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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

納米科學(xué)和技術(shù)所涉及的是具有尺寸在1-100納米范圍的結(jié)構(gòu)的制備和表征。在這個(gè)領(lǐng)域的研究舉世矚目。例如，美國政府2001財(cái)政年度在納米尺度科學(xué)上的投入要比2000財(cái)政年增長83%，達(dá)到5億美金。有兩個(gè)主要的理由導(dǎo)致人們對納米尺度結(jié)構(gòu)和器件的興趣的增加。第一個(gè)理由是，納米結(jié)構(gòu)（尺度小于20納米）足夠小以至于量子力學(xué)效應(yīng)占主導(dǎo)地位，這導(dǎo)致非經(jīng)典的行為，譬如，量子限制效應(yīng)和分立化的能態(tài)、庫侖阻塞以及單電子邃穿等。這些現(xiàn)象除引起人們對基礎(chǔ)物理的興趣外，亦給我們帶來全新的器件制備和功能實(shí)現(xiàn)的想法和觀念，例如，單電子輸運(yùn)器件和量子點(diǎn)激光器等。第二個(gè)理由是，在半導(dǎo)體工業(yè)有器件持續(xù)微型化的趨勢。根據(jù)“國際半導(dǎo)體技術(shù)路向（2001）“雜志，2005年前動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲器（DRAM）和微處理器（MPU）的特征尺寸預(yù)期降到80納米，而MPU中器件的柵長更是預(yù)期降到45納米。然而，到2003年在MPU制造中一些不知其解的問題預(yù)期就會(huì)出現(xiàn)。到2005年類似的問題將預(yù)期出現(xiàn)在DRAM的制造過程中。半導(dǎo)體器件特征尺寸的深度縮小不僅要求新型光刻技術(shù)保證能使尺度刻的更小，而且要求全新的器件設(shè)計(jì)和制造方案，因?yàn)楫?dāng)MOS器件的尺寸縮小到一定程度時(shí)基礎(chǔ)物理極限就會(huì)達(dá)到。隨著傳統(tǒng)器件尺寸的進(jìn)一步縮小，量子效應(yīng)比如載流子邃穿會(huì)造成器件漏電流的增加，這是我們不想要的但卻是不可避免的。因此，解決方案將會(huì)是制造基于量子效應(yīng)操作機(jī)制的新型器件，以便小物理尺寸對器件功能是有益且必要的而不是有害的。如果我們能夠制造納米尺度的器件，我們肯定會(huì)獲益良多。譬如，在電子學(xué)上，單電子輸運(yùn)器件如單電子晶體管、旋轉(zhuǎn)柵門管以及電子泵給我們帶來諸多的微尺度好處，他們僅僅通過數(shù)個(gè)而非以往的成千上萬的電子來運(yùn)作，這導(dǎo)致超低的能量消耗，在功率耗散上也顯著減弱，以及帶來快得多的開關(guān)速度。在光電子學(xué)上，量子點(diǎn)激光器展現(xiàn)出低閾值電流密度、弱閾值電流溫度依賴以及大的微分增益等優(yōu)點(diǎn)，其中大微分增益可以產(chǎn)生大的調(diào)制帶寬。在傳感器件應(yīng)用上，納米傳感器和納米探測器能夠測量極其微量的化學(xué)和生物分子，而且開啟了細(xì)胞內(nèi)探測的可能性，這將導(dǎo)致生物醫(yī)學(xué)上迷你型的侵入診斷技術(shù)出現(xiàn)。納米尺度量子點(diǎn)的其他器件應(yīng)用，比如，鐵磁量子點(diǎn)磁記憶器件、量子點(diǎn)自旋過濾器及自旋記憶器等，也已經(jīng)被提出，可以肯定這些應(yīng)用會(huì)給我們帶來許多潛在的好處。總而言之，無論是從基礎(chǔ)研究（探索基于非經(jīng)典效應(yīng)的新物理現(xiàn)象）的觀念出發(fā)，還是從應(yīng)用（受因結(jié)構(gòu)減少空間維度而帶來的優(yōu)點(diǎn)以及因應(yīng)半導(dǎo)體器件特征尺寸持續(xù)減小而需要這兩個(gè)方面的因素驅(qū)使）的角度來看，納米結(jié)構(gòu)都是令人極其感興趣的。

II.納米結(jié)構(gòu)的制備———首次浪潮

有兩種制備納米結(jié)構(gòu)的基本方法：build-up和build-down。所謂build-up方法就是將已預(yù)制好的納米部件（納米團(tuán)簇、納米線以及納米管）組裝起來；而build-down方法就是將納米結(jié)構(gòu)直接地淀積在襯底上。前一種方法包含有三個(gè)基本步驟：1）納米部件的制備；2）納米部件的整理和篩選；3）納米部件組裝成器件（這可以包括不同的步驟如固定在襯底及電接觸的淀積等等）?！癰uild-up“的優(yōu)點(diǎn)是個(gè)體納米部件的制備成本低以及工藝簡單快捷。有多種方法如氣相合成以及膠體化學(xué)合成可以用來制備納米元件。目前，在國內(nèi)、在香港以及在世界上許多的實(shí)驗(yàn)室里這些方法正在被用來合成不同材料的納米線、納米管以及納米團(tuán)簇。這些努力已經(jīng)證明了這些方法的有效性。這些合成方法的主要缺點(diǎn)是材料純潔度較差、材料成份難以控制以及相當(dāng)大的尺寸和形狀的分布。此外，這些納米結(jié)構(gòu)的合成后工藝再加工相當(dāng)困難。特別是，如何整理和篩選有著窄尺寸分布的納米元件是一個(gè)至關(guān)重要的問題，這一問題迄今仍未有解決。盡管存在如上的困難和問題，“build-up“依然是一種能合成大量納米團(tuán)簇以及納米線、納米管的有效且簡單的方法?？墒沁@些合成的納米結(jié)構(gòu)直到目前為止仍然難以有什么實(shí)際應(yīng)用，這是因?yàn)樗鼈內(nèi)狈?shí)用所苛求的尺寸、組份以及材料純度方面的要求。而且，因?yàn)橥瑯拥脑蛴眠@種方法合成的納米結(jié)構(gòu)的功能性質(zhì)相當(dāng)差。不過上述方法似乎適宜用來制造傳感器件以及生物和化學(xué)探測器，原因是垂直于襯底生長的納米結(jié)構(gòu)適合此類的應(yīng)用要求。

“Build-down”方法提供了杰出的材料純度控制，而且它的制造機(jī)理與現(xiàn)代工業(yè)裝置相匹配，換句話說，它是利用廣泛已知的各種外延技術(shù)如分子束外延(MBE)、化學(xué)氣相淀積（MOVCD）等來進(jìn)行器件制造的傳統(tǒng)方法?！癇uild-down”方法的缺點(diǎn)是較高的成本。在“build-down”方法中有幾條不同的技術(shù)路徑來制造納米結(jié)構(gòu)。最簡單的一種，也是最早使用的一種是直接在襯底上刻蝕結(jié)構(gòu)來得到量子點(diǎn)或者量子線。另外一種是包括用離子注入來形成納米結(jié)構(gòu)。這兩種技術(shù)都要求使用開有小尺寸窗口的光刻版。第三種技術(shù)是通過自組裝機(jī)制來制造量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)。自組裝方法是在晶格失配的材料中自然生長納米尺度的島。在Stranski-Krastanov生長模式中，當(dāng)材料生長到一定厚度后，二維的逐層生長將轉(zhuǎn)換成三維的島狀生長，這時(shí)量子點(diǎn)就會(huì)生成。業(yè)已證明基于自組裝量子點(diǎn)的激光器件具有比量子阱激光器更好的性能。量子點(diǎn)器件的飽和材料增益要比相應(yīng)的量子阱器件大50倍，微分增益也要高3個(gè)量級。閾值電流密度低于100A/cm2、室溫輸出功率在瓦特量級（典型的量子阱基激光器的輸出功率是5-50mW）的連續(xù)波量子點(diǎn)激光器也已經(jīng)報(bào)道。無論是何種材料系統(tǒng)，量子點(diǎn)激光器件都預(yù)期具有低閾值電流密度，這預(yù)示目前還要求在大閾值電流條件下才能激射的寬帶系材料如III組氮化物基激光器還有很大的顯著改善其性能的空間。目前這類器件的性能已經(jīng)接近或達(dá)到商業(yè)化器件所要求的指標(biāo)，預(yù)期量子點(diǎn)基的此類材料激光器將很快在市場上出現(xiàn)。量子點(diǎn)基光電子器件的進(jìn)一步改善主要取決于量子點(diǎn)幾何結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。雖然在生長條件上如襯底溫度、生長元素的分氣壓等的變化能夠在一定程度上控制點(diǎn)的尺寸和密度，自組裝量子點(diǎn)還是典型底表現(xiàn)出在大小、密度及位置上的隨機(jī)變化，其中僅僅是密度可以粗糙地控制。自組裝量子點(diǎn)在尺寸上的漲落導(dǎo)致它們的光發(fā)射的非均勻展寬，因此減弱了使用零維體系制作器件所期望的優(yōu)點(diǎn)。由于量子點(diǎn)尺寸的統(tǒng)計(jì)漲落和位置的隨機(jī)變化，一層含有自組裝量子點(diǎn)材料的光致發(fā)光譜典型地很寬。在豎直疊立的多層量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)中這種譜展寬效應(yīng)可以被減弱。如果隔離層足夠薄，豎直疊立的多層量子點(diǎn)可典型地展現(xiàn)出豎直對準(zhǔn)排列，這可以有效地改善量子點(diǎn)的均勻性。然而，當(dāng)隔離層薄的時(shí)候，在一列量子點(diǎn)中存在載流子的耦合，這將失去因使用零維系統(tǒng)而帶來的優(yōu)點(diǎn)。怎樣優(yōu)化量子點(diǎn)的尺寸和隔離層的厚度以便既能獲得好均勻性的量子點(diǎn)又同時(shí)保持載流子能夠限制在量子點(diǎn)的個(gè)體中對于獲得器件的良好性能是至關(guān)重要的。

很清楚納米科學(xué)的首次浪潮發(fā)生在過去的十年中。在這段時(shí)期，研究者已經(jīng)證明了納米結(jié)構(gòu)的許多嶄新的性質(zhì)。學(xué)者們更進(jìn)一步征明可以用“build-down”或者“build-up”方法來進(jìn)行納米結(jié)構(gòu)制造。這些成果向我們展示，如果納米結(jié)構(gòu)能夠大量且廉價(jià)地被制造出來，我們必將收獲更多的成果。

在未來的十年中，納米科學(xué)和技術(shù)的第二次浪潮很可能發(fā)生。在這個(gè)新的時(shí)期，科學(xué)家和工程師需要征明納米結(jié)構(gòu)的潛能以及期望功能能夠得到兌現(xiàn)。只有獲得在尺寸、成份、位序以及材料純度上良好可控能力并成功地制造出實(shí)用器件才能實(shí)現(xiàn)人們對納米器件所期望的功能。因此，納米科學(xué)的下次浪潮的關(guān)鍵點(diǎn)是納米結(jié)構(gòu)的人為可控性。

III.納米結(jié)構(gòu)尺寸、成份、位序以及密度的控制——第二次浪潮

為了充分發(fā)揮量子點(diǎn)的優(yōu)勢之處，我們必須能夠控制量子點(diǎn)的位置、大小、成份已及密度。其中一個(gè)可行的方法是將量子點(diǎn)生長在已經(jīng)預(yù)刻有圖形的襯底上。由于量子點(diǎn)的橫向尺寸要處在10-20納米范圍（或者更小才能避免高激發(fā)態(tài)子能級效應(yīng)，如對于GaN材料量子點(diǎn)的橫向尺寸要小于8納米）才能實(shí)現(xiàn)室溫工作的光電子器件，在襯底上刻蝕如此小的圖形是一項(xiàng)挑戰(zhàn)性的技術(shù)難題。對于單電子晶體管來說，如果它們能在室溫下工作，則要求量子點(diǎn)的直徑要小至1-5納米的范圍。這些微小尺度要求已超過了傳統(tǒng)光刻所能達(dá)到的精度極限。有幾項(xiàng)技術(shù)可望用于如此的襯底圖形制作。

—電子束光刻通常可以用來制作特征尺度小至50納米的圖形。如果特殊薄膜能夠用作襯底來最小化電子散射問題，那特征尺寸小至2納米的圖形可以制作出來。在電子束光刻中的電子散射因?yàn)樗^近鄰干擾效應(yīng)（proximityeffect）而嚴(yán)重影響了光刻的極限精度，這個(gè)效應(yīng)造成制備空間上緊鄰的納米結(jié)構(gòu)的困難。這項(xiàng)技術(shù)的主要缺點(diǎn)是相當(dāng)費(fèi)時(shí)。例如，刻寫一張4英寸的硅片需要時(shí)間1小時(shí)，這不適宜于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。電子束投影系統(tǒng)如SCALPEL（scatteringwithangularlimitationprojectionelectronlithography）正在發(fā)展之中以便使這項(xiàng)技術(shù)較適于用于規(guī)模生產(chǎn)。目前，耗時(shí)和近鄰干擾效應(yīng)這兩個(gè)問題還沒有得到解決。

—聚焦離子束光刻是一種機(jī)制上類似于電子束光刻的技術(shù)。但不同于電子束光刻的是這種技術(shù)并不受在光刻膠中的離子散射以及從襯底來的離子背散射影響。它能刻出特征尺寸細(xì)到6納米的圖形，但它也是一種耗時(shí)的技術(shù)，而且高能離子束可能造成襯底損傷。

—掃描微探針術(shù)可以用來劃刻或者氧化襯底表面，甚至可以用來操縱單個(gè)原子和分子。最常用的方法是基于材料在探針作用下引入的高度局域化增強(qiáng)的氧化機(jī)制的。此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)用來刻劃金屬（Ti和Cr）、半導(dǎo)體（Si和GaAs）以及絕緣材料（Si3N4和silohexanes），還用在LB膜和自聚集分子單膜上。此種方法具有可逆和簡單易行等優(yōu)點(diǎn)。引入的氧化圖形依賴于實(shí)驗(yàn)條件如掃描速度、樣片偏壓以及環(huán)境濕度等。空間分辨率受限于針尖尺寸和形狀（雖然氧化區(qū)域典型地小于針尖尺寸）。這項(xiàng)技術(shù)已用于制造有序的量子點(diǎn)陣列和單電子晶體管。這項(xiàng)技術(shù)的主要缺點(diǎn)是處理速度慢（典型的刻寫速度為1mm/s量級）。然而，最近在原子力顯微術(shù)上的技術(shù)進(jìn)展—使用懸臂樑陣列已將掃描速度提高到4mm/s。此項(xiàng)技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)是它的杰出的分辨率和能產(chǎn)生任意幾何形狀的圖形能力。但是，是否在刻寫速度上的改善能使它適用于除制造光刻版和原型器件之外的其他目的還有待于觀察。直到目前為止，它是一項(xiàng)能操控單個(gè)原子和分子的唯一技術(shù)。

—多孔膜作為淀積掩版的技術(shù)。多孔膜能用多種光刻術(shù)再加腐蝕來制備，它也可以用簡單的陽極氧化方法來制備。鋁膜在酸性腐蝕液中陽極氧化就可以在鋁膜上產(chǎn)生六角密堆的空洞，空洞的尺寸可以控制在5-200nm范圍。制備多孔膜的其他方法是從納米溝道玻璃膜復(fù)制。用這項(xiàng)技術(shù)已制造出含有細(xì)至40nm的空洞的鎢、鉬、鉑以及金膜。

—倍塞（diblock）共聚物圖形制作術(shù)是一種基于不同聚合物的混合物能夠產(chǎn)生可控及可重復(fù)的相分離機(jī)制的技術(shù)。目前，經(jīng)過反應(yīng)離子刻蝕后，在旋轉(zhuǎn)涂敷的倍塞共聚物層中產(chǎn)生的圖形已被成功地轉(zhuǎn)移到Si3N4膜上，圖形中空洞直徑20nm，空洞之間間距40nm。在聚苯乙烯基體中的自組織形成的聚異戊二烯（polyisoprene）或聚丁二烯（polybutadiene）球（或者柱體）可以被臭氧去掉或者通過鋨染色而保留下來。在第一種情況，空洞能夠在氮化硅上產(chǎn)生；在第二種情況，島狀結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生。目前利用倍塞共聚物光刻技術(shù)已制造出GaAs納米結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的側(cè)向特征尺寸約為23nm,密度高達(dá)1011/cm2。

—與倍塞共聚物圖形制作術(shù)緊密相關(guān)的一項(xiàng)技術(shù)是納米球珠光刻術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)的基本思路是將在旋轉(zhuǎn)涂敷的球珠膜中形成的圖形轉(zhuǎn)移到襯底上。各種尺寸的聚合物球珠是商業(yè)化的產(chǎn)品。然而，要制作出含有良好有序的小尺寸球珠薄膜也是比較困難的。用球珠單層膜已能制備出特征尺寸約為球珠直徑1/5的三角形圖形。雙層膜納米球珠掩膜版也已被制作出。能夠在金屬、半導(dǎo)體以及絕緣體襯底上使用納米球珠光刻術(shù)的能力已得到確認(rèn)。納米球珠光刻術(shù)（納米球珠膜的旋轉(zhuǎn)涂敷結(jié)合反應(yīng)離子刻蝕）已被用來在一些半導(dǎo)體表面上制造空洞和柱狀體納米結(jié)構(gòu)。

—將圖形從母體版轉(zhuǎn)移到襯底上的其他光刻技術(shù)。幾種所謂“軟光刻“方法，比如復(fù)制鑄模法、微接觸印刷法、溶劑輔助鑄模法以及用硬模版浮雕法等已被探索開發(fā)。其中微接觸印刷法已被證明只能用來刻制特征尺寸大于100nm的圖形。復(fù)制鑄模法的可能優(yōu)點(diǎn)是ellastometric聚合物可被用來制作成一個(gè)戳子，以便可用同一個(gè)戳子通過對戳子的機(jī)械加壓能夠制作不同側(cè)向尺寸的圖形。在溶劑輔助鑄模法和用硬模版浮雕法（或通常稱之為納米壓印術(shù)）之間的主要差異是，前者中溶劑被用于軟化聚合物，而后者中軟化聚合物依靠的是溫度變化。溶劑輔助鑄模法的可能優(yōu)點(diǎn)是不需要加熱。納米壓印術(shù)已被證明可用來制作具有容量達(dá)400Gb/in2的納米激光光盤，在6英寸硅片上刻制亞100nm分辨的圖形，刻制10nmX40nm面積的長方形，以及在4英寸硅片上進(jìn)行圖形刻制。除傳統(tǒng)的平面納米壓印光刻法之外，滾軸型納米壓印光刻法也已被提出。在此類技術(shù)中溫度被發(fā)現(xiàn)是一個(gè)關(guān)鍵因素。此外，應(yīng)該選用具有較低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的聚合物。為了取得高產(chǎn)，下列因素要解決：

1）大的戳子尺寸

2）高圖形密度戳子

3）低穿刺（lowsticking）

4）壓印溫度和壓力的優(yōu)化

5）長戳子壽命。

具有低穿刺率的大尺寸戳子已經(jīng)被制作出來。已有少量研究工作在試圖優(yōu)化壓印溫度和壓力，但顯然需要進(jìn)行更多的研究工作才能得到溫度和壓力的優(yōu)化參數(shù)。高圖形密度戳子的制作依然在發(fā)展之中。還沒有足夠量的工作來研究戳子的壽命問題。曾有研究報(bào)告報(bào)道，覆蓋有超薄的特氟隆類薄膜的模板可以用來進(jìn)行50次的浮刻而不需要中間清洗。報(bào)告指出最大的性能退化來自于嵌在戳子和聚合物之間的灰塵顆粒。如果戳子是從ellastometric母版制作出來的，抗穿刺層可能需要使用，而且進(jìn)行大約5次壓印后需要更換。值得關(guān)心的其他可能問題包括鑲嵌的灰塵顆引起的戳子損傷或聚合物中圖形損傷，以及連續(xù)壓印之間戳子的清洗需要等。盡管進(jìn)一步的優(yōu)化和改良是必需的，但此項(xiàng)技術(shù)似乎有希望獲得高生產(chǎn)率。壓印過程包括對準(zhǔn)、加熱及冷卻循環(huán)等，整個(gè)過程所需時(shí)間大約20分鐘。使用具有較低玻璃化轉(zhuǎn)換溫度的聚合物可以縮短加熱和冷卻循環(huán)所需時(shí)間，因此可以縮短整個(gè)壓印過程時(shí)間。

IV．納米制造所面對的困難和挑戰(zhàn)

上述每一種用于在襯底上圖形刻制的技術(shù)都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。目前，似乎沒有哪個(gè)單一種技術(shù)可以用來高產(chǎn)量地刻制納米尺度且任意形狀的圖形。我們可以將圖形刻制的全過程分成下列步驟：

1．在一塊模版上刻寫圖形

2．在過渡性或者功能性材料上復(fù)制模版上的圖形

3．轉(zhuǎn)移在過渡性或者功能性材料上復(fù)制的圖形。

很顯然第二步是最具挑戰(zhàn)性的一步。先前描述的各項(xiàng)技術(shù)，例如電子束光刻或者掃描微探針光刻技術(shù)，已經(jīng)能夠刻寫非常細(xì)小的圖形。然而，這些技術(shù)都因相當(dāng)費(fèi)時(shí)而不適于規(guī)模生產(chǎn)。納米壓印術(shù)則因可作多片并行處理而可能解決規(guī)模生產(chǎn)問題。此項(xiàng)技術(shù)似乎很有希望，但是在它能被廣泛應(yīng)用之前現(xiàn)存的嚴(yán)重的材料問題必須加以解決。納米球珠和倍塞共聚物光刻術(shù)則提供了將第一步和第二步整合的解決方案。在這些技術(shù)中，圖形由球珠的尺寸或者倍塞共聚物的成分來確定。然而，用這兩種光刻術(shù)刻寫的納米結(jié)構(gòu)的形狀非常有限。當(dāng)這些技術(shù)被人們看好有很大的希望用來刻寫圖形以便生長出有序的納米量子點(diǎn)陣列時(shí)，它們卻完全不適于用來刻制任意形狀和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的圖形。為了能夠制造出高質(zhì)量的納米器件，不但必須能夠可靠地將圖形轉(zhuǎn)移到功能材料上，還必須保證在刻蝕過程中引入最小的損傷。濕法腐蝕技術(shù)典型地不產(chǎn)生或者產(chǎn)生最小的損傷，可是濕法腐蝕并不十分適于制備需要陡峭側(cè)墻的結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)樵谘谀０嫦乱欢ǔ潭鹊你@蝕是不可避免的，而這個(gè)鉆蝕決定性地影響微小結(jié)構(gòu)的刻制。另一方面，用干法刻蝕技術(shù)，譬如，反應(yīng)離子刻蝕(RIE)或者電子回旋共振（ECR）刻蝕，在優(yōu)化條件下可以獲得陡峭的側(cè)墻。直到今天大多數(shù)刻蝕研究都集中于刻蝕速度以及刻蝕出垂直墻的能力，而關(guān)于刻蝕引入損傷的研究嚴(yán)重不足。已有研究表明，能在表面下100nm深處探測到刻蝕引入的損傷。當(dāng)器件中的個(gè)別有源區(qū)尺寸小于100nm時(shí)，如此大的損傷是不能接受的。還有就是因?yàn)樗械募{米結(jié)構(gòu)都有大的表面-體積比，必須盡可能地減少在納米結(jié)構(gòu)表面或者靠近的任何缺陷。

隨著器件持續(xù)微型化的趨勢的發(fā)展，普通光刻技術(shù)的精度將很快達(dá)到它的由光的衍射定律以及材料物理性質(zhì)所確定的基本物理極限。通過采用深紫外光和相移版，以及修正光學(xué)近鄰干擾效應(yīng)等措施，特征尺寸小至80nm的圖形已能用普通光刻技術(shù)制備出。然而不大可能用普通光刻技術(shù)再進(jìn)一步顯著縮小尺寸。采用X光和EUV的光刻技術(shù)仍在研發(fā)之中，可是發(fā)展這些技術(shù)遇到在光刻膠以及模版制備上的諸多困難。目前來看，雖然也有一些具挑戰(zhàn)性的問題需要解決，特別是需要克服電子束散射以及相關(guān)聯(lián)的近鄰干擾效應(yīng)問題，但投影式電子束光刻似乎是有希望的一種技術(shù)。掃描微探針技術(shù)提供了能分辨單個(gè)原子或分子的無可匹敵的精度，可是此項(xiàng)技術(shù)卻有固有的慢速度，目前還不清楚通過給它加裝陣列懸臂樑能否使它達(dá)到可以接受的刻寫速度。利用轉(zhuǎn)移在自組裝薄膜中形成的圖形的技術(shù)，例如倍塞共聚物以及納米球珠刻寫技術(shù)則提供了實(shí)現(xiàn)成本不是那么昂貴的大面積圖形刻寫的一種可能途徑。然而，在這種方式下形成的圖形僅局限于點(diǎn)狀或者柱狀圖形。對于制造相對簡單的器件而言，此類技術(shù)是足夠用的，但并不能解決微電子工業(yè)所面對的問題。需要將圖形從一張模版復(fù)制到聚合物膜上的各種所謂“軟光刻“方法提供了一種并行刻寫的技術(shù)途徑。模版可以用其他慢寫技術(shù)來刻制，然后在模版上的圖形可以通過要么熱輔助要么溶液輔助的壓印法來復(fù)制。同一塊模版可以用來刻寫多塊襯底，而且不像那些依賴化學(xué)自組裝圖形形成機(jī)制的方法，它可以用來刻制任意形狀的圖形。然而，要想獲得高生產(chǎn)率，某些技術(shù)問題如穿刺及因灰塵導(dǎo)致的損傷等問題需要加以解決。對一個(gè)理想的納米刻寫技術(shù)而言，它的運(yùn)行和維修成本應(yīng)該低，它應(yīng)具備可靠地制備尺寸小但密度高的納米結(jié)構(gòu)的能力，還應(yīng)有在非平面上刻制圖形的能力以及制備三維結(jié)構(gòu)的功能。此外，它也應(yīng)能夠做高速并行操作，而且引入的缺陷密度要低。然而時(shí)至今日，仍然沒有任何一項(xiàng)能制作亞100nm圖形的單項(xiàng)技術(shù)能同時(shí)滿足上述所有條件。現(xiàn)在還難說是否上述技術(shù)中的一種或者它們的某種組合會(huì)取代傳統(tǒng)的光刻技術(shù)。究竟是現(xiàn)有刻寫技術(shù)的組合還是一種全新的技術(shù)會(huì)成為最終的納米刻寫技術(shù)還有待于觀察。

另一項(xiàng)挑戰(zhàn)是，為了更新我們關(guān)于納米結(jié)構(gòu)的認(rèn)識和知識，有必要改善現(xiàn)有的表征技術(shù)或者發(fā)展一種新技術(shù)能夠用來表征單個(gè)納米尺度物體。由于自組裝量子點(diǎn)在尺寸上的自然漲落，可信地表征單個(gè)納米結(jié)構(gòu)的能力對于研究這些結(jié)構(gòu)的物理性質(zhì)是絕對至關(guān)重要的。目前表征單個(gè)納米結(jié)構(gòu)的能力非常有限。譬如，沒有一種結(jié)構(gòu)表征工具能夠用來確定一個(gè)納米結(jié)構(gòu)的表面結(jié)構(gòu)到0.1À的精度或者更佳。透射電子顯微術(shù)(TEM)能夠用來研究一個(gè)晶體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部情況，但是它不能提供有關(guān)表面以及靠近表面的原子排列情況的信息。掃描隧道顯微術(shù)（STM）和原子力顯微術(shù)（AFM）能夠給出表面某區(qū)域的形貌，但它們并不能提供定量結(jié)構(gòu)信息好到能仔細(xì)理解表面性質(zhì)所要求的精度。當(dāng)近場光學(xué)方法能夠給出局部區(qū)域光譜信息時(shí)，它們能給出的關(guān)于局部雜質(zhì)濃度的信息則很有限。除非目前用來表征表面和體材料的技術(shù)能夠擴(kuò)展到能夠用來研究單個(gè)納米體的表面和內(nèi)部情況，否則能夠得到的有關(guān)納米結(jié)構(gòu)的所有重要結(jié)構(gòu)和組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

納米科學(xué)和技術(shù)所涉及的是具有尺寸在1-100納米范圍的結(jié)構(gòu)的制備和表征。在這個(gè)領(lǐng)域的研究舉世矚目。例如，美國政府2001財(cái)政年度在納米尺度科學(xué)上的投入要比2000財(cái)政年增長83%，達(dá)到5億美金。有兩個(gè)主要的理由導(dǎo)致人們對納米尺度結(jié)構(gòu)和器件的興趣的增加。第一個(gè)理由是，納米結(jié)構(gòu)（尺度小于20納米）足夠小以至于量子力學(xué)效應(yīng)占主導(dǎo)地位，這導(dǎo)致非經(jīng)典的行為，譬如，量子限制效應(yīng)和分立化的能態(tài)、庫侖阻塞以及單電子邃穿等。這些現(xiàn)象除引起人們對基礎(chǔ)物理的興趣外，亦給我們帶來全新的器件制備和功能實(shí)現(xiàn)的想法和觀念，例如，單電子輸運(yùn)器件和量子點(diǎn)激光器等。第二個(gè)理由是，在半導(dǎo)體工業(yè)有器件持續(xù)微型化的趨勢。根據(jù)“國際半導(dǎo)體技術(shù)路向（2001）“雜志，2005年前動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲器（DRAM）和微處理器（MPU）的特征尺寸預(yù)期降到80納米，而MPU中器件的柵長更是預(yù)期降到45納米。然而，到2003年在MPU制造中一些不知其解的問題預(yù)期就會(huì)出現(xiàn)。到2005年類似的問題將預(yù)期出現(xiàn)在DRAM的制造過程中。半導(dǎo)體器件特征尺寸的深度縮小不僅要求新型光刻技術(shù)保證能使尺度刻的更小，而且要求全新的器件設(shè)計(jì)和制造方案，因?yàn)楫?dāng)MOS器件的尺寸縮小到一定程度時(shí)基礎(chǔ)物理極限就會(huì)達(dá)到。隨著傳統(tǒng)器件尺寸的進(jìn)一步縮小，量子效應(yīng)比如載流子邃穿會(huì)造成器件漏電流的增加，這是我們不想要的但卻是不可避免的。因此，解決方案將會(huì)是制造基于量子效應(yīng)操作機(jī)制的新型器件，以便小物理尺寸對器件功能是有益且必要的而不是有害的。如果我們能夠制造納米尺度的器件，我們肯定會(huì)獲益良多。譬如，在電子學(xué)上，單電子輸運(yùn)器件如單電子晶體管、旋轉(zhuǎn)柵門管以及電子泵給我們帶來諸多的微尺度好處，他們僅僅通過數(shù)個(gè)而非以往的成千上萬的電子來運(yùn)作，這導(dǎo)致超低的能量消耗，在功率耗散上也顯著減弱，以及帶來快得多的開關(guān)速度。在光電子學(xué)上，量子點(diǎn)激光器展現(xiàn)出低閾值電流密度、弱閾值電流溫度依賴以及大的微分增益等優(yōu)點(diǎn)，其中大微分增益可以產(chǎn)生大的調(diào)制帶寬。在傳感器件應(yīng)用上，納米傳感器和納米探測器能夠測量極其微量的化學(xué)和生物分子，而且開啟了細(xì)胞內(nèi)探測的可能性，這將導(dǎo)致生物醫(yī)學(xué)上迷你型的侵入診斷技術(shù)出現(xiàn)。納米尺度量子點(diǎn)的其他器件應(yīng)用，比如，鐵磁量子點(diǎn)磁記憶器件、量子點(diǎn)自旋過濾器及自旋記憶器等，也已經(jīng)被提出，可以肯定這些應(yīng)用會(huì)給我們帶來許多潛在的好處?？偠灾瑹o論是從基礎(chǔ)研究（探索基于非經(jīng)典效應(yīng)的新物理現(xiàn)象）的觀念出發(fā)，還是從應(yīng)用（受因結(jié)構(gòu)減少空間維度而帶來的優(yōu)點(diǎn)以及因應(yīng)半導(dǎo)體器件特征尺寸持續(xù)減小而需要這兩個(gè)方面的因素驅(qū)使）的角度來看，納米結(jié)構(gòu)都是令人極其感興趣的。

II.納米結(jié)構(gòu)的制備———首次浪潮

有兩種制備納米結(jié)構(gòu)的基本方法：build-up和build-down。所謂build-up方法就是將已預(yù)制好的納米部件（納米團(tuán)簇、納米線以及納米管）組裝起來；而build-down方法就是將納米結(jié)構(gòu)直接地淀積在襯底上。前一種方法包含有三個(gè)基本步驟：1）納米部件的制備；2）納米部件的整理和篩選；3）納米部件組裝成器件（這可以包括不同的步驟如固定在襯底及電接觸的淀積等等）。“build-up“的優(yōu)點(diǎn)是個(gè)體納米部件的制備成本低以及工藝簡單快捷。有多種方法如氣相合成以及膠體化學(xué)合成可以用來制備納米元件。目前，在國內(nèi)、在香港以及在世界上許多的實(shí)驗(yàn)室里這些方法正在被用來合成不同材料的納米線、納米管以及納米團(tuán)簇。這些努力已經(jīng)證明了這些方法的有效性。這些合成方法的主要缺點(diǎn)是材料純潔度較差、材料成份難以控制以及相當(dāng)大的尺寸和形狀的分布。此外，這些納米結(jié)構(gòu)的合成后工藝再加工相當(dāng)困難。特別是，如何整理和篩選有著窄尺寸分布的納米元件是一個(gè)至關(guān)重要的問題，這一問題迄今仍未有解決。盡管存在如上的困難和問題，“build-up“依然是一種能合成大量納米團(tuán)簇以及納米線、納米管的有效且簡單的方法。可是這些合成的納米結(jié)構(gòu)直到目前為止仍然難以有什么實(shí)際應(yīng)用，這是因?yàn)樗鼈內(nèi)狈?shí)用所苛求的尺寸、組份以及材料純度方面的要求。而且，因?yàn)橥瑯拥脑蛴眠@種方法合成的納米結(jié)構(gòu)的功能性質(zhì)相當(dāng)差。不過上述方法似乎適宜用來制造傳感器件以及生物和化學(xué)探測器，原因是垂直于襯底生長的納米結(jié)構(gòu)適合此類的應(yīng)用要求。

“Build-down”方法提供了杰出的材料純度控制，而且它的制造機(jī)理與現(xiàn)代工業(yè)裝置相匹配，換句話說，它是利用廣泛已知的各種外延技術(shù)如分子束外延(MBE)、化學(xué)氣相淀積（MOVCD）等來進(jìn)行器件制造的傳統(tǒng)方法。“Build-down”方法的缺點(diǎn)是較高的成本。在“build-down”方法中有幾條不同的技術(shù)路徑來制造納米結(jié)構(gòu)。最簡單的一種，也是最早使用的一種是直接在襯底上刻蝕結(jié)構(gòu)來得到量子點(diǎn)或者量子線。另外一種是包括用離子注入來形成納米結(jié)構(gòu)。這兩種技術(shù)都要求使用開有小尺寸窗口的光刻版。第三種技術(shù)是通過自組裝機(jī)制來制造量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)。自組裝方法是在晶格失配的材料中自然生長納米尺度的島。在Stranski-Krastanov生長模式中，當(dāng)材料生長到一定厚度后，二維的逐層生長將轉(zhuǎn)換成三維的島狀生長，這時(shí)量子點(diǎn)就會(huì)生成。業(yè)已證明基于自組裝量子點(diǎn)的激光器件具有比量子阱激光器更好的性能。量子點(diǎn)器件的飽和材料增益要比相應(yīng)的量子阱器件大50倍，微分增益也要高3個(gè)量級。閾值電流密度低于100A/cm2、室溫輸出功率在瓦特量級（典型的量子阱基激光器的輸出功率是5-50mW）的連續(xù)波量子點(diǎn)激光器也已經(jīng)報(bào)道。無論是何種材料系統(tǒng)，量子點(diǎn)激光器件都預(yù)期具有低閾值電流密度，這預(yù)示目前還要求在大閾值電流條件下才能激射的寬帶系材料如III組氮化物基激光器還有很大的顯著改善其性能的空間。目前這類器件的性能已經(jīng)接近或達(dá)到商業(yè)化器件所要求的指標(biāo)，預(yù)期量子點(diǎn)基的此類材料激光器將很快在市場上出現(xiàn)。量子點(diǎn)基光電子器件的進(jìn)一步改善主要取決于量子點(diǎn)幾何結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。雖然在生長條件上如襯底溫度、生長元素的分氣壓等的變化能夠在一定程度上控制點(diǎn)的尺寸和密度，自組裝量子點(diǎn)還是典型底表現(xiàn)出在大小、密度及位置上的隨機(jī)變化，其中僅僅是密度可以粗糙地控制。自組裝量子點(diǎn)在尺寸上的漲落導(dǎo)致它們的光發(fā)射的非均勻展寬，因此減弱了使用零維體系制作器件所期望的優(yōu)點(diǎn)。由于量子點(diǎn)尺寸的統(tǒng)計(jì)漲落和位置的隨機(jī)變化，一層含有自組裝量子點(diǎn)材料的光致發(fā)光譜典型地很寬。在豎直疊立的多層量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)中這種譜展寬效應(yīng)可以被減弱。如果隔離層足夠薄，豎直疊立的多層量子點(diǎn)可典型地展現(xiàn)出豎直對準(zhǔn)排列，這可以有效地改善量子點(diǎn)的均勻性。然而，當(dāng)隔離層薄的時(shí)候，在一列量子點(diǎn)中存在載流子的耦合，這將失去因使用零維系統(tǒng)而帶來的優(yōu)點(diǎn)。怎樣優(yōu)化量子點(diǎn)的尺寸和隔離層的厚度以便既能獲得好均勻性的量子點(diǎn)又同時(shí)保持載流子能夠限制在量子點(diǎn)的個(gè)體中對于獲得器件的良好性能是至關(guān)重要的。

很清楚納米科學(xué)的首次浪潮發(fā)生在過去的十年中。在這段時(shí)期，研究者已經(jīng)證明了納米結(jié)構(gòu)的許多嶄新的性質(zhì)。學(xué)者們更進(jìn)一步征明可以用“build-down”或者“build-up”方法來進(jìn)行納米結(jié)構(gòu)制造。這些成果向我們展示，如果納米結(jié)構(gòu)能夠大量且廉價(jià)地被制造出來，我們必將收獲更多的成果。

在未來的十年中，納米科學(xué)和技術(shù)的第二次浪潮很可能發(fā)生。在這個(gè)新的時(shí)期，科學(xué)家和工程師需要征明納米結(jié)構(gòu)的潛能以及期望功能能夠得到兌現(xiàn)。只有獲得在尺寸、成份、位序以及材料純度上良好可控能力并成功地制造出實(shí)用器件才能實(shí)現(xiàn)人們對納米器件所期望的功能。因此，納米科學(xué)的下次浪潮的關(guān)鍵點(diǎn)是納米結(jié)構(gòu)的人為可控性。

III.納米結(jié)構(gòu)尺寸、成份、位序以及密度的控制——第二次浪潮

為了充分發(fā)揮量子點(diǎn)的優(yōu)勢之處，我們必須能夠控制量子點(diǎn)的位置、大小、成份已及密度。其中一個(gè)可行的方法是將量子點(diǎn)生長在已經(jīng)預(yù)刻有圖形的襯底上。由于量子點(diǎn)的橫向尺寸要處在10-20納米范圍（或者更小才能避免高激發(fā)態(tài)子能級效應(yīng)，如對于GaN材料量子點(diǎn)的橫向尺寸要小于8納米）才能實(shí)現(xiàn)室溫工作的光電子器件，在襯底上刻蝕如此小的圖形是一項(xiàng)挑戰(zhàn)性的技術(shù)難題。對于單電子晶體管來說，如果它們能在室溫下工作，則要求量子點(diǎn)的直徑要小至1-5納米的范圍。這些微小尺度要求已超過了傳統(tǒng)光刻所能達(dá)到的精度極限。有幾項(xiàng)技術(shù)可望用于如此的襯底圖形制作。

—電子束光刻通?？梢杂脕碇谱魈卣鞒叨刃≈?0納米的圖形。如果特殊薄膜能夠用作襯底來最小化電子散射問題，那特征尺寸小至2納米的圖形可以制作出來。在電子束光刻中的電子散射因?yàn)樗^近鄰干擾效應(yīng)（proximityeffect）而嚴(yán)重影響了光刻的極限精度，這個(gè)效應(yīng)造成制備空間上緊鄰的納米結(jié)構(gòu)的困難。這項(xiàng)技術(shù)的主要缺點(diǎn)是相當(dāng)費(fèi)時(shí)。例如，刻寫一張4英寸的硅片需要時(shí)間1小時(shí)，這不適宜于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。電子束投影系統(tǒng)如SCALPEL（scatteringwithangularlimitationprojectionelectronlithography）正在發(fā)展之中以便使這項(xiàng)技術(shù)較適于用于規(guī)模生產(chǎn)。目前，耗時(shí)和近鄰干擾效應(yīng)這兩個(gè)問題還沒有得到解決。

—聚焦離子束光刻是一種機(jī)制上類似于電子束光刻的技術(shù)。但不同于電子束光刻的是這種技術(shù)并不受在光刻膠中的離子散射以及從襯底來的離子背散射影響。它能刻出特征尺寸細(xì)到6納米的圖形，但它也是一種耗時(shí)的技術(shù)，而且高能離子束可能造成襯底損傷。

—掃描微探針術(shù)可以用來劃刻或者氧化襯底表面，甚至可以用來操縱單個(gè)原子和分子。最常用的方法是基于材料在探針作用下引入的高度局域化增強(qiáng)的氧化機(jī)制的。此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)用來刻劃金屬（Ti和Cr）、半導(dǎo)體（Si和GaAs）以及絕緣材料（Si3N4和silohexanes），還用在LB膜和自聚集分子單膜上。此種方法具有可逆和簡單易行等優(yōu)點(diǎn)。引入的氧化圖形依賴于實(shí)驗(yàn)條件如掃描速度、樣片偏壓以及環(huán)境濕度等?？臻g分辨率受限于針尖尺寸和形狀（雖然氧化區(qū)域典型地小于針尖尺寸）。這項(xiàng)技術(shù)已用于制造有序的量子點(diǎn)陣列和單電子晶體管。這項(xiàng)技術(shù)的主要缺點(diǎn)是處理速度慢（典型的刻寫速度為1mm/s量級）。然而，最近在原子力顯微術(shù)上的技術(shù)進(jìn)展—使用懸臂樑陣列已將掃描速度提高到4mm/s。此項(xiàng)技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)是它的杰出的分辨率和能產(chǎn)生任意幾何形狀的圖形能力。但是，是否在刻寫速度上的改善能使它適用于除制造光刻版和原型器件之外的其他目的還有待于觀察。直到目前為止，它是一項(xiàng)能操控單個(gè)原子和分子的唯一技術(shù)。

—多孔膜作為淀積掩版的技術(shù)。多孔膜能用多種光刻術(shù)再加腐蝕來制備，它也可以用簡單的陽極氧化方法來制備。鋁膜在酸性腐蝕液中陽極氧化就可以在鋁膜上產(chǎn)生六角密堆的空洞，空洞的尺寸可以控制在5-200nm范圍。制備多孔膜的其他方法是從納米溝道玻璃膜復(fù)制。用這項(xiàng)技術(shù)已制造出含有細(xì)至40nm的空洞的鎢、鉬、鉑以及金膜。

—倍塞（diblock）共聚物圖形制作術(shù)是一種基于不同聚合物的混合物能夠產(chǎn)生可控及可重復(fù)的相分離機(jī)制的技術(shù)。目前，經(jīng)過反應(yīng)離子刻蝕后，在旋轉(zhuǎn)涂敷的倍塞共聚物層中產(chǎn)生的圖形已被成功地轉(zhuǎn)移到Si3N4膜上，圖形中空洞直徑20nm，空洞之間間距40nm。在聚苯乙烯基體中的自組織形成的聚異戊二烯（polyisoprene）或聚丁二烯（polybutadiene）球（或者柱體）可以被臭氧去掉或者通過鋨染色而保留下來。在第一種情況，空洞能夠在氮化硅上產(chǎn)生；在第二種情況，島狀結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生。目前利用倍塞共聚物光刻技術(shù)已制造出GaAs納米結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的側(cè)向特征尺寸約為23nm,密度高達(dá)1011/cm2。

—與倍塞共聚物圖形制作術(shù)緊密相關(guān)的一項(xiàng)技術(shù)是納米球珠光刻術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)的基本思路是將在旋轉(zhuǎn)涂敷的球珠膜中形成的圖形轉(zhuǎn)移到襯底上。各種尺寸的聚合物球珠是商業(yè)化的產(chǎn)品。然而，要制作出含有良好有序的小尺寸球珠薄膜也是比較困難的。用球珠單層膜已能制備出特征尺寸約為球珠直徑1/5的三角形圖形。雙層膜納米球珠掩膜版也已被制作出。能夠在金屬、半導(dǎo)體以及絕緣體襯底上使用納米球珠光刻術(shù)的能力已得到確認(rèn)。納米球珠光刻術(shù)（納米球珠膜的旋轉(zhuǎn)涂敷結(jié)合反應(yīng)離子刻蝕）已被用來在一些半導(dǎo)體表面上制造空洞和柱狀體納米結(jié)構(gòu)。

—將圖形從母體版轉(zhuǎn)移到襯底上的其他光刻技術(shù)。幾種所謂“軟光刻“方法，比如復(fù)制鑄模法、微接觸印刷法、溶劑輔助鑄模法以及用硬模版浮雕法等已被探索開發(fā)。其中微接觸印刷法已被證明只能用來刻制特征尺寸大于100nm的圖形。復(fù)制鑄模法的可能優(yōu)點(diǎn)是ellastometric聚合物可被用來制作成一個(gè)戳子，以便可用同一個(gè)戳子通過對戳子的機(jī)械加壓能夠制作不同側(cè)向尺寸的圖形。在溶劑輔助鑄模法和用硬模版浮雕法（或通常稱之為納米壓印術(shù)）之間的主要差異是，前者中溶劑被用于軟化聚合物，而后者中軟化聚合物依靠的是溫度變化。溶劑輔助鑄模法的可能優(yōu)點(diǎn)是不需要加熱。納米壓印術(shù)已被證明可用來制作具有容量達(dá)400Gb/in2的納米激光光盤，在6英寸硅片上刻制亞100nm分辨的圖形，刻制10nmX40nm面積的長方形，以及在4英寸硅片上進(jìn)行圖形刻制。除傳統(tǒng)的平面納米壓印光刻法之外，滾軸型納米壓印光刻法也已被提出。在此類技術(shù)中溫度被發(fā)現(xiàn)是一個(gè)關(guān)鍵因素。此外，應(yīng)該選用具有較低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的聚合物。為了取得高產(chǎn)，下列因素要解決：

1）大的戳子尺寸

2）高圖形密度戳子

3）低穿刺（lowsticking）

4）壓印溫度和壓力的優(yōu)化

5）長戳子壽命。

具有低穿刺率的大尺寸戳子已經(jīng)被制作出來。已有少量研究工作在試圖優(yōu)化壓印溫度和壓力，但顯然需要進(jìn)行更多的研究工作才能得到溫度和壓力的優(yōu)化參數(shù)。高圖形密度戳子的制作依然在發(fā)展之中。還沒有足夠量的工作來研究戳子的壽命問題。曾有研究報(bào)告報(bào)道，覆蓋有超薄的特氟隆類薄膜的模板可以用來進(jìn)行50次的浮刻而不需要中間清洗。報(bào)告指出最大的性能退化來自于嵌在戳子和聚合物之間的灰塵顆粒。如果戳子是從ellastometric母版制作出來的，抗穿刺層可能需要使用，而且進(jìn)行大約5次壓印后需要更換。值得關(guān)心的其他可能問題包括鑲嵌的灰塵顆引起的戳子損傷或聚合物中圖形損傷，以及連續(xù)壓印之間戳子的清洗需要等。盡管進(jìn)一步的優(yōu)化和改良是必需的，但此項(xiàng)技術(shù)似乎有希望獲得高生產(chǎn)率。壓印過程包括對準(zhǔn)、加熱及冷卻循環(huán)等，整個(gè)過程所需時(shí)間大約20分鐘。使用具有較低玻璃化轉(zhuǎn)換溫度的聚合物可以縮短加熱和冷卻循環(huán)所需時(shí)間，因此可以縮短整個(gè)壓印過程時(shí)間。

IV．納米制造所面對的困難和挑戰(zhàn)

上述每一種用于在襯底上圖形刻制的技術(shù)都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。目前，似乎沒有哪個(gè)單一種技術(shù)可以用來高產(chǎn)量地刻制納米尺度且任意形狀的圖形。我們可以將圖形刻制的全過程分成下列步驟：

1．在一塊模版上刻寫圖形

2．在過渡性或者功能性材料上復(fù)制模版上的圖形

3．轉(zhuǎn)移在過渡性或者功能性材料上復(fù)制的圖形。

很顯然第二步是最具挑戰(zhàn)性的一步。先前描述的各項(xiàng)技術(shù)，例如電子束光刻或者掃描微探針光刻技術(shù)，已經(jīng)能夠刻寫非常細(xì)小的圖形。然而，這些技術(shù)都因相當(dāng)費(fèi)時(shí)而不適于規(guī)模生產(chǎn)。納米壓印術(shù)則因可作多片并行處理而可能解決規(guī)模生產(chǎn)問題。此項(xiàng)技術(shù)似乎很有希望，但是在它能被廣泛應(yīng)用之前現(xiàn)存的嚴(yán)重的材料問題必須加以解決。納米球珠和倍塞共聚物光刻術(shù)則提供了將第一步和第二步整合的解決方案。在這些技術(shù)中，圖形由球珠的尺寸或者倍塞共聚物的成分來確定。然而，用這兩種光刻術(shù)刻寫的納米結(jié)構(gòu)的形狀非常有限。當(dāng)這些技術(shù)被人們看好有很大的希望用來刻寫圖形以便生長出有序的納米量子點(diǎn)陣列時(shí)，它們卻完全不適于用來刻制任意形狀和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的圖形。為了能夠制造出高質(zhì)量的納米器件，不但必須能夠可靠地將圖形轉(zhuǎn)移到功能材料上，還必須保證在刻蝕過程中引入最小的損傷。濕法腐蝕技術(shù)典型地不產(chǎn)生或者產(chǎn)生最小的損傷，可是濕法腐蝕并不十分適于制備需要陡峭側(cè)墻的結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)樵谘谀０嫦乱欢ǔ潭鹊你@蝕是不可避免的，而這個(gè)鉆蝕決定性地影響微小結(jié)構(gòu)的刻制。另一方面，用干法刻蝕技術(shù)，譬如，反應(yīng)離子刻蝕(RIE)或者電子回旋共振（ECR）刻蝕，在優(yōu)化條件下可以獲得陡峭的側(cè)墻。直到今天大多數(shù)刻蝕研究都集中于刻蝕速度以及刻蝕出垂直墻的能力，而關(guān)于刻蝕引入損傷的研究嚴(yán)重不足。已有研究表明，能在表面下100nm深處探測到刻蝕引入的損傷。當(dāng)器件中的個(gè)別有源區(qū)尺寸小于100nm時(shí)，如此大的損傷是不能接受的。還有就是因?yàn)樗械募{米結(jié)構(gòu)都有大的表面-體積比，必須盡可能地減少在納米結(jié)構(gòu)表面或者靠近的任何缺陷。

隨著器件持續(xù)微型化的趨勢的發(fā)展，普通光刻技術(shù)的精度將很快達(dá)到它的由光的衍射定律以及材料物理性質(zhì)所確定的基本物理極限。通過采用深紫外光和相移版，以及修正光學(xué)近鄰干擾效應(yīng)等措施，特征尺寸小至80nm的圖形已能用普通光刻技術(shù)制備出。然而不大可能用普通光刻技術(shù)再進(jìn)一步顯著縮小尺寸。采用X光和EUV的光刻技術(shù)仍在研發(fā)之中，可是發(fā)展這些技術(shù)遇到在光刻膠以及模版制備上的諸多困難。目前來看，雖然也有一些具挑戰(zhàn)性的問題需要解決，特別是需要克服電子束散射以及相關(guān)聯(lián)的近鄰干擾效應(yīng)問題，但投影式電子束光刻似乎是有希望的一種技術(shù)。掃描微探針技術(shù)提供了能分辨單個(gè)原子或分子的無可匹敵的精度，可是此項(xiàng)技術(shù)卻有固有的慢速度，目前還不清楚通過給它加裝陣列懸臂樑能否使它達(dá)到可以接受的刻寫速度。利用轉(zhuǎn)移在自組裝薄膜中形成的圖形的技術(shù)，例如倍塞共聚物以及納米球珠刻寫技術(shù)則提供了實(shí)現(xiàn)成本不是那么昂貴的大面積圖形刻寫的一種可能途徑。然而，在這種方式下形成的圖形僅局限于點(diǎn)狀或者柱狀圖形。對于制造相對簡單的器件而言，此類技術(shù)是足夠用的，但并不能解決微電子工業(yè)所面對的問題。需要將圖形從一張模版復(fù)制到聚合物膜上的各種所謂“軟光刻“方法提供了一種并行刻寫的技術(shù)途徑。模版可以用其他慢寫技術(shù)來刻制，然后在模版上的圖形可以通過要么熱輔助要么溶液輔助的壓印法來復(fù)制。同一塊模版可以用來刻寫多塊襯底，而且不像那些依賴化學(xué)自組裝圖形形成機(jī)制的方法，它可以用來刻制任意形狀的圖形。然而，要想獲得高生產(chǎn)率，某些技術(shù)問題如穿刺及因灰塵導(dǎo)致的損傷等問題需要加以解決。對一個(gè)理想的納米刻寫技術(shù)而言，它的運(yùn)行和維修成本應(yīng)該低，它應(yīng)具備可靠地制備尺寸小但密度高的納米結(jié)構(gòu)的能力，還應(yīng)有在非平面上刻制圖形的能力以及制備三維結(jié)構(gòu)的功能。此外，它也應(yīng)能夠做高速并行操作，而且引入的缺陷密度要低。然而時(shí)至今日，仍然沒有任何一項(xiàng)能制作亞100nm圖形的單項(xiàng)技術(shù)能同時(shí)滿足上述所有條件?，F(xiàn)在還難說是否上述技術(shù)中的一種或者它們的某種組合會(huì)取代傳統(tǒng)的光刻技術(shù)。究竟是現(xiàn)有刻寫技術(shù)的組合還是一種全新的技術(shù)會(huì)成為最終的納米刻寫技術(shù)還有待于觀察。

另一項(xiàng)挑戰(zhàn)是，為了更新我們關(guān)于納米結(jié)構(gòu)的認(rèn)識和知識，有必要改善現(xiàn)有的表征技術(shù)或者發(fā)展一種新技術(shù)能夠用來表征單個(gè)納米尺度物體。由于自組裝量子點(diǎn)在尺寸上的自然漲落，可信地表征單個(gè)納米結(jié)構(gòu)的能力對于研究這些結(jié)構(gòu)的物理性質(zhì)是絕對至關(guān)重要的。目前表征單個(gè)納米結(jié)構(gòu)的能力非常有限。譬如，沒有一種結(jié)構(gòu)表征工具能夠用來確定一個(gè)納米結(jié)構(gòu)的表面結(jié)構(gòu)到0.1À的精度或者更佳。透射電子顯微術(shù)(TEM)能夠用來研究一個(gè)晶體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部情況，但是它不能提供有關(guān)表面以及靠近表面的原子排列情況的信息。掃描隧道顯微術(shù)（STM）和原子力顯微術(shù)（AFM）能夠給出表面某區(qū)域的形貌，但它們并不能提供定量結(jié)構(gòu)信息好到能仔細(xì)理解表面性質(zhì)所要求的精度。當(dāng)近場光學(xué)方法能夠給出局部區(qū)域光譜信息時(shí)，它們能給出的關(guān)于局部雜質(zhì)濃度的信息則很有限。除非目前用來表征表面和體材料的技術(shù)能夠擴(kuò)展到能夠用來研究單個(gè)納米體的表面和內(nèi)部情況，否則能夠得到的有關(guān)納米結(jié)構(gòu)的所有重要結(jié)構(gòu)和組份的定量信息非常有限。

篇（3）

    二、生物醫(yī)學(xué)技術(shù)與體育科學(xué)的發(fā)展

篇（4）

［關(guān)鍵詞］SCI；學(xué)術(shù)影響力；引文分析

［中圖分類號］G250.74［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A

［文章編號］1005-6041(2012)04-0017-004

SCI(Science Citation Index)是由美國科學(xué)信息研究所(ISI)1961年創(chuàng)辦出版的引文數(shù)據(jù)庫，是世界著名的三大科技文獻(xiàn)檢索系統(tǒng)之一，也是國際公認(rèn)的進(jìn)行科學(xué)統(tǒng)計(jì)與科學(xué)評價(jià)的主要檢索工具。國際上的科學(xué)計(jì)量機(jī)構(gòu)及國際性組織在對國家或科研機(jī)構(gòu)的科研能力及績效評估工作中，常用SCIE（SCI-EXP ANDED，即SCI網(wǎng)絡(luò)版）數(shù)據(jù)庫作為依據(jù)［1］。本文利用檢索式Address =(guangxi or nanning or guilin or liuzhou or yulin or hechi or baise or beihai or qinzhou or wuzhou)在美國科學(xué)信息研究所SCI網(wǎng)絡(luò)版(SCI-EXPANDED)數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行機(jī)構(gòu)（Institutions）精煉檢索，并對作為廣西重要科研機(jī)構(gòu)的10大高校近10年（2001—2011）來科技論文產(chǎn)出和學(xué)術(shù)影響力進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1 科技論文產(chǎn)出數(shù)量與增長趨勢

從檢索結(jié)果 (檢索日期為2012年4月18日)統(tǒng)計(jì)來看，10年來，廣西10所高校共有6 563篇論文被SCI收錄，其中專業(yè)期刊研究論文6 295篇，約占96%，會(huì)議論文230篇，綜述94篇，發(fā)文量排名見表1。10年來從科技論文產(chǎn)出數(shù)量來看，廣西高?？萍佳芯渴聵I(yè)發(fā)展迅速，論文產(chǎn)出量呈逐年遞增趨勢(見圖1)?？萍颊撐漠a(chǎn)出量10年同比增長率為115%。近年來，我國科技事業(yè)發(fā)展迅猛，論文產(chǎn)出量逐年增加，作為重要科研機(jī)構(gòu)的高校增長率更高。廣西高校的科技論文產(chǎn)出的增長速度高于全國平均增長水平，但與全國高校（以中南六省為例）同水平相比，廣西高?？蒲姓撐漠a(chǎn)出仍相對薄弱（見表2）。

2 學(xué)科分布和熱點(diǎn)論文

通過SCI數(shù)據(jù)庫對廣西高校的科技論文檢索結(jié)

[CM（81mm]果分析顯示，化學(xué)、物理、材料科學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域研究

[CM）]比較活躍，論文數(shù)量約占總數(shù)的一半（見表3），其他較活躍的領(lǐng)域有數(shù)學(xué)、結(jié)晶學(xué)、生物分子科學(xué)、工程技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、航空科學(xué)等。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，廣西師范大學(xué)物理、化學(xué)等基礎(chǔ)研究學(xué)科比較活躍。廣西大學(xué)是一所綜合性教學(xué)研究型大學(xué)，在各學(xué)科領(lǐng)域研究占比重較大，尤其是在生物科學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域。桂林理工大學(xué)和廣西民族大學(xué)的科學(xué)研究也初見繁榮。來源出版物是研究人員的研究基地，來源出版物在學(xué)科專業(yè)領(lǐng)域的地位從一定程度上反映研究人員的研究水平，其中化學(xué)學(xué)科研究主要來源出版物2010年影響因子分別為2134和0798（期刊影響因子來自JCR，國外來源出版物中文名稱來源于谷歌學(xué)術(shù)搜索）。從主要來源出版物來看，在國內(nèi)專業(yè)刊物上發(fā)表占比例較大，國外高影響因子的刊物較少。這從一定程度上反映廣西高?？萍紝I(yè)研究水平與層次上還應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)國際合作，從而提高學(xué)術(shù)影響力。

3 科技合作與學(xué)術(shù)影響力

學(xué)術(shù)交流與合作是學(xué)術(shù)影響力的重要體現(xiàn)，從論文檢索結(jié)果分析來看，廣西高校科技論文研究的主要科研合作伙伴遍布全球50個(gè)國家和地區(qū)，與美國、俄羅斯、日本等國家合作比較頻繁，其中與美國合作研究502次，與俄羅斯合作達(dá)148次。學(xué)術(shù)影響力還可以從引用機(jī)構(gòu)來說明［2］，通過分析施引文獻(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)，廣西高?？茖W(xué)研究10年來受到110個(gè)國家和地區(qū)的科研人員關(guān)注，美國、德國和日本引用約占國外引用的一半，美國引用達(dá)2 728次，占國外總引用的35%。從不同級別的基金資助機(jī)構(gòu)資助來看，廣西高校10年來共有1 243篇論文由國家自然科學(xué)基金資助，約占19%，高于國家自然科學(xué)基金國內(nèi)資助率15%, 各學(xué)科內(nèi)國家自然科學(xué)基金資助率也明顯高于國內(nèi)平均水平（見表4）。這說明廣西高?？萍及l(fā)展學(xué)科水平與國內(nèi)同水平相比發(fā)展迅速，國家支持力度較高。

4 科技論文的引用情況和學(xué)術(shù)影響力

論文的引用情況是衡量一個(gè)機(jī)構(gòu)的學(xué)術(shù)影響力的重要標(biāo)準(zhǔn)［3］，為此，對10年來廣西高校SCI收錄6 563篇論文的引用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以看出近年來被引用情況呈逐年活躍趨勢(如圖4)。廣西高校10年來的研究論文被引頻次總計(jì)達(dá)24 793次(去除自引，被引次數(shù)檢索截止日期為2012年4月19日)，去除自引的施引文獻(xiàn)共計(jì)19 736篇，每篇平均引用次數(shù)為 465次，H指數(shù)為54，即有 54 篇論文至少被引用 54 次。通過對19 736篇施引文獻(xiàn)進(jìn)行分析，在引文的學(xué)科范圍中，化學(xué)、物理、材料科學(xué)為引用最活躍的學(xué)科范圍（表4），這與論文產(chǎn)出的學(xué)科范圍基本一致，引用機(jī)構(gòu)比較活躍的主要有中科院、南京大學(xué)、中山大學(xué)、北京大學(xué)等，引用的國家多達(dá)100多個(gè)，其中美國、德國、日本的引用約占國外引用的一半，引用中他引率比較高，但單篇被引的最高值與同學(xué)科國內(nèi)引用水平相比仍然存在較大差距(被引次數(shù)檢索截止日期為2012年4月19日)。

5 小 結(jié)

廣西近10年來科研活動(dòng)發(fā)展迅速，學(xué)術(shù)影響力逐年上升，從科技合作發(fā)展及基金資助機(jī)構(gòu)層次來看學(xué)科發(fā)展水平與國內(nèi)保持一致，但與國內(nèi)同水平高校相比論文產(chǎn)出相對較薄弱，在論文被關(guān)注即引用率和主要來源出版物的層次上仍略顯薄弱，科研機(jī)構(gòu)與部門應(yīng)該加大投入，提高科研產(chǎn)出，鼓勵(lì)加強(qiáng)國家級基金資助項(xiàng)目申報(bào)，并投入配套設(shè)施，加大研

究人員的研究動(dòng)力，并加強(qiáng)科研規(guī)范管理，從而加快廣西科技事業(yè)發(fā)展。

［參考文獻(xiàn)］

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［7］SCI科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫［DBOL］．［2012-04-19］ httpwwwwebofknowledgecom.

篇（5）

二、現(xiàn)代信息技術(shù)與學(xué)生的學(xué)習(xí)方式相融合，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，發(fā)展信息素養(yǎng)

現(xiàn)代信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的融合強(qiáng)調(diào)以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心，以學(xué)生以往的經(jīng)驗(yàn)和知識為支撐，幫助學(xué)生“內(nèi)化”，促進(jìn)舊知識遷移，新知識形成。信息技術(shù)是作為學(xué)生獲取信息、探索問題、合作學(xué)習(xí)、解決問題和構(gòu)建知識的認(rèn)知工具、情感激勵(lì)工具，而不僅僅是教師的演示工具?？茖W(xué)的運(yùn)用信息技術(shù)，教師要從學(xué)生已有的知識能力出發(fā)，在學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)與給定目標(biāo)之間設(shè)置障礙，創(chuàng)設(shè)各種有效的情景化學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好和知識能力，自由選擇適合自己認(rèn)知風(fēng)格的學(xué)習(xí)資源，通過“身臨其境”來獲取真實(shí)體驗(yàn)，誘發(fā)內(nèi)心發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的學(xué)習(xí)意愿，激發(fā)創(chuàng)造性思維意識，積極主動(dòng)探究解決問題。這樣的自主、探究的學(xué)習(xí)方式符合現(xiàn)代學(xué)生的學(xué)習(xí)心理特點(diǎn)，學(xué)生可以在一種積極有效、輕松愉快的氣氛中學(xué)習(xí)，像扮演游戲角色一樣置身其中，學(xué)生不僅學(xué)會(huì)、會(huì)學(xué)，而且學(xué)生好學(xué)、樂學(xué)，從而達(dá)到一種輕松愉快高質(zhì)高效的學(xué)習(xí)效果。學(xué)生還可以在網(wǎng)上與老師、同學(xué)和朋友直接對話和交流，在論壇中發(fā)表存在的問題、追尋解決方案、答疑解惑，通過微信、微博、QQ、電子郵件等通訊工具向一些專家學(xué)者請教，交流面變大，知識面變廣，實(shí)現(xiàn)自主、合作、探究式學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)、構(gòu)想和綜合應(yīng)用，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)以及創(chuàng)造能力。

三、現(xiàn)代信息技術(shù)與教學(xué)的評價(jià)方式的融合，拓寬評價(jià)渠道，達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)

篇（6）

【關(guān)鍵詞】語文課堂教學(xué)；導(dǎo)入語；提問；語言；藝術(shù)設(shè)計(jì)

長期以來，我國的語文課堂教學(xué)陷入到一種傳統(tǒng)的教學(xué)理念中，沒有根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)以及培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思想進(jìn)行課堂教學(xué)的設(shè)計(jì)，在一定程度上也決定了我國的語文教學(xué)質(zhì)量一直落后。另一方面，學(xué)生一直認(rèn)為語文就不用學(xué)習(xí)，只要會(huì)認(rèn)識幾個(gè)字，會(huì)說話就好，因此，在課堂中常常出現(xiàn)睡覺以及做其他事情的現(xiàn)象。同時(shí)加上教師的教學(xué)方法比較死板，沒有創(chuàng)新性，更提不起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。因此，作為教師，應(yīng)該從以下幾方面提高語文課堂教學(xué)中的藝術(shù)性。

1. 語文課堂教學(xué)中導(dǎo)入語的藝術(shù)設(shè)計(jì) 好的開頭是成功的一半，一堂好的語文課教學(xué)必須有一個(gè)出色的開頭，有一些教師往往不注重課文的導(dǎo)入，或者只是簡單地當(dāng)成了敲門磚，當(dāng)門敲開了，磚也就扔了。魏書生說過：“好的導(dǎo)語就像磁鐵，一下子就能夠把學(xué)生的注意力集中起來，好的導(dǎo)語又是思想的電光石火，能給學(xué)生以啟迪，催人奮進(jìn)?！绷硗?，托爾斯坦也曾經(jīng)說過：“成功的教學(xué)所需要的不是強(qiáng)制，而是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣?！弊沸虑螽愂敲恳粋€(gè)學(xué)生的共同心理，因此，語文課堂教學(xué)導(dǎo)入語的設(shè)計(jì)如何顯得有藝術(shù)性，本文從以下幾方面進(jìn)行藝術(shù)設(shè)計(jì)。

（1）教師的導(dǎo)入語中要有一定的文化素養(yǎng)。 特別是在古代詩詞的教學(xué)中，對這方面的體現(xiàn)尤其明顯。當(dāng)學(xué)到《茅屋為秋風(fēng)所破歌》時(shí)，作為教師可以這樣設(shè)計(jì)導(dǎo)入語：古往今來，詩詞中，寫風(fēng)的語句有很多，例如：白居易的《觀刈麥》中描寫南風(fēng)：“夜來南風(fēng)起，小麥覆隴黃”；辛棄疾的《青玉案》中描寫東風(fēng)：“東風(fēng)夜放花千樹，更吹落，星如雨”；李清照的《醉花陰》中描寫西風(fēng)：“莫道不消魂，席卷西風(fēng)，人比黃花瘦?！贬瘏⒚鑼懕憋L(fēng)：“北風(fēng)卷地百草折，胡天八月即飛雪”等，通過引用這些詩句，來導(dǎo)出今天所學(xué)的《茅屋為秋風(fēng)所破歌》，這樣一來，不僅能夠提高學(xué)生的興趣，還能夠起到很好的熏陶作用。

（2）導(dǎo)入的語言要體現(xiàn)思想內(nèi)涵。 教師在設(shè)計(jì)導(dǎo)入語時(shí)，不僅要有吸引性，而且還要有一定的思想教育性或者起到一定的啟迪效果。當(dāng)學(xué)到《范進(jìn)中舉》時(shí)，可以這樣設(shè)計(jì)導(dǎo)入語：大家都知道“頭懸梁，錐刺股”這個(gè)故事，在故事中，剛開始，蘇秦游說秦王沒有成功，回到家遭到嫂子以及妻子的白眼和鄙視，之后發(fā)奮讀書，就有了“頭懸梁，錐刺股”的由來，后來游說趙王成功，回到家中，看見嫂子爬著來見他，蘇秦問何故，嫂子答：“為叔叔的位尊而多金”。大家猜猜我們今天學(xué)的什么課文呢，學(xué)生能夠馬上猜到，就是《范進(jìn)中舉》，在這篇課文中，范進(jìn)就相當(dāng)于蘇秦，而他的老丈人就是蘇秦嫂子一樣的人物，通過這樣的導(dǎo)語不僅吸引學(xué)生的注意力，還能夠引出下面所要講的課文，也讓學(xué)生大概了解《范進(jìn)中舉》所要表達(dá)的思想。

2. 語文課堂教學(xué)中提問的藝術(shù)設(shè)計(jì) 課堂提問主要是指教師在課堂上，為了能夠完成教學(xué)任務(wù)，依據(jù)教學(xué)目標(biāo)重難點(diǎn)，科學(xué)地提出疑問以及提出重難點(diǎn)，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鼓勵(lì)學(xué)生積極地去思考以及解決問題。

（1）反思性的提問。 長期以來，學(xué)生的思維往往陷入到一種怪圈中，淺嘗輒止，在學(xué)習(xí)課文時(shí)，往往不能夠正確地理解語文課文的真正思想以及體會(huì)文章的奧妙之處。因此，這就要求，教師在提問時(shí)應(yīng)該注意其藝術(shù)性。例如在學(xué)習(xí)《我與地壇》一文時(shí)，課文后面有這樣一個(gè)問題：“為什么史鐵生自從無意中進(jìn)入到地壇后，就沒長久地離開過它呢”，反問學(xué)生，如果你是史鐵生，你會(huì)有怎樣的感受，讓學(xué)生真正進(jìn)入到這個(gè)角色中，讓他們身臨其境地從史鐵生的角度出發(fā)，在心理上和作者產(chǎn)生共鳴，也就不難理解作者當(dāng)時(shí)復(fù)雜的心情，更深刻地理解課文內(nèi)容。

（2）互動(dòng)性提問。 教師在語文課堂的教學(xué)過程不僅僅是提出問題，解決問題，更多的是通過師生之間互動(dòng)，生生之間互動(dòng)，使學(xué)生積極主動(dòng)地參加到整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中。例如：學(xué)習(xí)《偉大的悲劇》一文時(shí)，首先教師應(yīng)該提問“既然是悲劇又何來偉大一說呢”，讓學(xué)生組成兩個(gè)陣地，互相討論，逐漸達(dá)成一種思想，分辨出“悲”不只是“悲傷，悲痛”，同時(shí)還有“悲壯”的意思，從而得出勇士犧牲了身體，是悲壯的，但是他們勇于探索的精神是偉大的。從而使學(xué)生明白課文的主體思想就是贊揚(yáng)一種為事業(yè)而犧牲的偉大精神，是當(dāng)前所缺乏的一種精神。

（3）求異設(shè)問法。 通過采用相似的事物進(jìn)行比較，找出兩者之間的異同，從而加深學(xué)生對事物特征的認(rèn)識以及理解。例如學(xué)習(xí)《阿房宮賦》時(shí)，作為教師可以將其與《六國論》進(jìn)行比較，分析國家滅亡的原因，兩篇論文的論點(diǎn)是否相同呢，從而使學(xué)生明白兩者滅亡原因的不同，最終達(dá)到觸類旁通的目的，有效地提高教學(xué)效率。

3. 語文課堂教學(xué)中板書的藝術(shù)設(shè)計(jì) 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一些現(xiàn)代性的教學(xué)手法不斷應(yīng)用到教學(xué)中，越來越多地受到教師的重視。但是，無論采用什么樣的教學(xué)方式，語文課堂中的板書設(shè)計(jì)是無可代替的，板書設(shè)計(jì)能夠彰顯執(zhí)教者的教學(xué)思想以及教學(xué)風(fēng)格，炫耀出絢麗的智慧火花，同時(shí)充滿藝術(shù)性的板書設(shè)計(jì)，能夠增強(qiáng)語文課堂教學(xué)的光輝以及色彩。那么如何設(shè)計(jì)語文課堂中的板書，才能夠增加課堂色彩呢，本人認(rèn)為從以下幾方面做起。

（1）板書設(shè)計(jì)精巧美觀。 語文教學(xué)的板書設(shè)計(jì)是建立在視覺心理基礎(chǔ)之上，因此，在設(shè)計(jì)板書時(shí)應(yīng)該符合規(guī)范性以及時(shí)效性等特點(diǎn)，同時(shí)又要追求美的視覺以及美的感受，板書的設(shè)計(jì)不僅僅是線條與文字的簡單組合，而是一種藝術(shù)，創(chuàng)新性地展示形象美、語言美以及布局美。例如：我們在學(xué)習(xí)《陋室銘》時(shí)，可以將文字以及線條結(jié)合成“陋室”的門窗以及屋瓦，這樣一來，不僅使課文的結(jié)構(gòu)清晰，還能夠得到學(xué)生會(huì)心的一笑，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

（2）板書設(shè)計(jì)高度概括。 教師要想提高課堂教學(xué)的效率，應(yīng)該注重板書設(shè)計(jì)的概括性，板書不僅僅能傳達(dá)豐富的課文信息，而且還能夠凸顯文章的主旨。并不是要求教師在黑板上寫得密密麻麻的，型若蛛網(wǎng)，也不要求教師只將甲乙丙丁簡單地結(jié)合在一起，這樣的板書，只會(huì)讓學(xué)生記不住，學(xué)生的筆記來不及記下，既耽誤時(shí)間又不能突出課文的重難點(diǎn)。例如：在學(xué)習(xí)《口技》時(shí)，全文主要是突出一個(gè)“善”字，因此，設(shè)計(jì)本文板書時(shí)，應(yīng)該高度對其進(jìn)行概括，將內(nèi)容以及寫法構(gòu)成一個(gè)大大的“善”字，突出全文的字眼。

（3）板書設(shè)計(jì)直觀形象。 直觀形象地運(yùn)用語文板書的設(shè)計(jì)能夠?qū)⒗硇詵|西與感性東西建立可靠的聯(lián)系，學(xué)生能夠從中學(xué)習(xí)事物以及現(xiàn)象，教師再建立相應(yīng)的板書模型、圖表就能夠?qū)⒄n文內(nèi)容形象生動(dòng)地展現(xiàn)出來，使學(xué)生更好地理解課文內(nèi)容，例如在學(xué)習(xí)《愛蓮說》這篇文章時(shí)，教師在進(jìn)行板書設(shè)計(jì)時(shí)可以將荷花的外形特點(diǎn)與其精神內(nèi)容相結(jié)合在一起，就能夠形象地將課文內(nèi)容與寫法展示得清晰明了。

4. 語文課堂教學(xué)中語言的藝術(shù)設(shè)計(jì) 法國著名教育家盧梭說過：“教育的藝術(shù)是使學(xué)生喜歡你所教的東西?！闭Z文課堂教學(xué)就是展示語文教師教學(xué)藝術(shù)的主要陣地，語言是教師進(jìn)行課堂教學(xué)的重要工具，一般我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，比較受歡迎的講課教師不僅僅具有淵博的專業(yè)知識，而且還具有語文的藝術(shù)性。著名教育家蘇霍姆林斯基說過：“教師的語言在很大程度上決定著學(xué)生在課堂上腦力勞動(dòng)的效率?！毕旅婢捅救说囊恍?shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)以下幾種語文課堂語言藝術(shù)。

（1）語言以情動(dòng)人。 古人說：“感人心者，莫先于情?！币虼苏Z文課堂語言必須具有感彩，或者熱情奔放，或者含情脈脈，或者委婉含蓄等。例如：在學(xué)習(xí)《大堰河，我的保姆》時(shí)，首先教師應(yīng)該有感情地為學(xué)生朗讀整首長詩，在讀到“大堰河，今天看到雪使我想起了你，你的被雪壓蓋的……”，當(dāng)讀到這句飽含深情的語句時(shí)，下面聽課的學(xué)生也會(huì)被感動(dòng)，這樣的朗讀就再次展現(xiàn)了作品的感情以及渲染了課堂氣氛，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和情感。

（2）語言生動(dòng)形象。 教師在引導(dǎo)學(xué)生閱讀以及欣賞充滿思想的美文佳句時(shí)，為了提升學(xué)生的審美情趣，教師的語言必須生動(dòng)形象，充滿美感，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。例如：在學(xué)習(xí)《漁歌子》時(shí)，先讓學(xué)生閉上眼睛，讓同學(xué)在腦子里展現(xiàn)白鷺、流水、桃花以及西塞山的輪廓，在給學(xué)生講解這些時(shí)，通過生動(dòng)形象的語言，將這一幕幕情景展現(xiàn)在學(xué)生的腦海中，形成一幅美麗的畫面。讓學(xué)生仿若生在大自然中，感受到了大自然的生機(jī)勃勃，樂趣無窮。

（3）語言機(jī)智幽默。 前蘇聯(lián)教育家馬卡連柯說過：“教育的技巧在于隨機(jī)應(yīng)變”，課堂環(huán)境是一個(gè)變化的環(huán)境，這就要求教師靈活運(yùn)用課堂環(huán)境，使之符合教學(xué)要求，教師機(jī)智幽默的語言往往會(huì)產(chǎn)生意外的教學(xué)效果。例如：教師正在上課，一只小鳥飛進(jìn)來，東撞西撞，最后被一名同學(xué)抓到了，這時(shí)教師可以這樣說：“小麻雀沒上小學(xué)就想上初中了嗎？可惜它聽不懂我們的課啊，還是放飛它到大自然中去磨煉吧?！蓖ㄟ^這樣的語言，就使課堂氛圍一下放松下來，為下面同學(xué)愉悅學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。

5. 結(jié)束語 總而言之，作為一名優(yōu)秀的語文教師，就必須正確掌握語文教學(xué)特點(diǎn)，充分發(fā)揮語文課堂教學(xué)的藝術(shù)性，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新潛能，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。而不是讓語文課堂氛圍像死水一樣沉寂，這樣不僅影響課堂教學(xué)質(zhì)量，更為重要的是影響學(xué)生的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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篇（7）

在信息技術(shù)迅速發(fā)展的今天，作為歷史學(xué)科該如何依托信息技術(shù)作為認(rèn)知工具，應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐中，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，更好地實(shí)施素質(zhì)教育呢？

一、應(yīng)用信息技術(shù)，提高課堂教學(xué)效率。

應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)是信息技術(shù)用于學(xué)科教學(xué)的最初表現(xiàn)形式，是信息技術(shù)和課程整合的最低層次。教師可以使用現(xiàn)成的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件或多媒體素材庫，選擇其中合適的部分用在自己的講解中，也可利用Powerpoint或者一些多媒體制作工具，綜合利用各種教學(xué)素材編寫自己的演示文稿或多媒體課件，應(yīng)用于課堂教學(xué)。

1、創(chuàng)設(shè)教學(xué)情景，促進(jìn)學(xué)生的情感激發(fā)

利用計(jì)算機(jī)輔助課堂教學(xué)，是當(dāng)前信息技術(shù)用于學(xué)科教學(xué)最普及的一種方式，歷史學(xué)科也不例外。歷史學(xué)科的特點(diǎn)是講述已經(jīng)發(fā)生的事情，而利用計(jì)算機(jī)我們可以創(chuàng)設(shè)同樣的情景，讓學(xué)生具有真實(shí)的情景體驗(yàn)，在特定的情景中理解事物本身。進(jìn)行情景創(chuàng)設(shè)，使學(xué)生置身于歷史事件的環(huán)境之中，激發(fā)學(xué)生的歷史情感。如中的黃海大東溝海戰(zhàn)，可剪輯電影《甲午風(fēng)云》片段，利用多媒體課件再現(xiàn)當(dāng)時(shí)激戰(zhàn)的場面：硝煙彌漫、炮火連天的戰(zhàn)場，清軍愛國官兵的浴血奮戰(zhàn)，鄧世昌駕艦直沖敵艦的壯舉及生動(dòng)感人的旁白，使學(xué)生身臨其境，切身體會(huì)了中華民族的愛國精神，也激發(fā)了他們的愛國主義情感。

2、利用信息技術(shù)突破歷史學(xué)科教學(xué)難點(diǎn)

利用多媒體課件，可以形象地演示歷史學(xué)科中某些復(fù)雜的內(nèi)容。歷史上的一些重大戰(zhàn)役，頭緒眾多。傳統(tǒng)的教學(xué)手段難以達(dá)到良好的效果，而利用多媒體把戰(zhàn)爭進(jìn)程制作成動(dòng)畫，演示戰(zhàn)爭動(dòng)態(tài)的變化進(jìn)程，就可以使學(xué)生一目了然。如，可把日軍的進(jìn)攻路線制作成動(dòng)畫，從陸戰(zhàn)到海戰(zhàn)，從朝鮮到遼東，中日戰(zhàn)爭的進(jìn)程清晰可見。在演示動(dòng)畫的同時(shí)，教師還可以對具體過程進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹v解，這樣學(xué)生既把握了整個(gè)進(jìn)程的全局，又對具體戰(zhàn)役有了充分了解，有利于他們對歷史事件正確的判斷和結(jié)論。

3、利用信息技術(shù)豐富歷史教學(xué)手法

利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，通過教師合理的設(shè)計(jì)與選擇，利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)代替了幻燈、投影、粉筆、黑板等傳統(tǒng)媒體，極大地豐富了我們的教學(xué)手段，使我們傳統(tǒng)的用“一張嘴巴”干巴巴的說教變成多感官的刺激，使抽象的變得具體形象、使看不見的變成看得見、使“靜”的變成“動(dòng)”的，這時(shí)使我們有可能為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)盡可能真實(shí)的情景，更加符合學(xué)生的認(rèn)識規(guī)律，更能為學(xué)生所接受。

二、利用信息技術(shù)更好地實(shí)施研究課程。

當(dāng)前實(shí)施素質(zhì)教育的重點(diǎn)在于研究課程的開設(shè)。信息技術(shù)拓寬了人們獲取信息的渠道和范圍，極大地豐富了信息資源，為以個(gè)性化、自主及交互式的學(xué)習(xí)為特征的研究型課程提供了實(shí)施的條件和空間，使生動(dòng)、活潑、主動(dòng)的學(xué)習(xí)得以進(jìn)行。

1、利用信息技術(shù)收集、整理、歸納史料

古今中外歷史內(nèi)容豐富多彩，我們的教科書上所涉及的極其有限，研究課程的開設(shè)大大地拓展了學(xué)生的知識面。如在實(shí)踐中，我給學(xué)生的課題是“工業(yè)革命與生態(tài)環(huán)境”，這是一個(gè)綜合性課題，它不單單是歷史學(xué)科的內(nèi)容，還涉及地理、生物等學(xué)科。關(guān)于工業(yè)革命的內(nèi)容，教材上雖有，但涉及較少，關(guān)于它的影響也只提到的是對政治、經(jīng)濟(jì)的影響。因此，要完成此課題必須大量查找課外資料，而信息技術(shù)的發(fā)展為此提供了豐富的資源環(huán)境。用信息技術(shù)提供資源環(huán)境就是突破書本是知識主要來源的限制，用各種相關(guān)資源來開闊學(xué)生視野，拓展學(xué)生的思路。在研究型課程開設(shè)的過程中，許多學(xué)生已經(jīng)能利用網(wǎng)上資源圍繞選題收集資料，下載并保存有關(guān)資源。

2、利用信息技術(shù)開展問題的研究

在豐富資源環(huán)境學(xué)習(xí)下，可以培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、分析信息解決問題的能力。學(xué)生在對大量信息篩選的過程中，實(shí)現(xiàn)對事物的多層的了解，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生新的問題。因此教師在課題實(shí)施前應(yīng)做好充分準(zhǔn)備，指導(dǎo)學(xué)生解決問題。教師可以在課題實(shí)施前將所需的資源整理好，保存在某一特定文件夾或做成內(nèi)容網(wǎng)站，讓學(xué)生訪問該文件夾來選擇有用信息，也可以為學(xué)生提供適當(dāng)?shù)膮⒖夹畔ⅲ缇W(wǎng)址、搜索引擎、相關(guān)人物資料，由學(xué)生自己去Internet或資源庫中去搜索材料。學(xué)生通過搜集材料對工業(yè)革命有了玩全面的了解，經(jīng)過綜合分析認(rèn)識到了在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的同時(shí)必須注意生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，得出了這一當(dāng)今人類共同關(guān)心的問題。同時(shí)對其它學(xué)科也有了更深的認(rèn)識，這大大拓展了學(xué)生的知識面，培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)科之間的綜合能力及分析能力。

3、利用信息技術(shù)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)歷史的能力

利用信息技術(shù)，讓學(xué)生掌握學(xué)習(xí)歷史的方法，培養(yǎng)學(xué)生綜合學(xué)習(xí)能力..使學(xué)生從傳統(tǒng)的被動(dòng)接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)和研究性學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)利用網(wǎng)上資源進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)利用網(wǎng)絡(luò)通訊工具進(jìn)行協(xié)商交流。通過討論、交流不斷豐富對研究課題的認(rèn)識，在任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下培養(yǎng)學(xué)生合作意識以及小組協(xié)作學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)能力，在一個(gè)小組內(nèi)學(xué)生合作查找所需的信息，通過討論取得一致意見，解決問題。這樣遞增了學(xué)生學(xué)習(xí)的參與率，提高了學(xué)習(xí)的競爭力，同時(shí)培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神。

信息技術(shù)的發(fā)展更有利于學(xué)生創(chuàng)作能力的培養(yǎng)。教師可以利用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課外創(chuàng)作，加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，發(fā)揮各類學(xué)生的特長。作為歷史學(xué)科可以指導(dǎo)學(xué)生利用信息技術(shù)制作歷史小報(bào)。本學(xué)期我區(qū)舉辦了學(xué)生歷史小報(bào)的評比活動(dòng)，從各校學(xué)生的作品來看，都利用了信息技術(shù)這一高科技手段。學(xué)生利用網(wǎng)上資源進(jìn)行排版設(shè)計(jì)，作品圖文并茂，布局合理，主題明確。取得這們的成果都離不開信息技術(shù)的支持，通過這樣的課外活動(dòng)使得學(xué)生的創(chuàng)造潛能得到了充分的挖掘，達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力的教育目標(biāo)。

篇（8）

21世紀(jì)是信息化時(shí)代，信息技術(shù)已經(jīng)滲透到社會(huì)生活的方方面面，基礎(chǔ)教育也必然受到其深刻影響。傳統(tǒng)教育因教育因教學(xué)形式單一，教學(xué)手段落后，效率低下，日益顯示其弊端，大膽地進(jìn)行教學(xué)手段革新，運(yùn)用現(xiàn)代化的信息技術(shù)手段輔助教學(xué)，努力提高教學(xué)信息化水平，強(qiáng)化課堂教學(xué)效果的呼聲越來越高。

提高教育信息化水平，促進(jìn)語文教學(xué)與計(jì)算機(jī)教學(xué)的有機(jī)融合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)語文的興趣，增加課堂的容量，大力提高語文學(xué)科教學(xué)質(zhì)量，是當(dāng)前語文教學(xué)實(shí)踐中需要解決的一個(gè)現(xiàn)實(shí)問題。

語文老師緊緊抓住提高學(xué)生素質(zhì)和教學(xué)質(zhì)量這一中心任務(wù)，努力探索信息技術(shù)與語文學(xué)科整合的契合點(diǎn)，認(rèn)真做好以下幾方面工作。

一、要充分認(rèn)識信息技術(shù)與語文學(xué)科的優(yōu)化整合的重要性

當(dāng)今世界，信息化是社會(huì)發(fā)展的必然要求，教育信息化也將成為教育發(fā)展的總趨勢。可是，傳統(tǒng)教育模式對我國教育的影響仍然很大，素質(zhì)教育口號已經(jīng)提出來，但實(shí)施起來難度很大，不少學(xué)生厭學(xué)情緒嚴(yán)重，語文課堂仍然是方法簡單，結(jié)構(gòu)單一，效率低下。實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)工作的優(yōu)化整合，全面推動(dòng)素質(zhì)教育的實(shí)施，是改變這一現(xiàn)狀的一條最佳途徑。信息技術(shù)的運(yùn)用會(huì)帶來語文課堂教學(xué)的一系列變化：首先是教學(xué)方式的變化，其次是教師角色的變化，再次是學(xué)生思維過程的變化。

信息技術(shù)教育是語文學(xué)科教育的重要輔助手段。在語文學(xué)科教學(xué)過程中，適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，既能拓寬學(xué)生的視野和知識面，又能促進(jìn)語文學(xué)習(xí)的綜合效應(yīng)，改善學(xué)生參與語文教學(xué)的條件，提高學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)新精神。語文教學(xué)與信息技術(shù)教育的整合，可以極大地拓展語文教學(xué)空間，為師生提供直觀和便捷的教學(xué)手段，讓師生在教學(xué)中多向互動(dòng)，共享優(yōu)質(zhì)的教育資源，從而大大提高語文教學(xué)質(zhì)量。

二、如何讓信息技術(shù)與語文學(xué)科實(shí)現(xiàn)優(yōu)化整合

信息技術(shù)與語文學(xué)科的優(yōu)化整合才能充分發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)優(yōu)勢，信息技術(shù)與語文學(xué)科教學(xué)過程融合在一起，可以加深學(xué)生對語文學(xué)科學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解，更好地培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)、認(rèn)知能力和創(chuàng)新能力。

只有實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與語文學(xué)科的優(yōu)化整合，才能使學(xué)生更好地掌握語文知識，利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段及時(shí)獲取信息，分析、綜合并熟練表達(dá)信息。

為了最大限度地優(yōu)化整合信息技術(shù)與語文學(xué)科教學(xué)，我們必須找準(zhǔn)二者的最佳整合點(diǎn)：

1.要優(yōu)化整合課堂教學(xué)資源

多媒體教學(xué)對語文學(xué)習(xí)極為重要。我充分利用最新的“班班通”教學(xué)設(shè)備，搜集整理網(wǎng)上教育資源，對“無憂無慮語文網(wǎng)”、“真語文網(wǎng)”、“yuwen789”、“優(yōu)教通網(wǎng)”、“福建教育資源公共服務(wù)平臺”、“網(wǎng)易教育頻道”、“搜狐教育頻道”等網(wǎng)站上的有關(guān)資料進(jìn)行下載，加以分類整理，并不斷更新，建立自己系統(tǒng)的教學(xué)資源庫和學(xué)生教學(xué)資源庫。

我努力嘗試在語文教學(xué)中運(yùn)用信息技術(shù)手段。例如，在教學(xué)《蘇州園林》時(shí)，為了讓身處學(xué)生對文中的意境有直觀體會(huì)，我從網(wǎng)上下載了一些蘇州園林的圖片提供給學(xué)生參考，使學(xué)生得到真實(shí)而直觀的體驗(yàn)，提高閱讀說明文的興趣。又如，在教學(xué)戲劇《放下你的鞭子》一課中，播放相關(guān)影音資料，并和學(xué)生一起交流、欣賞劇中演員的精彩表演。這樣，有效拓寬了學(xué)生視野，激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣。

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的課堂教學(xué)，我與學(xué)生之間進(jìn)行了充分交流，努力營造融洽、活躍、雙向交流的課堂氣氛，提高學(xué)生參與欲望，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力。

2.指導(dǎo)學(xué)生課外自主學(xué)習(xí)

課外自主學(xué)習(xí)是課堂教學(xué)的延伸和必要補(bǔ)充。利用好網(wǎng)絡(luò)信息平臺，師生可以共享優(yōu)質(zhì)教育資源。

我在網(wǎng)上指導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，我把語文閱讀方法的材料和課件在班級公共郵箱、QQ郵箱或班級微信平臺上，并下載了多部課文影音資料，刻錄在光盤上，免費(fèi)供學(xué)生使用，使部分條件好的學(xué)生可以利用家中電腦播放多媒體課件，自主復(fù)習(xí)學(xué)過的知識，理清知識點(diǎn)之間的相互關(guān)系。通過我精心設(shè)計(jì)的習(xí)題鞏固學(xué)到的知識，學(xué)生還可以結(jié)合自身情況，掌握學(xué)習(xí)進(jìn)度和內(nèi)容，最大限度地提高學(xué)習(xí)有效性。

社會(huì)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的普及要求我們培養(yǎng)出具備多種渠道獲取信息能力的人才。因此，我們必須最大限度地優(yōu)化整合信息技術(shù)與語文學(xué)科教學(xué)，讓學(xué)生從網(wǎng)絡(luò)資源中學(xué)到豐富多彩的知識。我們必須努力培養(yǎng)學(xué)生的問題意識、實(shí)踐能力及創(chuàng)新精神，讓全體學(xué)生的整體素質(zhì)和能力都得到全面的、和諧發(fā)展。

3.及時(shí)反饋教育信息

語文教師要教會(huì)學(xué)生正確運(yùn)用祖國的語言文字。為完成這一任務(wù)，必須加快教學(xué)過程中的考試反饋速度。我認(rèn)真研讀《語文課程標(biāo)準(zhǔn)》（2011年修訂版），對學(xué)生在每個(gè)階段、每個(gè)學(xué)期、每個(gè)學(xué)年所必須掌握的教學(xué)內(nèi)容，所必須具備的各種能力做到心里有數(shù)，只有這樣，才能適時(shí)調(diào)整教學(xué)方式、進(jìn)度、難易度，避免在教學(xué)中出現(xiàn)偏差。

為了迅速及時(shí)地反饋學(xué)生學(xué)習(xí)情況，我們可以借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運(yùn)用教學(xué)測評系統(tǒng)組題、評測；學(xué)生作完試題后，可以利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行試題正誤的初步估算并找出原因。教師可以在最短時(shí)間內(nèi)分析試題，得出正確結(jié)論，進(jìn)而指導(dǎo)自己的教學(xué)，從而取得良好效果。

三、學(xué)科整合要求高素質(zhì)的語文教師

新時(shí)代的到來、新技術(shù)的應(yīng)用對語文老師提出了更高要求。

1.要有相應(yīng)的理論素養(yǎng)

語文教師要認(rèn)真學(xué)習(xí)新課程理論，吸收他人研究成果，積極參加教育理論的進(jìn)修培訓(xùn)，接受先進(jìn)的教育理論，用先進(jìn)理論武裝頭腦，用先進(jìn)理論指導(dǎo)教學(xué)實(shí)踐，做研究型教師、專家型教師。

2.要具備教學(xué)基本功

教師必須具備研究教材，創(chuàng)造性地使用教材的基本功。采取不同的教學(xué)方法，選擇最佳教學(xué)內(nèi)容，采用最佳的教學(xué)方式，從而達(dá)到最理想的教學(xué)效果。

3.要掌握高超的授課藝術(shù)

教師必須通過自學(xué)或進(jìn)修培訓(xùn)，熟練掌握多媒體教學(xué)手段，讓信息技術(shù)與學(xué)科課程完美整合，提高授課藝術(shù)，努力構(gòu)建高效課堂。

4.要掌握設(shè)計(jì)和制作多媒體課件的能力

教師必須能夠獨(dú)立制作出符合學(xué)生實(shí)際的多媒體作品，在授課過程中才能應(yīng)用自如。

5.要加強(qiáng)師生雙方的互動(dòng)活動(dòng)

在信息技術(shù)輔助語文教學(xué)過程中，必須充分發(fā)揮學(xué)生主體性和教師主導(dǎo)性，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與教學(xué)整個(gè)過程，倡導(dǎo)教學(xué)過程中的雙向和多向互動(dòng)，同時(shí)教師適時(shí)地加以指導(dǎo)、點(diǎn)撥，力求做到精講和善導(dǎo)，以強(qiáng)化課堂教學(xué)效果。

四、學(xué)科整合必須遵循幾個(gè)基本原則

1.科學(xué)性原則

科學(xué)性原則主要有兩個(gè)方面內(nèi)涵：一是教育理論，二是設(shè)計(jì)制作。

教育理論要科學(xué)合理，符合教育規(guī)律。設(shè)計(jì)制作也要符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，結(jié)構(gòu)合理，操作便捷。語文教學(xué)課件的制作應(yīng)特別注意這一點(diǎn)。課件的知識體系要科學(xué)和完整，內(nèi)容要正確和規(guī)范，不能漏洞百出，不能對學(xué)生有誤導(dǎo)作用。

2.適用性原則

適用性包括信息技術(shù)應(yīng)用的適用性和教學(xué)過程的適用性兩個(gè)方面。不論利用網(wǎng)絡(luò)還是制作課件，都要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，依據(jù)學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，完成各種資源素材的選擇和教學(xué)內(nèi)容的確定，并就結(jié)構(gòu)安排和呈現(xiàn)方式提出最佳方案，最終完成制作。

現(xiàn)代信息技術(shù)手段始終只是一種重要的教學(xué)輔助手段，教師使用多媒體技術(shù)輔助教學(xué)不是越多越好，而要適度。教師應(yīng)當(dāng)把主要精力投放到鉆研教材和學(xué)生、研究教法和學(xué)法上，才有可能選擇最佳的教學(xué)途徑、科學(xué)的教學(xué)方法和符合教學(xué)要求的授課形式。信息技術(shù)手段使用過多反而會(huì)分散學(xué)生注意力，嘩眾取寵，華而不實(shí)，事倍功半，最終影響課堂教學(xué)實(shí)際效果。

篇（9）

20xx年秋季學(xué)期以來，我們積極參與湖北省“課內(nèi)比教學(xué)，課外訪萬家”活動(dòng)，按照學(xué)校教務(wù)處和數(shù)學(xué)教研組的安排，扎扎實(shí)實(shí)地開展了備課、說課、觀課、議課等一系列“課內(nèi)比教學(xué)”活動(dòng)。該項(xiàng)活動(dòng)讓我在數(shù)學(xué)教學(xué)中有了新收獲，特別是對構(gòu)建和諧數(shù)學(xué)課堂有了新認(rèn)識。通過上課、觀課、議課，我認(rèn)為數(shù)學(xué)教師在整個(gè)數(shù)學(xué)探究學(xué)習(xí)過程中，要從傳統(tǒng)的角色中走出來，努力創(chuàng)設(shè)輕松和諧的教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生在和諧的、寬松的數(shù)學(xué)課堂里遨游，感受學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的美妙，領(lǐng)悟數(shù)學(xué)來源于生活又服務(wù)于生活。

一、和諧的數(shù)學(xué)課堂是學(xué)生輕松體驗(yàn)的場所

試想，鈴聲響后，學(xué)生看見講臺前板著臉的老師，誰還能輕松起來？因此，教師要努力保持微笑，不要刻意讓學(xué)生體驗(yàn)到學(xué)習(xí)壓力。本來來自家長、社會(huì)、同學(xué)的重重壓力已經(jīng)讓學(xué)生喘不過氣來，有的教師還喜歡一上課就先給學(xué)生來個(gè)下馬威，背定理呀、法則呀、公式呀……這怎能讓學(xué)生輕松起來？相反，善意的微笑，平易近人的表情，關(guān)懷愛護(hù)鼓勵(lì)的發(fā)問，輕松耐心的回答，如“好”、“很好”、“很有創(chuàng)意”……在這種課堂氛圍中，學(xué)生心情舒暢，變機(jī)械模仿為心領(lǐng)神會(huì)，變被動(dòng)接受為主動(dòng)探究。教師要因時(shí)、因地、因人、適時(shí)地對教材進(jìn)行再加工，使教學(xué)過程輕松、活潑和有效。有時(shí)面對學(xué)生的差錯(cuò)，不要聲色俱厲，要幫助學(xué)生分析形成差錯(cuò)的原因，并指明修正錯(cuò)誤的方向。這樣的數(shù)學(xué)課堂如同磁石般富有吸引力，讓學(xué)生留連忘返，學(xué)生不僅愿學(xué)，而且樂學(xué)。

二、和諧的數(shù)學(xué)課堂是學(xué)生自由發(fā)展的天地

強(qiáng)烈的表現(xiàn)欲望是孩子們的天性，所以，數(shù)學(xué)教師不能用成人的“規(guī)矩”去抑制他們的創(chuàng)新思維火花，在數(shù)學(xué)課堂上要松開手、放寬心，讓學(xué)生自己去推導(dǎo)、去感受、去領(lǐng)悟。

比如講授《圓的面積》時(shí)，課前讓學(xué)生動(dòng)手制作學(xué)具“圓”，課中讓學(xué)生將所制作的圓等分成16等份后重新拼成新的圖形，讓學(xué)生探究推導(dǎo)出“圓的面積計(jì)算公式”；研究一元一次方程時(shí)，利用學(xué)生對數(shù)學(xué)游戲的興趣，引入數(shù)學(xué)游戲豐富課堂，引用其中的必要知識導(dǎo)入新知識……要給學(xué)生展示自己的機(jī)會(huì)，讓他們用自己的方式一起探究學(xué)習(xí)。

以贊許的微笑、鼓勵(lì)的點(diǎn)頭、發(fā)自內(nèi)心的稱贊拉近與學(xué)生的距離，一個(gè)和諧的、充滿人文關(guān)懷的數(shù)學(xué)課堂就悄悄地來到了我們的身邊。

三、和諧的數(shù)學(xué)課堂是人人學(xué)有價(jià)值的數(shù)學(xué)

在每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，都要力求給學(xué)生創(chuàng)造一種思維情境，調(diào)動(dòng)眼、腦、口、手等多種感官動(dòng)起來，讓學(xué)生多看一看、想一想、做一做、議一議，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，營造學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的氛圍，給學(xué)生創(chuàng)造更多自我表現(xiàn)的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生獲得成功的快樂。 如講授《弧長和扇形面積》時(shí)，課前讓學(xué)生收集生活中的“扇形實(shí)物”和折“紙扇”一把，并讓學(xué)生用直尺、繩子、量角器分別測量出“紙扇”扇葉兩邊的長、頂邊的弧長，以及扇葉兩邊夾角（圓心角）的度數(shù)，做好記錄，算出“紙扇”的周長。課中由已學(xué)“圓”的周長計(jì)算公式，引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)出“1°和n°圓心角所對的弧長公式”，然后讓學(xué)生根據(jù)“弧長公式l=(nπR)/180”求出所折“紙扇”的弧長和周長，比較手工用“繩子”測量計(jì)算扇子的弧長、周長和用“公式”計(jì)算的結(jié)果，并肯定公式計(jì)算不僅精確度高，而且給人們的生活帶來了便捷。這樣，學(xué)生在輕松愉悅中學(xué)到了知識，掌握了知識，他們的心靈在和諧的氛圍中得以舒展。實(shí)踐充分證明，教師與學(xué)生心心相印，教師的行動(dòng)成為學(xué)生的楷模，教師的知識成為學(xué)生探索追求知識的磁鐵，和諧的師生關(guān)系提高了數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的效率，也促進(jìn)了學(xué)生和諧、均衡而有個(gè)性地發(fā)展，也就不難實(shí)現(xiàn)新課程“人人學(xué)有價(jià)值的數(shù)學(xué)”這一目標(biāo)了。

四、和諧的數(shù)學(xué)課堂是一個(gè)和睦的大家庭

篇（10）

1.2矩陣向量的編排。矢量、張量和矩陣符號用黑斜體字母表示,矩陣元素用白斜體字母表示。

1.3數(shù)值范圍符號。GB7714-87中提出數(shù)值范圍符號用波浪號“-”。用“-”表示百分率范圍時(shí)~”前的“％”不能省略,如30%-70%,不能寫成30-70%,這不符合規(guī)定。

2.確使用三角函數(shù)符號

2.1余切和余切符號。在以往的教科書中,x的正切、余切、反正切及反余切的符號分別為tgx.ctgx.arctgx.amclgx。GB310211-93已將這4個(gè)函數(shù)符兮規(guī)定為tanx,cotx,arrtanx.arccotx，并已明確將ctgx和mxtgx取消,因此,編輯加應(yīng)執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)。

2.2反三角函數(shù)不能寫成一次方的形式。以往的科技期刊中,常見反正弦、反余弦、反雙曲正弦、反雙曲余弦寫成siiT1x.cos'1x.sinh'1x,och-'x,因?yàn)檫@種表達(dá)方式很容易與負(fù)一次方混淆,因此，應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)將上述反三角函數(shù)寫成arcsinx,arccosx’arcsinhx,arcoshx0

3.數(shù)學(xué)公式的編排

科技期刊的版面往往比較緊張,應(yīng)在有限的版面增大刊物的信息容ft,因此,為了節(jié)省版面,應(yīng)要采取以下措施：

3.1公式盡量緊排。科技期刊中,對重要的、有序號的或很長的公式采用居中排,而簡單的、敘述性的公式采用串行排的方式,以節(jié)省版面。

32公式中的符號采用接排的形式

式中：P-地基土的密度;V.-地基土的縱波波速;k,-切向彈簧剛度系數(shù)。

這樣的fl琺浪費(fèi)版面,建議^用下列方法排：

3.3直排分式變?yōu)闄M排分式,指數(shù)函e'改為expx,

3.4數(shù)學(xué)式轉(zhuǎn)行規(guī)則。

3.4.1—般規(guī)則。GB310111-93規(guī)定,當(dāng)一^學(xué)式或方程式需要斷開,用2行或多行表示時(shí),最好在緊靠其中記號=,+或/后斷開,而在下一行開頭不應(yīng)重復(fù)這一記號,上下式盡可能在等號“=”艦齊。

3.4.2根式轉(zhuǎn)行。較長或較復(fù)雜的根式需要轉(zhuǎn)行時(shí),可將其改寫成分觸數(shù)的形式,然后進(jìn)行，

   3.4.3矩陣和行列式不能轉(zhuǎn)行。