科技教学论文范文

科技教学论文篇1

1．课程结构单一，内容陈旧，脱离实际

新一轮基础教育课程改革，对课程结构进行了重大的调整，在保留了传统学科课程的同时，加强了旨在培养学生科学素养和实用技能方面的课程，科学、综合实践等课程的比重呈上升趋势。小学课程设置以综合课程为主，教学内容呈综合化的趋势，而目前小学教育专业课程设置仍然是以学科课程为主，综合课程、实践课程明显不足。由于课程结构单一，尤其是实践性课程不足，教学实习时间短，导致师范生灵活运用知识、解决问题的能力明显欠缺，难以胜任小学教学工作；学科教学内容陈旧，脱离小学实际，尤其是教育理论的有关课程在如何指导学生开展多样化学习方面的建构亟待完善。

2．教学技能培养观念落后，形式封闭

目前的教学技能培养观念落后，强制性的要求(有的学校明确规定，不达标则不发毕业证等)、一刀切、整齐划一的做法，与现代教育以人为本的理念及个性化的培养要求相冲突，难以真正调动师范生的积极性、主动性，教学技能培养难以收到实际的效果。教学技能培养以课堂教学、单一技能培养为主，情景性、实践性、综合性不足，是导致师范生教学能力不高的主要原因。

3．教学技能培养目标及内容定位低，体系不完善

目前国家对本科水平小学教育专业学生教学技能培养目标及相应的培养内容没有一个基本设定。我国职前本科教师教育教学技能培养应达到怎样的专业水准，在实施中缺少可依据的文本参照。随着基础教育课程改革的实施，目前的教学技能目标的不足也日渐显露出来。培养目标定位水准偏低(目前的教学技能训练仍然以教学基本功为主)，教学技能培养内容单一，专业教学技能训练不足，这些已明显不适应学生及小学教育发展的需要。因此，提出科学有效的培养目标是目前首先要解决的问题。

4．学生素质不高，学习动力不足

目前小学教育专业的生源基本上是由各中学学习成绩居于中等的高中生构成，而且进入小学教育专业的学生有些对专业选择并不是发自内心，而是出于无奈。近十几年来，随着社会发展，教师的社会地位有所改善，但相比之下，教师的实际收入还是较低，尤其是小学教师的工作繁重而又复杂，教师的付出和他们的实际待遇很不相称。笔者近几年对小学教育专业学生作了未来职业选择调查，结果发现，只有近三分之一的学生真正愿做小学教师。因此，大部分学生进人大学后，学习动力不足，对专业技能培养不感兴趣；虽然是高中毕业生源，但由于受应试教育的影响，学生的文化素质及能力发展还存在很多问题；由于受就业选择市场化、选择多元化等(一些学生有考研打算或考公务员等其他想法)的影响，学生一入学，就为就业做准备，忙于各种过级考试，对教学技能训练热情不高，对教学技能训练时间投入不足，这些不利因素对学生教学技能的培养带来一定的困难。

5．高师教学重学术、轻培养，教学质量受到影响

目前在高师课堂教学中存在的主要问题是，教学理念落后，教学方式单一，主要还是讲授式。教师讲授，学生听讲，缺少质疑、自主探究、合作与交流学习，不利于学生形成思维能力、研究能力、创新能力和实践能力。由于课堂教学以教师讲授为主，因此教师的教学一方面难以为师范生教学技能培养起到示范作用，另一方面在培养学生能力方面缺少有效的方法和对策。高校教师缺乏对基础教育的感性认识及经历，课堂教学脱离基础教育实际，脱离当前基础教育课程改革。

二、小学教育专业培养学生教学技能的建议

1．改革课程结构，加强教育实习

第一，建议进行课程调整，实施3+1模式。一年级，开设通识课程，在设置学科课程的基础上设置和小学相对应的综合课程，为师范生拥有广博的而深厚的知识打下基础。二年级开设教育理论基础课程和教育类选修课程。具体做法是：在学生掌握基本理论的基础上，结合当前教育改革的发展需要，设置教育选修课程。例如设“小学各学科课程标准及教材研究”、“小学课程改革理论研究”、“信息技术与课程整合研究”、“综合实践活动研究”、“校本课程研究”等。三年级，开设技能训练类课程。例如设“小学基本教学技能训练”、“课堂教学模拟训练”等。四年级，进行一个学年的实习。实习期间同时完成毕业论文的工作。

第二，加强教育实习。新近的研究显示：教师的专业化是凭借“实践性知识”加以保障的，而教学实习是培养学生教学技能的关键要素。为解决实习时间短、实习效果差的问题，目前一些学校实习时间增加到16－18周，但时间的安排有所不同。有的采用分散见习(每学期一周的见习)和集中实习(八周的实习)相结合的模式；有的学校采用两次实习，称之为小实习(集中见习)和大实习(集中实习)相结合的模式等。见习是近年来小学教育专业比较重视的一个实践环节，有逐渐增加见习时间的趋势。但从目前实际效果来看，由于见习本身的特点及受其他因素影响，见习的收效不大。易导致走马观花；由于见习时间多，必然占用了有效的实习时间，而实习时间短，学生教学能力的提高必然受到影响。因此，建议取消见习，集中时间实习一个学年。为解决见习问题，建议实施“拜师制”，即有目的地选择小学和小学指导教师，从学生一入学，即安排他们到小学和指导教师见面，确立“师徒关系”。师徒关系明确以后，学生要和指导教师保持一定的联系，随时可以在课余时间定期到小学观摩、助教。

2．采取多元、开放的培养理念，优化培养途径

第一，教学技能的形成是一个逐步积累、逐渐完善的发展过程。因此，教师教学技能的培养应该多元、开放。遵循的原则应是，统一要求和自主选择相结合、理论与实践相结合、基本技能培养与专业方向技能培养相结合、教师指导与学生自练相结合、单项技能训练与综合技能训练相结合。应建立课堂教学与课外教学技能主题活动相结合、校内训练和校外实际教学相结合等多元的评价方式，将诊断性评价、过程性评价与终结性评价结合起来，将教师评价和学生自我评价结合起来。还应使实践与反思相结合、训练与环境陶冶相结合，通过多种方法与多条途径，构建全方位、全员、全程的培养体系。

第二，制订系统有效的教学技能培训计划，建立培训组织机构。为保证培养计划的顺利实施，应制订系统有效的培养计划，并将其纳入课程计划中统一安排实施。在计划中应规定培训的时间、学时、培训内容及达标要求，使教学技能培训落到实处；应加强对教学技能培训的领导和管理，成立由相关负责人、任课教师、学生参加的领导小组；应制订《小学教育专业学生技能培训规程》，保证技能培训工作有序地进行。

3．明确教学技能培养目标，完善教学技能培养内容

第一，应依据小学教育的基础性、师范生的发展需要及小学教育专业培养目标的要求，采取长远目标与具体目标协调统一的办法确定培养目标。长远目标是在全面发展的基础上，培养具有一定教学能力的适应小学教学需要的合格小学教师。具体目标分三个层次：首先，培养学生具备作为现代人所必备的基本技能；其次，培养具有基本教学技能的小学教师；再次，培养具有综合教学能力的小学教师。为调动学生的积极性，保证目标的落实，建议采用和教学目标相对应的“教学技能等级证书”制度。

第二，完善教学技能培养的内容体系。依据教学技能培养目标，按照由浅入深、由简到繁、由低级到高级、循序渐进的发展顺序构建教学技能内容体系。教学技能培养包括一般技能、教学专业技能、综合教学技能三个层次。基本技能指一个人必备的基本生存技能，是适应现代社会生活的基本的素质要求。一般技能包括言语技能(包括口语表达、体语表达)、书写技能、运算技能和艺体技能等；教学专业技能主要是指作为适应小学教学要求必备的基本技能，包括教学设计技能(掌握运用小学课程标准与教材的技能、了解学生的技能、编写教案的技能、选择课程资源的技能)、上课技能(导入技能、设计教学过程技能、选择教学方法技能、板书设计技能、结课技能、多媒体使用技能、作业布置与批改技能、课外辅导技能、教学评价技能)；综合教学技能主要是指在学生掌握基本教学技能的基础上形成的综合实施教学活动的能力，这种能力的形成强调训练的情景性和实践性，具体包括说课技能、选择运用教学模式技能、组织教学技能(沟通与交往技能、调控教学技能)、教学应变技能、教学反思技能、评课技能等。

4．创造有刺条件，提高师范生素质

第一，从根本上解决师范生的生源问题。“两会”刚刚结束，免收“六所”部属师范院校学生学费的提案令人振奋，这将是提高师范生生源素质和切实解决农村教育问题的有效措施。建议国家也能够选择一所市属师范院校实施免费教育，尤其是对小学教育专业的学生实施免费，这将是提高基础教育师资质量的根本保证。同时，还应该切实提高小学教师的经济收入，提高小学教师的地位，从根本上解决小学教育的人才质量问题。

第二，制订系统有效的教学技能培训计划，建立培训组织机构。

第三，加强职业理想教育。具体措施是：(1)利用新生入学的最佳时机开展专业思想教育。通过请优秀小学教师讲座、观摩基本功表演、参观展览、毕业生汇报等形式对学生渗透专业理想教育，逐步明确教师的素质要求。(2)学习有关教学技能的文件，使学生明确各阶段教学技能的培训目标要求及措施，在知晓的前提下，导之以行。

第四，开展丰富多彩的社团活动，构建有利于教师教学技能形成的校园环境。开展丰富多彩的校园活动，形成和谐、活跃的校园气氛，是教师形成教学技能的重要环境和氛围，对充分调动学生的积极性、主动性、创造性具有不可替代的作用。如开展各种教学技能大赛、教学科研立项等活动，激发学生参与教学能力训练的积极性。实践证明，这些做法能促进学生教学技能的形成和发展。

摘要：教学技能是教师论文从事教学工作必备的基本技能。目前，在如何培养小学教育专业学生教学技能方面存在许多新的问题，对这些问题进行深入分析，理清培养思路，优化培养方案，是解决这一问题的有效对策。

科技教学论文篇2

论文摘要：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。如何将信息技术手段运用于教学，我们就此进行探讨

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。

通过活动，使学生认识到：“垃圾是放错了地点和时间的资源。”而利用垃圾的前提是对垃圾进行分类收集，培养学生的动手实践能力和环保意识。同时让学生在“玩”中学习科学知识，学习信息技术，学会做事，学会做人。

无可质疑，信息技术与学科课程整合的关键是教师观念的转变和信息技术能力水平的提高。在这样的学习中，学生的创造性得到了充分的发挥，学生的思维得到了训练，在平等、安全的学习环境中学生个性也得到了良好的发展。它超越了单纯传授知识的层面，而是把信息技术作为工具，最大限度地激发起学生创造的欲望。

科技教学论文篇3

1．利用网络资源进行备课

在信息技术网络环境下进行科学教学工作的科学教师应注意利用网络资源进行备课。在传统的科学教学中，科学教师在备课时往往需要查阅大量的与课程相关的资料，在查阅这些资料时，许多教师可能需要去图书馆进行查阅，这样不仅费时，而且还很有可能查不到自己所需要的相关知识。在信息技术网络环境下的科学教学就不需要科学教师去图书馆查阅相关资料，科学教师只要利用计算机查阅与课程相关的知识，然后将课堂上所需要的知识复制下来，利用计算机将其制作成PPT，甚至科学教师还可以将相关的视频、音乐保存在U盘里，在课堂上为学生播放。

2．借助多媒体进行科学教学

在传统的科学教学中，有时候教材中会涉及许多图像，这时候就需要教师带着大量的图片、模型去教室进行授课。对于教师来说，带着大量的图片、模型进行教学不仅麻烦，而且还有可能会遗漏某些教具;对于学生来说，有时候坐的比较靠后的学生可能根本就看不清图片、模型的内容，除此之外，有些学生可能在观察图片、模型之后，还是不能理解课本上的内容。在信息技术网络环境下的科学教学就可以改善这一点，科学教师可以借助多媒体进行科学教学，将课堂上所要用到的图片通过PPT进行播放，对于一些难以理解的内容可以播放相关视频，使学生能更加直观地理解。

3．注意将信息技术融入科学课堂

在信息技术网络环境下的科学教学，科学教师不仅仅需要了解怎样使用信息技术和网络资源进行教学，还应了解怎样将信息技术融入科学课堂。在科学课堂上，如果教师只是一味地使用信息技术进行教学，难免会忽视与学生的互动，使在信息技术网络环境下的科学教学不仅不能提升教学效果，还可能会降低原本的教学效果，对此，科学教师应注意将信息技术融入科学课堂，使信息技术网络环境下的小学科学课堂更加紧凑、更加生动。

4．利用网络资源丰富教学资源

信息技术网络环境下的科学教学应注意利用网络资源使教学资源得到丰富，为学生创造知识探究的机会，培养学生的自主探究能力。小学科学教学的核心目标应是为学生创造足够的知识探究的机会，培养学生的自主探究能力，信息技术网络环境下的科学教学不应局限于查找网络资源、利用信息技术，而应利用网络资源丰富教学资源，使学生能通过丰富的教学资源激发自己的好奇心，自主地对相关的知识进行探究，从而达到培养学生自主探究能力的目的。

5．注意创设课堂情境

在传统的科学教学中，完全没有课堂情境这一说，因为科学教学中只有教师、学生以及课本等三个元素，学生要获取科学知识只能通过课本和教师，教师也没有任何途径为学生创设课堂情境。在信息技术网络环境下的科学教学中，教师可以利用多媒体为学生创设课堂情境，而课堂情境的创设则可以使学生加深对课本知识的印象与理解。例如，教师在讲授《昆虫》这一课时，教师就可以使用多媒体播放一些由昆虫的叫声组成的音乐，使学生感觉自己置身于大自然之中，然后教师可以给学生播放与昆虫相关的图片、影像，使学生对各种昆虫的印象更为深刻。

6．重视提升学生的学习兴趣

在传统的科学教学中，教师一般是对照着课本进行讲解，在进行知识的延伸时，教师采取的方式是为学生讲述一些相关的知识，向学生展示相关的图片、模型，除此之外，所使用的道具也只有粉笔和黑板，这样的教学方式不免有些枯燥，难以提起学生的学习兴趣。在信息技术网络环境下的科学教学中，教师可以借助信息技术对教学方式进行改进，对教学信息进行扩充，使学生能在多样化的教学信息中逐渐提升自己的学习兴趣。仍以《昆虫》一课为例，教师利用电脑为学生设计简单游戏“送昆虫回家”，让学生为相应的昆虫找到自己的家。设计这种游戏，能够大大提升学生的学习兴趣，也能够在无形中强化学生有关昆虫种类的记忆。

7．教师要提高自身的科学修养

科学课程所涵盖的内容以及背景知识在所有课程中是最丰富的，对于教师的科学修养要求较高，需要教授科学课程的教师能够掌握物理、化学、生物以及天文、地理、社会等多方面的基础知识，并通过浅显易懂的方式传授给学生。尤其是在如今科学技术发展迅速的背景环境下，如果教师墨守成规，停滞不前，就不能跟上时展的步伐，对学生的发展也会带来负面的影响。因此，在信息技术网络普及的今天，教师要时刻注意提高自身的科学修养，利用方面快捷的网络技术，不断汲取最新最科学的理论知识，在研究中成长，在成长中教学。

二、总结

在日趋激烈的国际竞争中，科学技术水平以及国民科学文化修养的决定性作用越来越明显，在我国“科教兴国”和“建设创新型社会”的大背景下，每一个科学教学教师都肩负着重要的责任。随着教学环境的改变，在信息技术网络环境下的科学教学应进行教学模式改革，教师应注意利用网络资源进行备课，注意将信息技术融入科学课堂，借助多媒体进行科学教学，利用网络资源丰富教学资源，在课堂上应注意创设课堂情境，提升学生的学习兴趣。

科技教学论文篇4

关键词:科学技术;教育;经济;共同发展

1科学技术与教育的关系

所谓科学技术，就是“科学”与“技术”。“科学”是一个理解世界系统知识的理论体系。“技术”是将科学知识应用于实践的过程。“教育”是一种提高人的综合素质的实践活动，教育对一个人、一个家庭的未来有重要的影响，更是一个国家未来发展的关键。随着现代科学技术的发展，对大家的素质要求也会越来越高。现在科学技术已成为许多生产要素的核心因素，科学技术提高了社会生产领域的劳动生产率，增强了人类改造自然，促进社会发展和进步的力量，在一定程度上改变教育者的观念，它还影响着受过教育的人的内容、方法和数量。然而科学技术的发展离不开教育，因为教育是科学技术再生产最有效的形式，是我们所知道或听到的大量的科学技术的发现、发明和创造，都是在大学里完成的，大学是高等教育是科学技术研究的重要基地，也可以说教育培养了大批的科学家和各个专业领域的专家，壮大了科学技术发展人才的队伍，教育的发展水平直接影响着科学技术的发展水平。教育的普及程度直接影响着科学技术成果在社会中的吸收和应用，教育的实施培养了人们的科学精神和创新精神。所以科学技术想要更快更好地发展，就必须要依靠教育，只有教育不断进步发展，科学技术才能不断进步发展，社会才能不断进步发展。

2科学技术与经济发展的关系

2．1科学技术与经济的协调发展

科学技术作为第一生产力，对经济的发展有着重要的意义，对科技进步与经济发展呈现相互依存、相互促进、相互融合、协同发展的大趋势。经济发展为科技进步提供了大量的资金，是科学技术的有力支撑;科学技术的进步推动了经济的发展，产生了更大的经济效益，因此二者形成了一个相互作用的过程。科学技术的进步与经济社会的协调发展是全面的、整体的、综合的发展，科学技术与经济的发展是相互依存，相互依赖的。一方面，随着经济的发展，在日常生产生活中，对劳动者的科学技术水平提出了新要求，促使着科学技术更快的发展。另一方面，科学技术的发展，带动了产业的调整，改善了生产关系，促使经济更好更快的发展。科学技术与经济两者互相协调，最终达到一个良性循环。

2．2科学技术与经济转型

在当今社会，经济支持是科学技术发展的基础，经济竞争是科学技术发展的重要推动力。科学技术促进经济结构调整，产业结构升级，具体的体现就是第三产业的迅猛发展，比重迅速上升，而第一产业和第二产业的比重逐渐减小。众所周知，科技进步是形成产业分工的基础，产业结构的每一次重大变化或调整，都与科技进步密切相关。当科技进步积累到一定程度，会使生产方式发生变革，就会使整个产业体系发生革命，从而使产业结构发生急剧的变化。所以说科学技术推动生产力要素的变革，促进经济结构的调整。不但如此，科学技术的发展也促进着经济形式发生变化，比如信息经济、网络经济、生物经济、知识经济等等，这些新形式的出现成为新的经济增长点，以此促进着经济的发展。事实上，由于科技进步与经济的增长存在相互作用，科技成果的会影响着经济的发展与增长，而经济又会反作用影响科学技术的研究和开发，这样科学技术的进步便可以在科技与经济的互动过程中继续发展。

3小结

在这个阶段，大国综合国力的竞争主要是科技的竞争和人才的竞争，简单来说，科学技术就是经济发展的“助推器”。当然，科学技术的发展是以经济提供的物质作为基础的，经济基础决定着上层建筑，没有经济的支撑科学技术也是没有办法很好地发展的。所以说，科学技术与经济发展的关系就应该是相互依存的，相互依赖的，处理两者关系对我国未来可持续发展的影响非常重要。

4科技与教育、经济的关系

当今时代，科学技术迅猛发展与经济的发展日益密切，然而无论是医学方面、航空航天方面、还是生物工程等等方面的显著发展，都在显示出人才的重要性。那么人才的培养就要依靠教育。促进经济发展，关键是要依靠科学技术。只有教育培养了大量的人才，才能继续推动科学技术的进步和发展。然而，经济为教育和科学技术提供了物质基础。教育、科技、经济三大领域是社会发展的主体、核心和动力，我们想要更好的发展，就必须要统筹好三者的关系，努力提高教育水平和质量，促进科学技术进步，促进经济发展。

参考文献:

［1］鄢晓．新兴教育技术之于当前我国高等教育的张力［J］．中国高教研究，2017，(11):65－70．

［2］孟宪平．马克思恩格斯视野中的科学技术力量分析［J］．社会科学研究，2017，(06):14－21．

［3］董世龙．马克思科学技术思想研究［D］．华中师范大学，2015．

科技教学论文篇5

根据案件现场的勘查情况，参考物证检验鉴定，综合分析案情，并通过对案件的认识划定侦查方向、范围。当案件的性质确定下来之后，就要对犯罪嫌疑人予以定位，并分析作案时间以及案发过程。模拟综合实训进入这个阶段，刑事科学技术专业的学生要学习制作法律文书。按照公安部统一标准制作刑事案件卷宗。

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。

四、结语

综上所述，在刑事科学技术教学中，引入模拟综合实训教学方法，通过创设与现实生活息息相关的模拟情景，师生之间、学生之间通过有效互动完成预期教学目标，堪为是符合职业能力教育、培养综合素质人才的现代教育模式。

科技教学论文篇6

论文关键词：信息技术网络课堂，教学模式

 

一、课题提出的背景

2007年山东省开始考“基本能力”，其中信息技术首次纳入高考科目。这需要我们转变观念，解放思想，探索更好的课堂教学模式，提高课堂效率，培养学生的自主、探究、合作学习的能力，提高他们的信息素养。

传统的教学模式一般为：“创设情境----展示目标----教师讲解----学生练习-----反馈纠正-----教师总结”六个环节，这一教学模式与赫尔巴特的理论相一致的，但仍然无法突出“以学生为主体”，只能体现“以教师为主导”。

这种教学模式，充分体现了教师为主导，相当于齐步走，教学任务落实得比较好，但学生只是模仿，动脑的地方少，不能充分锻炼学生的自主学习能力，很难实现分层教学，这样导致基础差的有点累，基础好的吃不饱，而且学的东西有点死。

由此我校提出了“基于中学信息技术学科网站的网络课堂教学模式”。

二、概念的界定

信息技术（IT：Information Technology）涉及的范围十分广泛，一切与信息的获取、加工、表达、交流、管理和评价等有关的技术都可以称之为信息技术。[1]

网络课堂，从教学实践的视角来看，定义网络课堂要从学习方式入手，将网络技术作为构成新型学习环境的有机因素，以自主、探究和合作学习作为主要学习方式的课堂教学活动。

教学模式可以定义为：从教学的整体出发，根据教学的规律原则而归纳提炼出的包括教学形式和方法在内的具有典型性、稳定性、易学性的教学样式。

三、理论依据

杜威提出了“以儿童为中心”的“做中学”为基础的实用主义教学模式。这种教学模式打破了以往教学模式单一化的倾向论文服务，弥补了赫尔巴特教学模式的不足，强调学生的主体作用。

建构主义者指出，学习不是被动接受一定知识，而是学习者主动在内部建构知识意义的过程。学生是积极主动的“学徒式学习者”。因此，教学不应“由外而内”的注入，而应是“由内而外”的主动吸收。

在当代教学模式的研究中，越来越重视引进现代科学技术的心理论、新成果。因此我校提出了“基于中学信息技术网站的网络课堂教学模式”，可概括为：“确定任务----网上学习（自主探究、组内合作交流）----展示与点拨----巩固练习”四个环节。

四、教学模式的各个环节

1．确定任务

任务导引是该方法的关键所在。在此阶段，教师要进行任务设计。一个好的任务设计至少要符合以下原则：任务大小要适当。一个问题可以分解成若干个子任务，这些任务可能是在同一时间内由不同的角色去分别完成，因此，各个任务的大小要适当，不宜出现任务过大或者任务过小的情况。任务覆盖的知识点要适当。在设计任务时，不能孤立地去设计某一任务，而要考虑各个任务之间的有机联系，任务和任务之间应该呈现“正互赖性”的特点。任务表述要明确。任务的完成最终要落实到具体、可操作的层面上，任务完成要达到什么目标，符合什么标准，采用什么表现形式等等，都要作出详细说明。角色分配要合理。角色是与任务直接联系的。从合作小组的形成到组内各成员担任角色，都需要从任务出发，作出全面考虑。这种角色分配既可以学生自由组合，自由选择，也可以由教师根据学生特征而替代学生去组合和选择。任务导引的目的在于通过任务驱动的方式，激发学生的学习动机。

2. 网上学习

已建成的信息技术学科网站，包括学习专题、网络课程、相关资源、在线测试、在线聊天室、作品展示、互动评价等。根据学习任务和老师的点拨，选择合适的课程，然后根据自己的实际，选择适合自己的学习目标，由简到难，逐步提高，从而实现了分层教学的目标。网上学习主要包括以下两个环节：

（1）自主探究

学生有一种与生俱来的，以自我为中心的探索性学习方式，他们的知识经验是在与客观世界的相互作用中逐渐形成的。为此，在教学中必须从学生的已有生活经验出发，提供给学生活动和交流的机会。在学生自主探索的过程中，最初教师的帮助可以多一些，以后逐渐减少，让学生自己去探索。

考虑到学生的基础的差异性，我们注重分层教学。在网站设计和开发的过程中，应根据不同学生基础的层次选择自主学习，以突破信息技术的难关。我们按照学生分层、目标分层、教学内容分层、教学方法分层、作业分层、评价分层的思路进行信息技术网站的设计开发和施教。[2]

（2）组内合作交流

合作学习是利用任务驱动学习，同一小组内各成员或者各小组针对同一问题的不同方面进行探索，担任不同角色，合作交流，最终完成任务，共同解决问题。教师将教学内容精心设计为各个任务，学生以小组的形式一起进行学习，各自担当一定的角色，共同完成某一任务或解决某一问题。在此过程中，学生之间为了实现学习目标，个体之间可以采用直接对话或通过论坛、聊天室等形式进行讨论交流，对问题进行充分论证论文服务，从而达到“兵教兵，兵练兵，兵强兵”的效果，以期获得学习目标的最佳途径。

3．展示与点拨

萧伯纳说：“你有一个苹果，我有一个苹果，彼此交换，我们每个人仍只有一个苹果；如果你有一种思想，我有一种思想，彼此交换，我们每个人就有了两种思想，甚至多于两种思想。”根据学习的具体摘要善于运用诱导的语言，紧扣目标，引导学生逐层深化，激活学生的思路。

4．巩固练习

要锻炼学生对知识的灵活应用，必须进行一定量的练习。为了减轻学生的课业负担，在一节课的最后至少留出15分钟左右的时间让学生做练习（即平时所说的课后作业），题目不能偏、怪，要适度，同时题目分层次，即有必做题和选做题，以满足不同层次的学生做。同时要求他们独立完成作业，绝对不能抄袭。

五、反思

教学模式即是进行课堂教学设计的基本思路框架和技术方法与范式，是长期的实践经验和理论实验研究的总结和概念化，也是课堂教学取得最佳效果的技术保障。灵活运用和善于总结教学模式特别是课堂教学模式，有针对性地进行教学工作，既是一个教师的成功保障，也是一个教师成熟的体现。在今后教学中，我们要不断完善优化我校提出的针对信息技术学科的教学模式，希望它能更加丰富多彩。

[参考文献]

[1]李艺.普通高中课程标准实验教科书信息技术基础（必修）.北京：教育科学出版社，2004：6.

[2]唐志根.专题学习网站在信息技术分层教学中的实践.中小学信息技术教育，2007.07-08.

 

科技教学论文篇7

由于学生的认知能力和动手能力有限，需要教师能够针对学生的水平，确定不同的教学目标。要在教学中有层次的引导学生，努力开发学生的积极性，最好的方式就是提出问题，让学生进行讨论思考。如《土壤中有什么》一课的教学，在上课时，教师可以先向学生介绍自然环境的主要构成有水、空气和土壤等等，根据科学结论，水的成分主要由氢气和氧气构成，空气中则有氧气、二氧化碳、灰尘、颗粒、尘埃等成分，那么土壤中究竟有什么呢？学生根据学过的知识就会推断：可能有水分，有空气，还有一些无机物。接下来，教师要进一步引导学生思考：如果有水分，应该如何用实验证明出水分的存在？并要求学生们独立思考，思考结束后即兴小组的交流讨论，讨论结束后再做出小组的汇报。汇报的可能实验程序如：将土壤放在密封塑料袋里并置于阳光下观察，如果出现了水汽则表明土壤中有水；又或者是取一定量的土称重，然后摊开晒干以后再次进行称重，对比前后的质量变化等等。当学生的看法发表结束以后，教师进行点评，首先要肯定学生们的想法是有一定意义的，接着开始增加难度，并将学生往事先设定好的教学思路上引导：这些方法一定程度上都是可行的，但是我们有条件限制，现在只有烧杯、酒精灯和玻璃片这三样器材，如果只能应用这三个材料，应该怎么进行实验？请同学们再次思考并讨论。这样，就让学生的思维上了一个台阶，利用有限的工具，进行思维的发散。第二轮讨论结束后，学生的观点就比较统一，都是对土壤进行加热，观察是否有水分出现，只是具体的操作过程不一样罢了。这样提出问题并让学生进行讨论，一方面在有限的时间内讲解了本课的知识点，另一方面增进了学生间的交流与互动。同时，在小组讨论前给学生一定的时间独立思考，这就满足了学生的个体需求，同时增强了学生的兴趣。给学生一定的空间，在实验室前就进行设想，无形中教会了学生科学的思想方法和研究方法。

二、分组合作，布置任务

前面的自主谈及已经激发起了学生的兴趣和主动性以后，课堂气氛也就开始活跃了，但是在这个阶段，学生的思维还只停留在设想上，也许很多设想看起来都是合理的，如果没有经过实际操作，即使教师指出了学生的错误，学生一时也很难改正过来。因此，第二阶段就要让学生开始合作进行实验验证。小组合作进行实验，在克服器材设备不足问题的情况下，也可以再次锻炼学生的合作能力和动手能力，从而有效地达到合作教学的目标。通过实验的过程和结果，学生在实际的动手中就会纠正原有的错误，向着正确的方法前进，而实验的结果也能够证明事先的设想正确与否。实验动手的过程，也易激发学生的热情。如上文我们提到对土壤中是否存在水的验证，这应该是土壤中的成分里最好验证的部分了，但是在实际的实验操作中不一定就容易实施。如有的学生会将土壤放在烧杯中，并在烧杯上盖上玻璃盖，将烧杯加热，观察玻璃盖上是否有水珠出现。也会有学生反过来，将土壤放在玻璃片上，盖上烧杯，加热玻璃片。显然，光设想时觉得都是可行的，而且两个方法的原理其实一样，都是利用加热挥发土壤中的水汽，使之形成水珠。但是后一种方法操作起来就很吃力，因为玻璃片承受的质量太大，增加了加热过程的难度。而直接加热烧杯，由于烧杯的体积较大，玻璃片较轻，操作起来就会比较容易。这些都是在实验中才可以体会到的。动手的过程是让学生自己体会的过程，也是一个比较自由的过程，在科学学科的教学中是不可缺少的，教师可以利用简单的器皿，进行简单的实验。总是，要关注学生动手能力的培养。

三、小组总结，得出结论

实验结束后，教师组织学生再次进行讨论，根据记录的结果和看到的实验现象，对实验做出总结并且要提出在实验中应该注意的事项。这样又让学生进行交流与讨论，合作学习的方法再次应用。同时实验结束后的讨论，是对学生思路的整理，有助于学生科学态度的养成。承接上文讲到的土壤实验，根据实验的现象，学生一致得出了土壤里面确实含有水的结论。教师可以引导学生思考：在实验过程中有哪些注意事项？或者说应该如何加快玻璃盖上水珠的形成？学生就会再次思考实验的过程中遇到的问题，并加以总结，如加热时可以在玻璃盖上面滴些冷水，这样可以加快升腾起来的蒸汽变成水珠等。对实验结果的反思总结和延伸，是科学学科必须做好的收尾工作，帮助学生形成严谨细致的态度与精神。验证完土壤中是否含有水以后，学生的热情已经完全调动了，这时教师可以趁热打铁，进一步询问学生思考如何判断土壤中含有空气并思考讨论，设计出实验方案。这对学生分析问题能力的提升是极为有影响的。

四、结语

总之，科学学科的教学需要自由活跃的课堂气氛，它要求教师在教学中不断提高自己的水平，并给学生以正确的引导，激发学生参与的热情和兴趣，真正实现科学教学的目标。

科技教学论文篇8

关键词：纳米科学纳米技术纳米管纳米线纳米团簇半导体

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。

V.展望

目前，已有不少纳米尺度图形刻制技术，它们仅有的短处要么是刻写速度慢要么是刻写复杂图形的能力有限。这些技术可以用来制造简单的纳米原型器件，这将能使我们研究这些器件的性质以及探讨优化器件结构以便进一步地改善它们的性能。必须发展新的表征技术，这不单是为了器件表征，也是为了能使我们拥有一个对器件制造过程中的必要工艺如版对准的能进行监控的手段。随着器件尺度的持续缩小，对制造技术的要求会更苛刻，理所当然地对评判方法的要求也变得更严格。这些评判方法得能够用来评判制备出的结构是否满足设计要求以及它们是否处于可接受的误差范围内。因此，除怎样能够将材料刻制成特征尺寸在1-100nm尺寸范围结构的问题外，还有两个重要的问题，那就是我们想要制备的哪些种类的新结构能充分利用在小尺度条件下所展现的量子效应，以及怎样表征所制备出来的结构。电子工业正面临双重挑战，首先要克服将器件尺寸缩小到100nm以下的技术困难，第二个困难是需要发明新器件以便能够取代尺度缩小到其操作机制崩溃的现有器件。因为目前还不清楚哪种结构将能够取代现在的电子器件，尽管传统光刻技术在刻制纳米结构上的局限性，但现在谈论摒弃传统技术尚为之过早。光电子工业则面对相对容易的困难，它的困难主要集中在图形的刻制问题上。这仅仅影响器件有源区的尺寸以及几何结构，但不存在需要克服的在器件运行机制上的基本极限。随着光学有源区尺寸的缩小，崭新的光学现象很有可能被发现，这可能导致发明新的光电子器件。然而，不象电子工业发展那样需要寻找MOS晶体管的替代品，光电子工业并没有如此的立时尖锐问题需要迫切解决。纳米探测器和纳米传感器是一个全新的领域，目前还难以预测它的进一步发展趋势。然而，基于对崭新诊断技术的预期需要，我们有理由相信这将是一个快速发展的领域。总括起来，在所有三个主要领域里应用纳米结构所要求的共同点是对纳米结构的尺寸、材料纯度、位序以及成份的精确控制。一旦这个问题能够解决，就会有大量的崭新器件诞生和被研究。