时间：2023-03-22 17:43:46
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关键词微电子技术集成系统微机电系统DNA芯片
1引言
综观人类社会发展的文明史，一切生产方式和生活方式的重大变革都是由于新的科学发现和新技术的产生而引发的，科学技术作为革命的力量，推动着人类社会向前发展。从50多年前晶体管的发明到目前微电子技术成为整个信息社会的基础和核心的发展历史充分证明了“科学技术是第一生产力”。信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式，与材料和能源一起是人类社会的重要资源，但对它的利用却仅仅是开始。当前面临的信息革命以数字化和网络化作为特征。数字化大大改善了人们对信息的利用，更好地满足了人们对信息的需求；而网络化则使人们更为方便地交换信息，使整个地球成为一个“地球村”。以数字化和网络化为特征的信息技术同一般技术不同，它具有极强的渗透性和基础性，它可以渗透和改造各种产业和行业，改变着人类的生产和生活方式，改变着经济形态和社会、政治、文化等各个领域。而它的基础之一就是微电子技术。可以毫不夸张地说，没有微电子技术的进步，就不可能有今天信息技术的蓬勃发展，微电子已经成为整个信息社会发展的基石。
50多年来微电子技术的发展历史，实际上就是不断创新的过程，这里指的创新包括原始创新、技术创新和应用创新等。晶体管的发明并不是一个孤立的精心设计的实验，而是一系列固体物理、半导体物理、材料科学等取得重大突破后的必然结果。1947年发明点接触型晶体管、1948年发明结型场效应晶体管以及以后的硅平面工艺、集成电路、CMOS技术、半导体随机存储器、CPU、非挥发存储器等微电子领域的重大发明也都是一系列创新成果的体现。同时，每一项重大发明又都开拓出一个新的领域，带来了新的巨大市场，对我们的生产、生活方式产生了重大的影响。也正是由于微电子技术领域的不断创新，才能使微电子能够以每三年集成度翻两番、特征尺寸缩小倍的速度持续发展几十年。自1968年开始，与硅技术有关的学术论文数量已经超过了与钢铁有关的学术论文，所以有人认为，1968年以后人类进入了继石器、青铜器、铁器时代之后硅石时代（siliconage）〖1〗。因此可以说社会发展的本质是创新，没有创新，社会就只能被囚禁在“超稳态”陷阱之中。虽然创新作为经济发展的改革动力往往会给社会带来“创造性的破坏”，但经过这种破坏后，又将开始一个新的处于更高层次的创新循环，社会就是以这样螺旋形上升的方式向前发展。
在微电子技术发展的前50年，创新起到了决定性的作用，而今后微电子技术的发展仍将依赖于一系列创新性成果的出现。我们认为：目前微电子技术已经发展到了一个很关键的时期，21世纪上半叶，也就是今后50年微电子技术的发展趋势和主要的创新领域主要有以下四个方面：以硅基CMOS电路为主流工艺；系统芯片（SystemOnAChip，SOC）为发展重点；量子电子器件和以分子（原子）自组装技术为基础的纳米电子学；与其他学科的结合诞生新的技术增长点，如MEMS，DNAChip等。
221世纪上半叶仍将以硅基CMOS电路为主流工艺
微电子技术发展的目标是不断提高集成系统的性能及性能价格比，因此便要求提高芯片的集成度，这是不断缩小半导体器件特征尺寸的动力源泉。以MOS技术为例，沟道长度缩小可以提高集成电路的速度；同时缩小沟道长度和宽度还可减小器件尺寸，提高集成度，从而在芯片上集成更多数目的晶体管，将结构更加复杂、性能更加完善的电子系统集成在一个芯片上；此外，随着集成度的提高，系统的速度和可靠性也大大提高，价格大幅度下降。由于片内信号的延迟总小于芯片间的信号延迟，这样在器件尺寸缩小后，即使器件本身的性能没有提高，整个集成系统的性能也可以得到很大的提高。
自1958年集成电路发明以来，为了提高电子系统的性能，降低成本，微电子器件的特征尺寸不断缩小，加工精度不断提高，同时硅片的面积不断增大。集成电路芯片的发展基本上遵循了Intel公司创始人之一的GordonE．Moore1965年预言的摩尔定律，即每隔三年集成度增加4倍，特征尺寸缩小倍。在这期间，虽然有很多人预测这种发展趋势将减缓，但是微电子产业三十多年来发展的状况证实了Moore的预言[2]。而且根据我们的预测，微电子技术的这种发展趋势还将在21世纪继续一段时期，这是其它任何产业都无法与之比拟的。
现在，0．18微米CMOS工艺技术已成为微电子产业的主流技术，0．035微米乃至0．020微米的器件已在实验室中制备成功，研究工作已进入亚0．1微米技术阶段，相应的栅氧化层厚度只有2．0～1．0nm。预计到2010年，特征尺寸为0．05～0．07微米的64GDRAM产品将投入批量生产。
21世纪，起码是21世纪上半叶,微电子生产技术仍将以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术为主流。尽管微电子学在化合物和其它新材料方面的研究取得了很大进展；但还不具备替代硅基工艺的条件。根据科学技术的发展规律，一种新技术从诞生到成为主流技术一般需要20到30年的时间，硅集成电路技术自1947年发明晶体管1958年发明集成电路,到60年代末发展成为大产业也经历了20多年的时间。另外，全世界数以万亿美元计的设备和技术投入，已使硅基工艺形成非常强大的产业能力；同时，长期的科研投入已使人们对硅及其衍生物各种属性的了解达到十分深入、十分透彻的地步，成为自然界100多种元素之最，这是非常宝贵的知识积累。产业能力和知识积累决定了硅基工艺起码将在50年内仍起重要作用，人们不会轻易放弃。
目前很多人认为当微电子技术的特征尺寸在2015年达到0．030～0．015微米的“极限”之后，将是硅技术时代的结束，这实际上是一种误解。且不说微电子技术除了以特征尺寸为代表的加工工艺技术之外，还有设计技术、系统结构等方面需要进一步的大力发展，这些技术的发展必将使微电子产业继续高速增长。即使是加工工艺技术，很多著名的微电子学家也预测，微电子产业将于2030年左右步入像汽车工业、航空工业这样的比较成熟的朝阳工业领域。即使微电子产业步入汽车、航空等成熟工业领域，它仍将保持快速发展趋势，就像汽车、航空工业已经发展了50多年仍极具发展潜力一样。
随着器件的特征尺寸越来越小，不可避免地会遇到器件结构、关键工艺、集成技术以及材料等方面的一系列问题，究其原因，主要是：对其中的物理规律等科学问题的认识还停留在集成电路诞生和发展初期所形成的经典或半经典理论基础上，这些理论适合于描述微米量级的微电子器件，但对空间尺度为纳米量级、空间尺度为飞秒量级的系统芯片中的新器件则难以适用；在材料体系上，SiO2栅介质材料、多晶硅／硅化物栅电极等传统材料由于受到材料特性的制约，已无法满足亚50纳米器件及电路的需求；同时传统器件结构也已无法满足亚50纳米器件的要求，必须发展新型的器件结构和微细加工、互连、集成等关键工艺技术。具体的需要创新和重点发展的领域包括：基于介观和量子物理基础的半导体器件的输运理论、器件模型、模拟和仿真软件，新型器件结构，高k栅介质材料和新型栅结构，电子束步进光刻、13nmEUV光刻、超细线条刻蚀，SOI、GeSi／Si等与硅基工艺兼容的新型电路，低K介质和Cu互连以及量子器件和纳米电子器件的制备和集成技术等。
3量子电子器件（QED）和以分子原子自组装技术为基础的纳米电子学将带来崭新的领域
在上节我们谈到的以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术，可称之为“scalingdown”，与此同时我们必须注意“bottomup”。“bottomup”最重要的领域有二个方面：
(1)量子电子器件（QED—QuantumElectronDevice）这里包括单电子器件和单电子存储器等。它的基本原理是基于库仑阻塞机理控制一个或几个电子运动，由于系统能量的改变和库仑作用，一个电子进入到一个势阱，则将阻止其它电子的进入。在单电子存储器中量子阱替代了通常存储器中的浮栅。它的主要优点是集成度高；由于只有一个或几个电子活动所以功耗极低；由于相对小的电容和电阻以及短的隧道穿透时间，所以速度很快；且可用于多值逻辑和超高频振荡。但它的问题是制造比较困难，特别是制造大量的一致性器件很困难；对环境高度敏感，可靠性难以保证；在室温工作时要求电容极小（αF），要求量子点大小在几个纳米。这些都为集成成电路带来了很大困难。
因此，目前可以认为它们的理论是清楚的，工艺有待于探索和突破。
(2)以原子分子自组装技术为基础的纳米电子学。这里包括量子点阵列（QCA—Quantum－dotCellularAutomata)和以碳纳米管为基础的原子分子器件等。
量子点阵列由量子点组成，至少由四个量子点,它们之间以静电力作用。根据电子占据量子点的状态形成“0”和“1”状态。它在本质上是一种非晶体管和无线的方式达到阵列的高密度、低功耗和实现互连。其基本优势是开关速度快，功耗低，集成密度高。但难以制造，且对值置变化和大小改变都极为灵敏，0．05nm的变化可以造成单元工作失效。
以碳纳米管为基础的原子分子器件是近年来快速发展的一个有前景的领域。碳原子之间的键合力很强，可支持高密度电流，而热导性能类似于金刚石，能在高集成度时大大减小热耗散，性质类金属和半导体，特别是它有三种可能的杂交态，而Ge、Si只有一个。这些都使碳纳米管（CNT）成为当前科研热点，从1991年发现以来，现在已有大量成果涌现，北京大学纳米中心彭练矛教授也已制备出0．33纳米的CNT并提出“T形结”作为晶体管的可能性。但是问题是如何去生长有序的符合设计性能的CNT器件，更难以集成。
目前“bottomup”的量子器件和以自组装技术为基础的纳米器件在制造工艺上往往与“Scalingdown”的加工方法相结合以制造器件。这对于解决高集成度CMOS电路的功耗制约将会带来突破性的进展。
QCA和CNT器件不论在理论上还是加工技术上都有大量工作要做，有待突破，离开实际应用还需较长时日！但这终究是一个诱人探索的领域，我们期待它们将创出一个新的天地。
4系统芯片（SystemOnAChip）是21世纪微电子技术发展的重点
在集成电路（IC）发展初期，电路设计都从器件的物理版图设计入手，后来出现了集成电路单元库（Cell－Lib），使得集成电路设计从器件级进入逻辑级，这样的设计思路使大批电路和逻辑设计师可以直接参与集成电路设计，极大地推动了IC产业的发展。但集成电路仅仅是一种半成品，它只有装入整机系统才能发挥它的作用。IC芯片是通过印刷电路板（PCB）等技术实现整机系统的。尽管IC的速度可以很高、功耗可以很小，但由于PCB板中IC芯片之间的连线延时、PCB板可靠性以及重量等因素的限制，整机系统的性能受到了很大的限制。随着系统向高速度、低功耗、低电压和多媒体、网络化、移动化的发展，系统对电路的要求越来越高，传统集成电路设计技术已无法满足性能日益提高的整机系统的要求。同时，由于IC设计与工艺技术水平提高，集成电路规模越来越大，复杂程度越来越高，已经可以将整个系统集成为一个芯片。目前已经可以在一个芯片上集成108－109个晶体管，而且随着微电子制造技术的发展，21世纪的微电子技术将从目前的3G时代逐步发展到3T时代（即存储容量由G位发展到T位、集成电路器件的速度由GHz发展到灯THz、数据传输速率由Gbps发展到Tbps，注：1G=109、1T=1012、bps：每秒传输数据位数）。
正是在需求牵引和技术推动的双重作用下，出现了将整个系统集成在一个微电子芯片上的系统芯片（SystemOnAChip，简称SOC）概念。
系统芯片（SOC）与集成电路（IC）的设计思想是不同的，它是微电子设计领域的一场革命，它和集成电路的关系与当时集成电路与分立元器件的关系类似，它对微电子技术的推动作用不亚于自50年代末快速发展起来的集成电路技术。
SOC是从整个系统的角度出发，把处理机制、模型算法、芯片结构、各层次电路直至器件的设计紧密结合起来，在单个（或少数几个）芯片上完成整个系统的功能，它的设计必须是从系统行为级开始的自顶向下（Top－Down）的。很多研究表明，与IC组成的系统相比，由于SOC设计能够综合并全盘考虑整个系统的各种情况，可以在同样的工艺技术条件下实现更高性能的系统指标。例如若采用SOC方法和0．35μm工艺设计系统芯片,在相同的系统复杂度和处理速率下，能够相当于采用0．18～0.25μm工艺制作的IC所实现的同样系统的性能；还有，与采用常规IC方法设计的芯片相比,采用SOC设计方法完成同样功能所需要的晶体管数目约可以降低l～2个数量级。
对于系统芯片（SOC）的发展，主要有三个关键的支持技术。
（1）软、硬件的协同设计技术。面向不同系统的软件和硬件的功能划分理论（FunctionalPartitionTheory），这里不同的系统涉及诸多计算机系统、通讯系统、数据压缩解压缩和加密解密系统等等。
（2）IP模块库问题。IP模块有三种,即软核，主要是功能描述；固核，主要为结构设计；和硬核，基于工艺的物理设计、与工艺相关，并经过工艺验证过的。其中以硬核使用价值最高。CMOS的CPU、DRAM、SRAM、E2PROM和FlashMemory以及A／D、D／A等都可以成为硬核。其中尤以基于深亚微米的新器件模型和电路模拟为基础，在速度与功耗上经过优化并有最大工艺容差的模块最有价值。现在,美国硅谷在80年代出现无生产线（Fabless)公司的基础上，90年代后期又出现了一些无芯片（Chipless）的公司,专门销售IP模块。
（3）模块界面间的综合分析技术,这主要包括IP模块间的胶联逻辑技术（gluelogictechnologies）和IP模块综合分析及其实现技术等。
微电子技术从IC向SOC转变不仅是一种概念上的突破,同时也是信息技术新发展的里程碑。通过以上三个支持技术的创新,它必将导致又一次以系统芯片为主的信息技术上的革命。目前，SOC技术已经崭露头角，21世纪将是SOC技术真正快速发展的时期。
在新一代系统芯片领域，需要重点突破的创新点主要包括实现系统功能的算法和电路结构两个方面。在微电子技术的发展历史上,每一种算法的提出都会引起一场变革，例如维特比算法、小波变换等均对集成电路设计技术的发展起到了非常重要的作用,目前神经网络、模糊算法等也很有可能取得较大的突破。提出一种新的电路结构可以带动一系列的应用,但提出一种新的算法则可以带动一个新的领域,因此算法应是今后系统芯片领域研究的重点学科之一。在电路结构方面,在系统芯片中，由于射频、存储器件的加入，其中的电路结构已经不是传统意义上的CMOS结构，因此需要发展更灵巧的新型电路结构。另外，为了实现胶联逻辑（GlueLogic）新的逻辑阵列技术有望得到快速的发展,在这一方面也需要做系统深入的研究。
5微电子与其他学科的结合诞生新的技术增长点
微电子技术的强大生命力在于它可以低成本、大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结构模块。这种技术一旦与其它学科相结合,便会诞生出一系列崭新的学科和重大的经济增长点，这方面的典型例子便是MEMS（微机电系统）技术和DNA生物芯片。前者是微电子技术与机械、光学等领域结合而诞生的，后者则是与生物工程技术结合的产物。
微电子机械系统不仅是微电子技术的拓宽和延伸,它将微电子技术和精密机械加工技术相互融合，实现了微电子与机械融为一体的系统。MEMS将电子系统和外部世界联系起来，它不仅可以感受运动、光、声、热、磁等自然界的外部信号，把这些信号转换成电子系统可以认识的电信号，而且还可以通过电子系统控制这些信号，发出指令并完成该指令。从广义上讲，MEMS是指集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源于一体的微型机电系统。MEMS技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域，它几乎涉及到自然及工程科学的所有领域，如电子技术、机械技术、光学、物理学、化学、生物医学、材料科学、能源科学等〖3〗。
MEMS的发展开辟了一个全新的技术领域和产业。它们不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统所不能完成的任务。正是由于MEMS器件和系统具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能优异及功能强大等传统传感器无法比拟的优点,因而MEMS在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。例如微惯性传感器及其组成的微型惯性测量组合能应用于制导、卫星控制、汽车自动驾驶、汽车防撞气囊、汽车防抱死系统（ABS）、稳定控制和玩具；微流量系统和微分析仪可用于微推进、伤员救护；信息MEMS系统将在射频系统、全光通讯系统和高密度存储器和显示等方面发挥重大作用；同时MEMS系统还可以用于医疗、光谱分析、信息采集等等。现在已经成功地制造出了尖端直径为5μm的可以夹起一个红细胞的微型镊子，可以在磁场中飞行的象蝴蝶大小的飞机等。
MEMS技术及其产品的增长速度非常之高，目前正处在技术发展时期，再过若干年将会迎来MEMS产业化高速发展的时期。2000年，全世界MEMS的市场达到120到140亿美元，而带来的与之相关的市场达到1000亿美元。
目前，MEMS系统与集成电路发展的初期情况极为相似。集成电路发展初期，其电路在今天看来是很简单的，应用也非常有限，以军事需求为主,但它的诱人前景吸引了人们进行大量投资，促进了集成电路飞速发展。集成电路技术的进步,加快了计算机更新换代的速度，对CPU和RAM的需求越来越大,反过来又促进了集成电路的发展。集成电路和计算机在发展中相互推动，形成了今天的双赢局面，带来了一场信息革命。现阶段的微机电系统专用性很强，单个系统的应用范围非常有限,还没有出现类似于CPU和RAM这样量大面广的产品。随着微机电系统的进步，最后将有可能形成像微电子技术一样有广泛应用前景的新产业，从而对人们的社会生产和生活方式产生重大影响。
当前MEMS系统能否取得更更大突破，取决于两方面的因素：第一是在微系统理论与基础技术方面取得突破性进展，使人们依靠掌握的理论和基础技术可以高效地设计制造出所需的微系统；第二是找准应用突破口，扬长避短，以特别适合微系统应用的重大领域为目标进行研究,取得突破，从而带动微系统产业的发展。在MEMS发展中需要继续解决的问题主要有：MEMS建模与设计方法学研究；三维微结构构造原理、方法、仿真及制造；微小尺度力学和热学研究；MEMS的表征与计量方法学；纳结构与集成技术等。
微电子与生物技术紧密结合诞生的以DNA芯片等为代表的生物芯片将是21世纪微电子领域的另一个热点和新的经济增长点。它是以生物科学为基础，利用生物体、生物组织或细胞等的特点和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系，并与工程技术相结合进行加工生产，它是生命科学与技术科学相结合的产物。具有附加值高、资源占用少等一系列特点，正日益受到广泛关注。目前最有代表性的生物芯片是DNA芯片。
采用微电子加工技术，可以在指甲盖大小的硅片上制作出包含有多达万种DNA基因片段的芯片。利用这种芯片可以在极快的时间内检测或发现遗传基因的变化等情况，这无疑对遗传学研究、疾病诊断、疾病治疗和预防、转基因工程等具有极其重要的作用。
DNA芯片的基本思想是通过生物反应或施加电场等措施使一些特殊的物质能够反映出某种基因的特性从而起到检测基因的目的。目前Stanford和Affymetrix公司的研究人员已经利用微电子技术在硅片或玻璃片上制作出了DNA芯片〖4〗。他们制作的DNA芯片是通过在玻璃片上刻蚀出非常小的沟槽，然后在沟槽中覆盖一层DNA纤维。不同的DNA纤维图案分别表示不同的DNA基因片段，该芯片共包括6000余种DNA基因片段。DNA（脱氧核糖核酸）是生物学中最重要的一种物质，它包含有大量的生物遗传信息，DNA芯片的作用非常巨大，其应用领域也非常广泛：它不仅可以用于基因学研究、生物医学等，而且随着DNA芯片的发展还将形成微电子生物信息系统，这样该技术将广泛应用到农业、工业、医学和环境保护等人类生活的各个方面，那时，生物芯片有可能象今天的IC芯片一样无处不在。
目前的生物芯片主要是指通过平面微细加工技术及超分子自组装技术，在固体芯片表面构建的微分析单元和系统，以实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞以及其它生物组分的准确、快速、大信息量的筛选或检测。生物芯片的主要研究包括采用生物芯片的具体实现技术、基于生物芯片的生物信息学以及高密度生物芯片的设计、检测方法学等等。
6结语
在微电子学发展历程的前50年中，创新和基础研究曾起到非常关键的决定性作用。而随着器件特征尺寸的缩小、纳米电子学的出现、新一代SOC的发展、MEMS和DNA芯片的崛起，又提出了一系列新的课题，客观需求正在“召唤”创新成果的诞生。
回顾20世纪后50年，展望21世纪前50年，即百年的微电子科学技术发展历程，使我们深切地感受到，世纪之交的微电子技术对我们既是一个重大的机遇，也是一个严峻的挑战，如果我们能够抓住这个机遇，立足创新，去勇敢地迎接这个挑战，则有可能使我国微电子技术实现腾飞，在新一代微电子技术中拥有自己的知识产权，促进我国微电子产业的发展，为迎接21世纪中叶将要到来的伟大的民族复兴奠定技术基础，以重铸中华民族的辉煌！
参考文献
[1]S.M.SZE:LecturenoteatPekingUniversity,FourDecadesofDevelopmentsinMicroelectronics:Achievementsandchallenges.
[2]BobSchaller.TheOrigin,Natureandlmplicationof“Moore’sLaw”,.1996.
[3]张兴、郝一龙、李志宏、王阳元。跨世纪的新技术－微电子机械系统。电子科技导报，1999，4：2
[4]NicholasWadeWhereComputersandBiologyMeet:MakingaDNAChip.NewYorkTimes,April8,1997
论文摘要：高等学校实验教学过程中,既注重通过基本训练使学生掌握基本知识、基本方法和基本技能,也注重在实验过程中逐步增强学生主动意识,不断满足他们自主实验的要求,并鼓励学生自行设计方案,自主研究探索,独立思考创新.学生在实验活动中,不仅需要动手操作、感官观测,还需要充分调动自己的思维去想象、思考、推测结论,学生从实验中发现问题、分析问题,并利用所积累的理论和实践知识解决问题。
经过几年的电工电子实验教学后,有几点想法和大家讨论一下。
1多媒体技术在电工电子实验教学中的应用
传统教学方式手段单一。大多仅用粉笔和黑板,学生听起来看起来枯燥乏味,注意力常常不集中,讲课效率低下。特别是在介绍使用各种仪器设备使用方法的时候,借助多媒体学生就能直观,形象地了解而不是听得一头雾水却找不到正确的使用方法。同时,也可以现场演示一下仪器设备的使用,使学生更直接地了解。但是,我们也不需要把所有的实验教学内容都做成课件,原来很简单的一个知识或者学生很熟悉的东西,就没有必要非得在屏幕上展示出来了。我们不能过分地依赖多媒体,也不能简单地认为“用了多媒体就是掌握了先进的教育理念,或使用多媒体的课一定就是好课”。多媒体效果如何,关键要看是否提高了学生的实验积极性,是否提高了实验教学的效果。我们应该恰当地使用多媒体,让它画龙点睛,更好地为电工电子实验教学服务。
2想让学生动,又怕学生动不好
学生独立进行或者合作进行实验能培养学生的独立性、自主性、合作精神,使电工电子实验教学成为学生质疑、搜集信息和处理、探究的实践活动。但是在电工电子实验教学过程中,我们却十分担心学生的安全问题。在强电实验中,尽管我们一直强调关电源接电路等各种安全措施,但是,在具体的实验过程中还是会出现短路的现象。比如在日光灯管实验和电动机正反转实验中,短路现象和实验台的报警声常常出现,以至于实验不能顺利进行下去,个别学生甚至于不敢打开电源,运行电路。针对此类现象,在漏电保护器和实验台保险装置的保护下,我们要求学生大胆动手,尽量完成实验任务。高校的学生毕竟已经成年了,我们给他们一个宽松的环境,让他们自己多动手多操作,而不是老师怎么说,他们就怎么做,这样才能锻炼他们的动手实践能力。。
3允许学生在实验过程中存在错误和缺陷
学生的天职就是学习，学生来上实验课是希望能从实验过程中学到一些他想学，或者学了对他很有帮助的知识。那么在他来学习的时候，他在某些方面的知识肯定还有很大的不完整性。因此，我们在平时的实验教学过程中，在不违反实验室安全条例和规章制度的情况下，允许学生在实验过程中存在某些错误码和缺陷。同时，当错误和缺陷出现时，往往能促使学生继续思考或探讨，让学生自己去评价或全面思考自己的实验。当然，我们要在必要的时候给予适当的提醒。问题出来了，我们才能去解决才能去克服，相对于能顺顺利利地完成实验，达到实验的要求，那么在实验过程中出现错误和缺陷的学生，则更有机会学习到更多的知识和解决问题的方法。而有的实验指导老师，在这个问题上的做法恰恰相反，他不太愿意接受学生的不足，一旦学生在实验过程中出现了问题，就会马上提醒学生急刹车，或者阻止学生进一步动手。而这种情况，会失去很多真正挖掘学生才能的机会，也会慢慢养成学生懒惰的习惯，让学生的思维受到了限制。
4让电工电子实验激发并提高学生学习理论课的兴趣
兴趣是一种特殊的意识倾向，是动机产生的重要主观原因，良好的学习兴趣是求知欲的源泉，是思维的动力。因此，如何在电工电子实验过程中运用手段，结合学科特点，采用适当的方法激发学生对学习的兴趣，是我们积极研究和探讨的问题。比如，我们可以在日光灯管的实验中，联系生活现象，简单地介绍判断灯管好坏的方法，联系环保节能，在提高功率因素的实验过程中现场提问，加深学生对这个知识点的印象；也可以在扩音机电路的实验中，在教室的讲台上放上音箱，让完成实验的学生直接能够听到从音箱里放出来的音乐，这对学生是一个激励，也是对完成此实验学生的一个肯定，能够大大提高学生实验的积极性；在抢答器或者计数器的实验中，可以安排完成实验的学生进行抢答比赛，让学生体会到实验的实用性。这样，就激发了学生浓厚兴趣，更激发了他们的求知欲望，使他们对所学的理论课也更有兴趣。
5比较准确地评定实验成绩
传统墨守成规的教授方式，让学生对所学的电子电工专业感到枯燥乏味，强压式的学习方式只能让学生听不进去课。选择到职业学校学习的学生，大多数文化水平较差，且自制力不强，教师的教学难度相对加大。如果教师依然按照传统的教学方法进行教授，将书本上的知识生搬硬套给学生，对学生而言缺乏实践操作性，抽象难懂的理论课让学生很难接受。同时课本上的许多知识都和当今社会需求严重脱节，只有加入实践操作，调整教材，才更有利于教师因材施教。
2.调整授课方式、加入实践演示
提升教学效果针对上述现状，建议教师采用多媒体教学手段，通过直观的演示实践让学生感受到视觉的成像效果，这一途径会使课堂更加活色生香;建议教师在备课的时候准备出几种方案，相互对比后选择一个最适合学生的演示实践来完成教学任务。在科学实践的过程中提升学生的学习兴趣，让学生保持高度的热情，拓展学生的思维，鼓励学生的创新和探索精神，同时也促进学生的学习兴趣，寓教于乐，学生在感知和认知的过程中大大提升学习兴趣和教学效果。
3.改变师资队伍，完善实验设备
改变传统的教学模式，有利于学生在真正意义上了解世界、认识世界。该阶段学生的特点就是初步形成了世界观，对事物充满了好奇。教师在进行实际教学的时候，要将以往的教学方式加以转变，将学生放在主置，将学生当作课堂的主体来进行教学工作。教师在设计课程的过程中尽量以班级学生的学习特点为主线，设计并创新每一个实验鼓励学生动手操作，在实践的基础上让学生充分了解电子元件的用途以此提升能力。在教师营造的教学氛围中，引领着学生投入实践，通过实践让学生对学习内容产生浓厚的兴趣。例如:教师在实践演示中组装日光灯，给学生展示各种元件，仅仅一会功夫一堆细碎的小零件拼拼凑凑而成一个完整的灯。通过实验不仅淋漓尽致地展示出教师娴熟的手法，同时更引得学生想亲手制作一盏灯的欲望，让学生对枯燥的学科产生浓厚的兴趣。
4.教师应适应新型教学改革
在新型的教学改革体制中教师要做到文武皆通的全能型选手。教师除了自身提高文化素养，把自己本专业的各种技艺、技能传授给学生，并且帮助学生解决各种实际问题，从而增进师生融洽的关系。建立建设综合型的教师队伍，是提升一个学校整体面貌的关键所在，也是改革教师队伍的一个重要前提。在学校的教育改革之中，学校应该提倡并鼓励教职人员，到各个企业和工厂去亲身体验作业，教师可以自己设计和安装、调试各种教具。例如:可以组装一个小的电子产品，如手机或者手表，在组装中发现各类问题然后解决各种问题;然后将自己的切身感受带回到课堂上，和学生分享一切体验过程。实现理想化教学，教师应注意每一个细致的教授环节，切实地指导学生掌握好各个知识点。当今的职业院校需要的是全能型的人才，另外教师自身的刻苦精神起到很大的作用，学生会在教师的身上看到一种精神，教师不断进取的言传身教直接影响着学生的进取过程。
5.整合教学资源
电工电子是一门实践性很强的学科，然而各院校总是由于这样那样的原因忽视这门学科的实践教学，这就导致学生的实践能力不够强。此外，实际教学中教师将课程的重点放到理论知识上，强化学生电工电子的基本理念、技术经验等理论知识，学生的学习基本处于模仿教师的技巧。课堂上，任课教师专门进行过细知识讲解、故障排除示范，忽略了学生自主操作以及解决实际问题能力的培养。
二、电工电子教学进行改革的主要措施
（一）明确电工电子教学目的，选择适当的教学内容对于教学内容的选择问题，应首先明确电工电子的教学目的，进而再不断结合实际的理论知识以及生产生活经验，不断加强培养学生自身分析问题、处理问题的实践动手能力，从而输送给社会以及国家都满意的电工电子方面的高等技术型人才。这也就决定了电工电子学科的主要工作应以培养学生动手能力为着力点。在实际教学过程中，要分清轻重关系，有所侧重，切不可样样通、样样松。
（二）电工电子教学应采用多种教学方式，进而提升教学效率当前，社会上已经有越来越多的院校在加紧进行教育改革。例如，在实际教学中，普及多媒体技术，在资源得到合理利用前提下，将所学教材中的知识，按照一定的原则进行重组和归类，这样可以使教学内容变得更生动、更具体，同时有助于提升学生的学习兴趣。此外，基于电工电子学科具有一定的独特性，因此可以有针对性的对不同学生采取不同的教学方式，实现因材施教，这样就有效地保证了学习效率。
三、结语
（一）学习内容对学生来说难度较大这种情况在学校中时有发生，其原因主要有如下几点：
1.随着各院校为了吸纳更多学生采取扩招政策，这导致了扩招来的学生质量普遍较低，主要表现在学生基础理论知识薄弱、自主学习能力差、学习方法不得当以及学习积极性不高等。
2.由于电工电子是一门较为复杂的综合性课程，其内容涉及多个技术领域，需要学生具备较强的自主学习能力，但扩招来的学生多处在被动学习方法下，因而对他们来说难度较大。
（二）教材中知识相对枯燥，激发不出学生学习的积极性
1.由于电工电子是一门相对繁琐的课程，内容涉及广泛，并且大部分知识是纯粹的理论，这种知识难免显得枯燥乏味，课堂教材急需创新。
2.对于电工电子学科来说，除了要求学生必须具备较强的专业技术外，同时对教师的要求也相对较高。任课教师不仅要具备对教材的整体性把握，而且又要求他们拥有丰富的教学实践经验。然而当前的状况却是教师比例严重失衡，以往的教师原本就不多，加之扩招政策，就更使教师资源严重不足。
3.目前，现行的多数教材都只是对电工电子进行简要的概述，缺少深度，还有的教材知识内容过多，实用性的知识太少。
（三）电工电子教学重理论而轻实践电工电子是一门实践性很强的学科，然而各院校总是由于这样那样的原因忽视这门学科的实践教学，这就导致学生的实践能力不够强。此外，实际教学中教师将课程的重点放到理论知识上，强化学生电工电子的基本理念、技术经验等理论知识，学生的学习基本处于模仿教师的技巧。课堂上，任课教师专门进行过细知识讲解、故障排除示范，忽略了学生自主操作以及解决实际问题能力的培养。
二、电工电子教学进行改革的主要措施
（一）明确电工电子教学目的，选择适当的教学内容对于教学内容的选择问题，应首先明确电工电子的教学目的，进而再不断结合实际的理论知识以及生产生活经验，不断加强培养学生自身分析问题、处理问题的实践动手能力，从而输送给社会以及国家都满意的电工电子方面的高等技术型人才。这也就决定了电工电子学科的主要工作应以培养学生动手能力为着力点。在实际教学过程中，要分清轻重关系，有所侧重，切不可样样通、样样松。
（二）电工电子教学应采用多种教学方式，进而提升教学效率当前，社会上已经有越来越多的院校在加紧进行教育改革。例如，在实际教学中，普及多媒体技术，在资源得到合理利用前提下，将所学教材中的知识，按照一定的原则进行重组和归类，这样可以使教学内容变得更生动、更具体，同时有助于提升学生的学习兴趣。此外，基于电工电子学科具有一定的独特性，因此可以有针对性的对不同学生采取不同的教学方式，实现因材施教，这样就有效地保证了学习效率。
三、结语
在实训的过程中积累一定的经验，了解行业的特殊之处，发现自己的不足，为自己走向这个岗位打下坚实的基础。随着电子产品的更新换代周期越来越短，就要求高等职业院校针对市场的变化不断的加强实训和更新教学内容，以满足市场的需求。
二、通过实训培养学生对理论知识的学习兴趣
目前各个高职院校的学生都普遍存在一个问题：“学生的学习水平参差不齐，自主学习能力差，自我的控制能力也差”。如果把所有的课程知识都放在教室里，以课堂板书的模式来学习书本上的理论知识，对学生来说是比较枯燥的。而针对于《电工电子》课程的学习显然不能只在教室里进行，需要配合大量的实训内容来达到实践检验理论正确与否的标准。充分的利用实训教学实际上是一个很好培养学生学习兴趣的过程，如果能利适当的运用项目式的实训教学，利用一个个的设计项目把学生引入到学习中来，让每一个学生都力争完成每一个项目，增强他们的动手能力。途中遇到问题的地方也会相应增多，这就让学生求知欲望增强，从而提高他们学习的兴趣，一旦知道答案是如此简单，必然会提高他们的学习兴趣，增强他们学习知识的信心。在以后的教学中就会认真学习专业知识，为以后走入社会奠定一定的理论和实践基础。
三、实训能够有效的训练操作技能
就是引导学生运用理论知识生产实践，是生产实习教学的基本任务之一。学生在掌握本工种（专业）所需的技术理论基础知识和文化知识的基础上，应用与实践操作时，都必须在实习教师的知道下，通过有计划、有目的地练习，由易到难，由简到繁，由生到熟，由不准确到准确而逐步获得的，并能够运用知识，独立的去发现问题，分析问题和解决实践问题，也培养了学生理论练习实践的学风，因此，学生的实践实习是技能训练的核心并对培养学生独立操作能力，克服困难的意志和一丝不苟的作风，提出了更高的要求。实习教学是提高培训质量的一个极为有效的手段，也是不断提高学生操作技能的条件。
四、总结
长期以来由于实验经费的限制，造成实验设备陈旧老化，且由于高校的大规模扩招造成设备数量也明显不足，大大影响了实验教学的质量。同时，实验室的硬件设备缺乏合理的配置，实验室的整体布局是按照开设课程来设置的，但是对于电子信息类专业而言，许多课程的基础理论知识是相通的，单独设置实验室不但造成设备和人员的重复设置，资源得不到充分利用，而且还造成使用者和管理者之间的矛盾。实验教学方法落后传统实验教学模式是形式单一而枯燥的教师教学生学的模式。在学习的过程中，学生处于被动的地位，仅仅按照实验指导书上规定的方法和步骤，简单的重复实验过程。这与实验教学中需要手把手讲解、指导的实际需求是有一定差距的。
这个矛盾单靠写在黑板上的实验指导往往是不能解决的，这样的实验收效甚微，甚至个别学生连示波器、信号发生器等基本仪器都不会使用。学生主体作用发挥不够由于历史的原因，我国高校教育倾向于理论素质的培养，而对实践动手能力的培养重视程度不够。反映到教学层面上，体现在实验教学在一定程度上依附于理论教学，仅仅作为理论教学的辅助内容。再加上大部分的实验教学硬件条件不足，常常出现多个学生共用一台试验设备的局面，学生的实践动手能力得不到充分的锻炼，这些情况常常会造成学生不重视实验课。而且传统实验教学内容老化，缺乏创新精神，不能发挥学生的主观能动性，也束缚了学生的科学思维能力的发展，极不利于培养学生的科学素质和创新能力。
基于上述存在的问题，要求我们必须更新教育理念和实验教学观念，优化实验教学内容，改进实验教学方法、完善电子信息类专业实验教学过程。我们应注重解决以下几个问题。2.1改变理念在实验教学过程中，应当积极探索实验教学理论、改革实验教学体系、方法和手段，淡化理论教学与实验教学的界限，将理论教学与实验教学有机地结合起来。整合实验教学内容，优化实验教学资源，把实验教学从封闭的教学过程转向开放的教学过程。同时教育要与科技发展保持同步，在教学中力求做到教学相长，让学生在做实验的过程中学习，突出对学生技能、实践能力和创新能力的培养。针对实验硬件条件不足的情况，加大实验设备的投资，加强与企业的联合，建立新的实验体系，转变培养方式，输送一部分学生到企业进行实习锻炼，从而让他们将所学的理论知识真正和实践相结合，培养学生的创新意识和工程实践能力。在财力受到限制的情况下，可以组织动手实践能力较强的教师结合本专业的特色，自行开发研制部分实验装置，及时地开发出综合性实验，从而能够不断地提高电子信息类实验教学的质量。
为了进一步提高学生的实践能力，在改进实验装备的同时，需要不断地改进实验内容。根据新的教学理念、实验教学内容和实验教学方法，进行实验教材、实验指导书的编写和修订。使学生在做实验的过程中，既能够获取有效的知识，又能够培养和提高认知能力、自主性学习能力和研究性学习能力。实验教学内容的改革注意充实新理论、新技术，反映本学科最新发展动态，融入最新科研成果，使教学内容得到不断更新。这就要求构建新的实验教学体系，使各门实验教学课程有机地结合，合理精减基础验证性实验内容，逐步增加综合设计性、研究创新性实验教学项目比例，以培养学生综合实践能力特别是创新能力。
电子媒介对中学语文教育的影响是多方面的，综合起来看主要包括以下两方面。
1.对中学语文教育理念的影响
首先，对于中学语文教育本质的回归。现在电子媒介已经渗透到了生活的各个方面，网络的广泛使用就是一个最为明显的例子，而在网络上由于环境的特殊性，人们不再严格按照传统的语言使用规范，而是用网络上所特有的一套语言习惯，比如，在网络上以“偶”表示“我”，用“88”表示“拜拜”。这些网络语言的使用必然会对青少年的语言学习与使用产生极大的影响。此外，在电子媒介下的各类信息是鱼龙混杂的，而中学生对于这些信息的分析能力还有所不足。这些影响都说明，我们的中学语文教育必然要回归到本质，不光要对中学生进行语文教育，而且应该对他们人生观、价值观都进行积极的引导，使得中学生可以在这个电子媒介广泛使用的社会环境下辨别出真正有价值的信息。其次，中学语文教育视野的扩大。由于电子媒介的不断发展，中学生可以接触到的信息越来越广，也越来越杂，这就要求，我们的中学语文教育不能仅仅停留在课本的阶段。要不断地引导中学生扩大自己的视野，逐步地培养自己分析、处理问题的能力与高度。最后，培养阅读的习惯。有研究机构对目前各个主要国家的阅读量进行了调查，最后的结论中中国的人均年阅读量是最低的，这已经成为了必须要面对的一个现实，而这一问题的解决，很大程度上是对青少年阅读习惯的培养。在电子媒介越来越广泛使用的今天，中学生可以接触到的读物越来越多，阅读的手段也越来越多，而这种电子媒体中的阅读由于阅读手段、环境等制约，还有着很多的缺点，所以中学语文教育要积极引导中学生回归到传统的纸质阅读中来，深化自己的阅读和认知。
2.对教育手段的影响
首先，多媒体技术的使用。在目前的中学语文教育中多媒体使用的越来越多，多媒体的使用对于中学语文的教育起到了很好的推动作用，将原来课本上的文字变为多媒体的形式展现给学生，使得学生对于课堂上的教学内容有了一个更为直观的了解，便于学生对于课本知识的认识与掌握。但是我们必须看到，中学语文教育有它自身的特点，语文主要是以文字与语言展现知识的一门课程，在实际的教学过程中如果电子媒介使用过多的话，反而会影响到学生对于中学语文课文的理解，所以在中学语文教学过程中要谨慎使用电子媒介。其次，现代远程教育的兴起。网络技术的发展为现代远程教育的实现提供了技术上的保障。传统意义上的远程教育有一个无法克服的缺点，无法实现学生与教师的远程互动，但是现代计算机网络的兴起却为实现真正的远程教育解决了这个问题，让远程教育真正地实现实时互动。
3.对教育内容的影响
电子媒介的最大特色就是其表现形式的多样性，与传统单调、乏味的课堂教学相比，电子媒介有着先天的优势，但是我们也要看到语文有着其自身的特色，那就是浓厚的人文色彩，所以如果在中学语文教育中盲目地加大电子媒介的使用，可能会起到相反的作用。所以我们在中学语文的教材制定与课堂教学中要认真对待电子媒介的使用。首先，教材制定。电子媒介的时代，如何培养学生的综合素质就成为了一个重要的教育课题。在这种情况下，分主题进行教材的编制就符合这种需求，但是按主题进行编制教材时一定要注意，这只是按所选教材的思想内容、语境等综合考虑进行分主题，而不是仅仅按思想意识等去进行划分。
二、总结
1.1中职学生主导地位不突出
在维修电子教学过程中，教师一般会根据实际情况设置一些障碍，然后让学生进行专业分析、排除风险、诊断故障、整合维修。但是，在这种情况下，中职学生的主导地位不突出，根本无法培养学生面对维修电子的独立判断能力和深入检修能力，而且还很容易降低中职学生的实践操作能力。
1.2理论与实践脱节
很多维修电子课程的专业教师不注重培养学生的实践操作能力，进而造成了理论知识与实践能力严重脱节的局面。对中职学生来说，仅注重理论知识的学习已经不能满足社会的发展需求；再加上很多中职院校的师资力量出现断层，不利于中职院校培养社会所需要的高素质应用型人才。
1.3无法及时反馈相关信息并做专业测评
无法实时测评和反馈学生学习维修电子课程的进度。在实践操作的过程中，学生是否真正掌握了维修电子的专业知识，并具有独立操作能力，这些都是无法专业测评的。而学生对维修电子的反馈信息也无法及时传递给教师，这种单项沟通也在一定程度上制约了维修电子教学的发展。
1.4维修电子教学实验设备不足
维修电子的教学实践活动往往会受实验设备不足的影响。选择以班级为单位的整体演示性操作模式，学生只是单纯地看老师做实验，自己很难进行专业操作，而教师也很难在维修电子教学过程中预测学生在操作时可能遇到的情况，无法有针对性的讲解，无法让学生深入了解维修电子的相关专业知识。
2理论与实践相结合
中职教育与普通教学工作不同，它具有较强的职业性和针对性。它要求学生在学习课程期间，要具备相应的实践能力，这样进入社会后才能胜任岗位要求，进行专业操作。
2.1采用一体化的教学模式
一体化教学模式是以电子维修课堂教学为主轴，辅助教学设施设备为载体，把电子维修的理论知识与实践能力充分结合在一起，集视觉、听觉、行动能力、较强的心理素质于一体，让中职学生及时发现问题，及时提问、沟通，实现良好的双向沟通，将实践教学活动贯穿于整个电子维修过程中，形成全方位的教学模式。这种教学模式的出发点是让中职学生的实践能力得到提升，以实践能力为主线，遵循客观的教学规律，采取一体化的教学模式，充分利用各项教学资源，深入学习，提高中职学生维修电子的专业能力。
2.2实行“理论＋实践”的考核模式
中职院校的传统考核模式侧重于维修电子理论知识的培养，常常忽略了学生的实践能力，这样不利于提高学生的综合素质，更不利于提高维修电子的教学质量，所以，这种新型的“理论＋实践”对等的培养，激发了中职学生学习维修电子的兴趣，也为学生树立了学习的信心。在维修电子课程的考核过程中，“理论＋实践”的考核模式——用专业知识引导实践，用实践操作能力巩固理论知识，不仅可以激发学生的学习热情，还提高了学生的维修电子实践操作能力，更提高了学生的综合素质。
2.3注重协作学习的培养
协作学习是以学生之间的团队协作能力为宗旨，根据学生的日常表现、学习成绩、兴趣爱好和技能水平，随机将其分成专业的维修电子小组。教师可以以小组的实践情况作为综合测评，及时发现学生在操作过程中存在的不足，积极引导，正面回应。这样不仅可以提高维修电子的教学质量，还提高了学生学习的积极性。
3结论
