成單元工作失效。

以碳納米管為基礎(chǔ)的原子分子器件是近年來(lái)快速發(fā)展的一個(gè)有前景的領(lǐng)域。碳原子之間的鍵合力很強(qiáng)，可支持高密度電流，而熱導(dǎo)性能類(lèi)似于金剛石，能在高集成度時(shí)大大減小熱耗散，性質(zhì)類(lèi)金屬和半導(dǎo)體，特別是它有三種可能的雜交態(tài)，而Ge、Si只有一個(gè)。這些都使碳納米管（CNT）成為當(dāng)前科研熱點(diǎn)，從1991年發(fā)現(xiàn)以來(lái)，現(xiàn)在已有大量成果涌現(xiàn)，北京大學(xué)納米中心彭練矛教授也已制備出0．33納米的CNT并提出“T形結(jié)”作為晶體管的可能性。但是問(wèn)題是如何去生長(zhǎng)有序的符合設(shè)計(jì)性能的CNT器件，更難以集成。

目前“bottomup”的量子器件和以自組裝技術(shù)為基礎(chǔ)的納米器件在制造工藝上往往與“Scalingdown”的加工方法相結(jié)合以制造器件。這對(duì)于解決高集成度CMOS電路的功耗制約將會(huì)帶來(lái)突破性的進(jìn)展。

QCA和CNT器件不論在理論上還是加工技術(shù)上都有大量工作要做，有待突破，離開(kāi)實(shí)際應(yīng)用還需較長(zhǎng)時(shí)日！但這終究是一個(gè)誘人探索的領(lǐng)域，我們期待它們將創(chuàng)出一個(gè)新的天地。

4系統(tǒng)芯片（SystemOnAChip）是21世紀(jì)微電子技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)

在集成電路（IC）發(fā)展初期，電路設(shè)計(jì)都從器件的物理版圖設(shè)計(jì)入手，后來(lái)出現(xiàn)了集成電路單元庫(kù)（Cell－Lib），使得集成電路設(shè)計(jì)從器件級(jí)進(jìn)入邏輯級(jí)，這樣的設(shè)計(jì)思路使大批電路和邏輯設(shè)計(jì)師可以直接參與集成電路設(shè)計(jì)，極大地推動(dòng)了IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但集成電路僅僅是一種半成品，它只有裝入整機(jī)系統(tǒng)才能發(fā)揮它的作用。IC芯片是通過(guò)印刷電路板（PCB）等技術(shù)實(shí)現(xiàn)整機(jī)系統(tǒng)的。盡管IC的速度可以很高、功耗可以很小，但由于PCB板中IC芯片之間的連線延時(shí)、PCB板可靠性以及重量等因素的限制，整機(jī)系統(tǒng)的性能受到了很大的限制。隨著系統(tǒng)向高速度、低功耗、低電壓和多媒體、網(wǎng)絡(luò)化、移動(dòng)化的發(fā)展，系統(tǒng)對(duì)電路的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)已無(wú)法滿足性能日益提高的整機(jī)系統(tǒng)的要求。同時(shí)，由于IC設(shè)計(jì)與工藝技術(shù)水平提高，集成電路規(guī)模越來(lái)越大，復(fù)雜程度越來(lái)越高，已經(jīng)可以將整個(gè)系統(tǒng)集成為一個(gè)芯片。目前已經(jīng)可以在一個(gè)芯片上集成108－109個(gè)晶體管，而且隨著微電子制造技術(shù)的發(fā)展，21世紀(jì)的微電子技術(shù)將從目前的3G時(shí)代逐步發(fā)展到3T時(shí)代（即存儲(chǔ)容量由G位發(fā)展到T位、集成電路器件的速度由GHz發(fā)展到燈THz、數(shù)據(jù)傳輸速率由Gbps發(fā)展到Tbps，注：1G=109、1T=1012、bps：每秒傳輸數(shù)據(jù)位數(shù)）。

正是在需求牽引和技術(shù)推動(dòng)的雙重作用下，出現(xiàn)了將整個(gè)系統(tǒng)集成在一個(gè)微電子芯片上的系統(tǒng)芯片（SystemOnAChip，簡(jiǎn)稱(chēng)SOC）概念。

系統(tǒng)芯片（SOC）與集成電路（IC）的設(shè)計(jì)思想是不同的，它是微電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一場(chǎng)革命，它和集成電路的關(guān)系與當(dāng)時(shí)集成電路與分立元器件的關(guān)系類(lèi)似，它對(duì)微電子技術(shù)的推動(dòng)作用不亞于自50年代末快速發(fā)展起來(lái)的集成電路技術(shù)。

SOC是從整個(gè)系統(tǒng)的角度出發(fā)，把處理機(jī)制、模型算法、芯片結(jié)構(gòu)、各層次電路直至器件的設(shè)計(jì)緊密結(jié)合起來(lái)，在單個(gè)（或少數(shù)幾個(gè)）芯片上完成整個(gè)系統(tǒng)的功能，它的設(shè)計(jì)必須是從系統(tǒng)行為級(jí)開(kāi)始的自頂向下（Top－Down）的。很多研究表明，與IC組成的系統(tǒng)相比，由于SOC設(shè)計(jì)能夠綜合并全盤(pán)考慮整個(gè)系統(tǒng)的各種情況，可以在同樣的工藝技術(shù)條件下實(shí)現(xiàn)更高性能的系統(tǒng)指標(biāo)。例如若采用SOC方法和0．35μm工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)芯片,在相同的系統(tǒng)復(fù)雜度和處理速率下，能夠相當(dāng)于采用0．18～0.25μm工藝制作的IC所實(shí)現(xiàn)的同樣系統(tǒng)的性能；還有，與采用常規(guī)IC方法設(shè)計(jì)的芯片相比,采用SOC設(shè)計(jì)方法完成同樣功能所需要的晶體管數(shù)目約可以降低l～2個(gè)數(shù)量級(jí)。

對(duì)于系統(tǒng)芯片（SOC）的發(fā)展，主要有三個(gè)關(guān)鍵的支持技術(shù)。

（1）軟、硬件的協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)。面向不同系統(tǒng)的軟件和硬件的功能劃分理論（FunctionalPartitionTheory），這里不同的系統(tǒng)涉及諸多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、數(shù)據(jù)壓縮解壓縮和加密解密系統(tǒng)等等。

（2）IP模塊庫(kù)問(wèn)題。IP模塊有三種,即軟核，主要是功能描述；固核，主要為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；和硬核，基于工藝的物理設(shè)計(jì)、與工藝相關(guān)，并經(jīng)過(guò)工藝驗(yàn)證過(guò)的。其中以硬核使用價(jià)值最高。CMOS的CPU、DRAM、SRAM、E2PROM和FlashMemory以及A／D、D／A等都可以成為硬核。其中尤以基于深亞微米的新器件模型和電路模擬為基礎(chǔ)，在速度與功耗上經(jīng)過(guò)優(yōu)化并有最大工藝容差的模塊最有價(jià)值。現(xiàn)在,美國(guó)硅谷在80年代出現(xiàn)無(wú)生產(chǎn)線（Fabless)公司的基礎(chǔ)上，90年代后期又出現(xiàn)了一些無(wú)芯片（Chipless）的公司,專(zhuān)門(mén)銷(xiāo)售IP模塊。

（3）模塊界面間的綜合分析技術(shù),這主要包括IP模塊間的膠聯(lián)邏輯技術(shù)（gluelogictechnologies）和IP模塊綜合分析及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)等。

微電子技術(shù)從IC向SOC轉(zhuǎn)變不僅是一種概念上的突破,同時(shí)也是信息技術(shù)新發(fā)展的里程碑。通過(guò)以上三個(gè)支持技術(shù)的創(chuàng)新,它必將導(dǎo)致又一次以系統(tǒng)芯片為主的信息技術(shù)上的革命。目前，SOC技術(shù)已經(jīng)嶄露頭角，21世紀(jì)將是SOC技術(shù)真正快速發(fā)展的時(shí)期。

在新一代系統(tǒng)芯片領(lǐng)域，需要重點(diǎn)突破的創(chuàng)新點(diǎn)主要包括實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的算法和電路結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面。在微電子技術(shù)的發(fā)展歷史上,每一種算法的提出都會(huì)引起一場(chǎng)變革，例如維特比算法、小波變換等均對(duì)集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展起到了非常重要的作用,目前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊算法等也很有可能取得較大的突破。提出一種新的電路結(jié)構(gòu)可以帶動(dòng)一系列的應(yīng)用,但提出一種新的算法則可以帶動(dòng)一個(gè)新的領(lǐng)域,因此算法應(yīng)是今后系統(tǒng)芯片領(lǐng)域研究的重點(diǎn)學(xué)科之一。在電路結(jié)構(gòu)方面,在系統(tǒng)芯片中，由于射頻、存儲(chǔ)器件的加入，其中的電路結(jié)構(gòu)已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的CMOS結(jié)構(gòu)，因此需要發(fā)展更靈巧的新型電路結(jié)構(gòu)。另外，為了實(shí)現(xiàn)膠聯(lián)邏輯（GlueLogic）新的邏輯陣列技術(shù)有望得到快速的發(fā)展,在這一方面也需要做系統(tǒng)深入的研究。

5微電子與其他學(xué)科的結(jié)合誕生新的技術(shù)增長(zhǎng)點(diǎn)

微電子技術(shù)的強(qiáng)大生命力在于它可以低成本、大批量地生產(chǎn)出具有高可靠性和高精度的微電子結(jié)構(gòu)模塊。這種技術(shù)一旦與其它學(xué)科相結(jié)合,便會(huì)誕生出一系列嶄新的學(xué)科和重大的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，這方面的典型例子便是MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）技術(shù)和DNA生物芯片。前者是微電子技術(shù)與機(jī)械、光學(xué)等領(lǐng)域結(jié)合而誕生的，后者則是與生物工程技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。

微電子機(jī)械系統(tǒng)不僅是微電子技術(shù)的拓寬和延伸,它將微電子技術(shù)和精密機(jī)械加工技術(shù)相互融合，實(shí)現(xiàn)了微電子與機(jī)械融為一體的系統(tǒng)。MEMS將電子系統(tǒng)和外部世界聯(lián)系起來(lái)，它不僅可以感受運(yùn)動(dòng)、光、聲、熱、磁等自然界的外部信號(hào)，把這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成電子系統(tǒng)可以認(rèn)識(shí)的電信號(hào)，而且還可以通過(guò)電子系統(tǒng)控制這些信號(hào)，發(fā)出指令并完成該指令。從廣義上講，MEMS是指集微型傳感器、微型執(zhí)行器、信號(hào)處理和控制電路、接口電路、通信系統(tǒng)以及電源于一體的微型機(jī)電系統(tǒng)。MEMS技術(shù)是一種典型的多學(xué)科交叉的前沿性研究領(lǐng)域，它幾乎涉及到自然及工程科學(xué)的所有領(lǐng)域，如電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、光學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)、能源科學(xué)等〖3〗。

MEMS的發(fā)展開(kāi)辟了一個(gè)全新的技術(shù)領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)。它們不僅可以降低機(jī)電系統(tǒng)的成本，而且還可以完成許多大尺寸機(jī)電系統(tǒng)所不能完成的任務(wù)。正是由于MEMS器件和系統(tǒng)具有體積小、重量輕、功耗低、成本低、可靠性高、性能優(yōu)異及功能強(qiáng)大等傳統(tǒng)傳感器無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn),因而MEMS在航空、航天、汽車(chē)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)控、軍事以及幾乎人們接觸到的所有領(lǐng)域中都有著十分廣闊的應(yīng)用前景。例如微慣性傳感器及其組成的微型慣性測(cè)量組合能應(yīng)用于制導(dǎo)、衛(wèi)星控制、汽車(chē)自動(dòng)駕駛、汽車(chē)防撞氣囊、汽車(chē)防抱死系統(tǒng)（ABS）、穩(wěn)定控制和玩具；微流量系統(tǒng)和微分析儀可用于微推進(jìn)、傷員救護(hù)；信息MEMS系統(tǒng)將在射頻系統(tǒng)、全光通訊系統(tǒng)和高密度存儲(chǔ)器和顯示等方面發(fā)揮重大作用；同時(shí)MEMS系統(tǒng)還可以用于醫(yī)療、光譜分析、信息采集等等?，F(xiàn)在已經(jīng)成功地制造出了尖端直徑為5μm的可以?shī)A起一個(gè)紅細(xì)胞的微型鑷子，可以在磁場(chǎng)中飛行的象蝴蝶大小的飛機(jī)等。

MEMS技術(shù)及其產(chǎn)品的增長(zhǎng)速度非常之高，目前正處在技術(shù)發(fā)展時(shí)期，再過(guò)若干年將會(huì)迎來(lái)MEMS產(chǎn)業(yè)化高速發(fā)展的時(shí)期。2000年，全世界MEMS的市場(chǎng)達(dá)到120到140億美元，而帶來(lái)的與之相關(guān)的市場(chǎng)達(dá)到1000億美元。

目前，MEMS系統(tǒng)與集成電路發(fā)展的初期情況極為相似。集成電路發(fā)展初期，其電路在今天看來(lái)是很簡(jiǎn)單的，應(yīng)用也非常有限，以軍事需求為主,但它的誘人前景吸引了人們進(jìn)行大量投資，促進(jìn)了集成電路飛速發(fā)展。集成電路技術(shù)的進(jìn)步,加快了計(jì)算機(jī)更新?lián)Q代的速度，對(duì)CPU和RAM的需求越來(lái)越大,反過(guò)來(lái)又促進(jìn)了集成電路的發(fā)展。集成電路和計(jì)算機(jī)在發(fā)展中相互推動(dòng)，形成了今天的雙贏局面，帶來(lái)了一場(chǎng)信息革命。現(xiàn)階段的微機(jī)電系統(tǒng)專(zhuān)用性很強(qiáng)，單個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍非常有限,還沒(méi)有出現(xiàn)類(lèi)似于CPU和RAM這樣量大面廣的產(chǎn)品。隨著微機(jī)電系統(tǒng)的進(jìn)步，最后將有可能形成像微電子技術(shù)一樣有廣泛應(yīng)用前景的新產(chǎn)業(yè)，從而對(duì)人們的社會(huì)生產(chǎn)和生活方式產(chǎn)生重大影響。

當(dāng)前MEMS系統(tǒng)能否取得更更大突破，取決于兩方面的因素：第一是在微系統(tǒng)理論與基礎(chǔ)技術(shù)方面取得突破性進(jìn)展，使人們依靠掌握的理論和基礎(chǔ)技術(shù)可以高效地設(shè)計(jì)制造出所需的微系統(tǒng)；第二是找準(zhǔn)應(yīng)用突破口，揚(yáng)長(zhǎng)避短，以特別適合微系統(tǒng)應(yīng)用的重大領(lǐng)域?yàn)槟繕?biāo)進(jìn)行研究,取得突破，從而帶動(dòng)微系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在MEMS發(fā)展中需要繼續(xù)解決的問(wèn)題主要有：MEMS建模與設(shè)計(jì)方法學(xué)研究；三維微結(jié)構(gòu)構(gòu)造原理、方法、仿真及制造；微小尺度力學(xué)和熱學(xué)研究；MEMS的表征與計(jì)量方法學(xué)；納結(jié)構(gòu)與集成技術(shù)等。

微電子與生物技術(shù)緊密結(jié)合誕生的以DNA芯片等為代表的生物芯片將是21世紀(jì)微電子領(lǐng)域的另一個(gè)熱點(diǎn)和新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。它是以生物科學(xué)為基礎(chǔ)，利用生物體、生物組織或細(xì)胞等的特點(diǎn)和功能，設(shè)計(jì)構(gòu)建具有預(yù)期性狀的新物種或新品系，并與工程技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行加工生產(chǎn)，它是生命科學(xué)與技術(shù)科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物。具有附加值高、資源占用少等一系列特點(diǎn)，正日益受到廣泛關(guān)注。目前最有代表性的生物芯片是DNA芯片。

采用微電子加工技術(shù)，可以在指甲蓋大小的硅片上制作出包含有多達(dá)萬(wàn)種DNA基因片段的芯片。利用這種芯片可以在極快的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)或發(fā)現(xiàn)遺傳基因的變化等情況，這無(wú)疑對(duì)遺傳學(xué)研究、疾病診斷、疾病治療和預(yù)防、轉(zhuǎn)基因工程等具有極其重要的作用。

DNA芯片的基本思想是通過(guò)生物反應(yīng)或施加電場(chǎng)等措施使一些特殊的物質(zhì)能夠反映出某種基因的特性從而起到檢測(cè)基因的目的。目前Stanford和Affymetrix公司的研究人員已經(jīng)利用微電子技術(shù)在硅片或玻璃片上制作出了DNA芯片〖4〗。他們制作的DNA芯片是通過(guò)在玻璃片上刻蝕出非常小的溝槽，然后在溝槽中覆蓋一層DNA纖維。不同的DNA纖維圖案分別表示不同的DNA基因片段，該芯片共包括6000余種DNA基因片段。DNA（脫氧核糖核酸）是生物學(xué)中最重要的一種物質(zhì)，它包含有大量的生物遺傳信息，DNA芯片的作用非常巨大，其應(yīng)用領(lǐng)域也非常廣泛：它不僅可以用于基因?qū)W研究、生物醫(yī)學(xué)等，而且隨著DNA芯片的發(fā)展還將形成微電子生物信息系統(tǒng)，這樣該技術(shù)將廣泛應(yīng)用到農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)學(xué)和環(huán)境保護(hù)等人類(lèi)生活的各個(gè)方面，那時(shí)，生物芯片有可能象今天的IC芯片一樣無(wú)處不在。

目前的生物芯片主要是指通過(guò)平面微細(xì)加工技術(shù)及超分子自組裝技術(shù)，在固體芯片表面構(gòu)建的微分析單元和系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)化合物、蛋白質(zhì)、核酸、細(xì)胞以及其它生物組分的準(zhǔn)確、快速、大信息量的篩選或檢測(cè)。生物芯片的主要研究包括采用生物芯片的具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)、基于生物芯片的生物信息學(xué)以及高密度生物芯片的設(shè)計(jì)、檢測(cè)方法學(xué)等等。

6結(jié)語(yǔ)

在微電子學(xué)發(fā)展歷程的前50年中，創(chuàng)新和基礎(chǔ)研究曾起到非常關(guān)鍵的決定性作用。而隨著器件特征尺寸的縮小、納米電子學(xué)的出現(xiàn)、新一代SOC的發(fā)展、MEMS和DNA芯片的崛起，又提出了一系列新的課題，客觀需求正在“召喚”創(chuàng)新成果的誕生。

回顧20世紀(jì)后50年，展望21世紀(jì)前50年，即百年的微電子科學(xué)技術(shù)發(fā)展歷程，使我們深切地感受到，世紀(jì)之交的微電子技術(shù)對(duì)我們既是一個(gè)重大的機(jī)遇，也是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，如果我們能夠抓住這個(gè)機(jī)遇，立足創(chuàng)新，去勇敢地迎接這個(gè)挑戰(zhàn)，則有可能使我國(guó)微電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)騰飛，在新一代微電子技術(shù)中擁有自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，促進(jìn)我國(guó)微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為迎接21世紀(jì)中葉將要到來(lái)的偉大的民族復(fù)興奠定技術(shù)基礎(chǔ)，以重鑄中華民族的輝煌！

電子學(xué)論文:光學(xué)與電子學(xué)相結(jié)合分析論文

0引言

光電檢測(cè)技術(shù)是光學(xué)與電子學(xué)相結(jié)合而產(chǎn)生的一門(mén)新興檢測(cè)技術(shù)［1］。它主要利用電子技術(shù)對(duì)光學(xué)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并進(jìn)一步傳遞、儲(chǔ)存、控制、計(jì)算和顯示［2］。光電檢測(cè)技術(shù)從原理上講可以檢測(cè)一切能夠影響光量和光特性的非電量。它可通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)把待檢測(cè)的非電量信息變換成為便于接受的光學(xué)信息，然后用光電探測(cè)器件將光學(xué)信息量變換成電量，并進(jìn)一步經(jīng)過(guò)電路放大、處理，以達(dá)到電信號(hào)輸出的目的［3］。然后采用電子學(xué)、信息論、計(jì)算機(jī)及物理學(xué)等方法分析噪聲產(chǎn)生的原因和規(guī)律，以便于進(jìn)行相應(yīng)的電路改進(jìn)，更好地研究被噪聲淹沒(méi)的微弱有用信號(hào)的特點(diǎn)與相關(guān)性，從而了解非電量的狀態(tài)。微弱信號(hào)檢測(cè)的目的是從強(qiáng)噪聲中提取有用信號(hào)，同時(shí)提高檢測(cè)系統(tǒng)輸出信號(hào)的信噪比。

1光電檢測(cè)電路的基本構(gòu)成

光電探測(cè)器所接收到的信號(hào)一般都非常微弱，而且光探測(cè)器輸出的信號(hào)往往被深埋在噪聲之中，因此，要對(duì)這樣的微弱信號(hào)進(jìn)行處理，一般都要先進(jìn)行預(yù)處理，以將大部分噪聲濾除掉，并將微弱信號(hào)放大到后續(xù)處理器所要求的電壓幅度。這樣，就需要通過(guò)前置放大電路、濾波電路和主放大電路來(lái)輸出幅度合適、并已濾除掉大部分噪聲的待檢測(cè)信號(hào)。其光電檢測(cè)模塊的組成框圖如圖1所示。

2光電二極管的工作模式與等效模型

2．1光電二極管的工作模式

光電二極管一般有兩種模式工作：零偏置工作和反偏置工作，圖2所示是光電二極管的兩種模式的偏置電路。圖中，在光伏模式時(shí)，光電二極管可非常精確的線性工作；而在光導(dǎo)模式時(shí)，光電二極管可實(shí)現(xiàn)較高的切換速度，但要犧牲一定的線性。事實(shí)上，在反偏置條件下，即使無(wú)光照，仍有一個(gè)很小的電流(叫做暗電流或無(wú)照電流1。而在零偏置時(shí)則沒(méi)有暗電流，這時(shí)二極管的噪聲基本上是分路電阻的熱噪聲；在反偏置時(shí)，由于導(dǎo)電產(chǎn)生的散粒噪聲成為附加的噪聲源。因此，在設(shè)計(jì)光電二極管電路的過(guò)程中，通常是針對(duì)光伏或光導(dǎo)兩種模式之一進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)，而不是對(duì)兩種模式都進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)［4］。

一般來(lái)說(shuō)，在光電精密測(cè)量中，被測(cè)信號(hào)都比較微弱，因此，暗電流的影響一般都非常明顯。本設(shè)計(jì)由于所討論的待檢測(cè)信號(hào)也是十分微弱的信號(hào)，所以，盡量避免噪聲干擾是首要任務(wù)，所以，設(shè)計(jì)時(shí)采用光伏模式。

2．2光電二極管的等效電路模型

工作于光伏方式下的光電二極管的工作模型如圖3所示，它包含一個(gè)被輻射光激發(fā)的電流源、一個(gè)理想的二極管、結(jié)電容和寄生串聯(lián)及并聯(lián)電阻。圖中，IL為二極管的漏電流；ISC為二極管的電流；RPD為寄生電阻；CPD為光電二極管的寄生電容；ePD為噪聲源；Rs為串聯(lián)電阻。

由于工作于該光伏方式下的光電二極管上沒(méi)有壓降，故為零偏置。在這種方式中，影響電路性能的關(guān)鍵寄生元件為CPD和RPD，它們將影響光檢測(cè)電路的頻率穩(wěn)定性和噪聲性能。CPD是由光電二極管的P型和N型材料間的耗盡層寬度產(chǎn)生的。耗盡層越窄，結(jié)電容的值越大。相反，較寬的耗盡層(如PIN光電二極管)會(huì)表現(xiàn)出較寬的頻譜響應(yīng)。硅二極管結(jié)電容的數(shù)值范圍大約在20或25pF到幾千pF以上。而光電二極管的寄生電阻RPD(也稱(chēng)作"分流"電阻或"暗"電阻)，則與光電二極管的偏置有關(guān)。

與光伏電壓方式相反，光導(dǎo)方式中的光電二極管則有一個(gè)反向偏置電壓加至光傳感元件的兩端。當(dāng)此電壓加至光檢測(cè)器件時(shí)，耗盡層的寬度會(huì)增加，從而大幅度地減小寄生電容CPD的值。寄生電容值的減小有利于高速工作，然而，線性度和失調(diào)誤差尚未最優(yōu)化。這個(gè)問(wèn)題的折衷設(shè)計(jì)將增加二極管的漏電流IL和線性誤差。

3電路設(shè)計(jì)

3．1主放大器設(shè)計(jì)

眾多需要檢瀏的微弱光信號(hào)通常都是通過(guò)各種傳感器來(lái)進(jìn)行非電量的轉(zhuǎn)換，從而使檢測(cè)對(duì)象轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?電流或電壓)。由于所測(cè)對(duì)象本身為微弱量，同時(shí)受各種不同傳感器靈敏度的限制，因而所得到的電量自然是小信號(hào)，一般不能直接用于采樣處理。本設(shè)計(jì)中的光電二極管前置放大電路主要起到電流轉(zhuǎn)電壓的作用，但后續(xù)電路一般為A／D轉(zhuǎn)換電路，所需電壓幅值一般為2V。然而，即使是這樣，而輸出的電壓信號(hào)一般還需要繼續(xù)放大幾百倍，因此還需應(yīng)用主放大電路。其典型放大電路如圖4所示。

該主放大器的放大倍數(shù)為A=l＋R2/R3，其中R2為反饋電阻。為了后續(xù)電路的正常工作，設(shè)計(jì)時(shí)需要設(shè)定合理的R2和R1值，以便得到所需幅值的輸出電壓。即有

3．2濾波器設(shè)計(jì)

為使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔并具有良好的信噪比,設(shè)計(jì)時(shí)還需要用帶通濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。為保證測(cè)量的精確性，本設(shè)計(jì)在前置放大電路之后加人二階帶通濾波電路，以除去有用信號(hào)頻帶以外的噪聲，包括環(huán)境噪聲及由前置放大器引人的噪聲。這里采用的有源帶通濾波器可選通某一頻段內(nèi)的信號(hào)，而抑制該頻段以外的信號(hào)。Q為品質(zhì)因數(shù)，Q值越大，則隨著頻率的變化，增益衰減越快。這是因?yàn)橹行念l率一定時(shí)，Q值越大，所通過(guò)的頻帶越窄，濾波器的選擇性好。

有源濾波器是一種含有半導(dǎo)體三極管、集成運(yùn)算放大器等有源器件的濾波電路。這種濾波器相對(duì)于無(wú)源濾波器的特點(diǎn)是體積小、重量輕、價(jià)格低、結(jié)構(gòu)牢固、可以集成。由于運(yùn)算放大器具有輸人阻抗高、輸出阻抗低、高的開(kāi)環(huán)增益和良好的穩(wěn)定性，且構(gòu)成簡(jiǎn)單而且性能優(yōu)良。本設(shè)計(jì)選用了去處放大器來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)選用了去處放大器來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖6所示的二階帶通濾波器是一種二階壓控電壓源(VCVS)帶通濾波器，其濾波電路采用有源濾波器完成，并由二階壓控電壓源(VCVS)低通濾波器和二階壓控電壓源高通濾波器串接組成帶通濾波器。

4完整的檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

本光電檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的完整電路如圖7所示。為方便表示，電路中的R2、R3即為前面等效電路模型中的RT、RF。前級(jí)部分由光電轉(zhuǎn)換二極管與前級(jí)放大器組成，這也是光電檢測(cè)電路的核心部分，其器件選用高性能低噪聲運(yùn)算放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)電路匹配并將光電流轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)倍的放大。然而，雖然前級(jí)放大倍數(shù)可以設(shè)計(jì)得很大，但由于反饋電阻會(huì)引入熱噪聲而限制電路的信噪比，因此前級(jí)信號(hào)不能無(wú)限放大。

5結(jié)束語(yǔ)

本文研究了光電檢測(cè)系統(tǒng)的原理和設(shè)計(jì)方法。通過(guò)從經(jīng)濟(jì)和實(shí)用的角度對(duì)相關(guān)的光電轉(zhuǎn)換器件和前置放大器進(jìn)行了選擇和電路設(shè)計(jì)，從而確定了關(guān)鍵元器件的參數(shù)。實(shí)際使用證明：該設(shè)計(jì)可以滿足一般光電檢測(cè)場(chǎng)合的需要。

電子學(xué)論文:電工電子學(xué)閱卷心得淺談

摘要: 電工電子學(xué)是中國(guó)石油大學(xué)的一門(mén)國(guó)家級(jí)精品課程,本文介紹了該課程的試卷批閱流程及特點(diǎn)。在閱卷時(shí)采取集體閱卷、試閱、流水作業(yè)、復(fù)查和反復(fù)檢查的標(biāo)準(zhǔn)流程,有效避免錯(cuò)判和錯(cuò)給分的現(xiàn)象。借助于Excel軟件進(jìn)行單題成績(jī)的登記、再查、謄寫(xiě)的標(biāo)準(zhǔn)流程,避免分?jǐn)?shù)登記錯(cuò)誤、分?jǐn)?shù)計(jì)算錯(cuò)誤,并根據(jù)學(xué)生的各題得分情況用EXCEL軟件對(duì)試卷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,從中發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題,以便于進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞: 電工電子學(xué);閱卷;Excel;分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì);試卷分析

0引言

考試是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的階段性總結(jié)和評(píng)價(jià),也是對(duì)教師教學(xué)情況的評(píng)判。對(duì)于大學(xué)生來(lái)說(shuō),考試成績(jī)還成為了個(gè)人能力的重要指標(biāo),好的成績(jī)能成為各種機(jī)會(huì)的敲門(mén)磚。所以教師對(duì)于閱卷工作一定要認(rèn)真負(fù)責(zé),要做到公平、公正,這不只是本科評(píng)估的要求,更是教師的責(zé)任。而且,學(xué)生的答題情況還在很大程度上反映了老師的教學(xué)情況,可以從中發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題,從而在以后的教學(xué)中不斷改進(jìn),使教學(xué)水平不斷提高。

電工電子學(xué)是中國(guó)石油大學(xué)的國(guó)家級(jí)精品課程,在課程建設(shè)過(guò)程中,經(jīng)過(guò)不斷探索改進(jìn),總結(jié)了一套比較好的閱卷方法,既提高了閱卷效率,又提高了準(zhǔn)確性,同時(shí)還進(jìn)行試卷統(tǒng)計(jì)分析,便于進(jìn)一步提高試卷質(zhì)量,并從答卷情況中分析講課過(guò)程中存在的問(wèn)題,以便進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量。下面從幾個(gè)主要方面說(shuō)明電工電子學(xué)課程的閱卷方法和特點(diǎn)。

1閱卷方法

1.1 集體閱卷多年來(lái),電工電子學(xué)課程一直采取集體閱卷的方式,尤其在高校擴(kuò)招后,集體閱卷的優(yōu)勢(shì)更加明顯。集體閱卷有兩大優(yōu)點(diǎn):

1.1.1 質(zhì)量高,效率高擴(kuò)招后,教師教授的班數(shù)增加,一般在七個(gè)班到十幾個(gè)班,如果獨(dú)立閱卷,一則不可能及時(shí)上報(bào)成績(jī)(不負(fù)責(zé)任的閱卷方式除外),二則因閱卷時(shí)間太長(zhǎng),教師身心疲憊,閱卷質(zhì)量容易越來(lái)越低,并且很容易出錯(cuò)。而集體閱卷則體現(xiàn)了合作互助的優(yōu)勢(shì),每個(gè)人都不太累,而且人多不沉悶,一般在一天到一天半的時(shí)間內(nèi)即可完成。因時(shí)間短,故每人都精力充沛,閱卷質(zhì)量高。而且每人只閱一道或兩道題,在思維上簡(jiǎn)單,容易對(duì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)掌握得一致,公平性好,而且閱卷速度快,一般在閱過(guò)十幾份卷后就基本不再需要看答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)了。

1.1.2 教學(xué)研討集體閱卷還是一個(gè)很好的教學(xué)研討的機(jī)會(huì)。

在閱卷開(kāi)始前,首先討論標(biāo)準(zhǔn)答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),往往會(huì)有不同意見(jiàn),討論的過(guò)程就是互相學(xué)習(xí)提高的過(guò)程。

在閱卷過(guò)程中,教師都會(huì)把學(xué)生的各種不同的甚至稀奇古怪的做法講出來(lái),針對(duì)一些典型問(wèn)題一般要進(jìn)行簡(jiǎn)短的討論,分析為什么會(huì)有這種情況發(fā)生,在教學(xué)中應(yīng)該如何教導(dǎo)學(xué)生才能使其真正領(lǐng)會(huì),從而在今后的教學(xué)過(guò)程中避免這種情況的發(fā)生。

有的時(shí)候是因?yàn)轭}目不太嚴(yán)謹(jǐn)以至部分同學(xué)產(chǎn)生歧義,以后如何避免,本次應(yīng)該如何評(píng)判,等等。例如,數(shù)字電路的組合邏輯電路設(shè)計(jì)中沒(méi)有真值表直接得到的情況,討論結(jié)果,一是因題目并沒(méi)有嚴(yán)格要求一定要真值表,而學(xué)生通過(guò)其他手段進(jìn)行分析得到了正確的表達(dá)式,應(yīng)該全部得分,二是學(xué)生的理解還存在問(wèn)題,其實(shí)是知識(shí)理解不深造成的,在今后的教學(xué)過(guò)程中要強(qiáng)調(diào)分析的方法和步驟,因?yàn)椴灰?guī)范的做法是不可取的,三是在今后出題時(shí)應(yīng)該詳細(xì)說(shuō)明都要求哪些結(jié)果。

因?yàn)檫@種研討是針對(duì)學(xué)生答題中出現(xiàn)的具體問(wèn)題進(jìn)行討論的,但由于時(shí)間限制不能討論得非常深入,所以可以作為正常教學(xué)研討活動(dòng)的有效補(bǔ)充。

1.1.3 深刻把握學(xué)生存在的問(wèn)題由于每位老師只閱其中的一道或兩道題,所以對(duì)于學(xué)生的答題情況掌握得深刻,能夠發(fā)現(xiàn)學(xué)生比較集中的問(wèn)題。一般地,在一道中學(xué)生犯錯(cuò)的模式不過(guò)幾種,大同小異,由此可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生錯(cuò)誤的癥結(jié)所在,由此對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行改進(jìn),以便讓學(xué)生更好地掌握知識(shí),減少犯錯(cuò)學(xué)生的比例,提高教學(xué)質(zhì)量。試卷批完后,閱卷教師都要向主講教師匯報(bào)答題情況,并由主講教師記入試卷總結(jié),為進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)方法以及改進(jìn)試卷質(zhì)量做一個(gè)很好的參考。

例如,選擇題內(nèi)容較雜,僅從分?jǐn)?shù)上看不出問(wèn)題。在某次考試中,閱卷教師發(fā)現(xiàn)其中一道選擇題出錯(cuò)率很高,屬于不正常情況,故當(dāng)場(chǎng)提出。該題目的電路如圖1所示,要求當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)兩燈的明暗情況。該題的考點(diǎn)在于電源為一直流電源,而變壓器只能對(duì)正弦交流電源進(jìn)行電壓變換。而很多學(xué)生并未注意到加的是直流電源,理所當(dāng)然地按照交流電源計(jì)算,所以大面積出錯(cuò)。一方面說(shuō)明學(xué)生觀察不仔細(xì)從而失分,另一方面該題有“陷阱”嫌疑。改進(jìn)措施:對(duì)于類(lèi)似的題目,應(yīng)該在題目敘述中強(qiáng)調(diào)“電源為直流電源”。

1.2 試閱一份好的試卷應(yīng)該難易適中,使得學(xué)生成績(jī)呈正態(tài)分析。如果題目偏難,則會(huì)出現(xiàn)成績(jī)總體偏低、優(yōu)良率低、不及格率高的現(xiàn)象。如果全部閱完卷總完分才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題就被動(dòng)了。如果對(duì)分?jǐn)?shù)用某種算法處理,如“開(kāi)方乘十”或統(tǒng)一加分等,都是本科評(píng)估所不允許的;如果不作處理,則會(huì)成績(jī)總體偏低,學(xué)生的成績(jī)不能反映學(xué)生的水平,至少是不能反映學(xué)生的相對(duì)水平,對(duì)學(xué)生是不公平的;如果重新修改評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)重新閱卷,則會(huì)在試卷上普遍留下太多的改動(dòng)痕跡,這在本科評(píng)估中也是會(huì)受到質(zhì)疑的。

為避免以上問(wèn)題,應(yīng)該先取一個(gè)班的試卷為樣本進(jìn)行預(yù)先評(píng)估。

試閱時(shí),各老師對(duì)一個(gè)班的試卷同時(shí)進(jìn)行,并不斷報(bào)告每題的得分情況及出錯(cuò)情況,并不斷總結(jié)比較普遍的錯(cuò)誤方式,如果需要?jiǎng)t適時(shí)修改評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。如果試卷嚴(yán)重不合理,則中途就會(huì)發(fā)現(xiàn),否則,就在整班閱完后立即總分,算出試卷成績(jī),各檔次人數(shù),如果分布不合理,則根據(jù)具體情況調(diào)整評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),并重新閱卷。

1.3 流水批卷在流水閱卷時(shí),每題的得分只記在題目左上角,并不登到封面上,這樣閱卷效率高,并且封面比較干凈。閱卷時(shí)必須避免既有加分又有減分的情況,我們統(tǒng)一用加分,因?yàn)榧臃种瓶杀苊舛嘟o分或遺漏的情況。

閱卷中還實(shí)行復(fù)查制。每位教師在閱完所有的試卷后,再?gòu)?fù)查一遍,主要查評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)是否一致,有沒(méi)有多給分或漏分的情況,然后再查一下每題的總分是否正確。這次復(fù)查必須是認(rèn)真進(jìn)行的,尤其保證不能有錯(cuò)給分或漏給分的情況。

然后再?gòu)?fù)查一遍,這次的復(fù)查主要針對(duì)分?jǐn)?shù)加得是否正確,可由助教完成,如果由教師完成,則應(yīng)交換來(lái)做。

至此,教師的閱卷工作就可以告一段落了。

1.4 用Excel錄入成績(jī)這項(xiàng)工作可由助教完成,但應(yīng)事先準(zhǔn)備好名單及處理模板。

錄入方法:由助教兩人一組,一人念一人錄,把每道題的成績(jī)都錄入到事先準(zhǔn)備好的Excel表格中。錄完后,將成績(jī)打印出來(lái)再進(jìn)行核對(duì),打印出來(lái)不容易出錯(cuò)。核對(duì)時(shí),兩人互換,原來(lái)念成績(jī)的拿成績(jī)單,原來(lái)錄入的念試卷上每題的得分。一般在這個(gè)過(guò)程中多少總會(huì)有點(diǎn)錯(cuò)誤,經(jīng)過(guò)核對(duì)后就不會(huì)再有錯(cuò)誤了。

有的文獻(xiàn)采用了另一種核對(duì)方法:由兩人分別將各題成績(jī)錄入到兩個(gè)Excel表中,然后利用Excel的公式功能對(duì)兩個(gè)文件進(jìn)行對(duì)比,但本文的方法效率要高些。

由于用Excel可以很容易地實(shí)現(xiàn)總分的功能,所以總成績(jī)就不必人工口算了。

成績(jī)核對(duì)無(wú)誤后,就可以由助教對(duì)照著成績(jī)單上的各題分?jǐn)?shù)及總分謄寫(xiě)到試卷的封面上了。

至此,閱卷完畢。教師的主要任務(wù)是題目的審閱,分?jǐn)?shù)的給定,而總分、謄寫(xiě)等工作則可由助教或研究生完成,減輕了老師的工作量,提高了效率。

2試卷分析

每題的得分都錄入到了Excel表中,這就為試卷分析提供了方便。成績(jī)錄入及分析模板應(yīng)該在閱卷前完成。

試卷分析主要使用得分率,其次為方差,因每題分?jǐn)?shù)不同,故平均分并無(wú)太大意義。

考慮到每次閱卷使用方便,特將成績(jī)錄入模板進(jìn)行如下設(shè)計(jì)。

由于每個(gè)學(xué)生班的人數(shù)不盡相同,所以在計(jì)算時(shí)不應(yīng)按人數(shù)計(jì)算,比如“Average(I4:I33)”,而應(yīng)該按列計(jì)算,即“Average(I:I)”。為了保證按列計(jì)算的正確性,在每一項(xiàng)成績(jī)所在列中,除了中文的說(shuō)明字符外,不應(yīng)再有其他數(shù)字,所以統(tǒng)計(jì)分析工作都放在成績(jī)右側(cè)的列中進(jìn)行。

統(tǒng)計(jì)時(shí),主要統(tǒng)計(jì)每道題及總分的平均成績(jī)、得分率、方差值。為了模板的通用性及計(jì)算得分率方便直觀,還應(yīng)列出每題總分。

統(tǒng)計(jì)模板的截圖如圖2所示。

其中,得分率和方差是考察的重要內(nèi)容。

例如,在圖2所示的成績(jī)分析表中,三(4)題的得分率只有30%,四(1)題的得分率只有50%,這兩題需要重點(diǎn)關(guān)注。

三(4)題的題目為:設(shè)八位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809的輸入電壓范圍為0～5V,求最小分辨電壓ULSB,以及輸入電壓為4.5V時(shí)輸出的二進(jìn)制數(shù)。

經(jīng)分析,該題得分率的原因主要為:①該部分內(nèi)容為最后一次課時(shí)講授,時(shí)間緊張,學(xué)生出現(xiàn)浮躁情緒;②該內(nèi)容夾在介紹性的內(nèi)容當(dāng)中,部分同學(xué)未認(rèn)真聽(tīng)講,誤認(rèn)為不考,未聽(tīng)講也未復(fù)習(xí);③學(xué)時(shí)分配偏少,未能細(xì)講;④對(duì)于非電專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō),對(duì)這類(lèi)問(wèn)題理解較困難,單靠死記硬背則容易出錯(cuò)。

雖然該題的分?jǐn)?shù)少,但得分率嚴(yán)重偏低,說(shuō)明學(xué)生未能掌握知識(shí),所以必須改進(jìn)教學(xué)方法。措施為:①適當(dāng)增加學(xué)時(shí),放慢進(jìn)度,適當(dāng)舉兩個(gè)例題;②重點(diǎn)強(qiáng)調(diào),提醒學(xué)生應(yīng)該掌握哪些知識(shí),以及在工作中可能會(huì)遇到的類(lèi)似問(wèn)題,加深印象。

經(jīng)過(guò)調(diào)整后,在以后的考試中,這類(lèi)題目的得分率提高到了60%~70%,效果明顯。

四(1)題考核整流濾波穩(wěn)壓電路的知識(shí),電路圖如圖3所示,要求學(xué)生求解電路主要器件的參數(shù)。該題目的主要原因是:講課時(shí)主要以W7805和W7815為例進(jìn)行講解,雖然講了78系列穩(wěn)壓器件的命名規(guī)則,但部分同學(xué)知識(shí)復(fù)習(xí)不全面,故不知道W7818為何物,從而造成失分。這也暴露了講課的局限性,故在后來(lái)的講課中,有意識(shí)地在舉例時(shí)多用幾種器件,并強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的系列性,以加深學(xué)生的印象。在后來(lái)的考試中,該類(lèi)題的得分率都達(dá)到了70%以上。

3結(jié)論

本文總結(jié)了我校國(guó)家級(jí)精品課程―電工電子學(xué)在教學(xué)實(shí)踐中多年積累的閱卷經(jīng)驗(yàn)。閱卷采取了集體閱卷、試閱、流水作業(yè)、復(fù)查、反復(fù)檢查、登記、再查、謄寫(xiě)的標(biāo)準(zhǔn)流程,有效避免了錯(cuò)判、錯(cuò)算的現(xiàn)象,實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)高效的閱卷方式,并對(duì)學(xué)生的各題得分情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì),實(shí)現(xiàn)試卷分析,為后來(lái)的提高教學(xué)質(zhì)量提供了參考依據(jù)。

電子學(xué)論文:利用電子學(xué)檔進(jìn)行外語(yǔ)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的特征與功效

摘要： 基于電子學(xué)檔的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)以其較強(qiáng)的人文性、個(gè)性化、開(kāi)放性和多元化特征強(qiáng)調(diào)元認(rèn)知和自我反思。本文從分析其特征的基礎(chǔ)上，探討如何在大學(xué)外語(yǔ)教學(xué)中通過(guò)建立電子學(xué)檔，充分發(fā)揮其評(píng)價(jià)、反饋和管理功能，使其成為培養(yǎng)學(xué)生信息技術(shù)、問(wèn)題解決、協(xié)作交流、元認(rèn)知等諸多方面的能力和態(tài)度的有效工具。

關(guān)鍵詞： 電子學(xué)檔；學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)；元認(rèn)知策略

1問(wèn)題的提出

學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)是教學(xué)過(guò)程中一個(gè)重要組成部分，我國(guó)傳統(tǒng)教學(xué)評(píng)價(jià)依賴(lài)于終結(jié)性評(píng)價(jià)，關(guān)注等級(jí)、名次和知識(shí)，重視課程和技能，把教室內(nèi)評(píng)定（測(cè)驗(yàn)、小考和家庭作業(yè)）和標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)驗(yàn)當(dāng)成衡量學(xué)生學(xué)習(xí)優(yōu)劣的唯一依據(jù)，忽視學(xué)生的成長(zhǎng)和發(fā)展，忽視對(duì)學(xué)生情感、學(xué)習(xí)策略、文化意識(shí)及綜合素質(zhì)的考察，缺乏以人為本的教學(xué)理念。

作為教學(xué)信息化進(jìn)程中產(chǎn)生的一種新事物，電子學(xué)檔（E-Portfolio）以其信息強(qiáng)大的交互性、數(shù)據(jù)收集整理的即時(shí)性和方便性特點(diǎn)，通過(guò)文本、視聽(tīng)文件、超媒體、超文本鏈接、數(shù)碼照片和動(dòng)畫(huà)等各種媒體，長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)地收集和管理個(gè)人信息和學(xué)習(xí)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了在教學(xué)中對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的有效結(jié)果和學(xué)生的發(fā)展?jié)撃苓M(jìn)行整體價(jià)值判斷的過(guò)程。

2電子學(xué)檔在外語(yǔ)教學(xué)中的運(yùn)用

2.1 利用電子學(xué)檔進(jìn)行學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的理論基礎(chǔ)多元智力學(xué)習(xí)理論認(rèn)為人的智力至少有八種：語(yǔ)言智力、邏輯―數(shù)學(xué)智力、空間關(guān)系智力、形體運(yùn)動(dòng)智力、音樂(lè)智力、人際關(guān)系智力、個(gè)人內(nèi)省智力和自然智力，因而不能用固定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)測(cè)試、要求不同的學(xué)生。多元智力理論的提出從神經(jīng)心理學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)、發(fā)展心理學(xué)、心理測(cè)量學(xué)等多學(xué)科上支持了檔案測(cè)評(píng)。

2.2 電子學(xué)檔在外語(yǔ)教學(xué)中的運(yùn)用

2.2.1 學(xué)生的基本信息學(xué)生的基本信息包括標(biāo)識(shí)，外標(biāo)識(shí)，姓名，電話，通訊地址，擴(kuò)展信息（學(xué)生個(gè)人有關(guān)的其他信息，主要包括注冊(cè)日期，自我介紹，專(zhuān)長(zhǎng)，個(gè)人愛(ài)好，學(xué)習(xí)風(fēng)格等）。

2.2.2 學(xué)業(yè)信息

2.2.2.1 學(xué)習(xí)任務(wù)的識(shí)別學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)的識(shí)別主要是指識(shí)別自己與所從事的學(xué)習(xí)活動(dòng)相關(guān)的心理、任務(wù)操作因素。

2.2.2.2 制定學(xué)習(xí)目標(biāo)在自我識(shí)別基礎(chǔ)上，學(xué)生在教師指導(dǎo)下制定不同層次、階段的學(xué)習(xí)目標(biāo)（包括課程學(xué)習(xí)目標(biāo)、小組學(xué)習(xí)與研究目標(biāo)、個(gè)人學(xué)習(xí)與發(fā)展目標(biāo)），并將總目標(biāo)分解為階段性目標(biāo)，使其具體化、個(gè)性化、具有可操作性和可檢測(cè)性。

2.2.2.3 選擇學(xué)習(xí)策略二語(yǔ)習(xí)得者從獲得語(yǔ)言輸入到語(yǔ)言輸出的感知、識(shí)別、選擇、內(nèi)化、提取和使用的全部過(guò)程即學(xué)習(xí)策略的選擇運(yùn)用過(guò)程，對(duì)其語(yǔ)言學(xué)習(xí)潛能和語(yǔ)言學(xué)能的發(fā)展有重要的制約作用。

2.2.2.4 評(píng)價(jià)信息評(píng)價(jià)信息是學(xué)生學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的匯總，應(yīng)包括評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和成績(jī)記錄。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)由師生從語(yǔ)言層面（詞、句、篇章）、語(yǔ)言技能（聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫(xiě)）和心理過(guò)程（識(shí)別、記憶、理解、推理、概括和重構(gòu)等過(guò)程）等三個(gè)方面共同討論制定；評(píng)價(jià)主體有教師評(píng)價(jià)、自我和同伴評(píng)價(jià)等多種形式。

2.2.3 反思總結(jié)反思總結(jié)主要是指學(xué)生以書(shū)面論文的形式圍繞認(rèn)知主體對(duì)自身在學(xué)習(xí)活動(dòng)中的心理狀態(tài)、能力、目標(biāo)、策略等方面的認(rèn)知以及對(duì)自身認(rèn)知活動(dòng)的計(jì)劃、監(jiān)控和評(píng)價(jià)等方面做出的反思。

3利用電子學(xué)檔進(jìn)行學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的特征與功效

3.1 利用電子學(xué)檔進(jìn)行學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的特征

3.1.1 人文性此特征把學(xué)生看作一個(gè)全面發(fā)展的人，盡可能客觀真實(shí)地評(píng)價(jià)其學(xué)業(yè)成績(jī)和能力品質(zhì)，它不僅要評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)知識(shí)的獲取程度（目標(biāo)導(dǎo)向），還要評(píng)價(jià)學(xué)生應(yīng)用、分析、綜合、創(chuàng)造性思維等高層次的智力因素，以及興趣、態(tài)度、情感等方面的非智力因素。

3.1.2 個(gè)性化電子學(xué)檔創(chuàng)作活動(dòng)的核心是學(xué)習(xí)者個(gè)體的獨(dú)立思考和創(chuàng)新呈現(xiàn)出個(gè)人風(fēng)格。學(xué)生可自行決定如何組織電子學(xué)檔的內(nèi)容，決定評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)，此特征還體現(xiàn)在檔案是個(gè)人學(xué)習(xí)與成長(zhǎng)的記錄。

3.1.3 開(kāi)放性電子學(xué)檔完成之后，可利用網(wǎng)絡(luò)條件鏈接在教育網(wǎng)絡(luò)資源上，在任何時(shí)候、任何地方、任何教師（學(xué)生）都可以將自己最新的電子學(xué)檔添加入資料庫(kù)，成為全體師生共享的豐富教學(xué)資源。

3.1.4 多元性評(píng)價(jià)的多元性是指評(píng)價(jià)主體、內(nèi)容和手段的多樣性。如：除采用傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)驗(yàn)的手段之外，還要采用一種“另類(lèi)評(píng)價(jià)”，即采用觀察、記錄、展示、演說(shuō)、辯論、調(diào)查問(wèn)卷等多種方式進(jìn)行；評(píng)價(jià)主體不僅僅是教師，還可以是學(xué)習(xí)者本人和學(xué)習(xí)同伴等。

3.2 電子學(xué)檔的功效

3.2.1 評(píng)價(jià)功能電子學(xué)檔對(duì)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)具有事實(shí)描述和價(jià)值判斷兩種功能。

3.2.2 反饋功能由于電子學(xué)檔用于存放學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中包括學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)、學(xué)習(xí)策略、學(xué)習(xí)自省等在內(nèi)的各種學(xué)習(xí)材料，教師可從中獲取很多有關(guān)學(xué)生知識(shí)獲取和能力發(fā)展的各種信息。如學(xué)生的當(dāng)前水平、學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)策略、學(xué)習(xí)風(fēng)格、個(gè)性特征及發(fā)展?jié)撃艿?。教師可根?jù)這些信息及時(shí)制定或調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、方法和計(jì)劃以適應(yīng)學(xué)生的發(fā)展需要。

3.2.3 管理功能基于電子學(xué)檔的學(xué)習(xí)過(guò)程包括學(xué)生的自我監(jiān)察、指導(dǎo)、強(qiáng)化和評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)，這是由一系列互動(dòng)的、以動(dòng)態(tài)方式彼此影響的組成部分構(gòu)成的活動(dòng)，這些環(huán)節(jié)可使學(xué)生成為能夠參與、控制并管理學(xué)習(xí)過(guò)程的自我調(diào)節(jié)的主體，形成對(duì)自己學(xué)習(xí)的元認(rèn)知并掌握一整套策劃、啟動(dòng)、實(shí)施、監(jiān)控、調(diào)節(jié)和評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)的自我管理技能。

電子學(xué)論文:電工電子學(xué)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐

摘要： 本文提出了關(guān)于電工學(xué)實(shí)行“四段式”教學(xué)模式的設(shè)想。四段式教學(xué)是指：感性認(rèn)識(shí)階段、理論教學(xué)階段、實(shí)踐教學(xué)階段、綜合提高階段。通過(guò)這種四段式教學(xué)體系的初步實(shí)踐及教學(xué)效果的反饋，深刻體會(huì)到這種教學(xué)模式能夠進(jìn)一步開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)自學(xué)能力。讓學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)前學(xué)會(huì)提出問(wèn)題，在學(xué)習(xí)理論知識(shí)后學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題，從而能夠通過(guò)自學(xué)不斷的將新知識(shí)填充到自己的知識(shí)框架中，這樣學(xué)生就掌握了科學(xué)研究的基本方法（提出問(wèn)題－解決問(wèn)題－提出新問(wèn)題），具備了很強(qiáng)的適應(yīng)能力和可持續(xù)發(fā)展的能力，將終身受益。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革 電工電子學(xué) 教學(xué)模式 教學(xué)效果

0引言

高等教育教學(xué)必須屏棄那些與現(xiàn)代高等教育不相適應(yīng)的舊思想、舊觀念，培養(yǎng)和造就未來(lái)社會(huì)所需要的高質(zhì)量的開(kāi)拓型創(chuàng)造型人才。改革是社會(huì)的需求，每次教學(xué)改革的前進(jìn)，都是在社會(huì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)步的基礎(chǔ)上，教育思想上有所飛躍的條件下形成的。電工學(xué)是高等院校工科非電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，該門(mén)課程的改革重點(diǎn)是將過(guò)去傳統(tǒng)的以傳授知識(shí)為主的教學(xué)模式，向培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)并重的模式轉(zhuǎn)變。本文所提出《電工電子學(xué)》“四段式”教學(xué)體系的建立正是基于這種理念，把單調(diào)的理性教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)從感性認(rèn)識(shí)到理性教學(xué)，到實(shí)踐教學(xué)、再回歸理性教學(xué)的過(guò)程。這樣就形成了電工學(xué)教學(xué)的感性認(rèn)識(shí)階段、理論教學(xué)階段、實(shí)踐教學(xué)階段、綜合提高階段的“四段式”教學(xué)體系。

1感性認(rèn)識(shí)階段[1]

感性教學(xué)的目的在于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情，最大程度的發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，挖掘其潛能，從而達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的，這在高等教學(xué)中有著重要的意義。因此首先必須提出電工電子學(xué)感性教學(xué)概念，所謂的感性教學(xué)資料是在教學(xué)改革討論中，以及對(duì)畢業(yè)生的跟蹤調(diào)查中得到的，然后把這些資料介紹給學(xué)生或穿插在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生總會(huì)對(duì)那些實(shí)際的事例很感興趣，而學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，時(shí)間、精力的投入主要源于興趣，有了學(xué)習(xí)興趣，就能理性的深入學(xué)習(xí)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容理解得更深刻，學(xué)習(xí)更扎實(shí)，反過(guò)來(lái)會(huì)使學(xué)習(xí)興趣更濃，步入良性循環(huán)的學(xué)習(xí)過(guò)程。

感性教學(xué)的實(shí)施是在理論教學(xué)之前，我們?cè)诜请妼?zhuān)業(yè)學(xué)生中提前一個(gè)學(xué)期開(kāi)展了電子工藝實(shí)習(xí)，讓學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室來(lái)認(rèn)識(shí)常用的電子元器件，了解常用電子儀器的使用，了解電子器件的焊接工藝及技巧，并通過(guò)實(shí)物展示、模型教具及感性教學(xué)錄象片等形式使學(xué)生了解電在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及日常生活中的主要應(yīng)用，了解安全用電常識(shí)。通過(guò)感性階段的學(xué)習(xí)，使學(xué)生明確學(xué)習(xí)電工學(xué)的重要性，能帶著問(wèn)題獨(dú)立思考進(jìn)入理論學(xué)習(xí)階段。

2理論教學(xué)階段

本階段的教學(xué)重在使學(xué)生掌握基本理論知識(shí)和基本技能加強(qiáng)對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)。在教學(xué)內(nèi)容上做了較大的調(diào)整。

2.1 對(duì)課程改革的探討

2.1.1 適當(dāng)增加新的教學(xué)內(nèi)容隨著電力電子、數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電路的集成度愈來(lái)愈高，一批大規(guī)模和超大規(guī)模的新型集成電路應(yīng)運(yùn)而生，并很快在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，因此，在講述數(shù)字電子技術(shù)過(guò)程中要及時(shí)補(bǔ)充這方面的內(nèi)容，如可編程邏輯器件、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器等，并列舉一些應(yīng)用實(shí)例，使學(xué)生對(duì)該方面的知識(shí)有更為系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。

2.1.2 對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼稀㈨樞蜻m當(dāng)調(diào)整《電工電子學(xué)》是由《電路理論基礎(chǔ)》、《模擬電子技術(shù)》與《數(shù)字電子技術(shù)》三門(mén)課合成的，它涉及的內(nèi)容多、知識(shí)面廣，三門(mén)課之間既獨(dú)立又相互聯(lián)系。因此，在有限的學(xué)時(shí)數(shù)內(nèi)有必要對(duì)其課程內(nèi)容進(jìn)行有效的整合、順序進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以力求達(dá)到更好的教學(xué)效果。比如：電阻元件、電容元件、電感元件屬于電工技術(shù)課程，而二極管、三極管屬于電子技術(shù)課程，在電工電子技術(shù)里可將上述內(nèi)容統(tǒng)一到電路元件中。又比如：“運(yùn)算放大器”的內(nèi)容在電工技術(shù)課程和電子技術(shù)課程中都有講述，電工技術(shù)里只講述它的輸出特性及線性應(yīng)用和非線性應(yīng)用，電子技術(shù)里則著重講述其內(nèi)部電路，如果將它放在電工技術(shù) “電路變量與元件”，“電路化簡(jiǎn)與電路分析”的內(nèi)容之后，“電路響應(yīng)”與“正弦波分析”的內(nèi)容之前講述，這樣在進(jìn)行信號(hào)運(yùn)算和信號(hào)處理電路的講述時(shí)，便于進(jìn)行帶運(yùn)算放大器與不帶運(yùn)算放大器電路的對(duì)比，進(jìn)而加深學(xué)生對(duì)此類(lèi)電路知識(shí)的理解和掌握。另外，這樣更切合實(shí)際，使學(xué)生更易于理解實(shí)際應(yīng)用中的電路。

2.2 對(duì)教學(xué)方法和教學(xué)手段改革的探討隨著信息化時(shí)代的到來(lái)，通訊技術(shù)和傳媒技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，課堂教學(xué)方法和教學(xué)手段發(fā)生了根本的變化。傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)手段已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代教學(xué)的需要，運(yùn)用現(xiàn)代化的教學(xué)方法和教學(xué)手段，既可以豐富課堂教學(xué)內(nèi)容，又可以提高教學(xué)質(zhì)量。

2.2.1 采用多元化教學(xué)[2]，提高教學(xué)質(zhì)量采用多元化教學(xué)方法，是一種提高教學(xué)質(zhì)量的手段。它使得現(xiàn)代教學(xué)方法在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中所采用的方法和措施都是以教學(xué)為對(duì)象、學(xué)生為中心，以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性為目的。教學(xué)中重視學(xué)生的感覺(jué)、質(zhì)疑、邏輯推理等感知和思維過(guò)程，讓學(xué)生在反復(fù)實(shí)踐和挫折中體味“發(fā)現(xiàn)的喜悅和創(chuàng)造的價(jià)值”。

根據(jù)《電工電子學(xué)》課實(shí)踐性很強(qiáng)這一特點(diǎn)，在學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方式上，要采用“開(kāi)放式”，在時(shí)間和內(nèi)容上充分對(duì)學(xué)生開(kāi)放，讓有時(shí)間、有興趣、有能力的學(xué)生有一個(gè)自我發(fā)展的空間，這樣可以培養(yǎng)他們動(dòng)手能力和提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

2.2.2 采用多媒體技術(shù)[3]，改革教學(xué)手段多媒體技術(shù)作為一種新的教學(xué)手段，已經(jīng)在各門(mén)課程教學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用，它在傳授知識(shí)、描述過(guò)程、闡述原理、演示過(guò)程、揭示本質(zhì)等方面顯示了獨(dú)特的功能和優(yōu)勢(shì)。它不但豐富了教學(xué)內(nèi)容，而且可以使很多抽象知識(shí)通過(guò)演示而具體、形象，更重要的是在教學(xué)環(huán)節(jié)上通過(guò)多媒體與傳統(tǒng)教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，可以大大節(jié)省時(shí)間，提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。但同時(shí)要求教師在制作多媒體課件時(shí)要多花時(shí)間和精力，力求更好的發(fā)揮多媒體技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

3實(shí)踐教學(xué)階段

我這里所說(shuō)的實(shí)踐教學(xué)是指學(xué)生見(jiàn)習(xí)階段，當(dāng)理論教學(xué)進(jìn)行到一定階段中間可帶領(lǐng)見(jiàn)習(xí)教育，這樣可以建立學(xué)習(xí)與就業(yè)的橋梁、使學(xué)生明白理論學(xué)習(xí)的重要性，從而培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。每當(dāng)我們講完電工電子學(xué)的基礎(chǔ)理論部分，剩下的內(nèi)容比如電動(dòng)機(jī)、繼電接觸系統(tǒng)和下冊(cè)的電子技術(shù)都很重要但比較抽象，學(xué)生對(duì)這些內(nèi)容的感性認(rèn)識(shí)不足勢(shì)必會(huì)影響學(xué)習(xí)的效果。在這種情況下我們帶領(lǐng)學(xué)生去見(jiàn)習(xí)，在見(jiàn)習(xí)過(guò)程中我們就可以著重介紹理論教學(xué)的相關(guān)內(nèi)容，讓學(xué)生有針對(duì)性地去觀察了解，這樣會(huì)引發(fā)學(xué)生極大的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生就會(huì)主動(dòng)提出問(wèn)題，為我們接下來(lái)的理論教學(xué)做好鋪墊。事實(shí)上經(jīng)過(guò)這樣一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，當(dāng)學(xué)生再次坐在教室里學(xué)習(xí)時(shí)教師會(huì)發(fā)現(xiàn)自己的講解變得不那么費(fèi)力，因?yàn)樗婕暗降钠骷麄兌颊J(rèn)識(shí)而且都有了解；對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)理論學(xué)習(xí)再不是抽象的和枯燥的，他們也很渴望獲得更多的知識(shí)去面對(duì)畢業(yè)、就業(yè)。

當(dāng)然，一次見(jiàn)習(xí)不能只為一門(mén)課程而安排，應(yīng)該同時(shí)為一個(gè)專(zhuān)業(yè)的課程而安排，所以見(jiàn)習(xí)的前期工作就變得尤為重要，帶領(lǐng)學(xué)生見(jiàn)習(xí)的教師須對(duì)這個(gè)專(zhuān)業(yè)課程知識(shí)體系和專(zhuān)業(yè)課程結(jié)構(gòu)都非常了解，這樣就可以在見(jiàn)習(xí)過(guò)程中指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)踐學(xué)習(xí)以備與我們的理論教學(xué)接軌；否則學(xué)生只是走馬觀花的無(wú)目的性的參觀那些廠家和相關(guān)器件，對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)是沒(méi)有多大幫助反而會(huì)因?yàn)槔碚搶W(xué)習(xí)的偶然中斷而分散學(xué)習(xí)注意力使他們一時(shí)無(wú)法集中于學(xué)習(xí)。見(jiàn)習(xí)實(shí)踐教育階段是學(xué)校教學(xué)體系中的一個(gè)不可缺少的重要組成部分和不可替代的重要環(huán)節(jié)。成功的見(jiàn)習(xí)是學(xué)生銜接理論學(xué)習(xí)到實(shí)踐操作的過(guò)渡、也是從學(xué)習(xí)到就業(yè)的過(guò)渡。實(shí)踐教學(xué)可以培養(yǎng)技能型人才，是實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的重要途徑。沒(méi)有實(shí)踐教學(xué)，就沒(méi)有完整的教育，它是校內(nèi)教學(xué)的延續(xù)。學(xué)校要提高教育教學(xué)質(zhì)量，在注重理論知識(shí)學(xué)習(xí)的前提下，首先要提高實(shí)踐教學(xué)管理的質(zhì)量。實(shí)踐教學(xué)的成功與否，關(guān)系到學(xué)校的興衰及學(xué)生的就業(yè)前途。

4綜合提高階段

以“加強(qiáng)基礎(chǔ)、突出能力、注重創(chuàng)新、全面發(fā)展”為核心的教育理念貫穿于《電工電子學(xué)》教學(xué)的始終。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是《電工電子學(xué)》教學(xué)的重要組成部分，是提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的重要途徑。學(xué)校一定要加大對(duì)電工電子實(shí)驗(yàn)中心的投入，大量更新了實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備及裝置，使實(shí)驗(yàn)條件得到完善，同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容和方法作出相應(yīng)的調(diào)整和改革。以教學(xué)大綱為基礎(chǔ)，以改善實(shí)驗(yàn)條件為保障，以因材施教為核心，根據(jù)學(xué)生的不同層次，建立三級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)：基礎(chǔ)部分應(yīng)滿足教學(xué)大綱要求的實(shí)驗(yàn)；提高階段應(yīng)結(jié)合各部分理論知識(shí)，帶有一定設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可有選擇的完成；最后綜合型階段結(jié)合本專(zhuān)業(yè)，自行設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)具有一定功能的電路，將所學(xué)的知識(shí)得以綜合利用。通過(guò)提高階段的學(xué)習(xí)，使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ玫教岣?，同時(shí)對(duì)理論教學(xué)內(nèi)容有了更深層次的理解，在這個(gè)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐相互促進(jìn)的效果。

5結(jié)論

綜上所述，我們通過(guò)這種四段式教學(xué)體系的初步實(shí)踐及教學(xué)效果的反饋，深刻體會(huì)到這種教學(xué)模式能夠進(jìn)一步開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)自學(xué)能力。讓學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)前學(xué)會(huì)提出問(wèn)題，在學(xué)習(xí)理論知識(shí)后學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題，從而能夠通過(guò)自學(xué)不斷的將新知識(shí)填充到自己的知識(shí)框架中，這樣學(xué)生就掌握了科學(xué)研究的基本方法（提出問(wèn)題－解決問(wèn)題－提出新問(wèn)題），具備了很強(qiáng)的適應(yīng)能力和可持續(xù)發(fā)展的能力，將終身受益。

電子學(xué)論文:福州大學(xué)微電子學(xué)專(zhuān)業(yè)卓越工程師培養(yǎng)體系的探討

【摘 要】根據(jù)卓越工程師培養(yǎng)體系的標(biāo)準(zhǔn)，提出微電子學(xué)專(zhuān)業(yè)卓越工程師培養(yǎng)體系的建設(shè)內(nèi)容，分析了該培養(yǎng)體系實(shí)施過(guò)程中遇到的問(wèn)題，給出卓越工程師培養(yǎng)實(shí)施的幾點(diǎn)建議。應(yīng)用該培養(yǎng)體系對(duì)在校生進(jìn)行試點(diǎn)，在多個(gè)方面已取得初步成效。

【關(guān)鍵詞】卓越工程師 培養(yǎng) 體系

福州大學(xué)于1970年開(kāi)始招收微電子專(zhuān)業(yè)學(xué)生，為我省培養(yǎng)出第一批微電子專(zhuān)業(yè)人才，但由于歷史原因，80年代微電子學(xué)專(zhuān)業(yè)停辦了。為促進(jìn)福建省IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，加速福建省集成電路專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)，促進(jìn)閩臺(tái)兩岸IC產(chǎn)業(yè)對(duì)接和為海峽西岸創(chuàng)新經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供有力的人才支撐，2007年2月，經(jīng)教育部批準(zhǔn)，福州大學(xué)復(fù)辦微電子學(xué)本科專(zhuān)業(yè)，依托福建省集成電路設(shè)計(jì)中心的公共服務(wù)平臺(tái)，建立起集教學(xué)、研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化功能于一體的國(guó)家集成電路人才培養(yǎng)基地。經(jīng)過(guò)這幾年的建設(shè)，微電子學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室、福建省集成電路重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等幾個(gè)平臺(tái)已建立起來(lái)，基本可滿足學(xué)生、老師學(xué)習(xí)與研究之用，但微電子的人才還很奇缺，培養(yǎng)的人才與社會(huì)的需求還有一定的差距，因此我們根據(jù)教育部“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)微電子學(xué)專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)方案進(jìn)行探索，培養(yǎng)符合社會(huì)需求的人才。

作為第一批試點(diǎn)單位，福州大學(xué)“卓越工程師培養(yǎng)”采用校企聯(lián)合培養(yǎng)模式，把工程師培養(yǎng)分為校內(nèi)學(xué)習(xí)和企業(yè)學(xué)習(xí)兩個(gè)培養(yǎng)階段。本科培養(yǎng)采用“3＋1”培養(yǎng)模式，即前3年在校內(nèi)學(xué)習(xí)本科課程，第4年到企業(yè)實(shí)踐；碩士培養(yǎng)采用“1.5＋1”培養(yǎng)模式，碩士工程型要求前一年半以校內(nèi)為主學(xué)習(xí)碩士課程，后一年到企業(yè)實(shí)踐，接受工程設(shè)計(jì)研發(fā)訓(xùn)練。

一、卓越工程師培養(yǎng)體系的建設(shè)

根據(jù)卓越工程師培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，卓越工程師培養(yǎng)體系的建設(shè)應(yīng)包含以下幾個(gè)方面：

1．教學(xué)計(jì)劃建設(shè)（理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)安排）

集成電路設(shè)計(jì)、集成電路測(cè)試與封裝等微電子專(zhuān)業(yè)都是實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，除了要有厚實(shí)的理論基礎(chǔ)外，學(xué)生參與實(shí)踐顯得非常重要，這與卓越工程師的培養(yǎng)精神相吻合。因此在本科工程培養(yǎng)階段，課程體系要面向工程，強(qiáng)調(diào)寬基礎(chǔ)、重實(shí)踐、重應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)學(xué)以致用，教學(xué)內(nèi)容精而管用，可適當(dāng)削減部分課程學(xué)時(shí)，同時(shí)開(kāi)設(shè)企業(yè)與工程管理、企業(yè)法規(guī)、企業(yè)文化、國(guó)內(nèi)外營(yíng)銷(xiāo)等與企業(yè)管理密切相關(guān)的課程，注重自然科學(xué)與人文科學(xué)的融合，并開(kāi)設(shè)前沿性交叉學(xué)科課程，拓寬學(xué)生知識(shí)面。

2．教學(xué)模式和考核方式方面

教學(xué)模式和考核方式方面改革，課程教學(xué)與考核結(jié)合工程實(shí)際進(jìn)行，專(zhuān)業(yè)課強(qiáng)調(diào)案例教學(xué)。通過(guò)課堂理論教學(xué)、研究性學(xué)習(xí)和企業(yè)實(shí)踐性學(xué)習(xí)三段式的培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)模式創(chuàng)新。學(xué)生一年時(shí)間到企業(yè)頂崗或掛職，接受工程實(shí)踐訓(xùn)練，并結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際完成相關(guān)課程與畢業(yè)設(shè)計(jì)（工程設(shè)計(jì)）。

3．學(xué)生管理方面

學(xué)生管理方面實(shí)行校內(nèi)、外雙導(dǎo)師制。在企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)、企業(yè)實(shí)踐與畢業(yè)設(shè)計(jì)的教學(xué)過(guò)程中，采用“雙導(dǎo)師制”，即學(xué)生下派企業(yè)的同時(shí)，一個(gè)企業(yè)指定一名學(xué)院內(nèi)在職教師為指導(dǎo)教師，長(zhǎng)期與企業(yè)合作，與企業(yè)導(dǎo)師共同制定課程進(jìn)度與相關(guān)內(nèi)容等，為學(xué)生及時(shí)完成學(xué)業(yè)奠定基礎(chǔ)。學(xué)生到達(dá)企業(yè)后，由企業(yè)指派高級(jí)技術(shù)人員（一般應(yīng)為總工程師或部門(mén)負(fù)責(zé)人）為固定企業(yè)指導(dǎo)教師。

4．課程建設(shè)方面

把構(gòu)建科學(xué)的卓越工程師培養(yǎng)課程體系，與實(shí)際的教學(xué)實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，突出工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力，打造一批工程教育特色課程，一些面向企業(yè)實(shí)踐性強(qiáng)的課程或項(xiàng)目聘請(qǐng)企業(yè)高級(jí)工程師授課或?qū)W生到企業(yè)通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐完成，力爭(zhēng)每一屆學(xué)生有6門(mén)專(zhuān)業(yè)課是由具備5年以上在企業(yè)工作的工程經(jīng)歷教師主講。

5．師資隊(duì)伍建設(shè)方面

在每個(gè)企業(yè)中遴選出2～3名適合微電子專(zhuān)業(yè)各相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)的高級(jí)專(zhuān)業(yè)人才，通過(guò)福州大學(xué)高等教師專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，正式聘任為福州大學(xué)教師，完成企業(yè)課程的授課任務(wù)與承擔(dān)企業(yè)導(dǎo)師的工作。此外，學(xué)院的教師也應(yīng)不定期地深入到相關(guān)企業(yè)進(jìn)行調(diào)研和科研項(xiàng)目合作，加強(qiáng)校企的實(shí)質(zhì)性深入合作，提高校內(nèi)教師的工程素質(zhì)與業(yè)務(wù)水平。同時(shí)鼓勵(lì)中青年教師積極參加、探索新的教學(xué)模式和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新機(jī)制，逐步形成一支優(yōu)秀教學(xué)團(tuán)隊(duì)，以培養(yǎng)一批中青年骨干教師。

二、卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃的實(shí)施

目前正處于卓越工程師培養(yǎng)啟動(dòng)階段，部分培養(yǎng)模式可對(duì)在校生進(jìn)行試點(diǎn)，針對(duì)目前教學(xué)體制更注重學(xué)生的理論學(xué)習(xí)、實(shí)踐環(huán)節(jié)明顯不足、學(xué)生工程意識(shí)淡薄、畢業(yè)后很難讓企業(yè)滿意、學(xué)校的教學(xué)環(huán)節(jié)與企業(yè)的需求有較大的脫節(jié)等問(wèn)題，并根據(jù)我省集成電路行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r和我校的現(xiàn)有條件，適當(dāng)調(diào)整現(xiàn)有課程與課程的教學(xué)內(nèi)容，適應(yīng)微電子行業(yè)的人才結(jié)構(gòu)需求，力爭(zhēng)與福建省現(xiàn)有微電子企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)集成電路方面的人才，探討IC專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)模式與培養(yǎng)方案的創(chuàng)新和研發(fā)，是目前的工作重點(diǎn)。

1．課程體系的改革

深入集成電路的有關(guān)企業(yè)調(diào)研，了解企業(yè)需求，對(duì)2009級(jí)《微電子學(xué)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃》已做了很大修改，課程設(shè)置突出工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，培養(yǎng)方案與目標(biāo)比較接近于企業(yè)的要求。這些變化體現(xiàn)在大多數(shù)理論課程之后都設(shè)置了相應(yīng)的應(yīng)用課程，比如數(shù)電、模電、C語(yǔ)言、數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)、模擬集成電路設(shè)計(jì)、微機(jī)原理等課程，不僅有相應(yīng)的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，還有相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)，將剛學(xué)到的基礎(chǔ)知識(shí)賦予實(shí)踐，不僅鞏固了基礎(chǔ)知識(shí)，加深了理解，而且也培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)以致用的能力。

2．本科第四學(xué)年的教學(xué)安排

根據(jù)卓越工程師培養(yǎng)方案的要求，第四學(xué)年應(yīng)安排一些實(shí)踐性的、研究性的課程，比如畢業(yè)實(shí)習(xí)、科研實(shí)踐、畢業(yè)設(shè)計(jì)、項(xiàng)目研發(fā)管理等，這些課程可以帶到企業(yè)中完成，可以結(jié)合各個(gè)企業(yè)的實(shí)際情況，做相應(yīng)的課程研究，使得學(xué)生的研究?jī)?nèi)容來(lái)源于實(shí)際，使學(xué)生的學(xué)習(xí)與實(shí)際接軌。

3．課程建設(shè)方面

與實(shí)踐相關(guān)的課程、教學(xué)內(nèi)容要求直接使用目前行業(yè)流行的三大巨頭軟件，比如SPICE模擬設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)、邏輯設(shè)計(jì)與FPGA、數(shù)字集成電路CAD、模擬集成電路版圖設(shè)計(jì)、集成電路制造工藝、集成電路可測(cè)性設(shè)計(jì)等課程的實(shí)驗(yàn)，都要求用目前市面上流行的軟件工具與版本，并且教學(xué)內(nèi)容要求來(lái)源于實(shí)際工程，逐步形成幾門(mén)有特色的課程。

4．師資培養(yǎng)方面，加強(qiáng)現(xiàn)有教師參與企業(yè)項(xiàng)目研發(fā)的力度。

目前6名年青教師承擔(dān)了福州福大海矽微電子有限公司的研發(fā)項(xiàng)目，研制的三個(gè)芯片已經(jīng)完成MPW流片，經(jīng)測(cè)試達(dá)到了設(shè)計(jì)技術(shù)要求，取得良好的效果；另有多名教師參與了福建省集成電路服務(wù)中心的建設(shè)與技術(shù)服務(wù)工作，逐步培養(yǎng)與鍛煉了一批中青年骨干教師，形成了一支優(yōu)秀的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。

5．企業(yè)師資培養(yǎng)

在企業(yè)中遴選適合微電子各相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)的高級(jí)專(zhuān)業(yè)人才，通過(guò)福州大學(xué)高等教師專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，正式聘任為福州大學(xué)教師，完成企業(yè)課程的授課任務(wù)與承擔(dān)企業(yè)導(dǎo)師的工作?！都呻娐穼?shí)習(xí)》課程已經(jīng)在ICC上課，07級(jí)的《教授講座》由福州貝萊特集成電路有限公司的老總陳炳來(lái)教授承擔(dān)。今后，其他相關(guān)課程的部分實(shí)踐也將在該中心完成。

三、卓越工程師培養(yǎng)過(guò)程中存在的難點(diǎn)

1．企業(yè)難以接受學(xué)生實(shí)習(xí)

微電子行業(yè)都有較高的技術(shù)要求，企業(yè)一定是靠技術(shù)生存，各個(gè)單位對(duì)保護(hù)自己的商業(yè)秘密都非常重視，所以一般都不太愿意接受實(shí)習(xí)生。他們認(rèn)為大學(xué)生沒(méi)有實(shí)際工作能力，即使有，短時(shí)間內(nèi)也不能很好地發(fā)揮出來(lái)為企業(yè)所用，所以企業(yè)接收大學(xué)生實(shí)習(xí)不僅沒(méi)有得到免費(fèi)的勞動(dòng)力，而且還要冒著泄露商業(yè)機(jī)密的風(fēng)險(xiǎn)、需要付出各種代價(jià)，比如，至少必須給實(shí)習(xí)生安排辦公位置及設(shè)備等，另外學(xué)生短時(shí)間內(nèi)難以接手相關(guān)工作，還要讓老職工去帶，必然影響企業(yè)的進(jìn)度安排，因此企業(yè)收益和成本相比得不償失。總之，由于行業(yè)的原因，企業(yè)難以接受學(xué)生實(shí)習(xí)，這是微電子學(xué)專(zhuān)業(yè)卓越工程師培養(yǎng)實(shí)踐過(guò)程的最大難點(diǎn)。

2．誠(chéng)信問(wèn)題

現(xiàn)在企業(yè)愿意接受學(xué)生實(shí)習(xí)的，大多是希望學(xué)生畢業(yè)后能夠到企業(yè)來(lái)工作，這樣相當(dāng)于學(xué)生提前一年來(lái)企業(yè)實(shí)習(xí)，企業(yè)可以少培養(yǎng)學(xué)生一年，這對(duì)于學(xué)生、企業(yè)都是一件雙贏的好事。但出現(xiàn)了很多學(xué)生畢業(yè)后又不去這個(gè)企業(yè)工作，失信于企業(yè)，以至于企業(yè)認(rèn)為現(xiàn)在的學(xué)生誠(chéng)信差，眼高手低在企業(yè)呆不住，打擊了很多企業(yè)的熱情。

3．學(xué)生管理上的難題

學(xué)生分散于各個(gè)企業(yè)實(shí)習(xí)，給學(xué)生管理帶來(lái)了很大的難度，如學(xué)生在外地，老師很難經(jīng)常去檢查學(xué)生的情況，如在本地實(shí)習(xí)，學(xué)生大多還會(huì)住在學(xué)校，則交通問(wèn)題給學(xué)生的安全帶來(lái)了隱患，學(xué)校存在很大的壓力。

四、卓越工程師培養(yǎng)的出路

1．政府給予參與企業(yè)一定的優(yōu)惠

目前實(shí)行本計(jì)劃的難點(diǎn)之一在于企業(yè)的參與。建議教育部聯(lián)合國(guó)家有關(guān)部門(mén)共同出臺(tái)政策，調(diào)動(dòng)企業(yè)接受學(xué)生實(shí)踐并共同參與培養(yǎng)學(xué)生的積極性，例如給予參與本計(jì)劃的企業(yè)在稅收上的減免或經(jīng)費(fèi)補(bǔ)貼，或在企業(yè)申報(bào)國(guó)家有關(guān)部門(mén)科研立項(xiàng)，技改立項(xiàng)時(shí)給予優(yōu)惠。

2．加強(qiáng)學(xué)生的誠(chéng)信建設(shè)

如果學(xué)生的誠(chéng)信度可以得到企業(yè)的信任，那么我們可以這樣來(lái)分流學(xué)生：對(duì)于不考研的學(xué)生，可以以找工作單位的方式去找實(shí)習(xí)企業(yè)，與企業(yè)簽定協(xié)議，畢業(yè)后到企業(yè)工作，這樣企業(yè)基本上就會(huì)接受這一批學(xué)生；至于要參加考研的學(xué)生，可以到學(xué)校的各個(gè)研究室等參與老師的課題研究，或者由一些有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的老師各自帶幾個(gè)學(xué)生做些實(shí)用性、綜合性的設(shè)計(jì)，也可以得到一些工程性的實(shí)戰(zhàn)。

3．加強(qiáng)學(xué)校自身科研機(jī)構(gòu)的建設(shè)，讓更多的學(xué)生可以在校參與科研研究。

4．在一些重點(diǎn)企業(yè)設(shè)置教育部門(mén)，參與學(xué)校的實(shí)踐教學(xué)。

建議國(guó)家、學(xué)校在各個(gè)地方建立大型的實(shí)踐基地，接受學(xué)生的實(shí)習(xí)，這些實(shí)踐基地可以依托某些學(xué)校已有的實(shí)踐中心也可以依托某些大型企業(yè)。

本文根據(jù)教育部卓越工程師培養(yǎng)體系的標(biāo)準(zhǔn)，提出了微電子學(xué)專(zhuān)業(yè)卓越工程師培養(yǎng)體系的建設(shè)內(nèi)容，結(jié)合該培養(yǎng)體系實(shí)施過(guò)程中遇到的問(wèn)題，給出卓越工程師培養(yǎng)實(shí)施的幾點(diǎn)建議。該培養(yǎng)體系對(duì)在校生進(jìn)行試點(diǎn)，在多個(gè)方面已取得初步成效。

電子學(xué)論文:Multisim10在醫(yī)學(xué)電子學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

【摘 要】本文介紹了在醫(yī)學(xué)電子學(xué)教學(xué)中引入Multisim 10仿真軟件的必要性。以共射極單管放大電路和RLC諧振電路為例研究了Multisim 10在醫(yī)學(xué)電子學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，說(shuō)明Multisim 10仿真軟件是化解教學(xué)難點(diǎn)、提高教學(xué)效果的重要教學(xué)輔助工具。

【關(guān)鍵詞】Multisim10；醫(yī)學(xué)電子學(xué)；仿真

醫(yī)學(xué)電子學(xué)是醫(yī)學(xué)信息工程、醫(yī)學(xué)影像技術(shù)等專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，是應(yīng)用電子技術(shù)解決生物醫(yī)學(xué)工程中問(wèn)題的一門(mén)交叉學(xué)科，教學(xué)內(nèi)容涵蓋了理工科院校多門(mén)電子學(xué)課程的相關(guān)知識(shí)，而且它又有別于理工科的電子學(xué)課程。通過(guò)學(xué)習(xí)，可以提高學(xué)生運(yùn)用電子學(xué)技術(shù)來(lái)解決生物醫(yī)學(xué)中相關(guān)事情的能力[1-2]。

1 Multisim10仿真軟件引入醫(yī)學(xué)電子學(xué)教學(xué)的必要性

醫(yī)學(xué)電子學(xué)課程由理論課和實(shí)驗(yàn)課兩部分組成，課程內(nèi)容主要包括電路基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電路三部分。該課程的很多重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容抽象、難懂，成為教學(xué)難點(diǎn)，目前理論課的主要教學(xué)手段是利用傳統(tǒng)教學(xué)與幻燈片結(jié)合在課堂上完成，不能實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)顯示電路的功能，對(duì)復(fù)雜的內(nèi)容，教師難于講解，學(xué)生不易接受。隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)構(gòu)造一個(gè)虛擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，通過(guò)建立電路、設(shè)定參數(shù)、自動(dòng)建立電路方程并計(jì)算結(jié)果，最后以圖形和動(dòng)畫(huà)的形式將電路功能表現(xiàn)出來(lái)，可達(dá)到與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的效果和目的，大大增強(qiáng)教學(xué)效果[3]。這類(lèi)仿真軟件很多，現(xiàn)在比較流行的仿真軟件有Matlab、Orcad/Pspice、Multisim和Protel等。在眾多的電路仿真軟件中，Multisim是最容上手的。multisim10屬于較新的版本，具有界面直觀、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。將Multisim10引入教學(xué)，對(duì)于幫助教師課堂上闡述、驗(yàn)證醫(yī)學(xué)電子學(xué)的基本原理以及學(xué)生深入理解概念和掌握規(guī)律有著重要作用[4]。將Multisim10軟件引入到理論課教學(xué)中，對(duì)電路進(jìn)行仿真，使學(xué)生很直觀的看到由于參數(shù)變化引起的電路各項(xiàng)指標(biāo)的變化，使課堂教學(xué)變得形象、直觀，學(xué)生易于理解，化解了教學(xué)難點(diǎn)。學(xué)生可以在業(yè)余時(shí)間利用Multisim10仿真軟件設(shè)計(jì)各種電路并判斷電路的可行性與結(jié)果，仿真驗(yàn)證正確后，再進(jìn)行實(shí)物的設(shè)計(jì)，可以有效提高效率，避免浪費(fèi)。

2 Multisim10軟件簡(jiǎn)介

Multisiml0仿真軟件是美國(guó)國(guó)家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬、數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作，它含了電路原理圖的圖形輸入，電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力，作為專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用軟件，它具有以下功能特點(diǎn)[5-6]：直觀的圖像界面、豐富的元件庫(kù)、強(qiáng)大的分析功能、高效的“實(shí)時(shí)仿真”模式。由于 Multisim10具有以上特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電子類(lèi)課程的輔助教學(xué)，成為提高電子類(lèi)課程教學(xué)效果的重要工具。

3 應(yīng)用思路

教師在備課時(shí)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容提前設(shè)計(jì)仿真電路，在理論課和實(shí)驗(yàn)課上進(jìn)行傳統(tǒng)教學(xué)、幻燈片教學(xué)的同時(shí)，在必要時(shí)刻將Multisim10軟件仿真教學(xué)穿插到教學(xué)中，把三種教學(xué)手段有機(jī)結(jié)合起來(lái)，達(dá)到最佳的教學(xué)效果。由于Multisiml0具有界面直觀、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，學(xué)生完全可以通過(guò)自學(xué)掌握該軟件的使用方法并加以應(yīng)用。教師在上第一次課時(shí)就將Multisiml0安裝包包拷貝給學(xué)生讓學(xué)生自行安裝，要求學(xué)生利用課余時(shí)間自學(xué)該軟件，掌握其使用方法并會(huì)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電路。

4 Multisiml0在醫(yī)學(xué)電子學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

4.1 Multisiml0在醫(yī)學(xué)電子學(xué)課堂教學(xué)中的應(yīng)用

醫(yī)學(xué)電子學(xué)中戴維南定理、RLC諧振電路、共發(fā)射極放大電路、負(fù)反饋放大電路等重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容都很抽象、復(fù)雜，因而成為教學(xué)難點(diǎn)。下面就以共發(fā)射極放大電路為例介紹Multisiml0在醫(yī)學(xué)電子學(xué)課堂教學(xué)中的應(yīng)用。

教師在利用傳統(tǒng)教學(xué)和幻燈片講解完共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)、放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻后，打開(kāi)如圖1所示的仿真電路并進(jìn)行仿真，通過(guò)投影儀把仿真結(jié)果展示給學(xué)生看。

圖1 共發(fā)射極放大電路的仿真電路

圖2 靜態(tài)工作點(diǎn)仿真結(jié)果

4.1.1 設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)

4.2 Multisiml0在醫(yī)學(xué)電子學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

醫(yī)學(xué)電子學(xué)實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生基本技能的重要環(huán)節(jié)，是實(shí)踐能力培養(yǎng)的重要手段，為學(xué)生以后學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課程奠定必要的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。我校醫(yī)學(xué)電子學(xué)課程開(kāi)設(shè)有：電路元器件伏安特性的測(cè)繪、RLC串聯(lián)諧振電路、整流濾波電路、共發(fā)射極放大電路四個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。下面就以實(shí)驗(yàn)電路比較簡(jiǎn)單，學(xué)生能比較容易的搭建電路的RLC串聯(lián)諧振電路為例介紹Multisiml0在醫(yī)學(xué)電子學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。在開(kāi)設(shè)此實(shí)驗(yàn)前一周，要求學(xué)生利用仿真軟件按照實(shí)驗(yàn)講義預(yù)做實(shí)驗(yàn)并記錄仿真結(jié)果。教師在講授完實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、?shí)驗(yàn)步驟等內(nèi)容后，將提前設(shè)計(jì)仿真電路進(jìn)行仿真，把仿真結(jié)果展示給學(xué)生看后才讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)物實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以將自己的仿真結(jié)果與老師的仿真結(jié)果進(jìn)行比較，實(shí)物實(shí)驗(yàn)完成后還可以將實(shí)物實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、仿真數(shù)據(jù)與理論值進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證仿真數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性。

4.2.1 測(cè)定諧振頻率與品質(zhì)因數(shù)

4.2.2 繪制幅頻特性曲線

幅頻特性曲線是在信號(hào)源電壓值不變的情況，電路中的電流隨頻率變化的規(guī)律。在輸入信號(hào)的電壓值為1V不變的情況下，在13kHz-23kHz之間取11個(gè)值對(duì)電路進(jìn)行仿真，用萬(wàn)用電表測(cè)出各個(gè)頻率值相對(duì)應(yīng)的電流值如表1所示。

由表1所示仿真數(shù)據(jù)看出隨著信號(hào)頻率的增加，輸出電阻R上的電流先增大然后減小，在輸入信號(hào)頻率為17.9kHz時(shí)輸出電流最大，說(shuō)明這一頻率點(diǎn)電路發(fā)生了諧振。利用表1所示的數(shù)據(jù)可以繪制幅頻特性曲線。

通過(guò)上述兩個(gè)實(shí)例可以看出把Multisim10仿真軟件引用到醫(yī)學(xué)電子學(xué)教學(xué)中，夠讓學(xué)生形象、直觀的理解教學(xué)重點(diǎn)并化解教學(xué)難點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果。

電子學(xué)論文:機(jī)械電子學(xué)課程信息化教學(xué)需要把握的幾個(gè)重點(diǎn)

摘 要 隨著計(jì)算機(jī)、多媒體、網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)在課堂上的應(yīng)用，信息化教學(xué)也應(yīng)運(yùn)而生。與傳統(tǒng)教學(xué)相比，信息化教學(xué)具有很多優(yōu)勢(shì)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣具有顛覆性，同時(shí)，它可以更好地將復(fù)雜抽象的知識(shí)展現(xiàn)在學(xué)生面前，對(duì)學(xué)生也具有思維啟發(fā)作用。文章圍繞信息化教學(xué)理念和教學(xué)設(shè)計(jì)，針對(duì)如何將信息化教學(xué)在機(jī)械電子學(xué)課程中應(yīng)用提出了幾點(diǎn)見(jiàn)解。

關(guān)鍵詞 機(jī)械電子學(xué) 信息化教學(xué) 課程教學(xué)

0 引言

機(jī)械電子學(xué)是一門(mén)綜合了機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的學(xué)科，它內(nèi)容豐富，實(shí)踐性強(qiáng)，知識(shí)更新快，對(duì)機(jī)電行業(yè)人才的培養(yǎng)具有重大的作用。隨著機(jī)電制造業(yè)的快速發(fā)展和市場(chǎng)對(duì)機(jī)電一體化人才需求的變大，機(jī)械電子學(xué)課程在高校的地位也越來(lái)越突出。目前來(lái)看，工業(yè)信息革命對(duì)教育行業(yè)的影響也已然敲響了教育改革的鐘聲，傳統(tǒng)的教學(xué)模式無(wú)法滿足這一門(mén)課程的特點(diǎn)要求。

信息化教學(xué)是將先進(jìn)教學(xué)理念與現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合，運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)方法的教學(xué)，它明確以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)協(xié)作、透明、思辨。本文就信息化教學(xué)在機(jī)械電子學(xué)課程中的應(yīng)用提出了需要把握的幾個(gè)重點(diǎn)。

1 樹(shù)立信息化教學(xué)正確理念

信息化教學(xué)，研究的主體對(duì)象是教學(xué)，目的是達(dá)到教學(xué)的信息化。信息化教學(xué)模式是教師以信息技術(shù)為教學(xué)手段，引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)獲取知識(shí)，擺脫傳統(tǒng)的知識(shí)灌輸者角色的教學(xué)方式。教學(xué)過(guò)程也由講解說(shuō)明轉(zhuǎn)變?yōu)榍榫霸O(shè)定、問(wèn)題分析、協(xié)商研討、總結(jié)延伸等模式，極大地去調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性。①?gòu)哪壳皝?lái)看，高校教室都配有計(jì)算機(jī)和投影儀等基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)，但教師的傳統(tǒng)角色并沒(méi)有改變，從而對(duì)教學(xué)設(shè)備資源也造成了一定的浪費(fèi)?？梢?jiàn)，如果教師沒(méi)有領(lǐng)悟信息化教學(xué)內(nèi)在本質(zhì)，即使豐富了課堂知識(shí)內(nèi)容，但還是無(wú)法更好引導(dǎo)學(xué)生獲取知識(shí)，只是在為用技術(shù)而用技術(shù)，忽視了教學(xué)的目的是讓學(xué)生深刻理會(huì)課堂知識(shí)，擺脫傳統(tǒng)的僵化的教學(xué)模式。

在信息化教學(xué)模式下，課程考核機(jī)制也要隨著改變，并不是“一卷定全程”的做法，因?yàn)槊總€(gè)學(xué)生對(duì)不同知識(shí)的理解程度、興趣度是不一樣，單憑教師所謂的“重點(diǎn)知識(shí)”來(lái)考核，極易忽視學(xué)生的個(gè)性化，遏制學(xué)生的思辨思維，對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)也純屬應(yīng)付教師、應(yīng)付考試，容易造成理論知識(shí)和實(shí)踐操作的脫節(jié)。

在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，教師只有具備合理的信息化教學(xué)理念，并以此為依據(jù)制定信息化教學(xué)目標(biāo)，每一環(huán)節(jié)都要認(rèn)識(shí)到學(xué)生的主體性，使課堂變得科學(xué)化、現(xiàn)代化，高校培養(yǎng)的人才才是社會(huì)所需要的。

2 豐富信息化教學(xué)的數(shù)字化資源

傳統(tǒng)的教學(xué)中一支粉筆、一塊黑板就夠了，教師是以知識(shí)灌輸者的角色“活躍”于課堂。隨著信息化、數(shù)字化已成為當(dāng)今時(shí)代的顯著特征，教學(xué)領(lǐng)域也應(yīng)豐富教學(xué)的數(shù)字化資源，多層次的激發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維、創(chuàng)造性思維以及知識(shí)處理能力。機(jī)械電子學(xué)是融合了多種技術(shù)的學(xué)科，內(nèi)容豐富多樣，所以學(xué)習(xí)它需要多方面的基礎(chǔ)知識(shí)。然而課堂多媒體資源畢竟有限，這就需要在信息化教學(xué)設(shè)計(jì)中，使課程資源多樣化。如今，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)終端發(fā)達(dá)，數(shù)字化資源可能會(huì)比書(shū)本內(nèi)容提供更好的服務(wù)，而且數(shù)字化資源能緊跟機(jī)械電子行業(yè)發(fā)展，提供前沿的知識(shí)，對(duì)學(xué)生以后的實(shí)踐操作能起到很大的作用。

機(jī)械電子學(xué)課程的特點(diǎn)也表明，單憑一本教材很難讓學(xué)生深刻領(lǐng)悟知識(shí)。學(xué)生的實(shí)踐機(jī)會(huì)本來(lái)就很少，如果理論方面還不能提供豐富生動(dòng)的資源，那這門(mén)課對(duì)于學(xué)生的作用就很小。由于數(shù)字化資源不局限于時(shí)間和空間的限制，教師的教學(xué)設(shè)計(jì)中可以從課本內(nèi)容或者相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)出發(fā)，圍繞某個(gè)知識(shí)點(diǎn)提供全方位的學(xué)習(xí)資源。信息化教學(xué)中，教師所有的備課資源應(yīng)該是為學(xué)生服務(wù)，而不是在課堂上進(jìn)行教學(xué)“表演”。除PPT課件外，教師可根據(jù)每節(jié)課內(nèi)容要求，錄制或搜索相關(guān)視頻分享給學(xué)生，建立實(shí)踐應(yīng)用題庫(kù)，并開(kāi)通教學(xué)平臺(tái)鼓勵(lì)學(xué)生積極討論，開(kāi)設(shè)教師答疑專(zhuān)欄等。

3 完善信息化教學(xué)的硬件環(huán)境

信息化教學(xué)的具體實(shí)踐離不開(kāi)配套的教學(xué)硬件，沒(méi)有硬件設(shè)施的支持，再好的信息化教學(xué)理念也只是“紙上談兵”，也就不能達(dá)到信息化這一教學(xué)目標(biāo)，可見(jiàn)，硬件設(shè)施環(huán)境是信息化教學(xué)環(huán)境的基石。

類(lèi)似于傳統(tǒng)課堂中的粉筆、黑板、板擦等基本物品，計(jì)算機(jī)和多媒體設(shè)備已成為課堂必不可少的“一員”，而計(jì)算機(jī)和多媒體大多情況也只是方便教師教學(xué)的設(shè)備。隨著科技的快速發(fā)展，硬件設(shè)備趨于智能化、便攜化，教學(xué)課堂的布局也要根據(jù)設(shè)備的應(yīng)用程度。②對(duì)于機(jī)械電子學(xué)中抽象難懂的知識(shí)點(diǎn)，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生參觀或展示相關(guān)機(jī)器或構(gòu)件，使學(xué)生對(duì)知識(shí)有清晰的掌握。機(jī)械電子學(xué)這門(mén)課程是服務(wù)于實(shí)踐操作，理論知識(shí)要與實(shí)踐相結(jié)合，考慮到實(shí)際設(shè)備購(gòu)置昂貴，可引進(jìn)相關(guān)模擬系統(tǒng)，使學(xué)生通過(guò)虛擬的操作達(dá)到對(duì)理論知識(shí)的把握。

4 提高信息化技術(shù)的運(yùn)用能力

信息化教學(xué)理念再好，課堂設(shè)備再先進(jìn)，教師不會(huì)運(yùn)用這些技術(shù)，也就不會(huì)使信息化技術(shù)發(fā)揮到高效的作用，所以信息化教學(xué)對(duì)教師的信息化技術(shù)應(yīng)用能力也提出了要求。教師是學(xué)生攀登知識(shí)殿堂的階梯，決定了學(xué)生攀登的高度。在信息化教學(xué)中，教師也要積極主動(dòng)地提高自己的教學(xué)能力，緊跟時(shí)展步伐，而教師教育技術(shù)能力的核心是基于信息支持的教學(xué)設(shè)計(jì)，美國(guó)《面向教師的美國(guó)國(guó)家教育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（2008版）中明確指出了，教師應(yīng)能夠使用各種數(shù)字化時(shí)代的媒介和方式與學(xué)生、家長(zhǎng)及同事就一些信息和想法進(jìn)行有效的溝通。教師信息化技術(shù)能力是一種綜合能力，它包括信息化教學(xué)遷移能力、信息化教學(xué)融合能力、信息化教學(xué)交往能力、信息化教學(xué)評(píng)價(jià)能力、信息化協(xié)作教學(xué)能力、促進(jìn)學(xué)生信息化學(xué)習(xí)能力。③

在信息化、數(shù)字化時(shí)代，教師也要不斷學(xué)習(xí)，不斷創(chuàng)新教學(xué)方式方法，注重技能培養(yǎng)，如多媒體設(shè)備操作技能、教學(xué)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)能力。雖然在過(guò)渡階段，教師可能會(huì)有壓力，但要有清醒的認(rèn)識(shí)，只有把自己綜合教學(xué)能力提高上去，才不會(huì)在教學(xué)改革中迷失，才可以在以后教學(xué)中更加輕松靈活。

5 掌握信息化教學(xué)的方法手段

以往教師備課只是去制作和熟悉講課用的課件，而多數(shù)情況課件也都是隨著教材附帶，給學(xué)生的感受是教師只是在念課件內(nèi)容，忽視了學(xué)生對(duì)本節(jié)課知識(shí)的掌握程度，期間教師并沒(méi)有認(rèn)識(shí)到信息化教學(xué)理念的本質(zhì)。很多教師以為教室配備了計(jì)算機(jī)和多媒體設(shè)備，只是用來(lái)方便教學(xué)，而有些教師雖然認(rèn)識(shí)到了信息化教學(xué)的重要性，通過(guò)技巧使課件生動(dòng)，比如在課件中穿插搞笑動(dòng)畫(huà)、字體顯示伴有特殊聲效等簡(jiǎn)單手段，吸引學(xué)生注意，但這并不適用于高校課堂，尤其對(duì)于機(jī)械電子學(xué)這門(mén)理論知識(shí)繁瑣、內(nèi)容抽象的課程。教師存在的價(jià)值是為學(xué)生傳授解答知識(shí)，而方法手段是取得成效的保障。

信息化教學(xué)手段是將信息化教學(xué)硬件設(shè)備和信息化教學(xué)理念相結(jié)合的教學(xué)方式，教師充分合理使用教學(xué)中的資源，使課堂形象化、生動(dòng)化、具體化。④機(jī)械電子學(xué)課程要求有較好的機(jī)械、計(jì)算機(jī)、電子等基礎(chǔ)知識(shí)，綜合性較強(qiáng)，而學(xué)生以前“術(shù)有專(zhuān)攻”，可能并不能很全面地理解課堂知識(shí)，在這種情況下，教師就要提前了解到學(xué)生的具體情況，因材施教，為學(xué)生更好理解新知識(shí)制定良性的教學(xué)方法。

6 信息化教學(xué)的課堂把控能力

在信息化教學(xué)課堂上，教師需要具備調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性、主動(dòng)性，根據(jù)不同知識(shí)點(diǎn)靈活組織課堂模式，把控課堂氣氛，擅于轉(zhuǎn)變師生主體地位，把握全局，避免學(xué)生自由思想泛濫的能力。現(xiàn)在的高校學(xué)生在中學(xué)時(shí)代都是在傳統(tǒng)教學(xué)模式下培養(yǎng)的，新的教學(xué)模式對(duì)于他們來(lái)說(shuō)是新穎的，就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生很容易“樂(lè)在其中”，這對(duì)于教師也是一種挑戰(zhàn)。在信息化教學(xué)中，學(xué)生接觸的數(shù)字化設(shè)備功能強(qiáng)大，擺脫了單一的課本，他們很容易偏離教學(xué)設(shè)計(jì)內(nèi)容，雖然上課積極性很高，但是并沒(méi)有對(duì)知識(shí)有系統(tǒng)性的掌握。教師要“利用”學(xué)生的這一心理特點(diǎn)，制定完善的學(xué)習(xí)任務(wù)，使學(xué)生學(xué)習(xí)具有明確的目的性。信息化教學(xué)并不僅局限于課堂，它具有延長(zhǎng)性。⑤教師要充分利用教學(xué)資源，課下帶動(dòng)學(xué)生在教學(xué)平臺(tái)交流、利用數(shù)字化資源并完成作業(yè)，同時(shí)教師也應(yīng)注意方式方法，不能忽略學(xué)生的主體地位，要體現(xiàn)出學(xué)生個(gè)性化，發(fā)掘出學(xué)生對(duì)知識(shí)的興趣。

7 結(jié)論

機(jī)械電子學(xué)這門(mén)課理論與實(shí)踐結(jié)合性強(qiáng)，這就需要學(xué)生接觸更多虛擬仿真環(huán)境、操作實(shí)際設(shè)備，經(jīng)常進(jìn)行互動(dòng)交流。同時(shí)教師也要根據(jù)知識(shí)特點(diǎn)搭建信息化教學(xué)環(huán)境，既要給學(xué)生明確的學(xué)習(xí)任務(wù)，也要起到教學(xué)監(jiān)督的作用。信息化教學(xué)模式以其和信息技術(shù)的高度結(jié)合，越發(fā)體現(xiàn)出它在現(xiàn)代教學(xué)中的優(yōu)越性，必將代表教學(xué)模式改革和發(fā)展的趨勢(shì)。對(duì)信息化教學(xué)模式的研究和推廣，將是推動(dòng)高等教育信息化進(jìn)程的必由之路。

電子學(xué)論文:電子學(xué)籍檔案管理在普通高中的探討

【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不僅對(duì)于教育起著十分重要的影響，同時(shí)還對(duì)學(xué)校檔案管理產(chǎn)生了影響。學(xué)生的學(xué)籍檔案十分重要，在電子檔案的保管方面，快捷便利是電子檔案比傳統(tǒng)紙質(zhì)檔案管理中的突出優(yōu)勢(shì)。本文主要分析在普通高中中，電子學(xué)籍檔案管理工作的具體應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】電子學(xué)籍檔案；管理；普通高中；具體應(yīng)用

社會(huì)不斷發(fā)展的今天，個(gè)體的檔案在整個(gè)社會(huì)中起到的作用越來(lái)越突出，而學(xué)籍是學(xué)生檔案的一個(gè)重要組成部分，對(duì)學(xué)生的學(xué)業(yè)來(lái)說(shuō)起著十分重要的作用。它詳實(shí)的記錄了學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)過(guò)程中整個(gè)學(xué)習(xí)狀態(tài)和具體生活狀態(tài)，也表現(xiàn)出學(xué)生學(xué)習(xí)所在的學(xué)校展現(xiàn)出來(lái)的具體情況，十分豐富多彩的學(xué)習(xí)狀況，由此可見(jiàn)學(xué)籍的涉及內(nèi)容范圍很廣，并且是學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)以及學(xué)校具體情況的真實(shí)性反應(yīng)。這對(duì)于教育部門(mén)以及學(xué)校具體管理工作的開(kāi)展和教學(xué)內(nèi)容的選擇方面具有極高重要價(jià)值。而隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，學(xué)籍也朝著電子化和數(shù)字化方向發(fā)展，表現(xiàn)出了優(yōu)越性。

一、電子學(xué)籍管理所具有的重要作用

現(xiàn)在許多高校學(xué)生畢業(yè)之后，因?yàn)樗枷胫袥](méi)有檔案的概念，使得他們沒(méi)有檔案的重要性的想法，對(duì)檔案如何處理和安排也毫不關(guān)心。所以，現(xiàn)階段越來(lái)越多的高校畢業(yè)生對(duì)自己的檔案采取一種漠然的態(tài)度，一旦開(kāi)始工作、讀研、出國(guó)等，就發(fā)現(xiàn)自己的檔案早已經(jīng)不知道被放置在何處，成為一個(gè)阻礙。

（一）電子學(xué)籍檔案在保管方面具有極高的優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)紙質(zhì)學(xué)籍檔案的管理工作相比，電子學(xué)籍檔案的管理具有極為明顯的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：首先，由專(zhuān)門(mén)的系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)生各種資料的收集和整理，不論是在學(xué)校期間的各種榮譽(yù)獎(jiǎng)項(xiàng)，還是在學(xué)校期間的學(xué)習(xí)成績(jī)，都晚安整整的保存在這個(gè)專(zhuān)門(mén)的系統(tǒng)之中。不僅由專(zhuān)門(mén)的檔案保管所進(jìn)行檔案的保存，學(xué)生也有自己的一份報(bào)關(guān)，定期在檔案中輸入各種的信息，十分的方便并且安全。其次，所有的教學(xué)信息都儲(chǔ)存在專(zhuān)門(mén)的教育系統(tǒng)之中，以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，通過(guò)正確的登錄步驟就能夠查看學(xué)生的各種信息內(nèi)容，這樣方便了學(xué)校對(duì)于檔案的管理，還簡(jiǎn)化了整個(gè)檔案的具體工作效率，更加的省時(shí)省力。

（二）電子學(xué)籍檔案在學(xué)籍的改動(dòng)方面具有優(yōu)勢(shì)。在高速發(fā)展的社會(huì)中，信息總是時(shí)刻處在高速的變動(dòng)之中，教育教學(xué)也在所難免。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，總會(huì)遇到這樣或者那樣的問(wèn)題，從而導(dǎo)致學(xué)校的改變或者年級(jí)的變動(dòng)，甚至?xí)霈F(xiàn)休學(xué)、退學(xué)的現(xiàn)象。這種時(shí)期需要提交大量的表格，手續(xù)很多。但是電子學(xué)籍檔案在這一方面的手續(xù)要明顯簡(jiǎn)化于傳統(tǒng)的檔案管理方式。因?yàn)殡娮訖n案主要基于互聯(lián)網(wǎng)，在專(zhuān)門(mén)的系統(tǒng)中進(jìn)行內(nèi)容的更改就可以了，修改后，信息共享就可以使得全國(guó)各地的教育機(jī)構(gòu)看到學(xué)籍的變化。這樣不僅簡(jiǎn)化了工作步驟，還提高了辦事效率。

（三）電子學(xué)籍檔案管理是整個(gè)學(xué)校管理的重要組成部分。在具體的教育教學(xué)管理活動(dòng)中，學(xué)校應(yīng)該重視電子學(xué)籍檔案的突出優(yōu)勢(shì)，把握好電子信息檔案所掌握的各種真實(shí)性信息，更加做好教育教學(xué)的服務(wù)。對(duì)于電子學(xué)籍的管理中，極好的發(fā)揮了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)特性優(yōu)勢(shì)，滿足了整個(gè)學(xué)校的社會(huì)發(fā)展需要，能夠密切不同部門(mén)的溝通和聯(lián)系，推動(dòng)著學(xué)校朝著統(tǒng)一的方向不斷發(fā)展，并且?guī)椭鷮W(xué)校實(shí)現(xiàn)自身監(jiān)督管理工作的標(biāo)準(zhǔn)化。

二、電子學(xué)籍檔案管理在普通高中中的具體運(yùn)用

學(xué)籍管理是一項(xiàng)十分嚴(yán)肅并且對(duì)于嚴(yán)謹(jǐn)程度要求極高的管理工作，需要學(xué)校高度的關(guān)注這一項(xiàng)工作，并且秉持著高度的熱情來(lái)對(duì)待管理工作。

（一）現(xiàn)代高中需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)學(xué)習(xí)管理意識(shí)。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，我國(guó)教育也受到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的影響，朝著電子化的方向發(fā)展。從這一角度看出，學(xué)籍檔案朝著電子化的方向發(fā)展是主要性的趨勢(shì)。中小學(xué)生電子學(xué)籍管理是教育工作者在逐步發(fā)展中不斷探索的成果，它是適應(yīng)信息時(shí)代教育教學(xué)管理的一種重要模式。在潛移默化中，它逐步提高了教育界的管理水平和效率，實(shí)現(xiàn)了學(xué)校和教育行政部門(mén)辦公自動(dòng)化的管理模式。實(shí)踐證明，有效實(shí)施電子學(xué)籍管理，對(duì)于教育教學(xué)的管理質(zhì)量非常有益，同時(shí)有利于學(xué)校、學(xué)生管理信息的積累、分析、利用、交換和共享。電子學(xué)籍管理的主要內(nèi)容是熟練運(yùn)用電子信息技術(shù)，利用電子信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)對(duì)學(xué)籍管理的方式、方法進(jìn)行改革，以此提高辦事效率?，F(xiàn)階段我國(guó)的學(xué)籍管理制度都已經(jīng)是電子化管理。電子信息化管理的應(yīng)用能夠幫助我們快速的查閱學(xué)生的學(xué)籍信息，在中學(xué)生的高考、升學(xué)、就業(yè)等多方便起著至關(guān)重要的作用。所以，電子學(xué)籍檔案對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，是成長(zhǎng)、學(xué)習(xí)的痕跡，更是一個(gè)學(xué)生學(xué)歷證明的重要材料。

（二）給電子學(xué)籍的管理制定健全的制度。教育部門(mén)和學(xué)校要負(fù)起責(zé)任，切不可馬虎。學(xué)校的學(xué)籍管理工作應(yīng)該交給一些管理經(jīng)驗(yàn)豐富、責(zé)任心強(qiáng)的老師。這些老師應(yīng)該有著熟練的計(jì)算機(jī)技能，對(duì)電子數(shù)據(jù)的管理有著過(guò)硬的基本功。學(xué)校還應(yīng)該制定健全的制度，有序地管理學(xué)生的電子學(xué)籍。制定科學(xué)、規(guī)范、高校的管理制度也有利于學(xué)校管理工作的健康運(yùn)行，是一個(gè)學(xué)校教師的素質(zhì)水平和綜合水平的體現(xiàn)。學(xué)校應(yīng)該做好細(xì)心的準(zhǔn)備，相關(guān)的教育部門(mén)也應(yīng)該給以足夠的認(rèn)識(shí)。學(xué)籍的電子檔案也應(yīng)該堅(jiān)持“以人為本”的原則。深入貫徹落實(shí)學(xué)生信息的準(zhǔn)確化和標(biāo)準(zhǔn)化。學(xué)生檔案的紙質(zhì)版和電子版相對(duì)接，做到真正地服務(wù)于學(xué)生。有效的管理，必將帶來(lái)學(xué)校的有序管理，是受學(xué)生和家長(zhǎng)們值得肯定的制度。

三、結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)整體教育水平的提高，大多數(shù)的家長(zhǎng)已經(jīng)不滿足于學(xué)生只有九年義務(wù)教學(xué)，追求更高的學(xué)歷是學(xué)生和家長(zhǎng)的追逐的目標(biāo)。所以，學(xué)籍的流動(dòng)性也很大，所以學(xué)籍是非常重要的。學(xué)校科學(xué)、規(guī)范的學(xué)籍管理制度也直接影響學(xué)會(huì)學(xué)籍的相關(guān)工作。伴隨著計(jì)算機(jī)水平的發(fā)展，我國(guó)的電子學(xué)籍必將成為趨勢(shì)。所以，不斷地根據(jù)教育現(xiàn)狀的特點(diǎn)，從而改進(jìn)電子學(xué)籍管理，在實(shí)踐中積極穩(wěn)妥地去工作。學(xué)校有序組織相關(guān)老師和部門(mén)管理人員去認(rèn)真落實(shí)電子信息檔案的整理和掃描工作，才能為學(xué)生帶來(lái)切實(shí)地方便，從而輔助我國(guó)教育教學(xué)質(zhì)量的提高。完善相關(guān)部門(mén)的科學(xué)化管理，并真正地讓學(xué)生家長(zhǎng)感受到電子信息檔案的好處。

電子學(xué)論文:翻轉(zhuǎn)課堂在《電工電子學(xué)》的教學(xué)實(shí)踐研究

【摘要】近年來(lái)，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了新型學(xué)習(xí)模式的發(fā)展，翻轉(zhuǎn)課堂正是信息技術(shù)與現(xiàn)代教育相結(jié)合的產(chǎn)物。翻轉(zhuǎn)課堂改變了以往先課堂授課再課后復(fù)習(xí)的傳統(tǒng)模式，采用先課前在線學(xué)習(xí)后課堂吸收消化，提高了混合學(xué)習(xí)的層次，使學(xué)生的學(xué)習(xí)更加深入，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，改變傳統(tǒng)教育統(tǒng)一施教的弊病，盡可能的做到因材施教，并對(duì)教師提出了更高的要求。本文以《電工電子學(xué)》為例，設(shè)計(jì)基于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模型，通過(guò)教學(xué)實(shí)踐，探索翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的優(yōu)缺點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】翻轉(zhuǎn)課堂 混合學(xué)習(xí) 教學(xué)改革

一、研究背景與意義

傳統(tǒng)教育的弊端是以知識(shí)的傳授為中心，過(guò)分強(qiáng)調(diào)了教師的作用，忽視了學(xué)生的主動(dòng)性。課堂進(jìn)度統(tǒng)一，不能因材施教，忽略學(xué)生個(gè)體特點(diǎn)，教師在授課過(guò)程中把知識(shí)單向輸送給學(xué)生，雙向的互動(dòng)和反饋不多；強(qiáng)調(diào)老師的教，弱化學(xué)生的學(xué)。極大地削弱了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動(dòng)力和能力，也減少了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的時(shí)間。為了改善傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊病，提高教學(xué)質(zhì)量，需要對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行改革，翻轉(zhuǎn)課堂借助現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，致力解決傳統(tǒng)教學(xué)模式的這些弊端。翻轉(zhuǎn)課堂及其教學(xué)實(shí)踐研究培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。

二、翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)容

翻轉(zhuǎn)課堂屬于一種新型的混合學(xué)習(xí)模式，它是傳統(tǒng)課堂模式教學(xué)與現(xiàn)代在線學(xué)習(xí)的高度融合。翻轉(zhuǎn)的課堂擺脫了傳統(tǒng)“課堂知識(shí)傳授課后知識(shí)內(nèi)化”的教學(xué)形式的束縛，將二者實(shí)施的順序顛倒過(guò)來(lái)，采用“課前知識(shí)學(xué)習(xí)課堂知識(shí)深化”。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中，課前和課堂的大部分時(shí)間交由學(xué)生支配，課堂小部分時(shí)間留給教師，大大減少了教師知識(shí)講授的時(shí)間，這是翻轉(zhuǎn)課堂的一個(gè)重要特征。翻轉(zhuǎn)課堂將原來(lái)課堂講授的知識(shí)內(nèi)容轉(zhuǎn)移到課前去完成，在不縮減原先課時(shí)知識(shí)量的基礎(chǔ)上，利用課堂時(shí)間來(lái)增強(qiáng)師生以及學(xué)生之間的交流和溝通。

翻轉(zhuǎn)課堂是構(gòu)建一個(gè)全新的深層次學(xué)習(xí)的課堂，學(xué)生成為課堂的主角。翻轉(zhuǎn)課堂通過(guò)充分利用課下時(shí)間完成了基本知識(shí)的傳遞，極大地延長(zhǎng)課堂上教與學(xué)的時(shí)間，而且時(shí)間是彈性的。學(xué)生角色的轉(zhuǎn)變隨著教育信息化學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)化的不斷深入，在定制化的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)生能夠根據(jù)自己具體的學(xué)習(xí)情況需要選擇學(xué)習(xí)的內(nèi)容、時(shí)間和地點(diǎn)，然后再按照自己的節(jié)奏和特點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)。

三、翻轉(zhuǎn)課堂的設(shè)計(jì)與實(shí)施

通過(guò)研究并分析現(xiàn)有的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，構(gòu)建全新的通用型翻轉(zhuǎn)課堂簡(jiǎn)單教學(xué)模型，翻轉(zhuǎn)課堂的三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)都是雙向的閉環(huán)的，三個(gè)部分都是要根據(jù)實(shí)際情況不斷改進(jìn)更新的，根據(jù)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，設(shè)計(jì)出支持翻轉(zhuǎn)課堂網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)模型，為翻轉(zhuǎn)課堂的具體實(shí)施提供網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)效果的最大化。課前，老師根據(jù)課程任務(wù)安排學(xué)習(xí)計(jì)劃，制作學(xué)習(xí)視頻，布置學(xué)習(xí)任務(wù)；學(xué)生觀看視頻，自主決定學(xué)習(xí)進(jìn)度，觀看結(jié)束后完成老師布置的任務(wù)，在完成過(guò)程中檢驗(yàn)自學(xué)的效果；在課堂上，師生間及同學(xué)間討論課程知識(shí)，深化學(xué)習(xí)。

以《電工電子學(xué)》課程為例，設(shè)計(jì)基于支持翻轉(zhuǎn)課堂的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)，通過(guò)教學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)探索翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)與不足。翻轉(zhuǎn)課堂要點(diǎn)在于：一、課外真正發(fā)生了深入學(xué)習(xí)；二、課堂上觀點(diǎn)能夠真正相互碰撞并將對(duì)問(wèn)題的研究引向更深層次。實(shí)施的關(guān)鍵在于：微課程開(kāi)發(fā)、課前深入學(xué)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)活動(dòng)組織。根據(jù)《電工電子學(xué)》各章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)，制作微視頻，學(xué)生在學(xué)習(xí)各知識(shí)點(diǎn)的時(shí)候自由進(jìn)行，《電工電子學(xué)》各知識(shí)點(diǎn)結(jié)合非常緊密，如電路的基本定律、電路的分析方法，學(xué)生看視頻時(shí)可以前后視頻穿插看，以便自己理解，在學(xué)習(xí)三相交流電時(shí)，又可以復(fù)習(xí)正弦交流電路的知識(shí)。在制作視頻和設(shè)計(jì)作業(yè)時(shí)也考慮前后知識(shí)點(diǎn)銜接的問(wèn)題。根據(jù)《電工電子》各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的情況，結(jié)合本校和本班情況錄制有針對(duì)性的微課視頻。設(shè)計(jì)視頻教程時(shí)控制時(shí)長(zhǎng)，因?yàn)樘L(zhǎng)學(xué)生容易學(xué)習(xí)倦怠，不利于學(xué)習(xí)效率的提高，一般一個(gè)微視頻5-15分鐘，輔以用于知識(shí)鞏固強(qiáng)化的針對(duì)性練習(xí)和用于課堂知識(shí)內(nèi)化的學(xué)習(xí)活動(dòng)等。為很好促進(jìn)學(xué)習(xí)，建立班級(jí)《電工電子學(xué)》學(xué)習(xí)群，在群里面師生合作探討本學(xué)科的問(wèn)題，及時(shí)解決學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過(guò)程遇到的問(wèn)題，適當(dāng)布置設(shè)計(jì)任務(wù)，讓同學(xué)們協(xié)同解決難題。布置設(shè)計(jì)任務(wù)，學(xué)生完成后可以上傳班級(jí)群，同學(xué)們一起點(diǎn)評(píng)，提出意見(jiàn)和建議，共同進(jìn)步。

《電工電子學(xué)》學(xué)習(xí)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)部分也是重點(diǎn)，以往傳統(tǒng)教學(xué)中，老師會(huì)在實(shí)驗(yàn)室教授實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并指導(dǎo)學(xué)生操作，但是一般只演示一兩次，不能保證每個(gè)學(xué)生當(dāng)時(shí)就看懂且會(huì)操作，在翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)時(shí)，學(xué)生可以多次觀看并就疑惑處詢問(wèn)老師，到了課堂階段就可以短時(shí)間學(xué)會(huì)操作并完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高學(xué)習(xí)的效率。學(xué)生也可以錄制各自實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)老師點(diǎn)評(píng)，老師可以全時(shí)段的了解全部同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟，有針對(duì)性的進(jìn)行指導(dǎo)，以便學(xué)生改進(jìn)。

在課程考核時(shí)，根據(jù)學(xué)生課前學(xué)習(xí)、課堂情況、平時(shí)知識(shí)討論、以及上傳的實(shí)驗(yàn)視頻綜合考量，不簡(jiǎn)單以試卷為衡量，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力動(dòng)手能力的提高。

四、總結(jié)與展望

翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施過(guò)程中存在幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，一是明確視頻教內(nèi)容，要精品化，以往視頻內(nèi)容大多是課堂內(nèi)容的錄制，內(nèi)容簡(jiǎn)單，形勢(shì)呆板，問(wèn)題的針對(duì)性不強(qiáng)，不利于學(xué)生自學(xué)。二是精簡(jiǎn)視頻長(zhǎng)度，現(xiàn)有的教學(xué)視頻一般以課時(shí)為單位，時(shí)長(zhǎng)一般在40-50分鐘，甚至更長(zhǎng)，視頻片段過(guò)長(zhǎng)，學(xué)生專(zhuān)注力下降，效率降低，達(dá)不到好的學(xué)習(xí)效果，三是布置針對(duì)性作業(yè)，學(xué)生要根據(jù)學(xué)到的知識(shí)完成作業(yè)，及時(shí)鞏固所學(xué)內(nèi)容。四是在教學(xué)閉環(huán)中根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)的反饋及時(shí)跟進(jìn)，幫助每個(gè)學(xué)生解決所遇問(wèn)題，調(diào)整視頻內(nèi)容和作業(yè)，不斷完善時(shí)時(shí)更新。

結(jié)果證明，基于文本提出的通用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模型教學(xué)效果優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)模式，但翻轉(zhuǎn)課堂的適用范圍具有一定局限性，其實(shí)施難度也高于傳統(tǒng)教學(xué)模式。對(duì)老師的要求較傳統(tǒng)教學(xué)模式都有所提高，首先要求老師能制作適合本班本專(zhuān)業(yè)的識(shí)破內(nèi)容，其次要求老師全程跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)，包括學(xué)生課堂學(xué)習(xí)；對(duì)學(xué)生要求也有所提高，要求學(xué)生有更強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。反之翻轉(zhuǎn)課堂也正是提高教師和學(xué)生綜合素質(zhì)的有利手段，也更能促進(jìn)學(xué)習(xí)效果的提高。

作者簡(jiǎn)介：

職燕，女，陜西楊凌人，碩士，桂林理工大學(xué)講師，研究方向是自動(dòng)化控制，嵌入式系統(tǒng)。

電子學(xué)論文:《微電子學(xué)導(dǎo)論》“過(guò)程化管理”方法的研究

【摘 要】《微電子學(xué)導(dǎo)論》課程是微電子專(zhuān)業(yè)學(xué)生本科階段接觸的第一門(mén)專(zhuān)業(yè)課程。本文通過(guò)研究《微電子學(xué)導(dǎo)論》“過(guò)程化管理”的方法，使學(xué)生具備自主學(xué)習(xí)的能力和習(xí)慣，自己掌控學(xué)習(xí)。充分利用網(wǎng)絡(luò)的在線互動(dòng)，增加學(xué)生學(xué)習(xí)中的時(shí)效性。真正培養(yǎng)學(xué)生的良好的生活習(xí)慣和學(xué)習(xí)態(tài)度。通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)施，有利于培養(yǎng)具有全面高素質(zhì)的微電子本科畢業(yè)生，為我國(guó)的微電子專(zhuān)業(yè)的發(fā)展培養(yǎng)合格人才。本項(xiàng)目提出的課程建設(shè)思路，也適用于其它專(zhuān)業(yè)的課程建設(shè)，具有一定的推廣價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】 過(guò)程化管理；微電子；自主學(xué)習(xí)

0 引言

近幾年，微電子專(zhuān)業(yè)教師的隊(duì)伍在不斷擴(kuò)大，教師的專(zhuān)業(yè)方向也在不斷豐富，能夠勝任并有選擇性的擔(dān)任各主要方向的專(zhuān)業(yè)課教學(xué)。但學(xué)生的個(gè)性不同，使學(xué)生在學(xué)習(xí)的興趣、主動(dòng)性等方面差異很大；隨著社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈和社會(huì)需求的不斷變化，又使學(xué)生的未來(lái)發(fā)展面臨很大挑戰(zhàn)，學(xué)生的需求隨之呈現(xiàn)多樣化。因此，多元化的培養(yǎng)規(guī)格應(yīng)當(dāng)成為共識(shí)。將學(xué)生的具體情況和社會(huì)需求相結(jié)合，這就要求我們必須打破現(xiàn)有的統(tǒng)一模式，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際和社會(huì)需求建立多樣化的課程體系，實(shí)施分類(lèi)教學(xué)和過(guò)程化管理教學(xué)，在保證打好扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)的前提下，設(shè)立盡可能多的適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的方向性課程。因此，本項(xiàng)目選擇一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程《微電子學(xué)導(dǎo)論》，嘗試“過(guò)程化管理”的教學(xué)模式，即學(xué)生自主選擇時(shí)間觀看教師錄制的講課錄像，保證一定的學(xué)習(xí)時(shí)間，并和教師在線和課堂互動(dòng)，用于答疑和討論。

《微電子學(xué)導(dǎo)論》課程是微電子專(zhuān)業(yè)學(xué)生本科階段接觸的第一門(mén)專(zhuān)業(yè)課程，本課程教學(xué)的主要任務(wù)：通過(guò)向微電子專(zhuān)業(yè)的學(xué)生介紹微電子學(xué)科體系結(jié)構(gòu)，使其掌握微電子專(zhuān)業(yè)知識(shí)的基本構(gòu)架，了解本專(zhuān)業(yè)畢業(yè)后可能從事的工作和進(jìn)一步深造的方向，同時(shí)也培養(yǎng)他們的專(zhuān)業(yè)興趣。本課程按照自底向上的方式對(duì)微電子學(xué)的知識(shí)體系展開(kāi)介紹。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以循序漸進(jìn)、由淺入深地初步掌握半導(dǎo)體物理、半導(dǎo)體器件物理、集成電路工藝、集成電路設(shè)計(jì)、集成電路設(shè)計(jì)方法學(xué)、微納機(jī)電系統(tǒng)和納電子技術(shù)等基本內(nèi)容，從而為其后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。因此，其教學(xué)有著十分重要的地位。

1 研究?jī)?nèi)容

本項(xiàng)目選擇《微電子學(xué)導(dǎo)論》，嘗試“過(guò)程化管理”的教學(xué)模式，即學(xué)生自主選擇時(shí)間觀看教師錄制的講課錄像，同時(shí)保證和教師的在線互動(dòng)，用于答疑和討論。根據(jù)本課程的特點(diǎn)，課程的過(guò)程化管理通過(guò)以下四個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行：

（1）進(jìn)行4-5次課堂討論，組織學(xué)生進(jìn)行討論，成立學(xué)習(xí)小組；

（2）提交1-2份讀書(shū)報(bào)告進(jìn)行交流，了解掌握微電子最新技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)；

（3）布置2-3次課堂作業(yè)，鞏固學(xué)生所學(xué)知識(shí)；

（4）開(kāi)展2-3隨堂測(cè)驗(yàn)，測(cè)試學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

備注：課堂討論與課堂教學(xué)交叉進(jìn)行，讀書(shū)報(bào)告與課堂作業(yè)交叉進(jìn)行。

項(xiàng)目研究具體內(nèi)容包括以下兩個(gè)方面：

（1）研究教學(xué)視頻內(nèi)容：首先應(yīng)明確學(xué)生必須掌握的目標(biāo)，以及視頻最終需要表現(xiàn)的內(nèi)容。在安排視頻內(nèi)容的時(shí)候，要考慮已有知識(shí)點(diǎn)的主次分配。同時(shí)，還應(yīng)考慮學(xué)生的想法，以適應(yīng)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和習(xí)慣。

（2）研究課堂活動(dòng)：內(nèi)容在課外傳遞給學(xué)生后，那么課堂內(nèi)更需要高質(zhì)量的學(xué)習(xí)活動(dòng)，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)在具體環(huán)境中應(yīng)用其所學(xué)內(nèi)容。如何建立更加有效的課堂互動(dòng)和討論。

2 研究目標(biāo)

通過(guò)此次項(xiàng)目的研究，爭(zhēng)取達(dá)到以下目的：

（1）使學(xué)生具備自主學(xué)習(xí)的能力和習(xí)慣，自己掌控學(xué)習(xí)。過(guò)程化管理后，利用教學(xué)視頻，學(xué)生能根據(jù)自身情況來(lái)安排和控制自己的學(xué)習(xí)。學(xué)生在課外或回家看教師的視頻講解，完全可以在輕松的氛圍中進(jìn)行；而不必像在課堂上教師集體教學(xué)那樣緊繃神經(jīng)，擔(dān)心遺漏什么，或因?yàn)榉中亩簧辖虒W(xué)節(jié)奏。學(xué)生觀看視頻的節(jié)奏快慢全在自己掌握，懂了的快進(jìn)跳過(guò)，沒(méi)動(dòng)的倒退反復(fù)觀看，也可停下來(lái)仔細(xì)思考或筆記，甚至還可以和同學(xué)相互討論、尋求幫助。

（2）充分利用網(wǎng)絡(luò)的在線互動(dòng)，增加學(xué)生學(xué)習(xí)中的時(shí)效性。保證有一半左右的學(xué)時(shí)用于課堂互動(dòng)。具體表現(xiàn)在教師和學(xué)生之間以及學(xué)生與學(xué)生之間。讓教師有時(shí)間與學(xué)生交談，回答學(xué)生的問(wèn)題，參與到學(xué)習(xí)小組，對(duì)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行個(gè)別指導(dǎo)。當(dāng)學(xué)生在完成作業(yè)時(shí)，我們會(huì)注意到部分學(xué)生為相同的問(wèn)題所困擾，當(dāng)學(xué)生遇到難題準(zhǔn)備請(qǐng)教時(shí)，我們能及時(shí)的給予指導(dǎo)。

（3）真正培養(yǎng)學(xué)生的良好的生活習(xí)慣和學(xué)習(xí)態(tài)度。過(guò)程化管理擴(kuò)展了我們與學(xué)生交流的內(nèi)容。我們會(huì)更愿意去思考：學(xué)生們是否在學(xué)習(xí)？如果他們不學(xué)習(xí)，我們能做些什么來(lái)幫助他們學(xué)習(xí)呢？這個(gè)更深刻的問(wèn)題會(huì)帶領(lǐng)教師思索：如何把學(xué)生帶到一個(gè)環(huán)境，幫助他們成為更好的學(xué)習(xí)者。

考核方式如下：

（1）總成績(jī)有平時(shí)成績(jī)和期末考試構(gòu)成，其中平時(shí)成績(jī)占比0.6，期末考試占比0.4；

（2）平時(shí)成績(jī)嚴(yán)格由五項(xiàng)教學(xué)環(huán)節(jié)的情況產(chǎn)生，其中課堂討論占比0.3，隨堂測(cè)驗(yàn)占比0.2，讀書(shū)報(bào)告占比0.2，課堂作業(yè)占比0.2，課堂簽到占比0.1。

3 研究的創(chuàng)新性

研究的重點(diǎn)、難點(diǎn)在于如何使學(xué)生具備自主學(xué)習(xí)的能力和習(xí)慣，自己掌控學(xué)習(xí)。如何能真正培養(yǎng)學(xué)生的良好的生活習(xí)慣和學(xué)習(xí)態(tài)度，如何把學(xué)生帶到一個(gè)環(huán)境，幫助他們成為更好的學(xué)習(xí)者。如何利用好視頻資源，增加學(xué)生學(xué)習(xí)中的時(shí)效性。合理地安排教學(xué)視頻內(nèi)容和課堂的在線討論和互動(dòng)。即使有這些難點(diǎn)，但本項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)仍然很明顯：

（1）過(guò)程化管理可以幫助學(xué)習(xí)有困難的學(xué)生。過(guò)程化管理巨大的靈活性讓學(xué)生能夠自主安排時(shí)間―可以提前學(xué)習(xí)或事后補(bǔ)課，做到課程和活動(dòng)兩不誤。而且能夠暫停、倒帶、重放講座視頻，直到聽(tīng)懂為止。

（2）過(guò)程化管理增加課堂互動(dòng)。改變了教師與學(xué)生相處的時(shí)間。過(guò)程化管理后，教師可與學(xué)生進(jìn)行一對(duì)一的交流，也可以把有相同問(wèn)題的學(xué)生聚集在一起集中講解。教師與學(xué)生時(shí)時(shí)互動(dòng)。學(xué)生之間的互動(dòng)也比以前更多了。學(xué)生間互相討論、幫助學(xué)習(xí)，而不是依靠老師作為唯一的知識(shí)傳播者。學(xué)生的參與度更高了。

（3）過(guò)程化管理讓教師更了解學(xué)生。過(guò)程化管理讓教師花更多的時(shí)間與學(xué)生在一起，聽(tīng)學(xué)生們討論講解。因此我們能更好的了解學(xué)生。同時(shí)，我們還能了解學(xué)生的生活。并有機(jī)會(huì)給予他們生活上和精神上的幫助。

（4）過(guò)程化管理能實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)。每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和興趣都不同。雖然我們?cè)缯J(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，但傳統(tǒng)教學(xué)統(tǒng)一的課堂卻無(wú)法真正分層教學(xué)。過(guò)程化管理承認(rèn)了學(xué)生的不同，并能真正實(shí)現(xiàn)分層教學(xué)，每個(gè)學(xué)生可以按自己的速度來(lái)學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)速度快的學(xué)生可以掌握更難的課程內(nèi)容，速度慢的學(xué)生則可以反復(fù)學(xué)習(xí)，并尋求教師的幫助。

（5）過(guò)程化管理改變了課堂管理。在傳統(tǒng)教學(xué)課堂上，我們必須始終密切注意課堂上的學(xué)生動(dòng)向。很多學(xué)生因?yàn)闆](méi)興趣就分神或是睡覺(jué)。從而跟不上進(jìn)度或者影響其他人的學(xué)習(xí)。過(guò)程化管理課堂后，學(xué)生都在忙于討論或活動(dòng)，也沒(méi)有時(shí)間分神了。

4 對(duì)本科教學(xué)的意義

全面高素質(zhì)人才的培養(yǎng)順應(yīng)了二十一世紀(jì)對(duì)人才的需求。通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)施，有利于培養(yǎng)具有全面高素質(zhì)優(yōu)良的微電子本科畢業(yè)生，為我國(guó)的微電子專(zhuān)業(yè)的發(fā)展培養(yǎng)合格人才。有利于提高學(xué)生全面素質(zhì)、加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)技能、擴(kuò)大專(zhuān)業(yè)知識(shí)涵蓋面、增強(qiáng)實(shí)踐能力的培養(yǎng)。本項(xiàng)目提出的課程建設(shè)思路，也適用于其它專(zhuān)業(yè)的課程建設(shè)，具有一定的推廣價(jià)值。

電子學(xué)論文:電子學(xué)案的特征分析

摘 要：文章通過(guò)對(duì)“電子學(xué)案”簡(jiǎn)要分析，明確了“電子學(xué)案”與“普通學(xué)案”相比所具有的六個(gè)基本特征，即學(xué)習(xí)目標(biāo)層次化、學(xué)習(xí)資源多樣化、學(xué)習(xí)路徑個(gè)別化、學(xué)習(xí)反饋及時(shí)化、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)導(dǎo)向化和學(xué)習(xí)記錄全程化，并對(duì)每一個(gè)特征的特點(diǎn)及如何在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)做了簡(jiǎn)要說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：學(xué)案；電子學(xué)案；特征

課程改革倡導(dǎo)以學(xué)生為中心，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性，課堂教學(xué)的重心由教師的教向?qū)W生的學(xué)轉(zhuǎn)變。經(jīng)過(guò)多年改革實(shí)踐，一批體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)主體的改革成果不斷涌現(xiàn)，其中以“學(xué)案”作為成果之一的研究受到重視，“學(xué)案導(dǎo)學(xué)”成為當(dāng)下課堂教學(xué)改革的一道亮麗風(fēng)景。當(dāng)前，在信息技術(shù)飛速發(fā)展的影響下，信息化環(huán)境下的學(xué)習(xí)成為研究熱點(diǎn)，以“電子學(xué)案”為代表的研究正逐步走向深入，這對(duì)建立“深化課程改革，適應(yīng)時(shí)展”的教育新常態(tài)，無(wú)疑具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、對(duì)電子學(xué)案的認(rèn)識(shí)

為了研究的方便，以便建立交流的共同話語(yǔ)體系，我們有必要對(duì)什么是“電子學(xué)案”做進(jìn)一步明晰。查詢中國(guó)知網(wǎng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于“電子學(xué)案”的研究成果相對(duì)不足，以“電子學(xué)案”作為“關(guān)鍵詞”查詢，僅有4篇文獻(xiàn)，其中碩士論文1篇、期刊文獻(xiàn)2篇，會(huì)議文獻(xiàn)1篇。但對(duì)于“學(xué)案”的研究成果相對(duì)豐富，以“學(xué)案”作為“關(guān)鍵詞”查詢，有14941篇文獻(xiàn)資料（查詢?nèi)掌冢?6年4月10日）。

梳理相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，關(guān)于“學(xué)案”的界定并不統(tǒng)一，主要有三種觀點(diǎn)[1]：學(xué)案即學(xué)習(xí)方案，學(xué)案就是學(xué)習(xí)材料，學(xué)案就是案例。這三種觀點(diǎn)雖然從不同角度解讀了學(xué)案，但對(duì)學(xué)案本質(zhì)的認(rèn)識(shí)而言是一致的，那就是重視學(xué)生的學(xué)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，強(qiáng)調(diào)教師的教是為了促進(jìn)學(xué)生的學(xué)。因此，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，學(xué)案是學(xué)生課前預(yù)習(xí)、課堂自學(xué)、課后復(fù)習(xí)所使用的工具與方案，是學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)所依據(jù)的材料。對(duì)教師而言，它是教師啟發(fā)講解的工具與方案。[2]

電子學(xué)案可通俗地理解為是基于數(shù)字化環(huán)境下的學(xué)案。它是電子化（數(shù)字化）的學(xué)習(xí)活動(dòng)方案，是教師基于對(duì)數(shù)字化學(xué)習(xí)的理解，依據(jù)學(xué)生現(xiàn)有認(rèn)知特點(diǎn)和知識(shí)背景，為指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行主動(dòng)意義建構(gòu)而精心編制的學(xué)習(xí)活動(dòng)方案。電子學(xué)案的主體是學(xué)案，用信息技術(shù)來(lái)擴(kuò)充“學(xué)案”的功能，使“學(xué)案”插上“信息技術(shù)”的翅膀。[3]普通學(xué)案與電子學(xué)案的關(guān)系見(jiàn)表1。

從學(xué)案到電子學(xué)案實(shí)現(xiàn)了四個(gè)轉(zhuǎn)變：從靜態(tài)學(xué)案設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)學(xué)案設(shè)計(jì)，學(xué)生有機(jī)會(huì)參與其中；從傳統(tǒng)學(xué)案設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮訉W(xué)案設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)習(xí)教材變?yōu)榻M織和幫促學(xué)生自我發(fā)展；從針對(duì)全體學(xué)生的集體統(tǒng)一設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蛎總€(gè)學(xué)生的個(gè)性化設(shè)計(jì)；從重視學(xué)習(xí)結(jié)果評(píng)價(jià)，轉(zhuǎn)變?yōu)閭€(gè)體能力發(fā)展評(píng)價(jià)。[5]

因此，電子學(xué)案是以支撐學(xué)生在數(shù)字化環(huán)境下如何有效學(xué)習(xí)為設(shè)計(jì)的基本理念，以提升學(xué)生在數(shù)字化環(huán)境下的有效學(xué)習(xí)能力為核心，著眼于學(xué)生學(xué)習(xí)方式的有效變革，面向?qū)W生終身發(fā)展，切實(shí)提升學(xué)生的信息化學(xué)習(xí)素養(yǎng)為目標(biāo)指向，它是推進(jìn)課程深化改革的有效抓手。電子學(xué)案具備普通學(xué)案的一般特征，但并不是普通學(xué)案的簡(jiǎn)單數(shù)字化，而是基于數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境的學(xué)案設(shè)計(jì)，有其自身的特征。本文以信息技術(shù)課程為例，研究電子學(xué)案所具備的基本特征及在設(shè)計(jì)中如何體現(xiàn)。

二、電子學(xué)案特征分析

電子學(xué)案具有十分顯著的特征，主要表現(xiàn)在學(xué)習(xí)目標(biāo)層次化、學(xué)習(xí)資源多樣化、學(xué)習(xí)路徑個(gè)別化、學(xué)習(xí)反饋及時(shí)化、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)導(dǎo)向化和學(xué)習(xí)記錄全程化等方面。

1.學(xué)習(xí)目標(biāo)層次化

在進(jìn)行目標(biāo)設(shè)計(jì)時(shí)，傳統(tǒng)學(xué)案也會(huì)考慮分層的要求，但限于課堂教學(xué)現(xiàn)狀，大多只是完成了基礎(chǔ)性目標(biāo)，拓展、提升目標(biāo)往往只能停留在紙面上，沒(méi)有完成的時(shí)空。而以電子學(xué)案為載體的學(xué)習(xí)，可以較為有效地解決這一問(wèn)題。在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境下，學(xué)生學(xué)習(xí)有更大自主性，可以自己確定學(xué)習(xí)的要求、節(jié)奏，這樣教師就可以設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)不同學(xué)習(xí)目標(biāo)要求的多項(xiàng)活動(dòng)，學(xué)生可以根據(jù)自身情況有選擇地進(jìn)行學(xué)習(xí)。學(xué)生有了學(xué)習(xí)的自主性，不同層次的目標(biāo)要求就有了達(dá)成的可能。傳統(tǒng)課堂上，師生是“一對(duì)多”的關(guān)系，不可能關(guān)注到每個(gè)學(xué)生，而基于電子學(xué)案的學(xué)習(xí)，可以有效改變這種對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)學(xué)案與學(xué)生之間的“一對(duì)一”關(guān)系，不同的學(xué)生可以達(dá)成不同的目標(biāo)要求，在達(dá)成基本目標(biāo)要求的基礎(chǔ)上，允許學(xué)有余力的學(xué)生根據(jù)自己的特點(diǎn)獲得更大提升。

2.學(xué)習(xí)資源多樣化

（1）從表現(xiàn)載體上來(lái)看

學(xué)習(xí)資源的表現(xiàn)載體包括文字、圖像、動(dòng)畫(huà)、音頻、視頻、虛擬環(huán)境等，這也是與普通學(xué)案的一個(gè)根本區(qū)別。而且，這些載體充分體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的特征，如文本資源可以體現(xiàn)出超文本的特性，在一些關(guān)鍵詞匯上實(shí)現(xiàn)“超鏈接”，動(dòng)畫(huà)資源可以實(shí)現(xiàn)交互功能等。從另一角度來(lái)看，在設(shè)計(jì)這些載體時(shí)也應(yīng)該充分體現(xiàn)其特征。如，操作學(xué)習(xí)可以設(shè)計(jì)為一種虛擬環(huán)境，學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行操作學(xué)習(xí)，針對(duì)性更強(qiáng)，因?yàn)樵谔摂M環(huán)境下，無(wú)關(guān)操作是被禁止的，這對(duì)于技能的掌握會(huì)更加有效。

（2）從資源功能上來(lái)看

學(xué)習(xí)資源承載的功能可以是學(xué)習(xí)內(nèi)容，也可以是學(xué)習(xí)工具。對(duì)應(yīng)核心學(xué)習(xí)內(nèi)容，我們可以通過(guò)不同的表現(xiàn)載體準(zhǔn)備多種學(xué)習(xí)資源供學(xué)生選擇學(xué)習(xí)。這里可以有兩類(lèi)思考方案：一是對(duì)應(yīng)核心學(xué)習(xí)內(nèi)容，可提供多類(lèi)型資源，如學(xué)習(xí)信息技術(shù)的發(fā)展史，可以是文字資源、圖片資源，也可以是視音頻資源，這些資源可由學(xué)習(xí)者自主選擇使用。二是多角度提供資源，讓對(duì)應(yīng)核心內(nèi)容的學(xué)習(xí)變得更加豐滿。如某一技術(shù)的使用，既可以提供技術(shù)使用的方法介紹資源，也可以提供技術(shù)解決問(wèn)題的案例資源，還可以是技術(shù)使用技巧類(lèi)資源等。學(xué)習(xí)工具類(lèi)資源主要是學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的助手，讓學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)更加方便，一般也有兩種類(lèi)型：一是直接工具，是指直接用于學(xué)習(xí)支持的工具，如為了讓學(xué)生更好地學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成知識(shí)，可以將“輸入、輸出、存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器”等學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)計(jì)成積木，學(xué)生可以以類(lèi)似搭積木的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，而且還可提供判斷對(duì)錯(cuò)功能，在這樣的情境下，學(xué)生的學(xué)習(xí)可以更加有趣、有效。二是間接工具，一般為非學(xué)習(xí)的內(nèi)容，只是學(xué)生可以借助于該工具資源進(jìn)行學(xué)習(xí)，如對(duì)于圖片資源格式的認(rèn)識(shí)，可以借助于“格式轉(zhuǎn)換”軟件，讓學(xué)生將同一素材資源進(jìn)行格式變化，再進(jìn)行對(duì)比研究，如文件大小、分辨率等等，從而加深學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解。

（3）從資源呈現(xiàn)上來(lái)看

學(xué)習(xí)資源包括學(xué)生必讀資源、主動(dòng)選擇閱讀的資源以及學(xué)案智能推送的資源。學(xué)生必讀資源一般包括了學(xué)生學(xué)習(xí)所包括核心內(nèi)容，供學(xué)生閱讀學(xué)習(xí)，以達(dá)成共同基礎(chǔ)目標(biāo)要求；學(xué)生選讀資源一般為拓展類(lèi)資源，以進(jìn)一步提升學(xué)習(xí)者的能力，促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。學(xué)案智能推送資源一般基于兩種情況進(jìn)行設(shè)計(jì)：一是發(fā)展學(xué)生的個(gè)性特長(zhǎng)?？捎蓪W(xué)案系統(tǒng)依據(jù)學(xué)生各種表現(xiàn)，如選擇閱讀的文章類(lèi)型，所推送的自選實(shí)踐作品分類(lèi)等，從而判斷學(xué)生的喜好而推送的。如學(xué)生平時(shí)喜歡上傳一些小的Flash作品，系統(tǒng)由此判斷學(xué)生是對(duì)Flash學(xué)習(xí)有特殊追求的，因此可以有意向其推送一些Flash學(xué)習(xí)的資源。二是針對(duì)學(xué)生可能存在問(wèn)題而推送。如學(xué)案系統(tǒng)可以根據(jù)學(xué)生在測(cè)試系統(tǒng)中的表現(xiàn)或問(wèn)題解決中的表現(xiàn)來(lái)判斷學(xué)生的不足，而推送相關(guān)學(xué)習(xí)材料。

3.學(xué)習(xí)路經(jīng)個(gè)別化（分支化）

考慮數(shù)字化學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，可以針對(duì)學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行細(xì)化、加工，對(duì)相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn)實(shí)現(xiàn)單獨(dú)設(shè)計(jì)，這樣學(xué)生也可以根據(jù)自己的基礎(chǔ)情況進(jìn)行選擇學(xué)習(xí)。如對(duì)知識(shí)點(diǎn)沒(méi)有邏輯層次的平行學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生可以自行決定先學(xué)習(xí)的內(nèi)容，對(duì)不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容也可以選擇花費(fèi)不同的學(xué)習(xí)時(shí)間，在學(xué)習(xí)內(nèi)容的資源使用上，可以選擇文本性閱讀材料、動(dòng)態(tài)型的動(dòng)畫(huà)（視頻）材料、音頻材料等等，從而為每一個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)提供不同的學(xué)習(xí)路徑，滿足了不同學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格和個(gè)性特點(diǎn)，充分體現(xiàn)出個(gè)性化學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，同時(shí)也體現(xiàn)出電子學(xué)案學(xué)習(xí)的可選擇性。一般來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)選擇可體現(xiàn)在學(xué)習(xí)內(nèi)容、時(shí)間分配等方面。從內(nèi)容的選擇來(lái)看，可以有兩種情況：一是根據(jù)自己的基礎(chǔ)情況，選擇相應(yīng)能力要求的學(xué)習(xí)內(nèi)容，如基礎(chǔ)性的內(nèi)容、拓展性內(nèi)容等。二是對(duì)于選擇學(xué)習(xí)的內(nèi)容，也可以根據(jù)自身的情況，選擇學(xué)習(xí)的起點(diǎn)、學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)、學(xué)習(xí)的技能點(diǎn)等。如對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)學(xué)習(xí)，從知識(shí)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，主要涉及分類(lèi)（有線與無(wú)線）及特點(diǎn)、有線介質(zhì)的認(rèn)識(shí)（同軸電纜、雙絞線、光纖）等。學(xué)習(xí)者如果對(duì)其中某一部分已知曉，可以選擇不學(xué)或少學(xué)，對(duì)特別有興趣的內(nèi)容，可以先學(xué)。時(shí)間分配同樣也可以體現(xiàn)出選擇性，簡(jiǎn)單的內(nèi)容或熟悉的內(nèi)容可以少花時(shí)間，比較難或有興趣的內(nèi)容可以多花些時(shí)間，這都可以依據(jù)學(xué)生的個(gè)體情況進(jìn)行選擇。這種選擇正是學(xué)習(xí)路徑個(gè)別化的基本保證。

4.學(xué)習(xí)反饋及時(shí)化

信息時(shí)代的學(xué)習(xí)，及時(shí)反饋是一大基本特征。基于電子學(xué)案的學(xué)習(xí)，就是要充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)有效及時(shí)反饋，促進(jìn)學(xué)習(xí)質(zhì)量的有效提升。從信息技術(shù)課程本身來(lái)看，其“所見(jiàn)即所得”的特征本身就是一種及時(shí)反饋，錯(cuò)誤的操作系統(tǒng)可能馬上提示，也得不到正確的結(jié)果；從測(cè)試上來(lái)看，通過(guò)在線測(cè)試系統(tǒng)有效實(shí)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果反饋及時(shí)化，不單是學(xué)生本人，教師也可以通過(guò)測(cè)試系統(tǒng)獲得全體學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋信息，這為有效組織后續(xù)學(xué)習(xí)提供了第一手資料。同時(shí)，對(duì)于學(xué)習(xí)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，學(xué)生可以通過(guò)電子學(xué)案本身提供的幫助系統(tǒng)解決，如相關(guān)資料、微課、學(xué)件等，也可以利用在線工具得到老師、同學(xué)甚至其他人的在線支持，甚至獲得學(xué)習(xí)系統(tǒng)（如智能技術(shù)）的支持，實(shí)現(xiàn)反饋的及時(shí)化。

5.學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)導(dǎo)向化

評(píng)價(jià)應(yīng)立足于發(fā)展，強(qiáng)調(diào)運(yùn)用多元評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)容、形式、主體、反饋的多元化，充分發(fā)揮診斷、調(diào)節(jié)、反饋、激勵(lì)的作用，達(dá)到促進(jìn)發(fā)展的目標(biāo)[6]。即通過(guò)評(píng)價(jià)，要發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中的問(wèn)題，分析問(wèn)題產(chǎn)生的原因，并指明學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)的方向，從而有效促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展。所以，評(píng)價(jià)應(yīng)該是基于過(guò)程的，也是基于發(fā)展的。有學(xué)者將這種基于過(guò)程的評(píng)價(jià)喻為學(xué)習(xí)行程中的指路牌，在現(xiàn)代技術(shù)支持下，這種“導(dǎo)向”變得更加可能。在評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)上，可以通過(guò)技術(shù)手段及時(shí)獲得學(xué)生學(xué)習(xí)情況，并提供進(jìn)一步的學(xué)習(xí)支持，如根據(jù)學(xué)生完成試題的情況初步判斷學(xué)生出現(xiàn)錯(cuò)誤的問(wèn)題所在，從而給出進(jìn)一步的學(xué)習(xí)建議，如某個(gè)知識(shí)點(diǎn)掌握不好，可以建議再看一看，而且在技術(shù)支持下，可以對(duì)不同學(xué)生給出不同建議，實(shí)現(xiàn)“因材施教”，充分體現(xiàn)出評(píng)價(jià)的“導(dǎo)向”價(jià)值。另外，通過(guò)學(xué)生互評(píng)、教師點(diǎn)評(píng)都能給學(xué)生的學(xué)習(xí)提供進(jìn)一步學(xué)習(xí)的方向。

6.學(xué)習(xí)記錄全程化

基于電子學(xué)案下的學(xué)習(xí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程在技術(shù)支持下進(jìn)行，可以被有效記錄，從而為有效地分析學(xué)習(xí)、指導(dǎo)學(xué)生提供重要信息。如學(xué)生在閱讀相關(guān)電子材料時(shí)，可以從材料中提取自己認(rèn)為重要的信息，并將這些信息以一定的方式記錄下來(lái)，這樣，學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程通過(guò)這些記錄的信息就能有效呈現(xiàn)。如通過(guò)學(xué)生提取的信息可以分析學(xué)生對(duì)關(guān)鍵信息的獲取能力，從而判斷學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力等。再如，學(xué)生的操作實(shí)踐能力，一般通過(guò)學(xué)生最后的實(shí)踐作品來(lái)分析，但我們也可以通過(guò)屏幕錄像的方法全程記錄學(xué)生的操作過(guò)程，從而進(jìn)一步分析學(xué)生的操作行為，有效提升學(xué)生的操作能力。同時(shí)，學(xué)生參與各類(lèi)互動(dòng)所留下來(lái)的發(fā)言、進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試的應(yīng)答等都可以成為學(xué)習(xí)過(guò)程資料而被保存，體現(xiàn)出學(xué)習(xí)記錄的全程化。

三、結(jié)束語(yǔ)

這里，我們抽取了電子學(xué)案的六個(gè)基本特征，其中學(xué)習(xí)目標(biāo)層次化是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)資源多樣化既是對(duì)學(xué)習(xí)目標(biāo)層次化的響應(yīng)，也是對(duì)學(xué)習(xí)路徑個(gè)別化的支持，學(xué)習(xí)反饋及時(shí)化、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)導(dǎo)向化和學(xué)習(xí)記錄全程化是對(duì)學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)的要求，因此，它們構(gòu)成了一個(gè)有機(jī)的整體，有效地服務(wù)于信息化環(huán)境下的教與學(xué)。

隨著社會(huì)的發(fā)展，基于信息化環(huán)境下的學(xué)習(xí)會(huì)成為常態(tài)，對(duì)學(xué)校教育產(chǎn)生巨大影響，在課堂教學(xué)中，以“電子學(xué)案”的設(shè)計(jì)與應(yīng)用為抓手，對(duì)于提高學(xué)生信息素養(yǎng)十分重要。如果我們能夠在設(shè)計(jì)與應(yīng)用中更好地體現(xiàn)出這些特征，對(duì)于提升學(xué)習(xí)過(guò)程的效果，進(jìn)而提高教與學(xué)的質(zhì)量無(wú)疑具有重大價(jià)值。

電子學(xué)論文:生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)

【摘 要】為了加強(qiáng)對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)本科生的電子工程技術(shù)訓(xùn)練，對(duì)該專(zhuān)業(yè)的生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。選取生物電位放大器作為實(shí)驗(yàn)主題；實(shí)驗(yàn)中，要求學(xué)生將基于電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件的設(shè)計(jì)仿真和實(shí)踐操作相結(jié)合，完成生物電位放大器的設(shè)計(jì)工作、驗(yàn)證其功能、并對(duì)其重要性能進(jìn)行測(cè)量；該實(shí)驗(yàn)安排在理論課早期集中精力完成。實(shí)踐表明，學(xué)生經(jīng)過(guò)生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，對(duì)電子工程技術(shù)中不同手段的特點(diǎn)有了更深刻的體會(huì)，對(duì)生物電位放大器的原理和性能有了更深入的理解。因此，該實(shí)驗(yàn)的課程設(shè)計(jì)是成功的。

【關(guān)鍵詞】生物醫(yī)學(xué)工程；生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)；生物電位放大器；電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化

0 引言

生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)涉及多種學(xué)科和技術(shù)，具有很強(qiáng)的綜合性[1]；但與此同時(shí)，該專(zhuān)業(yè)的本科生培養(yǎng)工作也具有很高的難度，原因就在于學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容多而不精，在擇業(yè)時(shí)常常無(wú)法體現(xiàn)出能力優(yōu)勢(shì)。因此，從培養(yǎng)生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)本科生的角度而言，應(yīng)該在對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合素質(zhì)培養(yǎng)的同時(shí)、加強(qiáng)特定專(zhuān)業(yè)技能的訓(xùn)練，為學(xué)生的就業(yè)和繼續(xù)深造打下良好的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)[2]。

醫(yī)學(xué)電子儀器方式是上海理工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的一個(gè)重要方向，在課程設(shè)置上，專(zhuān)注于培養(yǎng)學(xué)生的電子工程技術(shù)[3]。這其中，生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)[4]是生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的重要專(zhuān)業(yè)課程之一，其教學(xué)目的是讓學(xué)生掌握醫(yī)學(xué)電子儀器中帶有共性的電子器件、電子線路及電子學(xué)設(shè)計(jì)方法，因此是引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)將電子工程技術(shù)應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的重要環(huán)節(jié)。生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)實(shí)驗(yàn)是該課程的配套實(shí)驗(yàn)，目的是在于通過(guò)有代表性的實(shí)驗(yàn)課題，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用、將課堂內(nèi)容融會(huì)貫通于實(shí)踐之中。因此，生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)實(shí)驗(yàn)是生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要實(shí)驗(yàn)，需要進(jìn)行慎重的實(shí)驗(yàn)選題、認(rèn)真的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和細(xì)致的實(shí)驗(yàn)安排。為此，進(jìn)行了相關(guān)的課程設(shè)計(jì)和實(shí)踐工作，詳述如下。

1 課程設(shè)計(jì)思想

上海理工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)實(shí)驗(yàn)被安排于第五學(xué)期，和生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)理論課平行設(shè)置。此前，學(xué)生已經(jīng)通過(guò)電路原理、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)和電子技術(shù)技能訓(xùn)練等課程的培養(yǎng)，具備了一定的電子工程技術(shù)基礎(chǔ)。生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)實(shí)驗(yàn)的總課時(shí)為16學(xué)時(shí)，在有限的課時(shí)內(nèi)，讓學(xué)生得到最大程度的專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練，具有一定難度。在此背景下，展開(kāi)生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)實(shí)驗(yàn)的課程設(shè)計(jì)工作。

首先要解決的問(wèn)題是實(shí)驗(yàn)選題。生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)實(shí)驗(yàn)的選題，應(yīng)該能夠突出生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)的特色，具有代表性。經(jīng)過(guò)研究，多個(gè)生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)的相關(guān)教材中，都將生物電位放大器（Biopotential Amplifier），即儀表放大器（instrumentation amplifier），放在了相當(dāng)重要的位置上[5]。生物電位放大器，是用于放大心電、肌電和腦電等信號(hào)的專(zhuān)用放大器；這些信號(hào)具有的特點(diǎn)包括：由生物體內(nèi)的電活動(dòng)產(chǎn)生、屬于微弱的差分信號(hào)、非常容易被更加強(qiáng)烈的共模噪聲淹沒(méi)；而生物電位放大器具有很好的共模抑止特性，最適于放大這些存在于強(qiáng)烈共模噪聲背景下的微弱差分信號(hào)[6]；因此，生物電位放大器在生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)中占有重要地位，以生物電位放大器為主題開(kāi)展生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)實(shí)驗(yàn)，不僅具有代表性，而且能夠引導(dǎo)學(xué)生在前期的課程基礎(chǔ)上有所提高。

其次要解決的問(wèn)題是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。圍繞生物電位放大器這個(gè)主題開(kāi)展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)工作，需要使實(shí)驗(yàn)具有一定深度，但同時(shí)又要保證大部分同學(xué)有能力在限定的課時(shí)內(nèi)完成任務(wù)。經(jīng)過(guò)反復(fù)論證設(shè)計(jì)，最終決定生物電位放大器相關(guān)實(shí)驗(yàn)由兩部分組成：基于電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（Electronic design automation， EDA）軟件的設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)和動(dòng)手實(shí)踐實(shí)驗(yàn)。在第一部分實(shí)驗(yàn)中：學(xué)生基于LM324[7]完成生物電位放大器的設(shè)計(jì)工作；仿真驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果；仿真測(cè)試其差模增益幅頻響應(yīng)曲線[8]。在第二部分實(shí)驗(yàn)中：學(xué)生在面包板上動(dòng)手搭建生物電位放大器；并在實(shí)驗(yàn)室中，使用各種設(shè)備測(cè)試差模增益幅頻響應(yīng)曲線。上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于：通過(guò)設(shè)計(jì)仿真工作，讓同學(xué)們盡快掌握生物電位放大器的原理，同時(shí)，基于EDA軟件開(kāi)展電路工作，符合發(fā)展趨勢(shì)[9]；通過(guò)設(shè)計(jì)仿真和動(dòng)手實(shí)踐相結(jié)合，互為驗(yàn)證，比較差異，容易引發(fā)思考，更加深刻的體會(huì)電子工程技術(shù)中不同手段的特點(diǎn)；對(duì)生物電位放大器的重要參數(shù)進(jìn)行仿真、測(cè)量和總結(jié)，有利于學(xué)生們?cè)诟畹爻潭壬险莆丈镫娢环糯笃鳌?

最后要解決的問(wèn)題是實(shí)驗(yàn)安排。由于生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)實(shí)驗(yàn)是生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)理論課程的配套實(shí)驗(yàn)，因此在進(jìn)度安排上必須要統(tǒng)籌考慮；此外，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)決定了生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)實(shí)驗(yàn)適宜集中精力完成，而不是分散到每周進(jìn)行，集中完成實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛉〉酶玫男Ч?。為此，在生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)理論課程中，生物電位放大器相關(guān)內(nèi)容被安排在課程的早期進(jìn)行講解；緊隨其后，利用課余和周末時(shí)間，在一周內(nèi)完成生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)實(shí)驗(yàn)。這樣安排的好處是：學(xué)生能夠在課程的開(kāi)始階段，就體會(huì)到了如何將理論應(yīng)用于實(shí)際，引發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容展示

下面以一位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況為例，說(shuō)明課程設(shè)計(jì)效果。

1）生物電位放大器的設(shè)計(jì)和仿真

a）生物電位放大器的設(shè)計(jì)：

基于lm324設(shè)計(jì)一個(gè)基于三運(yùn)放的儀表放大器，用于生物電位測(cè)量，仿真電路原理圖如圖1所示。增益公式如公式（1）所示，其中：R1、R2、R5和R6都選用10KΩ的電阻；R3和R4都選用24KΩ的電阻；Rg為增益電阻，當(dāng)Rg為無(wú)窮大時(shí)，（這里選用600MΩ），增益約為1倍，當(dāng)Rg為5.6kΩ時(shí)，增益約為10倍，當(dāng)Rg為470時(shí)，增益約為100倍，當(dāng)Rg為47時(shí)，增益約為1000倍。

A=（2*R3/Rg+1）*R2/R1（1）

b）對(duì)所設(shè)計(jì)的生物電位放大器進(jìn)行仿真，驗(yàn)證其功能

如圖1所示：使用+Vdm/2和-Vdm/2兩個(gè)信號(hào)源組合成模擬心電信號(hào)的差模輸入信號(hào)Vdm，峰值為10mV，頻率為18Hz；使用Vcm仿真工頻干擾產(chǎn)生的共模信號(hào)，峰值為500mV，頻率為50Hz。取Rg為5.6kΩ，輸入、輸出信號(hào)對(duì)比圖如圖2所示。由圖可見(jiàn)，差模輸入信號(hào)被放大約10倍，但50Hz共模輸入信號(hào)在輸出信號(hào)中全無(wú)蹤跡，因此該生物電位放大器正確的實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目的：放大差模信號(hào)、抑制共模信號(hào)。

c）對(duì)所設(shè)計(jì)的生物電位放大器進(jìn)行仿真，測(cè)量其性能，頻率范圍設(shè)定在0.1Hz-5MHz之間：

對(duì)圖1的生物電位放大器進(jìn)行仿真，測(cè)量其差模增益頻率響應(yīng)，如圖3所示。圖中從上到下的短劃線、虛線、點(diǎn)劃線和實(shí)線分別代表差模增益約為1000倍、100倍、10倍和1倍時(shí)的幅頻響應(yīng)。由圖3可見(jiàn)，放大倍數(shù)越小時(shí)的幅頻響應(yīng)截止頻率約高：差模增益約1000倍時(shí)，幅頻響應(yīng)在1kHz左右就開(kāi)始截止；差模增益約100倍時(shí)，幅頻響應(yīng)在10kHz左右開(kāi)始截止；差模增益約10倍時(shí)，幅頻響應(yīng)在100kHz左右開(kāi)始截止；差模增益約1倍時(shí)，幅頻響應(yīng)在1MHz左右開(kāi)始截止。

2）生物電位放大器的實(shí)踐實(shí)驗(yàn)

動(dòng)手實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的生物電位放大器。使用的器材包括：面包板、lm324、10KΩ電阻、24KΩ電阻、5.6KΩ電阻、470Ω電阻、47Ω電阻和導(dǎo)線等，電阻均為5%精度；使用的儀器包括SPF05數(shù)字合成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、DS1000數(shù)字示波器和電源。測(cè)試所得到差模增益頻響曲線如圖4所示。其中，差模增益隨頻率變化的趨勢(shì)與仿真所得的結(jié)果基本類(lèi)似，除了差模增益為1時(shí)的截止頻率出現(xiàn)在了100kHz左右。

3）實(shí)驗(yàn)分析

相比于實(shí)際實(shí)現(xiàn)的生物電位放大器，仿真實(shí)驗(yàn)而得的結(jié)果具有更好、更理想的特點(diǎn)。其原因在于：仿真時(shí)避免了器件差異造成的影響，需要匹配的電阻和運(yùn)放可以做到完全匹配，同時(shí)也避免了人為測(cè)量失誤造成的影響，因此可以排除隨機(jī)誤差。仿真實(shí)驗(yàn)更容易實(shí)施，對(duì)于理解理論課內(nèi)容大有裨益；但動(dòng)手實(shí)驗(yàn)更加真實(shí)，且可以提高動(dòng)手能力、積累實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于理解真實(shí)情況、解決實(shí)際問(wèn)題非常有好處；兩者可以互為補(bǔ)充。

3 結(jié)論

為了避免生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)本科生培養(yǎng)博而不精的問(wèn)題，在對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合素質(zhì)培養(yǎng)的同時(shí)，應(yīng)該加強(qiáng)特定專(zhuān)業(yè)技能的訓(xùn)練；上海理工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)醫(yī)學(xué)電子儀器方向在課程設(shè)置上專(zhuān)注于培養(yǎng)學(xué)生的電子工程技術(shù)；生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)實(shí)驗(yàn)作為該專(zhuān)業(yè)的重要課程生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)的配套實(shí)驗(yàn)，在引導(dǎo)學(xué)生“入門(mén)”、引發(fā)專(zhuān)業(yè)興趣等方面，具有重要作用；為此，對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了相關(guān)的課程設(shè)計(jì)工作。實(shí)踐表明，通過(guò)生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)的認(rèn)知程度、對(duì)技術(shù)的理解程度和對(duì)知識(shí)的掌握程度，都得到了提升，這些能力的加強(qiáng)有助于學(xué)生對(duì)其它專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)和掌握。因此，該實(shí)驗(yàn)的課程設(shè)計(jì)是成功的，今后將沿此方向繼續(xù)推進(jìn)。

電子學(xué)論文:高校電子學(xué)籍檔案法律效力探析

[摘 要]隨著信息技術(shù)不斷演進(jìn)，電子檔案正在以驚人的速度激增并終將取代傳統(tǒng)紙質(zhì)檔案，解放人類(lèi)的勞動(dòng)。高校有效保管教學(xué)管理中需要長(zhǎng)期甚至永久保存電子學(xué)籍檔案的任務(wù)已經(jīng)顯得十分迫切，探索電子檔案法律效力，成為法律上認(rèn)可的證據(jù)，是本文重要的研究?jī)?nèi)容。

[關(guān)鍵詞]電子學(xué)籍檔案;保全認(rèn)證;信息技術(shù)

一、電子學(xué)籍檔案的特性

學(xué)籍檔案電子化管理系統(tǒng)模式是通過(guò)采用現(xiàn)代化信息技術(shù)快速而又高效的完成學(xué)籍檔案收集、分類(lèi)、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)以及查閱等環(huán)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)籍檔案管理全程的自動(dòng)化[1]。電子學(xué)籍檔案擁有以下一些不同于紙質(zhì)檔案的特性：1.信息載體的變化。傳統(tǒng)的學(xué)籍檔案都是紙質(zhì)的，檔案形成依賴(lài)人工的立卷、裝訂、上架，工作效率低，使用起來(lái)查找不便，難以發(fā)揮其作用。學(xué)籍檔案電子化后，改變了信息的載體，以電子數(shù)據(jù)格式等形式存儲(chǔ)于服務(wù)器或者磁盤(pán)，查找方便，檢索快速，并且便于保存。2.信息和載體的可分離性。同紙質(zhì)學(xué)籍檔案相比，電子學(xué)籍檔案的顯著特點(diǎn)就是其內(nèi)容和載體的是可以分離的，我們可以通過(guò)技術(shù)手段將電子學(xué)籍檔案無(wú)限次數(shù)的分享給不同的用戶使用。這樣雖然能夠極大的方便使用者減少獲取檔案的時(shí)空成本，但是原始信息有容易被修改、破壞的風(fēng)險(xiǎn)。3.技術(shù)依賴(lài)性。電子學(xué)籍檔案的利用依賴(lài)一定的電子設(shè)備，因?yàn)殡娮訉W(xué)籍是以計(jì)算機(jī)可識(shí)別的一定的文件形式來(lái)進(jìn)行保存和利用的。所以，一旦獲取了電子原文件，還需要利用設(shè)備來(lái)還原電子學(xué)籍信息[2]。

二、電子學(xué)籍檔案在利用過(guò)程中的問(wèn)題

隨著教學(xué)管理信息化的推進(jìn)，各高校普遍建成自己的教務(wù)管理系統(tǒng)，用于排課與選課、教學(xué)與實(shí)踐、招生與學(xué)籍、考試與成績(jī)等教務(wù)管理領(lǐng)域。系統(tǒng)的廣泛使用極大提高了教務(wù)管理的信息化水平，解放了繁雜的手工勞動(dòng)，提高了教務(wù)工作效率。但是，教務(wù)管理系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)如何有效轉(zhuǎn)化為規(guī)范的電子教學(xué)檔案卻顯得十分滯后。很少有高校開(kāi)展電子教學(xué)檔案的歸檔工作，包括需要長(zhǎng)期甚至永久保管的學(xué)生學(xué)籍檔案的電子檔也沒(méi)有歸檔，教務(wù)管理電子檔案的安全隱患巨大。部分高校已開(kāi)始借助教務(wù)管理系統(tǒng)進(jìn)行電子學(xué)籍管理，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)未上升到電子學(xué)籍檔案管理層面。分析其原因，主要有以下兩個(gè)方面：1.教務(wù)管理系統(tǒng)電子數(shù)據(jù)如何有效同檔案資源管理系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，同時(shí)確保教務(wù)管理系統(tǒng)與檔案管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)的真實(shí)性（收到的文件與上傳的文件相比數(shù)據(jù)是否被修改過(guò)）、完整性（是否在傳輸過(guò)程中丟失）和有效性（是否與上傳的文件是同一文件）未得到有效解決;2.當(dāng)前電子檔案法律效率未得到真正認(rèn)可，保管電子檔案必須同時(shí)保存紙質(zhì)檔案，實(shí)行“雙套制”管理，不少單位認(rèn)為多一事不如少一事，沒(méi)有推進(jìn)保管電子檔案的動(dòng)力。3.在教學(xué)管理過(guò)程中，教學(xué)檔案意識(shí)薄弱，誤以為借助系統(tǒng)進(jìn)行電子學(xué)籍管理，就能夠確保電子學(xué)籍的安全和有效。

然而，隨著信息技術(shù)不斷演進(jìn)，電子檔案正在以驚人的速度激增并終將取代傳統(tǒng)紙質(zhì)檔案，解放人類(lèi)的勞動(dòng)。高校有效保管教學(xué)管理中需要長(zhǎng)期甚至永久保存電子學(xué)籍檔案的任務(wù)已經(jīng)顯得十分迫切，探索電子檔案法律效力，成為法律上認(rèn)可的證據(jù)，更是一直以來(lái)都是檔案界、法律界和軟件行業(yè)共同努力研究的課題。

三、利用電子證據(jù)保全解決電子學(xué)籍檔案法律效力問(wèn)題

所謂電子證據(jù)保全即是指對(duì)以電子形式存在的，能夠作為證據(jù)證明有關(guān)事實(shí)的一切材料及其派生物的固定和保護(hù)制度。充分利用理論和技術(shù)相結(jié)合的辦法來(lái)解決電子學(xué)籍檔案利用過(guò)程中的法律效力問(wèn)題：理論上采用電子證據(jù)保全的方法，重慶郵電大學(xué)數(shù)字檔案系統(tǒng)所提供的遠(yuǎn)程異地電子檔案利用依托于重慶郵電大學(xué)法學(xué)院建成的電子保全認(rèn)證中心。該中心已獲中央與地方共建項(xiàng)目400萬(wàn)元資助，建成了集電子數(shù)據(jù)收集、分析、取證和保全功能于一體的電子保全認(rèn)證系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠有效、安全的對(duì)各種形式的電子文件進(jìn)行保全認(rèn)證，并且于重慶市各級(jí)法院以及北京部分法院進(jìn)行試點(diǎn)，其司法有效性得到了驗(yàn)證;該系統(tǒng)作為具有公信力和權(quán)威性的第三方為數(shù)字檔案的法律效力提供了真實(shí)的，可靠的理論保障。在技術(shù)上采用數(shù)字摘要技術(shù)，也稱(chēng)作安全Hash編碼法。應(yīng)用單向Hash函數(shù)對(duì)文件中若干重要元素進(jìn)行某種變換運(yùn)算得到固定長(zhǎng)度的摘要碼，并在傳輸信息時(shí)將之加入文件一同發(fā)送給接收方，接收方收到文件后，用相同的方法進(jìn)行變換運(yùn)算，若得到的結(jié)果與發(fā)送來(lái)的摘要碼相同，則可斷定文件未被篡改，反之亦然，它可以產(chǎn)生信息的數(shù)字“指紋”，以確保數(shù)據(jù)信息未被修改或變化，保證信息的完整性不被破壞[3]。

具體的流程如下：將電子學(xué)籍檔案?jìng)魉陀璞ＨJ(rèn)證系統(tǒng)。保全系統(tǒng)主動(dòng)抓取用戶電子檔案信息特征的Hash值，應(yīng)用混沌分組密碼對(duì)電子文件進(jìn)行保密，采用分片Hashing技術(shù)保證電子文件的完整性，利用數(shù)字簽名標(biāo)準(zhǔn)DSS防止通信雙方相互欺騙或抵賴(lài)，通過(guò)算法的運(yùn)算，保證證據(jù)的原生態(tài)。然后由保全系統(tǒng)反饋給檔案系統(tǒng)經(jīng)過(guò)運(yùn)算加密后的、保存用戶信息特征的電子戳文件。最后再由檔案系統(tǒng)將經(jīng)過(guò)加密的電子檔案原文傳送給用戶使用。經(jīng)過(guò)保全認(rèn)證的電子檔案，在使用的過(guò)程中完全可以等同于紙質(zhì)檔案加蓋公章的效力。

電子學(xué)籍檔案遠(yuǎn)程異地利用平臺(tái)，為用戶提供遠(yuǎn)程異地信息服務(wù)，既提升了檔案資源管理系統(tǒng)的服務(wù)層次，方便用戶使用，又利用第三方權(quán)威機(jī)構(gòu)提供的電子證據(jù)保全對(duì)電子文件、數(shù)字檔案的法律效力進(jìn)行保障，讓用戶擺脫紙質(zhì)文件的束縛，可以利用方便、實(shí)時(shí)的電子文件、數(shù)字檔案，同時(shí)確保了數(shù)字檔案的真實(shí)性、完整性、有效性并同時(shí)賦予其法律效力。

電子學(xué)論文:試論“電子學(xué)案”在初中數(shù)學(xué)學(xué)科中的運(yùn)用

“電子學(xué)案”作為新課改教學(xué)探索中的一部分，正將全新的教學(xué)理念和教育模式帶進(jìn)了我們的課堂.它的主旨是最大程度關(guān)注學(xué)生的學(xué)，更明確教師的作用不是向?qū)W生灌輸知識(shí)，而是引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí).作為一名初中數(shù)學(xué)教師，我以這種全新的教學(xué)模式開(kāi)展了《軸對(duì)稱(chēng)》這一內(nèi)容的“電子學(xué)案”課.現(xiàn)就自己對(duì)如何將“學(xué)案”引入數(shù)學(xué)教學(xué)課堂談?wù)勛约旱臏\見(jiàn).

一、課前準(zhǔn)備有預(yù)案

首先，我們應(yīng)當(dāng)明確“學(xué)案”只是一種教學(xué)手段，電腦網(wǎng)絡(luò)僅僅是傳播知識(shí)的一個(gè)載體，但由于“學(xué)案”課的特殊教學(xué)模式，導(dǎo)致教師在課前的準(zhǔn)備工作的重要性和必要性更是不容忽視，它將直接影響到“學(xué)案”課能否順利地開(kāi)展.因此，在進(jìn)行《軸對(duì)稱(chēng)》一課的教學(xué)設(shè)計(jì)前，我充分考慮到以下幾方面：

1.預(yù)習(xí)工作適當(dāng)放手

由于“學(xué)案”課更多依靠的是學(xué)生自己的自主學(xué)習(xí)，自我探究.因此，對(duì)于學(xué)習(xí)內(nèi)容的預(yù)習(xí)顯得尤為重要.我在課前要求每位同學(xué)認(rèn)真閱讀《軸對(duì)稱(chēng)》這一章節(jié)的內(nèi)容，對(duì)先前所學(xué)內(nèi)容安排了適當(dāng)?shù)木毩?xí)鞏固，確保學(xué)生對(duì)前后知識(shí)有系統(tǒng)性的了解.另外，要求學(xué)生在課前上網(wǎng)閱讀“學(xué)案”資料，并熟悉評(píng)價(jià)表的內(nèi)容，根據(jù)此表對(duì)自己的任務(wù)有明確的了解，并根據(jù)“學(xué)案”內(nèi)容做好適當(dāng)?shù)臏?zhǔn)備工作，以便于能使學(xué)生迅速進(jìn)入課堂角色，真正成為課堂上的主角.

2.課堂設(shè)計(jì)層層鋪墊

對(duì)于邏輯性較強(qiáng)的數(shù)學(xué)學(xué)科，相較于其他學(xué)科而言，要讓學(xué)生通過(guò)自學(xué)掃除所有障礙比較困難，因?yàn)樗闹R(shí)結(jié)構(gòu)不是被分割成一個(gè)個(gè)單獨(dú)的個(gè)體的，而是有十分強(qiáng)的前后連貫性，因而為使學(xué)生能順利開(kāi)展自學(xué)探究活動(dòng)，我對(duì)于《軸對(duì)稱(chēng)》這一課的內(nèi)容安排設(shè)計(jì)上安排了階梯式的鋪墊工作，如為讓學(xué)生對(duì)于軸對(duì)稱(chēng)有直觀的認(rèn)識(shí)，我在設(shè)計(jì)時(shí)安排了實(shí)驗(yàn)這一內(nèi)容，讓一名學(xué)生將一張紙對(duì)折，用油彩在上面繪圖，然后將紙張展開(kāi)，發(fā)現(xiàn)位于折痕兩邊的圖案是完全相同的，從而讓學(xué)生從直觀的實(shí)驗(yàn)中引入了軸對(duì)稱(chēng)的思想.又如在讓學(xué)生掌握如何畫(huà)一個(gè)圖形關(guān)于一條直線成軸對(duì)稱(chēng)，我安排了觀察多幅兩圖形成軸對(duì)稱(chēng)的圖片，讓學(xué)生通過(guò)互相啟發(fā)，充分討論，總結(jié)兩個(gè)圖形之間形狀、大小關(guān)系，兩個(gè)圖形的關(guān)鍵點(diǎn)與這條對(duì)稱(chēng)軸之間的位置與距離關(guān)系，從而讓學(xué)生有了完整的思考過(guò)程，也便于他們總結(jié)正確的繪圖方式，有效解決本課的難點(diǎn).

二、課堂探究有抓手

課前細(xì)致的準(zhǔn)備工作無(wú)疑為正式“學(xué)案”課的開(kāi)展奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)，而在課堂中我們必須關(guān)注的是以下幾個(gè)問(wèn)題：

1.自學(xué)效果真實(shí)反饋

由于“電子學(xué)案”課將學(xué)習(xí)的任務(wù)真正轉(zhuǎn)交給學(xué)生本人，更多的是需要學(xué)生運(yùn)用所給的資料，通過(guò)獨(dú)立思考以及小組協(xié)作來(lái)解決問(wèn)題，因此課堂上的設(shè)疑就顯得格外重要.因此我在上《軸對(duì)稱(chēng)》一課時(shí)，在“學(xué)案”內(nèi)容中的每一階段均鋪設(shè)了疑問(wèn)，如軸對(duì)稱(chēng)圖形與軸對(duì)稱(chēng)有什么區(qū)別和聯(lián)系；兩個(gè)圖形成軸對(duì)稱(chēng)有什么特點(diǎn)？如何運(yùn)用這些特點(diǎn)進(jìn)行規(guī)范作圖等等，讓學(xué)生在不斷解疑的過(guò)程中牢固掌握知識(shí).

2.課堂合理調(diào)整節(jié)奏

學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過(guò)程中所發(fā)生的問(wèn)題，以及可能出現(xiàn)的情況是教師在課前無(wú)法完全預(yù)知的，有些時(shí)候或許會(huì)與當(dāng)初的設(shè)想大相徑庭.因此對(duì)于教師來(lái)說(shuō)，運(yùn)用教學(xué)機(jī)智，適當(dāng)調(diào)整教學(xué)的進(jìn)程將是格外重要的.我在授課過(guò)程中，當(dāng)進(jìn)行到尋找兩個(gè)圖形與對(duì)稱(chēng)軸的關(guān)系這個(gè)環(huán)節(jié)時(shí)，學(xué)生無(wú)法像我事先預(yù)料的那樣將“連接對(duì)應(yīng)點(diǎn)的線段被對(duì)稱(chēng)軸垂直平分”這一特點(diǎn)正確表達(dá)，此時(shí)，若我還堅(jiān)持趕進(jìn)度，或者直接將答案告知，勢(shì)必違背了讓學(xué)生自主探究的初衷.因此我適當(dāng)放慢了節(jié)奏，再次形象地展示各圖片，使學(xué)生在直觀的刺激感受下，自然得到了結(jié)論，既使他們對(duì)知識(shí)有了更深層次的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也真正體現(xiàn)了讓學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)得到結(jié)論的理念.

3.自我評(píng)價(jià)激勵(lì)學(xué)習(xí)

在上《軸對(duì)稱(chēng)》這一課時(shí)，我要求學(xué)生時(shí)刻關(guān)注自己學(xué)習(xí)的每個(gè)階段實(shí)效如何，并在完成一個(gè)任務(wù)后迅速給自己一個(gè)評(píng)價(jià).如在比較軸對(duì)稱(chēng)與軸對(duì)稱(chēng)圖形填表后，請(qǐng)他們即刻反思自己是獨(dú)立正確填寫(xiě)，還是經(jīng)過(guò)同學(xué)啟發(fā)填寫(xiě)，亦或是填寫(xiě)有誤等等，為學(xué)生的自學(xué)提供了一個(gè)衡量的標(biāo)準(zhǔn)，減少了這種自主學(xué)習(xí)的盲目性，為他們更好地進(jìn)入角色提供了平臺(tái).

三、課后思考有深度

經(jīng)過(guò)實(shí)踐，我在課后對(duì)這堂課進(jìn)行了深入的分析和思考.我認(rèn)為采用“學(xué)案”課這一教學(xué)手段的目的是希望通過(guò)它讓學(xué)生在自我探究的過(guò)程中，能更主動(dòng)和牢固地掌握知識(shí)，提高學(xué)習(xí)的能力，并能增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作的意識(shí).對(duì)于數(shù)學(xué)課的教學(xué)來(lái)說(shuō)，由于理科的內(nèi)容著重于概念明確，步驟清晰，較其他學(xué)科而言也應(yīng)當(dāng)有其特殊之處.要達(dá)到這個(gè)目的，更多地要求教師進(jìn)行層層深入的設(shè)疑和引導(dǎo)，對(duì)此，我經(jīng)過(guò)反思后，認(rèn)為數(shù)學(xué)“學(xué)案”課的順利開(kāi)展，在課堂上必須注重以下幾點(diǎn)：

1.無(wú)可厚非，“學(xué)案”課的安排應(yīng)以學(xué)生自學(xué)為主，讓學(xué)生能有更充分的時(shí)間通過(guò)小組間的交流以及自我探索來(lái)掌握知識(shí).但是由于數(shù)學(xué)這門(mén)學(xué)科客觀性十分強(qiáng)，很多概念、定理、性質(zhì)并不是靠學(xué)生單方面的學(xué)習(xí)能夠真正掌握的.因此對(duì)于這些內(nèi)容，教師不應(yīng)當(dāng)太過(guò)“吝嗇”于自己的語(yǔ)言提示與小結(jié)，不能因?yàn)槭恰皩W(xué)案”課而讓數(shù)學(xué)課的本質(zhì)變了味，刻意去減少講授的時(shí)間.畢竟一堂真正的數(shù)學(xué)課，無(wú)論以任何形式進(jìn)行，它的教學(xué)目的只有一個(gè)――那便是要讓學(xué)生真正從本質(zhì)上牢固掌握新的知識(shí).

2.由于“學(xué)案”課需要分組進(jìn)行，學(xué)生被分配到各個(gè)小組中進(jìn)行學(xué)習(xí)，如此形式確實(shí)能增進(jìn)同學(xué)間的交流與討論.但是對(duì)于數(shù)學(xué)學(xué)科而言，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立思考的能力是十分必須的.因此教師在創(chuàng)設(shè)問(wèn)題時(shí)必須充分考慮到這一方面，既要合理分配好自我解答和交流合作的時(shí)間，使每個(gè)學(xué)生都能有所收獲，更要充分利用好這個(gè)特殊的教學(xué)形式，以此作為提高教學(xué)成效的一個(gè)臺(tái)階.自己上完“學(xué)案”課后的一個(gè)體會(huì)是，這樣的合作其實(shí)不僅僅是討論型的，更是在無(wú)形中形成了一個(gè)“互助”的氛圍.由于在傳統(tǒng)的教學(xué)課堂上無(wú)法跟上教師上課節(jié)奏而落下了隊(duì)伍的同學(xué)，而今因?yàn)橛辛诉@樣的一個(gè)小團(tuán)體，能夠在同組同伴的幫助下也能掌握知識(shí)，這樣的學(xué)習(xí)方式既使各層次同學(xué)均有提高，更加深了同學(xué)間互幫互助的良好風(fēng)氣.

最后，我認(rèn)為教師應(yīng)當(dāng)及時(shí)組織學(xué)生再次利用“學(xué)案”內(nèi)容鞏固所學(xué)知識(shí)，并及時(shí)通過(guò)練習(xí)加以反饋.因?yàn)閷?duì)一堂數(shù)學(xué)課而言，練習(xí)是必不可少的一部分，學(xué)生在整堂課中若沒(méi)有完整的書(shū)面練習(xí)，僅僅是靠聽(tīng)和看是無(wú)法牢固掌握數(shù)學(xué)知識(shí)的，而這堂課的實(shí)際意義也是空的.

當(dāng)然，無(wú)可置疑，每種課堂形式都或多或少存在著利與弊，對(duì)于各個(gè)學(xué)科而言，應(yīng)該明確并不是每個(gè)內(nèi)容都能利用“學(xué)案”的形式來(lái)開(kāi)展教學(xué)的.相信“電子學(xué)案”課的探究路程還很長(zhǎng)，它有待我們每位教師從實(shí)踐中去體會(huì)和總結(jié)，希望通過(guò)大家的努力，能夠讓其在我們的課堂中真正發(fā)揮提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力，提高課堂教學(xué)效率的作用.