科学和技术论文范文

引言：寻求写作上的突破？我们特意为您精选了12篇科学和技术论文范文，希望这些范文能够成为您写作时的参考，帮助您的文章更加丰富和深入。

篇1

NanoscienceandNanotechnology–theSecondRevolution

Abstract:Thefirstrevolutionofnanosciencetookplaceinthepast10years.Inthisperiod,researchersinChina,HongKongandworldwidehavedemonstratedtheabilitytofabricatelargequantitiesofnanotubes,nanowiresandnanoclustersofdifferentmaterials,usingeitherthe“build-up”or“build-down”approach.Theseeffortshaveshownthatifnanostructurescanbefabricatedinexpensively,therearemanyrewardstobereaped.Structuressmallerthan20nmexhibitnon-classicalpropertiesandtheyofferthebasisforentirelydifferentthinkinginmakingdevicesandhowdevicesfunction.Theabilitytofabricatestructureswithdimensionlessthan70nmallowthecontinuationofminiaturizationofdevicesinthesemiconductorindustry.Thesecondnanoscienceandnantechnologyrevolutionwilllikelytakeplaceinthenext10years.Inthisnewperiod,scientistsandengineerswillneedtoshowthatthepotentialandpromiseofnanostructurescanberealized.Therealizationisthefabricationofpracticaldeviceswithgoodcontrolinsize,composition,orderandpuritysothatsuchdeviceswilldeliverthepromisedfunctions.Weshalldiscusssomedifficultiesandchallengesfacedinthisnewperiod.Anumberofalternativeapproacheswillbediscussed.Weshallalsodiscusssomeoftherewardsifthesedifficultiescanbeovercome.

Keywords:Nanoscience,Nanotechnology,Nanotubes,Nanowires,Nanoclusters,“build-up”,“build-down”,Semiconductor

I.引言

纳米科学和技术所涉及的是具有尺寸在1-100纳米范围的结构的制备和表征。在这个领域的研究举世瞩目。例如，美国政府2001财政年度在纳米尺度科学上的投入要比2000财政年增长83%，达到5亿美金。有两个主要的理由导致人们对纳米尺度结构和器件的兴趣的增加。第一个理由是，纳米结构（尺度小于20纳米）足够小以至于量子力学效应占主导地位，这导致非经典的行为，譬如，量子限制效应和分立化的能态、库仑阻塞以及单电子邃穿等。这些现象除引起人们对基础物理的兴趣外，亦给我们带来全新的器件制备和功能实现的想法和观念，例如，单电子输运器件和量子点激光器等。第二个理由是，在半导体工业有器件持续微型化的趋势。根据“国际半导体技术路向（2001）“杂志，2005年前动态随机存取存储器（DRAM）和微处理器（MPU）的特征尺寸预期降到80纳米，而MPU中器件的栅长更是预期降到45纳米。然而，到2003年在MPU制造中一些不知其解的问题预期就会出现。到2005年类似的问题将预期出现在DRAM的制造过程中。半导体器件特征尺寸的深度缩小不仅要求新型光刻技术保证能使尺度刻的更小，而且要求全新的器件设计和制造方案，因为当MOS器件的尺寸缩小到一定程度时基础物理极限就会达到。随着传统器件尺寸的进一步缩小，量子效应比如载流子邃穿会造成器件漏电流的增加，这是我们不想要的但却是不可避免的。因此，解决方案将会是制造基于量子效应操作机制的新型器件，以便小物理尺寸对器件功能是有益且必要的而不是有害的。如果我们能够制造纳米尺度的器件，我们肯定会获益良多。譬如，在电子学上，单电子输运器件如单电子晶体管、旋转栅门管以及电子泵给我们带来诸多的微尺度好处，他们仅仅通过数个而非以往的成千上万的电子来运作，这导致超低的能量消耗，在功率耗散上也显著减弱，以及带来快得多的开关速度。在光电子学上，量子点激光器展现出低阈值电流密度、弱阈值电流温度依赖以及大的微分增益等优点，其中大微分增益可以产生大的调制带宽。在传感器件应用上，纳米传感器和纳米探测器能够测量极其微量的化学和生物分子，而且开启了细胞内探测的可能性，这将导致生物医学上迷你型的侵入诊断技术出现。纳米尺度量子点的其他器件应用，比如，铁磁量子点磁记忆器件、量子点自旋过滤器及自旋记忆器等，也已经被提出，可以肯定这些应用会给我们带来许多潜在的好处。总而言之，无论是从基础研究（探索基于非经典效应的新物理现象）的观念出发，还是从应用（受因结构减少空间维度而带来的优点以及因应半导体器件特征尺寸持续减小而需要这两个方面的因素驱使）的角度来看，纳米结构都是令人极其感兴趣的。

II.纳米结构的制备———首次浪潮

有两种制备纳米结构的基本方法：build-up和build-down。所谓build-up方法就是将已预制好的纳米部件（纳米团簇、纳米线以及纳米管）组装起来；而build-down方法就是将纳米结构直接地淀积在衬底上。前一种方法包含有三个基本步骤：1）纳米部件的制备；2）纳米部件的整理和筛选；3）纳米部件组装成器件（这可以包括不同的步骤如固定在衬底及电接触的淀积等等）。“build-up“的优点是个体纳米部件的制备成本低以及工艺简单快捷。有多种方法如气相合成以及胶体化学合成可以用来制备纳米元件。目前，在国内、在香港以及在世界上许多的实验室里这些方法正在被用来合成不同材料的纳米线、纳米管以及纳米团簇。这些努力已经证明了这些方法的有效性。这些合成方法的主要缺点是材料纯洁度较差、材料成份难以控制以及相当大的尺寸和形状的分布。此外，这些纳米结构的合成后工艺再加工相当困难。特别是，如何整理和筛选有着窄尺寸分布的纳米元件是一个至关重要的问题，这一问题迄今仍未有解决。尽管存在如上的困难和问题，“build-up“依然是一种能合成大量纳米团簇以及纳米线、纳米管的有效且简单的方法。可是这些合成的纳米结构直到目前为止仍然难以有什么实际应用，这是因为它们缺乏实用所苛求的尺寸、组份以及材料纯度方面的要求。而且，因为同样的原因用这种方法合成的纳米结构的功能性质相当差。不过上述方法似乎适宜用来制造传感器件以及生物和化学探测器，原因是垂直于衬底生长的纳米结构适合此类的应用要求。

“Build-down”方法提供了杰出的材料纯度控制，而且它的制造机理与现代工业装置相匹配，换句话说，它是利用广泛已知的各种外延技术如分子束外延(MBE)、化学气相淀积（MOVCD）等来进行器件制造的传统方法。“Build-down”方法的缺点是较高的成本。在“build-down”方法中有几条不同的技术路径来制造纳米结构。最简单的一种，也是最早使用的一种是直接在衬底上刻蚀结构来得到量子点或者量子线。另外一种是包括用离子注入来形成纳米结构。这两种技术都要求使用开有小尺寸窗口的光刻版。第三种技术是通过自组装机制来制造量子点结构。自组装方法是在晶格失配的材料中自然生长纳米尺度的岛。在Stranski-Krastanov生长模式中，当材料生长到一定厚度后，二维的逐层生长将转换成三维的岛状生长，这时量子点就会生成。业已证明基于自组装量子点的激光器件具有比量子阱激光器更好的性能。量子点器件的饱和材料增益要比相应的量子阱器件大50倍，微分增益也要高3个量级。阈值电流密度低于100A/cm2、室温输出功率在瓦特量级（典型的量子阱基激光器的输出功率是5-50mW）的连续波量子点激光器也已经报道。无论是何种材料系统，量子点激光器件都预期具有低阈值电流密度，这预示目前还要求在大阈值电流条件下才能激射的宽带系材料如III组氮化物基激光器还有很大的显著改善其性能的空间。目前这类器件的性能已经接近或达到商业化器件所要求的指标，预期量子点基的此类材料激光器将很快在市场上出现。量子点基光电子器件的进一步改善主要取决于量子点几何结构的优化。虽然在生长条件上如衬底温度、生长元素的分气压等的变化能够在一定程度上控制点的尺寸和密度，自组装量子点还是典型底表现出在大小、密度及位置上的随机变化，其中仅仅是密度可以粗糙地控制。自组装量子点在尺寸上的涨落导致它们的光发射的非均匀展宽，因此减弱了使用零维体系制作器件所期望的优点。由于量子点尺寸的统计涨落和位置的随机变化，一层含有自组装量子点材料的光致发光谱典型地很宽。在竖直叠立的多层量子点结构中这种谱展宽效应可以被减弱。如果隔离层足够薄，竖直叠立的多层量子点可典型地展现出竖直对准排列，这可以有效地改善量子点的均匀性。然而，当隔离层薄的时候，在一列量子点中存在载流子的耦合，这将失去因使用零维系统而带来的优点。怎样优化量子点的尺寸和隔离层的厚度以便既能获得好均匀性的量子点又同时保持载流子能够限制在量子点的个体中对于获得器件的良好性能是至关重要的。

很清楚纳米科学的首次浪潮发生在过去的十年中。在这段时期，研究者已经证明了纳米结构的许多崭新的性质。学者们更进一步征明可以用“build-down”或者“build-up”方法来进行纳米结构制造。这些成果向我们展示，如果纳米结构能够大量且廉价地被制造出来，我们必将收获更多的成果。

在未来的十年中，纳米科学和技术的第二次浪潮很可能发生。在这个新的时期，科学家和工程师需要征明纳米结构的潜能以及期望功能能够得到兑现。只有获得在尺寸、成份、位序以及材料纯度上良好可控能力并成功地制造出实用器件才能实现人们对纳米器件所期望的功能。因此，纳米科学的下次浪潮的关键点是纳米结构的人为可控性。

III.纳米结构尺寸、成份、位序以及密度的控制——第二次浪潮

为了充分发挥量子点的优势之处，我们必须能够控制量子点的位置、大小、成份已及密度。其中一个可行的方法是将量子点生长在已经预刻有图形的衬底上。由于量子点的横向尺寸要处在10-20纳米范围（或者更小才能避免高激发态子能级效应，如对于GaN材料量子点的横向尺寸要小于8纳米）才能实现室温工作的光电子器件，在衬底上刻蚀如此小的图形是一项挑战性的技术难题。对于单电子晶体管来说，如果它们能在室温下工作，则要求量子点的直径要小至1-5纳米的范围。这些微小尺度要求已超过了传统光刻所能达到的精度极限。有几项技术可望用于如此的衬底图形制作。

—电子束光刻通常可以用来制作特征尺度小至50纳米的图形。如果特殊薄膜能够用作衬底来最小化电子散射问题，那特征尺寸小至2纳米的图形可以制作出来。在电子束光刻中的电子散射因为所谓近邻干扰效应（proximityeffect）而严重影响了光刻的极限精度，这个效应造成制备空间上紧邻的纳米结构的困难。这项技术的主要缺点是相当费时。例如，刻写一张4英寸的硅片需要时间1小时，这不适宜于大规模工业生产。电子束投影系统如SCALPEL（scatteringwithangularlimitationprojectionelectronlithography）正在发展之中以便使这项技术较适于用于规模生产。目前，耗时和近邻干扰效应这两个问题还没有得到解决。

—聚焦离子束光刻是一种机制上类似于电子束光刻的技术。但不同于电子束光刻的是这种技术并不受在光刻胶中的离子散射以及从衬底来的离子背散射影响。它能刻出特征尺寸细到6纳米的图形，但它也是一种耗时的技术，而且高能离子束可能造成衬底损伤。

—扫描微探针术可以用来划刻或者氧化衬底表面，甚至可以用来操纵单个原子和分子。最常用的方法是基于材料在探针作用下引入的高度局域化增强的氧化机制的。此项技术已经用来刻划金属（Ti和Cr）、半导体（Si和GaAs）以及绝缘材料（Si3N4和silohexanes），还用在LB膜和自聚集分子单膜上。此种方法具有可逆和简单易行等优点。引入的氧化图形依赖于实验条件如扫描速度、样片偏压以及环境湿度等。空间分辨率受限于针尖尺寸和形状（虽然氧化区域典型地小于针尖尺寸）。这项技术已用于制造有序的量子点阵列和单电子晶体管。这项技术的主要缺点是处理速度慢（典型的刻写速度为1mm/s量级）。然而，最近在原子力显微术上的技术进展—使用悬臂樑阵列已将扫描速度提高到4mm/s。此项技术的显著优点是它的杰出的分辨率和能产生任意几何形状的图形能力。但是，是否在刻写速度上的改善能使它适用于除制造光刻版和原型器件之外的其他目的还有待于观察。直到目前为止，它是一项能操控单个原子和分子的唯一技术。

—多孔膜作为淀积掩版的技术。多孔膜能用多种光刻术再加腐蚀来制备，它也可以用简单的阳极氧化方法来制备。铝膜在酸性腐蚀液中阳极氧化就可以在铝膜上产生六角密堆的空洞，空洞的尺寸可以控制在5-200nm范围。制备多孔膜的其他方法是从纳米沟道玻璃膜复制。用这项技术已制造出含有细至40nm的空洞的钨、钼、铂以及金膜。

—倍塞（diblock）共聚物图形制作术是一种基于不同聚合物的混合物能够产生可控及可重复的相分离机制的技术。目前，经过反应离子刻蚀后，在旋转涂敷的倍塞共聚物层中产生的图形已被成功地转移到Si3N4膜上，图形中空洞直径20nm，空洞之间间距40nm。在聚苯乙烯基体中的自组织形成的聚异戊二烯（polyisoprene）或聚丁二烯（polybutadiene）球（或者柱体）可以被臭氧去掉或者通过锇染色而保留下来。在第一种情况，空洞能够在氮化硅上产生；在第二种情况，岛状结构能够产生。目前利用倍塞共聚物光刻技术已制造出GaAs纳米结构，结构的侧向特征尺寸约为23nm,密度高达1011/cm2。

—与倍塞共聚物图形制作术紧密相关的一项技术是纳米球珠光刻术。此项技术的基本思路是将在旋转涂敷的球珠膜中形成的图形转移到衬底上。各种尺寸的聚合物球珠是商业化的产品。然而，要制作出含有良好有序的小尺寸球珠薄膜也是比较困难的。用球珠单层膜已能制备出特征尺寸约为球珠直径1/5的三角形图形。双层膜纳米球珠掩膜版也已被制作出。能够在金属、半导体以及绝缘体衬底上使用纳米球珠光刻术的能力已得到确认。纳米球珠光刻术（纳米球珠膜的旋转涂敷结合反应离子刻蚀）已被用来在一些半导体表面上制造空洞和柱状体纳米结构。

—将图形从母体版转移到衬底上的其他光刻技术。几种所谓“软光刻“方法，比如复制铸模法、微接触印刷法、溶剂辅助铸模法以及用硬模版浮雕法等已被探索开发。其中微接触印刷法已被证明只能用来刻制特征尺寸大于100nm的图形。复制铸模法的可能优点是ellastometric聚合物可被用来制作成一个戳子，以便可用同一个戳子通过对戳子的机械加压能够制作不同侧向尺寸的图形。在溶剂辅助铸模法和用硬模版浮雕法（或通常称之为纳米压印术）之间的主要差异是，前者中溶剂被用于软化聚合物，而后者中软化聚合物依靠的是温度变化。溶剂辅助铸模法的可能优点是不需要加热。纳米压印术已被证明可用来制作具有容量达400Gb/in2的纳米激光光盘，在6英寸硅片上刻制亚100nm分辨的图形，刻制10nmX40nm面积的长方形，以及在4英寸硅片上进行图形刻制。除传统的平面纳米压印光刻法之外，滚轴型纳米压印光刻法也已被提出。在此类技术中温度被发现是一个关键因素。此外，应该选用具有较低的玻璃化转变温度的聚合物。为了取得高产，下列因素要解决：

1）大的戳子尺寸

2）高图形密度戳子

3）低穿刺（lowsticking）

4）压印温度和压力的优化

5）长戳子寿命。

具有低穿刺率的大尺寸戳子已经被制作出来。已有少量研究工作在试图优化压印温度和压力，但显然需要进行更多的研究工作才能得到温度和压力的优化参数。高图形密度戳子的制作依然在发展之中。还没有足够量的工作来研究戳子的寿命问题。曾有研究报告报道，覆盖有超薄的特氟隆类薄膜的模板可以用来进行50次的浮刻而不需要中间清洗。报告指出最大的性能退化来自于嵌在戳子和聚合物之间的灰尘颗粒。如果戳子是从ellastometric母版制作出来的，抗穿刺层可能需要使用，而且进行大约5次压印后需要更换。值得关心的其他可能问题包括镶嵌的灰尘颗引起的戳子损伤或聚合物中图形损伤，以及连续压印之间戳子的清洗需要等。尽管进一步的优化和改良是必需的，但此项技术似乎有希望获得高生产率。压印过程包括对准、加热及冷却循环等，整个过程所需时间大约20分钟。使用具有较低玻璃化转换温度的聚合物可以缩短加热和冷却循环所需时间，因此可以缩短整个压印过程时间。

IV．纳米制造所面对的困难和挑战

上述每一种用于在衬底上图形刻制的技术都有其优点和缺点。目前，似乎没有哪个单一种技术可以用来高产量地刻制纳米尺度且任意形状的图形。我们可以将图形刻制的全过程分成下列步骤：

1．在一块模版上刻写图形

2．在过渡性或者功能性材料上复制模版上的图形

3．转移在过渡性或者功能性材料上复制的图形。

很显然第二步是最具挑战性的一步。先前描述的各项技术，例如电子束光刻或者扫描微探针光刻技术，已经能够刻写非常细小的图形。然而，这些技术都因相当费时而不适于规模生产。纳米压印术则因可作多片并行处理而可能解决规模生产问题。此项技术似乎很有希望，但是在它能被广泛应用之前现存的严重的材料问题必须加以解决。纳米球珠和倍塞共聚物光刻术则提供了将第一步和第二步整合的解决方案。在这些技术中，图形由球珠的尺寸或者倍塞共聚物的成分来确定。然而，用这两种光刻术刻写的纳米结构的形状非常有限。当这些技术被人们看好有很大的希望用来刻写图形以便生长出有序的纳米量子点阵列时，它们却完全不适于用来刻制任意形状和复杂结构的图形。为了能够制造出高质量的纳米器件，不但必须能够可靠地将图形转移到功能材料上，还必须保证在刻蚀过程中引入最小的损伤。湿法腐蚀技术典型地不产生或者产生最小的损伤，可是湿法腐蚀并不十分适于制备需要陡峭侧墙的结构，这是因为在掩模版下一定程度的钻蚀是不可避免的，而这个钻蚀决定性地影响微小结构的刻制。另一方面，用干法刻蚀技术，譬如，反应离子刻蚀(RIE)或者电子回旋共振（ECR）刻蚀，在优化条件下可以获得陡峭的侧墙。直到今天大多数刻蚀研究都集中于刻蚀速度以及刻蚀出垂直墙的能力，而关于刻蚀引入损伤的研究严重不足。已有研究表明，能在表面下100nm深处探测到刻蚀引入的损伤。当器件中的个别有源区尺寸小于100nm时，如此大的损伤是不能接受的。还有就是因为所有的纳米结构都有大的表面-体积比，必须尽可能地减少在纳米结构表面或者靠近的任何缺陷。

随着器件持续微型化的趋势的发展，普通光刻技术的精度将很快达到它的由光的衍射定律以及材料物理性质所确定的基本物理极限。通过采用深紫外光和相移版，以及修正光学近邻干扰效应等措施，特征尺寸小至80nm的图形已能用普通光刻技术制备出。然而不大可能用普通光刻技术再进一步显著缩小尺寸。采用X光和EUV的光刻技术仍在研发之中，可是发展这些技术遇到在光刻胶以及模版制备上的诸多困难。目前来看，虽然也有一些具挑战性的问题需要解决，特别是需要克服电子束散射以及相关联的近邻干扰效应问题，但投影式电子束光刻似乎是有希望的一种技术。扫描微探针技术提供了能分辨单个原子或分子的无可匹敌的精度，可是此项技术却有固有的慢速度，目前还不清楚通过给它加装阵列悬臂樑能否使它达到可以接受的刻写速度。利用转移在自组装薄膜中形成的图形的技术，例如倍塞共聚物以及纳米球珠刻写技术则提供了实现成本不是那么昂贵的大面积图形刻写的一种可能途径。然而，在这种方式下形成的图形仅局限于点状或者柱状图形。对于制造相对简单的器件而言，此类技术是足够用的，但并不能解决微电子工业所面对的问题。需要将图形从一张模版复制到聚合物膜上的各种所谓“软光刻“方法提供了一种并行刻写的技术途径。模版可以用其他慢写技术来刻制，然后在模版上的图形可以通过要么热辅助要么溶液辅助的压印法来复制。同一块模版可以用来刻写多块衬底，而且不像那些依赖化学自组装图形形成机制的方法，它可以用来刻制任意形状的图形。然而，要想获得高生产率，某些技术问题如穿刺及因灰尘导致的损伤等问题需要加以解决。对一个理想的纳米刻写技术而言，它的运行和维修成本应该低，它应具备可靠地制备尺寸小但密度高的纳米结构的能力，还应有在非平面上刻制图形的能力以及制备三维结构的功能。此外，它也应能够做高速并行操作，而且引入的缺陷密度要低。然而时至今日，仍然没有任何一项能制作亚100nm图形的单项技术能同时满足上述所有条件。现在还难说是否上述技术中的一种或者它们的某种组合会取代传统的光刻技术。究竟是现有刻写技术的组合还是一种全新的技术会成为最终的纳米刻写技术还有待于观察。

另一项挑战是，为了更新我们关于纳米结构的认识和知识，有必要改善现有的表征技术或者发展一种新技术能够用来表征单个纳米尺度物体。由于自组装量子点在尺寸上的自然涨落，可信地表征单个纳米结构的能力对于研究这些结构的物理性质是绝对至关重要的。目前表征单个纳米结构的能力非常有限。譬如，没有一种结构表征工具能够用来确定一个纳米结构的表面结构到0.1À的精度或者更佳。透射电子显微术(TEM)能够用来研究一个晶体结构的内部情况，但是它不能提供有关表面以及靠近表面的原子排列情况的信息。扫描隧道显微术（STM）和原子力显微术（AFM）能够给出表面某区域的形貌，但它们并不能提供定量结构信息好到能仔细理解表面性质所要求的精度。当近场光学方法能够给出局部区域光谱信息时，它们能给出的关于局部杂质浓度的信息则很有限。除非目前用来表征表面和体材料的技术能够扩展到能够用来研究单个纳米体的表面和内部情况，否则能够得到的有关纳米结构的所有重要结构和组份的定量信息非常有限。

篇2

NanoscienceandNanotechnology–theSecondRevolution

Abstract:Thefirstrevolutionofnanosciencetookplaceinthepast10years.Inthisperiod,researchersinChina,HongKongandworldwidehavedemonstratedtheabilitytofabricatelargequantitiesofnanotubes,nanowiresandnanoclustersofdifferentmaterials,usingeitherthe“build-up”or“build-down”approach.Theseeffortshaveshownthatifnanostructurescanbefabricatedinexpensively,therearemanyrewardstobereaped.Structuressmallerthan20nmexhibitnon-classicalpropertiesandtheyofferthebasisforentirelydifferentthinkinginmakingdevicesandhowdevicesfunction.Theabilitytofabricatestructureswithdimensionlessthan70nmallowthecontinuationofminiaturizationofdevicesinthesemiconductorindustry.Thesecondnanoscienceandnantechnologyrevolutionwilllikelytakeplaceinthenext10years.Inthisnewperiod,scientistsandengineerswillneedtoshowthatthepotentialandpromiseofnanostructurescanberealized.Therealizationisthefabricationofpracticaldeviceswithgoodcontrolinsize,composition,orderandpuritysothatsuchdeviceswilldeliverthepromisedfunctions.Weshalldiscusssomedifficultiesandchallengesfacedinthisnewperiod.Anumberofalternativeapproacheswillbediscussed.Weshallalsodiscusssomeoftherewardsifthesedifficultiescanbeovercome.

Keywords:Nanoscience,Nanotechnology,Nanotubes,Nanowires,Nanoclusters,“build-up”,“build-down”,Semiconductor

I.引言

纳米科学和技术所涉及的是具有尺寸在1-100纳米范围的结构的制备和表征。在这个领域的研究举世瞩目。例如，美国政府2001财政年度在纳米尺度科学上的投入要比2000财政年增长83%，达到5亿美金。有两个主要的理由导致人们对纳米尺度结构和器件的兴趣的增加。第一个理由是，纳米结构（尺度小于20纳米）足够小以至于量子力学效应占主导地位，这导致非经典的行为，譬如，量子限制效应和分立化的能态、库仑阻塞以及单电子邃穿等。这些现象除引起人们对基础物理的兴趣外，亦给我们带来全新的器件制备和功能实现的想法和观念，例如，单电子输运器件和量子点激光器等。第二个理由是，在半导体工业有器件持续微型化的趋势。根据“国际半导体技术路向（2001）“杂志，2005年前动态随机存取存储器（DRAM）和微处理器（MPU）的特征尺寸预期降到80纳米，而MPU中器件的栅长更是预期降到45纳米。然而，到2003年在MPU制造中一些不知其解的问题预期就会出现。到2005年类似的问题将预期出现在DRAM的制造过程中。半导体器件特征尺寸的深度缩小不仅要求新型光刻技术保证能使尺度刻的更小，而且要求全新的器件设计和制造方案，因为当MOS器件的尺寸缩小到一定程度时基础物理极限就会达到。随着传统器件尺寸的进一步缩小，量子效应比如载流子邃穿会造成器件漏电流的增加，这是我们不想要的但却是不可避免的。因此，解决方案将会是制造基于量子效应操作机制的新型器件，以便小物理尺寸对器件功能是有益且必要的而不是有害的。如果我们能够制造纳米尺度的器件，我们肯定会获益良多。譬如，在电子学上，单电子输运器件如单电子晶体管、旋转栅门管以及电子泵给我们带来诸多的微尺度好处，他们仅仅通过数个而非以往的成千上万的电子来运作，这导致超低的能量消耗，在功率耗散上也显著减弱，以及带来快得多的开关速度。在光电子学上，量子点激光器展现出低阈值电流密度、弱阈值电流温度依赖以及大的微分增益等优点，其中大微分增益可以产生大的调制带宽。在传感器件应用上，纳米传感器和纳米探测器能够测量极其微量的化学和生物分子，而且开启了细胞内探测的可能性，这将导致生物医学上迷你型的侵入诊断技术出现。纳米尺度量子点的其他器件应用，比如，铁磁量子点磁记忆器件、量子点自旋过滤器及自旋记忆器等，也已经被提出，可以肯定这些应用会给我们带来许多潜在的好处。总而言之，无论是从基础研究（探索基于非经典效应的新物理现象）的观念出发，还是从应用（受因结构减少空间维度而带来的优点以及因应半导体器件特征尺寸持续减小而需要这两个方面的因素驱使）的角度来看，纳米结构都是令人极其感兴趣的。

II.纳米结构的制备———首次浪潮

有两种制备纳米结构的基本方法：build-up和build-down。所谓build-up方法就是将已预制好的纳米部件（纳米团簇、纳米线以及纳米管）组装起来；而build-down方法就是将纳米结构直接地淀积在衬底上。前一种方法包含有三个基本步骤：1）纳米部件的制备；2）纳米部件的整理和筛选；3）纳米部件组装成器件（这可以包括不同的步骤如固定在衬底及电接触的淀积等等）。“build-up“的优点是个体纳米部件的制备成本低以及工艺简单快捷。有多种方法如气相合成以及胶体化学合成可以用来制备纳米元件。目前，在国内、在香港以及在世界上许多的实验室里这些方法正在被用来合成不同材料的纳米线、纳米管以及纳米团簇。这些努力已经证明了这些方法的有效性。这些合成方法的主要缺点是材料纯洁度较差、材料成份难以控制以及相当大的尺寸和形状的分布。此外，这些纳米结构的合成后工艺再加工相当困难。特别是，如何整理和筛选有着窄尺寸分布的纳米元件是一个至关重要的问题，这一问题迄今仍未有解决。尽管存在如上的困难和问题，“build-up“依然是一种能合成大量纳米团簇以及纳米线、纳米管的有效且简单的方法。可是这些合成的纳米结构直到目前为止仍然难以有什么实际应用，这是因为它们缺乏实用所苛求的尺寸、组份以及材料纯度方面的要求。而且，因为同样的原因用这种方法合成的纳米结构的功能性质相当差。不过上述方法似乎适宜用来制造传感器件以及生物和化学探测器，原因是垂直于衬底生长的纳米结构适合此类的应用要求。

“Build-down”方法提供了杰出的材料纯度控制，而且它的制造机理与现代工业装置相匹配，换句话说，它是利用广泛已知的各种外延技术如分子束外延(MBE)、化学气相淀积（MOVCD）等来进行器件制造的传统方法。“Build-down”方法的缺点是较高的成本。在“build-down”方法中有几条不同的技术路径来制造纳米结构。最简单的一种，也是最早使用的一种是直接在衬底上刻蚀结构来得到量子点或者量子线。另外一种是包括用离子注入来形成纳米结构。这两种技术都要求使用开有小尺寸窗口的光刻版。第三种技术是通过自组装机制来制造量子点结构。自组装方法是在晶格失配的材料中自然生长纳米尺度的岛。在Stranski-Krastanov生长模式中，当材料生长到一定厚度后，二维的逐层生长将转换成三维的岛状生长，这时量子点就会生成。业已证明基于自组装量子点的激光器件具有比量子阱激光器更好的性能。量子点器件的饱和材料增益要比相应的量子阱器件大50倍，微分增益也要高3个量级。阈值电流密度低于100A/cm2、室温输出功率在瓦特量级（典型的量子阱基激光器的输出功率是5-50mW）的连续波量子点激光器也已经报道。无论是何种材料系统，量子点激光器件都预期具有低阈值电流密度，这预示目前还要求在大阈值电流条件下才能激射的宽带系材料如III组氮化物基激光器还有很大的显著改善其性能的空间。目前这类器件的性能已经接近或达到商业化器件所要求的指标，预期量子点基的此类材料激光器将很快在市场上出现。量子点基光电子器件的进一步改善主要取决于量子点几何结构的优化。虽然在生长条件上如衬底温度、生长元素的分气压等的变化能够在一定程度上控制点的尺寸和密度，自组装量子点还是典型底表现出在大小、密度及位置上的随机变化，其中仅仅是密度可以粗糙地控制。自组装量子点在尺寸上的涨落导致它们的光发射的非均匀展宽，因此减弱了使用零维体系制作器件所期望的优点。由于量子点尺寸的统计涨落和位置的随机变化，一层含有自组装量子点材料的光致发光谱典型地很宽。在竖直叠立的多层量子点结构中这种谱展宽效应可以被减弱。如果隔离层足够薄，竖直叠立的多层量子点可典型地展现出竖直对准排列，这可以有效地改善量子点的均匀性。然而，当隔离层薄的时候，在一列量子点中存在载流子的耦合，这将失去因使用零维系统而带来的优点。怎样优化量子点的尺寸和隔离层的厚度以便既能获得好均匀性的量子点又同时保持载流子能够限制在量子点的个体中对于获得器件的良好性能是至关重要的。

很清楚纳米科学的首次浪潮发生在过去的十年中。在这段时期，研究者已经证明了纳米结构的许多崭新的性质。学者们更进一步征明可以用“build-down”或者“build-up”方法来进行纳米结构制造。这些成果向我们展示，如果纳米结构能够大量且廉价地被制造出来，我们必将收获更多的成果。

在未来的十年中，纳米科学和技术的第二次浪潮很可能发生。在这个新的时期，科学家和工程师需要征明纳米结构的潜能以及期望功能能够得到兑现。只有获得在尺寸、成份、位序以及材料纯度上良好可控能力并成功地制造出实用器件才能实现人们对纳米器件所期望的功能。因此，纳米科学的下次浪潮的关键点是纳米结构的人为可控性。

III.纳米结构尺寸、成份、位序以及密度的控制——第二次浪潮

为了充分发挥量子点的优势之处，我们必须能够控制量子点的位置、大小、成份已及密度。其中一个可行的方法是将量子点生长在已经预刻有图形的衬底上。由于量子点的横向尺寸要处在10-20纳米范围（或者更小才能避免高激发态子能级效应，如对于GaN材料量子点的横向尺寸要小于8纳米）才能实现室温工作的光电子器件，在衬底上刻蚀如此小的图形是一项挑战性的技术难题。对于单电子晶体管来说，如果它们能在室温下工作，则要求量子点的直径要小至1-5纳米的范围。这些微小尺度要求已超过了传统光刻所能达到的精度极限。有几项技术可望用于如此的衬底图形制作。

—电子束光刻通常可以用来制作特征尺度小至50纳米的图形。如果特殊薄膜能够用作衬底来最小化电子散射问题，那特征尺寸小至2纳米的图形可以制作出来。在电子束光刻中的电子散射因为所谓近邻干扰效应（proximityeffect）而严重影响了光刻的极限精度，这个效应造成制备空间上紧邻的纳米结构的困难。这项技术的主要缺点是相当费时。例如，刻写一张4英寸的硅片需要时间1小时，这不适宜于大规模工业生产。电子束投影系统如SCALPEL（scatteringwithangularlimitationprojectionelectronlithography）正在发展之中以便使这项技术较适于用于规模生产。目前，耗时和近邻干扰效应这两个问题还没有得到解决。

—聚焦离子束光刻是一种机制上类似于电子束光刻的技术。但不同于电子束光刻的是这种技术并不受在光刻胶中的离子散射以及从衬底来的离子背散射影响。它能刻出特征尺寸细到6纳米的图形，但它也是一种耗时的技术，而且高能离子束可能造成衬底损伤。

—扫描微探针术可以用来划刻或者氧化衬底表面，甚至可以用来操纵单个原子和分子。最常用的方法是基于材料在探针作用下引入的高度局域化增强的氧化机制的。此项技术已经用来刻划金属（Ti和Cr）、半导体（Si和GaAs）以及绝缘材料（Si3N4和silohexanes），还用在LB膜和自聚集分子单膜上。此种方法具有可逆和简单易行等优点。引入的氧化图形依赖于实验条件如扫描速度、样片偏压以及环境湿度等。空间分辨率受限于针尖尺寸和形状（虽然氧化区域典型地小于针尖尺寸）。这项技术已用于制造有序的量子点阵列和单电子晶体管。这项技术的主要缺点是处理速度慢（典型的刻写速度为1mm/s量级）。然而，最近在原子力显微术上的技术进展—使用悬臂樑阵列已将扫描速度提高到4mm/s。此项技术的显著优点是它的杰出的分辨率和能产生任意几何形状的图形能力。但是，是否在刻写速度上的改善能使它适用于除制造光刻版和原型器件之外的其他目的还有待于观察。直到目前为止，它是一项能操控单个原子和分子的唯一技术。

—多孔膜作为淀积掩版的技术。多孔膜能用多种光刻术再加腐蚀来制备，它也可以用简单的阳极氧化方法来制备。铝膜在酸性腐蚀液中阳极氧化就可以在铝膜上产生六角密堆的空洞，空洞的尺寸可以控制在5-200nm范围。制备多孔膜的其他方法是从纳米沟道玻璃膜复制。用这项技术已制造出含有细至40nm的空洞的钨、钼、铂以及金膜。

—倍塞（diblock）共聚物图形制作术是一种基于不同聚合物的混合物能够产生可控及可重复的相分离机制的技术。目前，经过反应离子刻蚀后，在旋转涂敷的倍塞共聚物层中产生的图形已被成功地转移到Si3N4膜上，图形中空洞直径20nm，空洞之间间距40nm。在聚苯乙烯基体中的自组织形成的聚异戊二烯（polyisoprene）或聚丁二烯（polybutadiene）球（或者柱体）可以被臭氧去掉或者通过锇染色而保留下来。在第一种情况，空洞能够在氮化硅上产生；在第二种情况，岛状结构能够产生。目前利用倍塞共聚物光刻技术已制造出GaAs纳米结构，结构的侧向特征尺寸约为23nm,密度高达1011/cm2。

—与倍塞共聚物图形制作术紧密相关的一项技术是纳米球珠光刻术。此项技术的基本思路是将在旋转涂敷的球珠膜中形成的图形转移到衬底上。各种尺寸的聚合物球珠是商业化的产品。然而，要制作出含有良好有序的小尺寸球珠薄膜也是比较困难的。用球珠单层膜已能制备出特征尺寸约为球珠直径1/5的三角形图形。双层膜纳米球珠掩膜版也已被制作出。能够在金属、半导体以及绝缘体衬底上使用纳米球珠光刻术的能力已得到确认。纳米球珠光刻术（纳米球珠膜的旋转涂敷结合反应离子刻蚀）已被用来在一些半导体表面上制造空洞和柱状体纳米结构。

—将图形从母体版转移到衬底上的其他光刻技术。几种所谓“软光刻“方法，比如复制铸模法、微接触印刷法、溶剂辅助铸模法以及用硬模版浮雕法等已被探索开发。其中微接触印刷法已被证明只能用来刻制特征尺寸大于100nm的图形。复制铸模法的可能优点是ellastometric聚合物可被用来制作成一个戳子，以便可用同一个戳子通过对戳子的机械加压能够制作不同侧向尺寸的图形。在溶剂辅助铸模法和用硬模版浮雕法（或通常称之为纳米压印术）之间的主要差异是，前者中溶剂被用于软化聚合物，而后者中软化聚合物依靠的是温度变化。溶剂辅助铸模法的可能优点是不需要加热。纳米压印术已被证明可用来制作具有容量达400Gb/in2的纳米激光光盘，在6英寸硅片上刻制亚100nm分辨的图形，刻制10nmX40nm面积的长方形，以及在4英寸硅片上进行图形刻制。除传统的平面纳米压印光刻法之外，滚轴型纳米压印光刻法也已被提出。在此类技术中温度被发现是一个关键因素。此外，应该选用具有较低的玻璃化转变温度的聚合物。为了取得高产，下列因素要解决：

1）大的戳子尺寸

2）高图形密度戳子

3）低穿刺（lowsticking）

4）压印温度和压力的优化

5）长戳子寿命。

具有低穿刺率的大尺寸戳子已经被制作出来。已有少量研究工作在试图优化压印温度和压力，但显然需要进行更多的研究工作才能得到温度和压力的优化参数。高图形密度戳子的制作依然在发展之中。还没有足够量的工作来研究戳子的寿命问题。曾有研究报告报道，覆盖有超薄的特氟隆类薄膜的模板可以用来进行50次的浮刻而不需要中间清洗。报告指出最大的性能退化来自于嵌在戳子和聚合物之间的灰尘颗粒。如果戳子是从ellastometric母版制作出来的，抗穿刺层可能需要使用，而且进行大约5次压印后需要更换。值得关心的其他可能问题包括镶嵌的灰尘颗引起的戳子损伤或聚合物中图形损伤，以及连续压印之间戳子的清洗需要等。尽管进一步的优化和改良是必需的，但此项技术似乎有希望获得高生产率。压印过程包括对准、加热及冷却循环等，整个过程所需时间大约20分钟。使用具有较低玻璃化转换温度的聚合物可以缩短加热和冷却循环所需时间，因此可以缩短整个压印过程时间。

IV．纳米制造所面对的困难和挑战

上述每一种用于在衬底上图形刻制的技术都有其优点和缺点。目前，似乎没有哪个单一种技术可以用来高产量地刻制纳米尺度且任意形状的图形。我们可以将图形刻制的全过程分成下列步骤：

1．在一块模版上刻写图形

2．在过渡性或者功能性材料上复制模版上的图形

3．转移在过渡性或者功能性材料上复制的图形。

很显然第二步是最具挑战性的一步。先前描述的各项技术，例如电子束光刻或者扫描微探针光刻技术，已经能够刻写非常细小的图形。然而，这些技术都因相当费时而不适于规模生产。纳米压印术则因可作多片并行处理而可能解决规模生产问题。此项技术似乎很有希望，但是在它能被广泛应用之前现存的严重的材料问题必须加以解决。纳米球珠和倍塞共聚物光刻术则提供了将第一步和第二步整合的解决方案。在这些技术中，图形由球珠的尺寸或者倍塞共聚物的成分来确定。然而，用这两种光刻术刻写的纳米结构的形状非常有限。当这些技术被人们看好有很大的希望用来刻写图形以便生长出有序的纳米量子点阵列时，它们却完全不适于用来刻制任意形状和复杂结构的图形。为了能够制造出高质量的纳米器件，不但必须能够可靠地将图形转移到功能材料上，还必须保证在刻蚀过程中引入最小的损伤。湿法腐蚀技术典型地不产生或者产生最小的损伤，可是湿法腐蚀并不十分适于制备需要陡峭侧墙的结构，这是因为在掩模版下一定程度的钻蚀是不可避免的，而这个钻蚀决定性地影响微小结构的刻制。另一方面，用干法刻蚀技术，譬如，反应离子刻蚀(RIE)或者电子回旋共振（ECR）刻蚀，在优化条件下可以获得陡峭的侧墙。直到今天大多数刻蚀研究都集中于刻蚀速度以及刻蚀出垂直墙的能力，而关于刻蚀引入损伤的研究严重不足。已有研究表明，能在表面下100nm深处探测到刻蚀引入的损伤。当器件中的个别有源区尺寸小于100nm时，如此大的损伤是不能接受的。还有就是因为所有的纳米结构都有大的表面-体积比，必须尽可能地减少在纳米结构表面或者靠近的任何缺陷。

随着器件持续微型化的趋势的发展，普通光刻技术的精度将很快达到它的由光的衍射定律以及材料物理性质所确定的基本物理极限。通过采用深紫外光和相移版，以及修正光学近邻干扰效应等措施，特征尺寸小至80nm的图形已能用普通光刻技术制备出。然而不大可能用普通光刻技术再进一步显著缩小尺寸。采用X光和EUV的光刻技术仍在研发之中，可是发展这些技术遇到在光刻胶以及模版制备上的诸多困难。目前来看，虽然也有一些具挑战性的问题需要解决，特别是需要克服电子束散射以及相关联的近邻干扰效应问题，但投影式电子束光刻似乎是有希望的一种技术。扫描微探针技术提供了能分辨单个原子或分子的无可匹敌的精度，可是此项技术却有固有的慢速度，目前还不清楚通过给它加装阵列悬臂樑能否使它达到可以接受的刻写速度。利用转移在自组装薄膜中形成的图形的技术，例如倍塞共聚物以及纳米球珠刻写技术则提供了实现成本不是那么昂贵的大面积图形刻写的一种可能途径。然而，在这种方式下形成的图形仅局限于点状或者柱状图形。对于制造相对简单的器件而言，此类技术是足够用的，但并不能解决微电子工业所面对的问题。需要将图形从一张模版复制到聚合物膜上的各种所谓“软光刻“方法提供了一种并行刻写的技术途径。模版可以用其他慢写技术来刻制，然后在模版上的图形可以通过要么热辅助要么溶液辅助的压印法来复制。同一块模版可以用来刻写多块衬底，而且不像那些依赖化学自组装图形形成机制的方法，它可以用来刻制任意形状的图形。然而，要想获得高生产率，某些技术问题如穿刺及因灰尘导致的损伤等问题需要加以解决。对一个理想的纳米刻写技术而言，它的运行和维修成本应该低，它应具备可靠地制备尺寸小但密度高的纳米结构的能力，还应有在非平面上刻制图形的能力以及制备三维结构的功能。此外，它也应能够做高速并行操作，而且引入的缺陷密度要低。然而时至今日，仍然没有任何一项能制作亚100nm图形的单项技术能同时满足上述所有条件。现在还难说是否上述技术中的一种或者它们的某种组合会取代传统的光刻技术。究竟是现有刻写技术的组合还是一种全新的技术会成为最终的纳米刻写技术还有待于观察。

另一项挑战是，为了更新我们关于纳米结构的认识和知识，有必要改善现有的表征技术或者发展一种新技术能够用来表征单个纳米尺度物体。由于自组装量子点在尺寸上的自然涨落，可信地表征单个纳米结构的能力对于研究这些结构的物理性质是绝对至关重要的。目前表征单个纳米结构的能力非常有限。譬如，没有一种结构表征工具能够用来确定一个纳米结构的表面结构到0.1À的精度或者更佳。透射电子显微术(TEM)能够用来研究一个晶体结构的内部情况，但是它不能提供有关表面以及靠近表面的原子排列情况的信息。扫描隧道显微术（STM）和原子力显微术（AFM）能够给出表面某区域的形貌，但它们并不能提供定量结构信息好到能仔细理解表面性质所要求的精度。当近场光学方法能够给出局部区域光谱信息时，它们能给出的关于局部杂质浓度的信息则很有限。除非目前用来表征表面和体材料的技术能够扩展到能够用来研究单个纳米体的表面和内部情况，否则能够得到的有关纳米结构的所有重要结构和组份的定量信息非常有限。

篇3

一、信息技术与课程整合的内涵

信息技术与课程整合的本质与内涵是要求在先进的教育思想、理论的指导下，把计算机及网络为核心的信息技术作为促进学生自主学习的认知工具与情感激励工具、丰富教学环境的创设工具，并将这些工具全面地应用到各学科教学过程中，使各种教学资源、各个教学要素和教学环节，经过整理、组合，相互融合，在整体优化的基础上产生聚集效应，从而促进传统教学方式的根本变革，达到培养学生创新精神与实践能力的目标。

信息技术是一种技术手段，既应用于教师的教，又适用于学生的学；既是辅助教学的演示工具，又是学生学习的认知工具。整合要以系统论的观点为指导，综合应用传统媒体与信息媒体，使二者各扬其长、相互补充。整合要让信息服务于课程，以更好地完成课程目标：又以学生个体符合时代需要的和谐发展为目的，让学生充分接触、使用信息技术，以信息技术促进学生的全面发展。

二、信息技术与课程整合的基本要求

课程整合的教学模式是我国面向21世纪基础教育教学改革的新视点，它与传统的学科教学有一定的交叉性、继承性、综合性，并具有相对独立特点的教学类型。它的研究与实施为学生主体性、创造性的发挥创设了良好的基础，使学校教育朝着自主的、有特色的课程教学方向发展。课程整合将信息技术看作是各类学习的一个有机组成部分，它主要在其他学科的学习活动中有机结合使用信息技术，以便更好地完成课程目标。它强调在利用信息技术之前，教师要清楚学科教学的需求，设法找出信息技术在哪些地方能提高学习效果，使学生完成那些用其他方法做不到或做不好的事。其基本要求是：第一、课程整合是以各种各样具体学科的任务或学科任务包含其中的真实性的情景问题开展信息技术与其他学科相联系的横向综合的教学，使学生置身于提出问题、思考问题、解决问题的动态过程中进行学习。通过一个或几个任务，把相关的各学科知识和能力要求作为一个整体，有机地结合在一起。学生在完成任务的同时，也就完成了所需要掌握的学习目标的学习。但这一切都需精心构思和设计。如何与信息技术整合，这是最值得讨论的一个问题。例如，自然学科的教学与信息技术的整合就不同于其它学科在利用信息技术时可以利用丰富的视、听等多媒体效果刺激学生的感官，激发学生的学习兴趣。如果在教学中一味利用视听刺激，久而久之学生必然产生厌倦情绪，反而不利于学生学习兴趣的激发。自然学科有其自身的魅力，也就在于探索学习者未知的知识领域，因此信息技术的利用，还需要教师不断改进教学设计，利用“问题”吸引学生，达到激发兴趣的目的。

第二、课程整合要求学生学习的重心不仅仅放在学会知识上，而是转到学会学习、掌握方法和培养能力上。学生利用信息技术解决问题的过程，是一个充满想象、不断创新的过程，同时又是一个科学严谨、有计划的动手实践过程，它有助于培养学生的创新精神和实践能力。所以在设计教学任务时就必须给予学生自由、独立思考的时间。用粉笔加黑板的传统教具，教师在黑板上板书是需要一定的时间的，这一段时间正是学生审题、思考的时间，利用信息技术后，往往出现这样的情况：教师认为把许多东西都呈现给学生了，很快就过去了，没有给学生以思考的时间，表面上看整堂课信息量大，学生反映良好，其实由原来的“人灌”改为更高效的“机灌”。

第三、在课程整合的教学模式中，强调学生的主体性，要求充分发挥学生在学习过程中的主动性、积极性和创造性。学生被看作知识建构过程的积极参与者，学习的许多目标和任务都要学生主动、有目的地获取材料来实现。同时，教师是教学过程的组织者、指导者和咨询者，教师的主导作用可以使教学过程更加优化，是教学活动中重要的一环。但是不是就让学生在计算机上瞎碰瞎撞?是不是每一个概念都要学生自己去建构?教师的演讲、解释、传授知识是不是都是多余的?这些问题都值得研究和探讨，在教学中教和学是一个问题的两个方面，片面地强调某一方面忽视另一方面都会走入极端。

第四、信息技术给我们提供了一个开放性的实践平台，可以采用多种不同的方法实现相同的目标。同时，课程整合强调“具体问题具体分析”，教学目标固定后，可以整合不同的任务来实现，每一位学生也可以采用不同的方法、工具来完成同一个任务。这种个别化教学策略对于发挥学生的主动性和进行因人而异的学习是很有帮助的。在现代学习中，尤其是一些复杂问题的解决、作品评价等认识场所，要求多个学生能对同一问题发表不同的观点，并在综合评价的基础上，协作完成任务。而网络正为这种协作学习提供了很好的平台。

三、信息技术与课程整合的基本模式和实施途径

信息技术与课程整合是基于加强课程的综合性和实践性的一种课程模式，它是将计算机和其他信息技术作为认知工具，以各学科知识为载体，以学生素质提升和培养综合能力为基本过程。下面，以活动《认识垃圾》为例，谈谈具体实施的过程。首先，让学生进行有关垃圾的调查，考察周围的垃圾处理站，并提出有一定价值的问题。然后，根据自己的喜好选择研究的课题，查阅相关资料，浏览有关网站。第三，将自己收集到的资料和研究的成果在班上与老师、同学进行交流。最后，评选出优秀作品在班上、学校及社区进行环保知识宣传，并将部分优秀作品发送到相关的网站上。

篇4

2网络技术和小学数学课程整合的应用

2.1激发学生的学习兴趣

小学生正处于想象力丰富、思维活跃的重要时期，很多小学生愿意去发现新的事物、探究新的事物。因此，教师在进行小学数学教学时，可以根据学生的这一特点，应用网络技术的优势，为学生创建一个良好的学习情境，从而有效地激发学生的学习兴趣。很多小学生对数学不感兴趣的重要原因是数学知识过于抽象和严谨，导致学生感觉数学课程十分枯燥，在这种情况下，很难激发学生的学习兴趣。在网络技术的教学环境中，教学信息以立体、形象、丰富的形式展现在学生面前，面对这种多样式的信息呈现方式，小学生会产生极大的好奇心，在好奇心的作用下，他们会迫切地想要了解这些信息，这样就能激发学生的学习兴趣，提高学生的参与力度。在传统的教学模式中，学生很少积极主动地参与在教学活动中，而将网路技术运用在小学数学课堂上，学生能通过计算机展示的图像、数据、动画等进行模拟、探索，学生能通过直观的感受，对知识进行验证。网络技术和小学数学课程的整合能使得小学数学教学多样化、形象化、视觉化，这样对学生数学思维的形成有很大的帮助。

2.2揭示数学内在规律

网络技术具有感官同步进行的效果，它能将数学教学的重点、难点逐渐呈现出来，为学生创建一个丰富的学习情境，让学生更加快速、准确、深入地了解、掌握数学教学的重点难点。在传统的数学课堂教学过程中，整个教学活动几乎都是教师看着教材，在黑板上简单地画几个图形进行讲解，整个教学活动几乎是静止的；而利用网络技术能动态地展示出教学内容，这样化静为动，揭示数学的内在规律，有效地提高学生的学习能力。例如，教师在讲“圆的认识”时，可以利用多媒体展示圆的形成过程，将绳子的一端固定，然后在另一端系上一个小球，甩动小球，让其作圆周运动，从而让学生了解圆的形成过程。通过这样的动态演示，能让学生对圆有一个形象的认识，为圆的进一步认识打下良好的基础。

2.3结合实际生活，感受知识的生成

在小学数学课堂教学过程中，教师可以将教学内容和学生的实际生活结合起来，利用网络技术通过动画、声音等形式为学生创建一个和学生实际生活相关的虚拟情境，给学生一种身临其境的感觉，让学生感受知识的生成和发展的过程，从而引导学生掌握数学知识的本质。例如，教师在讲解“相遇问题”时，可以利用多媒体展示两个人在不同的位置，同时向某一个位置前进，动态地展示出两个人相遇的场景。这样不仅能帮助学生正确地理解“两人从两地同时出发”“、相遇”等专业术语的含义，从而让学生正确地理解路程、速度、时间之间的关系，而且极大地降低了学生学习知识的难度，提高了学生的学习效率。

篇5

二、现代信息技术与学生的学习方式相融合，创设学习情境，发展信息素养

现代信息技术与学科教学的融合强调以学生学习为中心，以学生以往的经验和知识为支撑，帮助学生“内化”，促进旧知识迁移，新知识形成。信息技术是作为学生获取信息、探索问题、合作学习、解决问题和构建知识的认知工具、情感激励工具，而不仅仅是教师的演示工具。科学的运用信息技术，教师要从学生已有的知识能力出发，在学生已有的生活经验与给定目标之间设置障碍，创设各种有效的情景化学习环境，让学生根据自己的兴趣爱好和知识能力，自由选择适合自己认知风格的学习资源，通过“身临其境”来获取真实体验，诱发内心发现问题、解决问题的学习意愿，激发创造性思维意识，积极主动探究解决问题。这样的自主、探究的学习方式符合现代学生的学习心理特点，学生可以在一种积极有效、轻松愉快的气氛中学习，像扮演游戏角色一样置身其中，学生不仅学会、会学，而且学生好学、乐学，从而达到一种轻松愉快高质高效的学习效果。学生还可以在网上与老师、同学和朋友直接对话和交流，在论坛中发表存在的问题、追寻解决方案、答疑解惑，通过微信、微博、QQ、电子邮件等通讯工具向一些专家学者请教，交流面变大，知识面变广，实现自主、合作、探究式学习，学会发现、构想和综合应用，同时培养学生的信息素养以及创造能力。

三、现代信息技术与教学的评价方式的融合，拓宽评价渠道，达成学习目标

篇6

二、信息技术与高中地理课程整合对高中地理产生的影响

1.信息技术与高中地理课程整合可以激发学生的学习兴趣，是因为信息技术创设新的教学情境，吸引学生的好奇心，拥有传统教学模式不可模拟的优势及特点。动态的图片及声音有助于提高学生的观察能力和形象思维能力。

2.信息技术与高中地理课程整合可以提高教学的质量，是因为运用信息技术可以突出教学重点和难点、化解难点。地理事物的演变过程和某些特殊的地理现象属于高中地理知识的重难点，高中教师运用传统教学手段板书、画图很难让学生理解这其中知识的深奥，而采用信息技术可以运用动画把地理事物的演变过程变的现象化，增强了教学的立体感和动态感。

3.信息技术与高中地理课程整合可以提高课堂的效率和增加课堂的容量，是因为传统的教学高中地理教师通过板书，画图浪费很多的课堂时间，而信息技术让高中地理教师可以以课件的形式全面展示课堂内容，既为教师上课节省时间又助于学生集中注意力听讲，同时教师利用信息技术可以为学生提供更多的资料，拓展学生的知识面。课堂上，教师有更多的时间与学生进行交流，向学生提供多样的分析问题和解决问题的方法，使学生的地理学习不仅仅局限于课本知识，重要的是拓展学生的思维能力。

4.信息技术与高中地理课程整合可以提高学生的读图能力，应用地图的能力。地理的学习最主要的是使学生能够看懂图和应用地图，从而提高地理思维能力。传统的教学是老师根据课本现有的地图或是通过挂图进行讲解或是在黑板上画图但不精确不规范，这些教学方法让学生在课堂上学习吃力，同时教师也浪费了时间和精力。采用信息技术可以把地图里的地理现象直观的展示在学生面前，使学生一目了然。信息技术不仅可以把地图放大或缩小和移动，而且可以提高地图的清晰度和区分度。教师在这种新的教学模式下就可以提高学生的读图和应用地图的能力。

三、信息技术与高中地理课程整合目前存在的问题

1.学校的硬件设施发展不平衡。尤其是一些乡镇学校，没有经济能力配置好的多媒体网络教室，部分学校甚至没有配置电脑教室。如果连基础的硬件设施都没有，谈何信息技术与高中地理课程整合。

2.信息技术学科在大多数学校不受重视。现在学校都追求升学率，学生的学习成绩成为学校关注的问题，信息技术学科不是高考的考试科目，学校不重视，学生自然认为信息技术课学好无所谓。

3.师资力量不足。

4.信息技术与高中地理课程整合的资源不足。

5.对整合的认识不深。

四、信息技术与高中地理课程整合的对策

对于整合的认识不深的问题可以采用不同地区分层次分步骤实施信息技术与高中地理课程整合。信息技术与地理创新能力和学习兴趣的整合。运用信息技术，教师可以引导学生自学，让学生成为学习的主人，培养学生获取信息的能力。

篇7

英语课的主要目标是帮助学生掌握英语语言知识和技能，增加对英语国家的文化和风俗习惯的了解等。因此，以网络资源辅助实现语言教学目标、促进课堂上用英语进行交流互动是非常明确的信息技术与课程整合的目标，很多教师不知不觉地把利用网络英语学习资源看作使学生自觉学习英语语言知识和技能的重要手段是本末倒置的。没有教师对语言知识、技能和文化方面的归纳和指导，学生仅仅依靠网络很难系统理解英语语言规范和感受英语语言特点或语言表达之美，难以提高英语学习的效果和效率。

二.利用信息技术进行英语教学可以最大限度地调动学生的学习积极性，更好地服务于英语教学

1.“有声有色” ，激发学生的英语学习兴趣。 “兴趣是最好的老师” 。小学阶段，学生的兴趣以直接兴趣为主。兴趣激发起来，学生的 学习效果也会因之显著提高。在教学中广泛使用能使学生视听并用的多媒体信息技术，就可 以大幅度提高学习效率。 通过应用信息技术， 使抽象的教学内容具有 “有声有色” 声形并茂、 ， 生动活泼的表现形式，使教学活动情理交融，有张有弛，学生动脑、动眼、动耳、动口、动 手，多种感官共同参与，更准确生动地感知所学知识，同时也更有利于学生理解和掌握知识。 例如，在教学 horse ， hen， sheep， cow 这几个动物单词时，我用多媒体设计听动物叫声猜 动物，或者看动物的尾巴猜动物，当答案揭晓时，学生的注意力会自然而然地集中在这个动 物单词上， 老师教授单词就事半功倍， 此时又及时引入诸如 goat， lamb， pig， mouse， elephant 等单词，丰富了学生的词汇量。

2.“有情有景” ，培养学生的英语表达能力和交际能力。 我国学生学习英语往往缺乏一定的语言环境，缺乏语言实践的机会，而实际教学中又往 往只注重句型的学习，忽视它的具体应用。因而，不少学生能从原型例子和教材练习中获得 固定的、孤立的知识点，但将这些知识迁移到实际生活情境的能力比较差，当他们遇到不同 场合下的现实问题时就束手无策。而通过多媒体信息技术，我们能在课堂上模拟栩栩如生， 丰富多样的现实生活情景，不仅缩短了教学和现实的距离，给学生提供使用英语交际的机会， 而且满足了他们好奇、 好动的心理， 学生触景生情， 激发起表达的欲望。 例如， 我在教学 Fruits 等单词时，根据学生生性好动，对外出游览活动充满好奇的心理特点，设计了“In the fruit garden” （在水果园里）的教学主题，利用现代化的教学媒体，将整个授课环节──“游览水 果园”制作成多媒体课件，看着图片，伴着歌声， “来”到了美丽的“果园” ，带给学生新奇 的感受，从而激发其求知欲。新课前的复习单词这一环节，我巧妙安排了一张导游图，导游 图上呈现着若干个已学的单词的图片，这几个单词图片分别代表着几个景点。随着参观顺序 的逐层展开，学生看到了若干种不同的水果，并一一对这几种水果的音、形、义进行复习。 操练过程中，我设计了看影子模仿，猜的游戏，摘果子并做统计的游戏。看影子模仿是这节 课最为关键的新授阶段。教师通过四张不同的阴影，由易到难，引出并操练了本课的关键句 型“Is this a/an.？Yes，it is. No，it is not. ”此时，全体学生已进入 Fruit garden， 参与摘果子的游戏，只有正确说出 Is this a/an...时，才能得到果子，又由于这一活动 是在学生之间进行，所以，学生敢于开口，在轻松自然的状态下学到了语言知识。最后，每 一组成员都要完成一张水果调查表，以反映他们的“劳动所得” ，接着在全班范围内评选出所 得水果最多的小组，并予以奖励，将学习气氛再一次推向。

音乐生态课堂教学的浅议

阳城县演礼中心学校 张向鹏

关键词：生态环境 课堂教学 学习兴趣 表现欲望

当社会文明进步到一定阶段，人就会开始关注自己的生存环境。我们的教育也一样，当新课程实践到一定的程度，就是要抓住“人”这一最活跃最基本最具有生命力的细胞来实践。肖川先生提出的能“唤醒沉睡的潜能，激活封存的记忆，开启幽闭的心智，放飞囚禁的情愫”的课堂，应该是生态课堂。用爱点击孩子心灵的鼠标，着眼于儿童内涵的整体丰富，为儿童的自主学习提供有利的条件与广阔的自由、自发的空间；引导儿童愉悦、主动、体悟、表达音乐的内容。让他们在自然健康、绿色活泼的生态教学环境中，享受着阳光的沐浴、雨露的滋润，在新课程中茁壮成长。

一、唤醒自然中的学习意识

生态总是和环境联在一起，关心生态就是着意改善学习生态环境。课堂教学的任务之一就是要创设学生感兴趣的，感到美妙的环境，有利于学生接受知识的的教学情境。

1、以“趣”带路

我们农村音乐老师面临两大尴尬，一是学生喜欢音乐而不喜欢音乐课的现象；二是学生爱唱流行歌曲而不哼必唱歌曲。MP3，MP4许多学生都拥有的，可以说他们流行的歌曲唱“溜靠”，国歌唱“玩靠’，书上的歌曲唱“侬靠”。老师们肯定觉得很郁闷、很烦，我认为其实这是一种很不错的生态状态，起码可以确定学生是喜欢音乐的。就像喜欢奶茶一样，只是不喜欢这种味道而已，那么我们就要重新调料、适当放配香料。歌曲教学是音乐教学的重点，也是难点，我们音乐老师要必须去完成的。我们设计的教学过程要有儿童生活气息，与他们的兴趣、知识经验相吻合。我们要用科学的发声进行教唱，根据学生的实际情况，有必要可以降一个调、两个调来唱，让学生的嗓子减负，不疲劳，感到舒服，感到这歌曲是为我而写的，我适合我要歌唱。在背唱歌词时，用电视上一个节目形式-《我爱记歌词》来激发学生记的兴趣。师生接唱、生生抢接营造一种其乐融融的环境。

2、与“美”同行

其次在反复练歌中，往往会出现学生不愿意唱的情况，那么就要利用故事、音、画来分析歌曲内涵激发积极性。如新课程十册第四课《童心是小鸟》，利用小姑娘的故事，展示春、夏、秋、冬画面，体会不同的歌唱情绪心理活动；又如在最后一句：

（1）432176―55.3―433-―

（2）432176―55.3―431-―

飞来飞去在四季的怀抱里 飞来飞去在四季的怀抱里

“飞来飞去”学生“飞”不好，容易唱错节奏和音高，反复的练唱很乏味又没效果。我们可以比喻在飞途中遇到了大风大雨，鸟儿被折了一下来表示音432176的下行。两个“怀抱”的音高，前一个比喻是鸟儿飞到了我们的眼前又飞回出去，没有落下，第二次的431-―“怀抱”才落到我们的手心，捧在怀里。这样在学生能理解体会的情况下，深刻地解决了难点。那么在学会歌曲后，还可以利用学生的特长和爱好，来个自由发挥尽情创作，把歌曲表现出来，优美的律动、愉快的合作让学生切实感到音乐的享受，流淌着行云流水般的自然美。

二、开启生活中的知识积累

篇8

《语文课程标准》指出：要拓宽语文学习和运用的领域，注重跨学科的学习和现代科技手段的使用，使学生在不同内容和方法的相互交叉、渗透和整合中开阔视野，提高学习效率，初步获得现代社会所需要的语文实践能力。”教学媒体介入语文课堂，拓宽了教学时空，为学生多渠道、多层次获取知识提供了可能。信息技术与语文学科整合观念正是在这一大趋势、大背景下应运而生。它是社会发展的需要，也是语文教学改革的需要。

信息技术与高中语文学科整合，需要在语文教学中广泛地运用信息技术。但是，并不是用了网络和计算机就是整合。这里有一个信息技术的应用与不同的语文教学情景相对应的关系问题。

借助多媒体的音频，聆听悦耳的声音。高中语文新教材中，有许多文质兼美的经典传世之作，如《兰亭集序》《滕王阁序》《阿房宫赋》《项脊轩志》，唐诗、宋词等等。对于这些古今中外的诗词文赋，要进行咀嚼鉴赏，高质量的诵读是最为直接、最为有效的办法，比任何枯燥的空洞的分析解说要好得多。这时给文本配上合适的声音会令意境全出，在美的氛围中更能体味文本的内涵和美。这是一种惬意的诗化的教学境界，在这种境界之中，学生的文化品味和审美情趣就会日渐提高。审美感知是人对能够引起愉悦的事物完整形象的反映，感受美是审美过程的起点。人们对和谐的声音有一种天然喜爱的倾向，有利于熟读和背诵名篇名句。

借助多媒体的视频，观赏优美的画面。高中语文新教材中，有许多如画的诗境，宏伟的场景，聚焦的时刻。语文主要凭借是文字，比较枯燥乏味，所以通过多种艺术的联想和转换，能激活学生的思维。注意调动多种艺术手段，将文字与具体的事物进行转换，从而激活学生的思维和兴趣。如一种秋天的思绪，马致远用“枯藤老树昏鸦”等文字来表达，那么多媒体可用一支乐曲、一幅图画等来表现。人物的音容笑貌、言行动作小说家用文字来描绘，而多媒体可以直接地展现。而我们的阅读教学正是要激活学生的形象思维。使概括的东西变成具体形象的东西，把作者的语言转化为活脱脱的生活、人物，在头脑中活动起来，甚至在此基础上想象出超乎语言本身的事物时，才有可能触景生情、浮想联翩，才能对词、句有具体的感受，产生语言的形象感，使学生最终真正理解文学形象所蕴含的思想内涵和艺术境界。这种多项的艺术联想与转换增设了教学情景，增添了教学效果，增加了学习的兴趣。

兴趣是最好的老师。兴趣是人的一种带有趋向性的心理特征。是在一定的情境中产生的。一个人对某种事物产生兴趣，就会积极主动地探索。学生对所学内容感兴趣，学生积极性就会明显提高，学生们才能乐于接受，此所谓“好之者不如乐之者。”在语文课中，运用现代信息技术能使教学过程呈现出情景交融、形声并茂、生动活泼的美景，不仅为学生提供认知的感知材料，而且可以在学习中的疑难之处，再现情境，启发学生对表象进行分析、综合、概括，使其思维向深层发展，给课堂注入了新的活力，把学生的兴趣激发出来。例如，诗歌鉴赏课，许多学生觉得太难，听不懂就不愿学，我一次讲《山园小梅》，是一首有关梅花的诗，先让学生收集写梅花的诗，然后通过比较选出自己喜欢的诗，在课堂上配上漂亮的画面，伴随优美的音乐，同学们看到了梅花的洁白淡雅、姿态娴静，在白雪的映衬下格外的高洁。再来鉴赏此诗就显得容易多了。这种以声音、图形创设课堂情境，代替枯燥乏味的口授，大大激发了学生的学习兴趣，有利于突破教学的难点，提高了语文的课堂效率。

可见，加强多媒体教学，运用画面、音乐等媒介将课文中抽象的文字，转变为具体可感的审美形象，这既增强了审美感知的能力，也提升了语文课的魅力。当前，随着电脑网络的普及；多媒体教学已被越来越多的教师采用，那鲜活的画面、优美的音乐，恰到好处的色彩运用，确实使学生对课文内容有了更难忘的印象，有时甚至能起到“以一抵十”的作用。

借助多媒体的网络技术，搜集丰盛的教学资料。高中语文新课标的教学，应放眼于未来，不能局限于课本。决定我们未来的是互联网和教育。海量化的网络资源，极大的方便了我们的高中语文教学。例如，名著的课外阅读。《语文课程标准》指出：“要拓宽语文学习和运用的领域，注重跨学科的学习和现代科技手段的使用，使学生在不同内容和方法的相互交叉、渗透和整合中开阔视野，提高学习效率，初步获得现代社会所需要的语文实践能力。”

语文课外的自主学习是课堂的延伸和必要的补充。语文的外延与生活的外延是等同的。利用好信息技术，使为学生提供大量的课外学习材料成为可能，也为学生提供了一个展示的舞台。使课外学习成为一种自觉的主动探索的学习，从而使课外自主学习带动课内的自主学习，来提高学习效率。

多媒体和网络的使用，大大地拓展了学生讨论与交流的渠道，使小组活动、班级活动更易组织。师生之间、学生之间的交流更为广泛和便捷，尤其是可以不受课堂时空的限制。作文教学原来总是觉得“巧妇难为无米之炊”，现在通过网络与外面交流，收集资料方便快捷，也提高了学生学习的主动性。例如，关于穿越剧的议论文，同学们收集了大量的资料，通过加工和整合，不少同学写出了质量的作文。卢芸同学的《向“穿越”开炮》获得好评。推荐发表在校刊《小荷》上。

在语文课堂教学中，找准信息技术与语文学科整合的契合点，恰当运用电教媒体，结合教材内容，让学生展开想象的翅膀，翱翔于想象的王国，对培养学生的创新精神，发展创造力，其意义无疑是重大的。

信息技术与语文学科的优化整合，有利于激发学生的学习兴趣，有利于知识的获取和巩固，有利于对教学信息有效的组织和管理，有利于培养学生的合作、创新精神。这需要广大教师不断地在实践中探讨、反思、总结，使信息技术与语文学科的整合更加符合语文信息化、多样化、网络化的要求，体现语文新课程标准的要求。

参考文献：

《语文课程标准》

《唐诗宋词鉴赏》

篇9

二、在Excel软件教学中引导学生制作班级课程表和学生成绩表

Excel软件是一款基本的数据处理软件。在教学excel软件时，教师可创设任务让学生尝试设计自己班的课程表，这是一项相当有趣的任务。学生可以改变课程表的颜色和边框花样，对课表中多次出现的课程可用一次填充的方法进行填加。此外，还可以通过创建班级名单及对班级成绩进行排名等任务让学生练习处理单元格数据。学生不仅学会了不同类型数据的录入，又掌握了简单的公式计算，排序，填充等操作技能，避免了单一的操作训练给学生带来的枯燥乏味感，让学生在处理问题的过程中掌握了新的知识工具。

三、在PowerPoint文稿教学中注重学生创新意识的培养和发展

PowerPoint是一款能呈现精彩内容且极具感染力的软件，它操作简单、功能强大。在教学前，教师可为学生准备一些不同类型的PowerPoint作品，先让他们了解PowerPoint的强大功能和表现力，给他们足够的想象空间去构思自己的作品，让他们在每节课学习完了新知识后去充实自己的幻灯作品，亦可鼓励他们从其他学科中去找寻作品素材与灵感。如引导学生制作与地理历史课有关的专题幻灯片或宣传作品，在这个过程中他们会感觉到自己是在创作，而不是在学习一个软件如何使用。等作品完成时，学生对软件各项功能的使用就相当熟练了。这样，学生在学习软件操作的同时，还拓展和梳理了其他学科的知识。

篇10

(1)建立新型的师生关系

多媒体技术在小学综合实践课堂的运用的过程中，就要充分发挥学生的主体地位，教师就要将教学的架子放下，和学生平等相处，并采取朋友式的交流方法，对新型的师生关系加以建立，同时教师在对课堂教学进行组织的过程中，就要对每一个学生加以尊重，将学生的学习积极性和学习自主性充分调动，进而在教学活动中充分发挥出学生的主体地位。教师更要对教学理念进行更新，借助于Flash软件，对小动画进行制作，进而结合学生对卡通动画情有独钟的特点，在网页中进行拼图游戏，并将学生爱好电脑游戏的心理满足，并依据于卡通和游戏将多媒体资源充分利用，并保证教学效果的高质量。

(2)借助于多媒体技术实现数学教学内容的生活化

小学数学综合实践课堂教学的过程中，更要做好多媒体技术的应用，保证教学和生活有稳定密切联系，尽可能的使数学问题和学生的实际生活相联系，并保证学生在数学学习过程中有着一定的生活化气息，借助于数学知识对生活中的实际问题加以解决，进而将学生数学知识的应用意识全面加强，对学生数学应用意识和实际的实践能力加以培养。小学数学教师在综合实践课堂教学过程中，要做好教学内容和日常生活关系的处理工作，并对教学内容适当的进行调整，对学生感兴趣的题目进行改编，并对情境进行创设，满足学生对新知识的好奇性，进而借助于多媒体软件，引导学生对生活中的数学问题进行探索，进而加强学生理论知识的教学和巩固。

(3)引导学生在多媒体环境中对数学信息自主收集

做好小学数学综合实践课堂多媒体技术的运用，要引导学生在多媒体环境中对数学信息进行自主收集，尽可能地借助于电脑游戏，保证活动过程有着一定的趣味性和挑战性，并在实际的综合活动课程中，充分发挥学生的主体地位，做好相关知识的引申和运用，加强学生之间的团结合作学习。随着当前信息技术的日益成熟发展，教师更应该借助于多媒体技术，将学生对电脑的好奇心加以满足，对游戏以及游戏规则设置的过程中，要结合学生的年龄热点，低年级的学生要适当的在游戏规则中增加一些提示信息，而高年级的学生，就要将游戏设计的更加有趣味性和挑战性，进而满足小学生学习过程中对新事物的好奇心。总而言之，做好小学数学综合课堂实践教学环节，就要借助于丰富的网络资源不断挖掘探究素材，并借助于强大的计算功能对数据处理进行辅助，对Webquest学案进行制作，并对学生的自主学习进行探索。

篇11

二、模拟综合实训教学方法

按照犯罪情节设计模拟犯罪现场，并布置好与犯罪有关的物证。

（一）开展实训教学前的培训

在实训课程开展之前，学科教师以及刑事科学技术专家要集体备课，主要讨论综合实训的思路、方案，如何将专业知识和技能通过实训体现出来。将实训的内容设计为案例，要围绕着教学内容设计犯罪现场、案情的演变以及物证，以培养学生的现场勘验和物证处理能力。现成勘验能力包括笔录、绘图、照相、摄像；物证的处理，主要是物证的检验鉴定，即物证的发现、提取、保存。

（二）模拟犯罪案例的抽取

为了让学生熟悉模拟犯罪现场，并对现场的勘察做好准备，在实训的前一个天，就让学生抽取设计好的案例，教师则根据学生所抽取的案例布置模拟现场。学生以小组为单位，15个人为一个小组，要求学生自行根据案例进行分工，并分别承担着不同的工作。学生所扮演的角色分别为案发现场勘察指挥、案件痕迹检查、法医、摄影和照相以及案件现场的保护工作等等，并根据情节需要准备必要的勘验器材。

（三）模拟案发现场的勘验

模拟案发现场的勘验环节占有45%的评分。平均每一个模拟现场都有4名教师在场监督。在进行案发现成勘验的时候，要严格按照勘验程序进行。犯罪现场物证的提取包括发现物证、做好现场记录、提取证据并做好包装工作。

（四）模拟物证检验鉴定

模拟物证检验鉴定环节占有30%的评分。学生从模拟犯罪现场所提取的各种物证，经过分类后，包括痕迹物证、文件资料、法医提取证据等等，这些证据都要经过检验鉴定后，制作为鉴定文书。每一个鉴定科目都由两名教师参与检验鉴定评分。

（五）模拟汇报

模拟汇报环节占有25%的评分。学生对模拟犯罪现场所获得的资料，包括勘验情况、“三录”材料以及现场物证检验鉴定资料经过分类、汇总之后，制作成卷宗。在模拟汇报环节，要将汇报内容制作成PPT课件，发表自己的案件分析思路，并提出案件侦查措施。模拟汇报考核组由5名教师组成。教要根据学生的汇总材料以及案件汇报情况评分。

（六）模拟综合实训考核评分

模拟综合实训考核的成绩，即为模拟案发现场的勘验、模拟物证检验鉴定和模拟汇报三项成绩汇总。将模拟实训的考核评分列入到评分表中。评分表制作标准以及评分项目和评分标准都要严格规定，给教师以明确的评分提供参考依据。为了防止教师在考核评分中缺乏客观性，还需要请科学技术专家对模拟实训的实施情况进行综合，提出其中尚需改进和完善之处，以督促教师对综合实训课程不断地调整。

三、刑事科学技术综合实训的意义

学生在校学习期间，以理论知识为主。知识的抽象性，加之刑事科学技术的应用性，导致学生对于知识的掌握存在着漏洞。实施刑事科学技术综合演练，可以培养学生提高团队精神，进而认识到面对刑事案件如何有调理地解决问题。学生参与到综合演练中，凭借自身的能力完成各项任务，可以提高现场勘验操作水平，同时还能弥补自身专业的不足。教师在监督模拟实训现场的时候，对学生所掌握的知识有所了解，以在今后的教学中适当改进。学生经历了综合实训之后，不仅培养了自我学习能力，还提升了技术创新能力。

篇12

（一）平面广告设计遵循广告的相应原则

平面广告设计的目的是为了实现广告效应，从而使广告产品能够大卖，因此，在平面广告设计的过程中，需要遵循广告的相应原则。首先，平面广告设计需要传递广告产品的特征信息。在平面广告设计的过程中，需要将广告产品的特征信息简明扼要地表达出来，以使消费者能够明白广告产品的特点和相较于同等产品的优势，这样，在顾客需要相关产品或者需要使用相关功能时，就会首先考虑广告产品，从而提升广告产品的销售额，实现平面广告设计的目的。

其次，平面广告设计需要抓住消费者的心理。抓住消费者的心理也是平面广告设计中应该遵循的原则，只有抓住消费者的心理，才能够将广告做到消费者的心坎里去，这样，消费者才会买账。

最后，平面广告设计的过程中还需要对消费者市场和对手的市场进行相应的调查，这样，才能够把握市场这个风向标，才能够使平面广告设计得到市场的充分认可。

（二）平面广告设计需要现代科学技术的辅助

平面广告设计的科学性还体现在其对现代科学技术的依赖方面。在现代科学技术的辅助之下，平面广告设计才能够得以良好的完成其广而告之的目的，实现广告产品销量等的提升。首先，平面广告设计需要先进的设备辅助才能够得以完成。现代平面广告对图片拍摄质量、图片处理质量等要求非常高，这就要求在平面广告拍摄的过程中，需要有性能良好的设备来进行拍摄，这样，才能够保证画面整体的质量，同时需要有相应的道具来制作逼真的场景，来辅助拍摄等，这些都是在现代科学技术的辅助之下完成的，只有如此，现代平面广告设计才能够完美地实现其拍摄目的。其次，平面广告设计离不开现代科学技术。平面广告设计需要依靠现代的技术进行图片的处理和相应的与广告产品内容相匹配的设计，这些都是在现代科学技术发展的框架之下进行的。随着现代图片处理技术以及效果渲染技术等的提升，平面广告设计也能够越来越打动消费者的心灵，进而能够实现广告的目的。

二、平面广告设计的艺术性

平面广告设计作为一种设计活动，同时也是一项充满艺术性的活动。

（一）平面广告设计需要具备一定的美感

美感是艺术性的一个重要内容，只有让人们在广告中感受到相应的美，才能够真正地打动人们的心灵，促进人们消费广告产品。首先，平面广告设计需要对整体画面进行艺术处理，使人们能够在观看画面的第一眼就能够感受到美的冲击，这样，人们才能够被吸引到广告之中，才愿意认真阅读广告中包含的产品信息。其次，平面广告设计中的色调调配也要符合人们的审美观，给人以美的享受，如此，才能够引起人们对广告内容的好感。如果整体色调调配不当，与广告产品的定位不符，就难以实现广告的目的，有时甚至还会起到相反的作用，得不偿失。最后，平面广告中艺术形象的设计也需要具有一定的美感，给人以美的享受，这样，人们才会产生消费广告产品的欲望，才能够实现平面广告设计的目的。

（二）平面广告中商品形象的塑造也是一项具有艺术性的活动

首先，平面广告中的商品形象并不同商品的实际形象完全契合，而是会进行一定的艺术处理，使其更具美感，更能够吸引消费者。在平面广告设计中，需要对广告产品进行一定的艺术处理，使平面广告所传递的广告信息能够更加符合消费者的审美能力和认知水平，这样，才能够最大限度地实现广告的目的。其次，在一些平面广告中，需要对商品进行一定的艺术抽象，使商品形象艺术化，从而更能够体现商品的优势与特长。对商品的特点与优势进行艺术化抽象，能够使人们对广告产品的印象深刻，这样，人们在需要使用相关功能时，就会首先想起广告产品，如此，便能够实现广告产品销售业绩的提升。

三、平面广告设计的科学性与艺术性分析