尽管目前 MEMS已经在很多领域都有广泛的应用,然而 MEMS 技术所取得的成就却远未达到人们对它的期望。与其他产业相比,其产量依然十分有限。随着相应技术与基础研究的不断积累,工业应用与商业开发的加速,MEMS将加速发展,其市场潜力极其巨大。
4 国内微机电(MEMS)教育现状
微机电系统具有体积小、重量轻、灵敏度高及可靠性好。因此, 受到了世界各国政府和科学家的高度重视, 已成为当今最具有活力的科研领域之一。我国政府也通过各种科学计划对微机电系统的研究和开发进行了大力扶持,并在许多领域取得了令人瞩目的进展。在这种大环境下, 我国许多高校在研究生阶段的相关专业上不同程度地增添了相应的研究方向。但相比之下,本科阶段和高等职业教育中的微机电系统学科建设显得相对薄弱。
高等职业教育肩负着为国家培养高级技术人才的重任,即培养那些不仅具有扎实的理论知识而且主要依靠动作技能和经验技艺在生产、服务第一线从事现场工作的直接操作者,因此在高等职业教育中开设微机电系统等相关课程教学, 尤为重要。微机电系统教学结合国内外最新研究成果,介绍涉及多门学科知识的前沿科学技术,并配合课程内容开设特色实验,使学生了解微机电系统的特点、微机电系统的设计与制作方法、应用背景及研究中的困难和课题,以尽快接近学科前沿,为学生今后从事微机电系统的设计、开发和应用打下基础。
5 微机电系统教学在高等职业教育中的探讨
作为一门新兴前沿学科,结合高等职业教育的培养目标,以工作过程为导向,在教学模式、教学内容等方面均处于探索阶段,其教学方法的探索和实践研究是非常必要的。
5.1 微机电系统的课程特点
5.1.1 高科技性与挑战性
近年来, 尽管微机电系统发展迅速, 但无论在理论上还是在实验研究上都仍处于探索阶段。微机电系统不是传统机电系统的简单缩小, 而是涉及到许多新的理论。传统的机械学、摩擦学、热力学等理论已不再适用, 必须建立新的理论体系。这个方面尽管已取得了很大的发展, 但理论还不完善, 甚至有一些理论还存在对立的意见。这给教师讲授微机电系统课程带来了一定的困难。这种挑战性不仅仅要求教师具有较高的专业知识素质, 而且还要求教师具有良好的专业技能。这种良好的专业技能表现为任课教师对教材和教学内容的适度把握能力。微机电系统不像传统的课程那样, 已形成系统的理论, 教师必须通过多途径对教学内容进行筛选。
5.1.2多学科交叉性
微机电系统是近年来逐步发展起来的、多学科交叉的科学前沿新领域。它的发展大大拓展和深化了人们对微观世界的认识, 并在机械、信息、环境、能源、化学、生物、医学、微电子和国家安全等方面显示出广泛的应用前景。微机电系统的研究和发展既促进又依赖众多学科的理论、实验、以及现有的技术的进步。微机电系统高度的学科交叉性对讲授微机电系统课程的教师专业素质提出了更高的要求。一方面, 要求教师本身不仅要储备微电子学、机械学、材料学、制造等方面的相关知识, 同时还要了解生物学、化学、电化学等方面的广泛知识。另一方面, 还要求教师在讲课时要充分考虑学生的知识基础、理解能力和接受能力。
5.2 以专业需求为导向合理安排教学内容
5.2.1 合理安排课时, 点面结合, 突出重点
微机电系统是一门多学科交叉的学科, 其中的关键技术包括: 微机电系统设计、微细制造、微机电系统集成和封装。微细制造是微机电系统的基础和核心。微机电系统涉及的知识如此庞杂, 不仅仅是相关学科的基础理论知识, 更重要的是了解各学科最新发展动态以及技术现状。因此, 在安排教学内容时,要以学生的专业特点为导向要点面结合, 做到内容全面, 重点突出。例如,考虑到机械类学生的基础, 重点讲授微机电系统集成和微细制造技术, 而其它知识做到概要介绍即可;对于电气类学生,主要为其讲授微电子技术和微电气控制与应用等方面较宽领域的工程技术基础知识。
5.2.2 课堂介绍和实验环节相结合
为了取得最佳的教学效果,故采取课堂讲授与实验环节相结合的方式。在课堂上,讲授完理论知识以后,立足现有条件, 合理安排实验环节,使学生建立理性认识的同时,结合实验的桥梁, 来培养学生由知识型向能力型转化,激发学生的发散性思维和创新能力。通过学生在实验后的交流, 深化对知识的理解,提高学生的学习兴趣。
5.2.3 改进教学方式,提高教师教学能力和理论水平
以学生为主体,加强师生之间的交流,及时了解学生的学习状况等信息, 有针对性地改变教学中的某些问题。鼓励学生在学习过程中常常对微机电系统的研究提出自己的见解,吸收学生有价值的见解不断改进教学方式,与学生同提高共进步。教师必须对课程内容及其相关背景知识有深入清晰的了解和掌握,及时查阅最新文献介绍给学生,与学生展开讨论,向专家请教,积极参加相关的科研活动,以科研促进教学能力的提高[7,8]。
6 展望
微机电产业是新世纪的高新科学技术, 微机电技术孕育着巨大的技术发展潜力和广阔的市场空间。微机电技术的发展,将引发计算机、微电子、机械电子、通讯技术、生物材料和生命科学等领域的重大变革, 并且影响人们对未知世界的认识观。职业教育肩负着为国家培养高素质技能人才的重任。培养创新型人才是高等职业教育教学改革的主要目标,微机电系统教学围绕这一目标,把课堂教学和实验技能的培养与人才培养结合起来进行了探索,为高等职业教育注入新的活力。
参考文献
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[2] 谭弗娃,金如麟. 展望21世纪微机电系统的发展[J]. 科技进展, 1999,(21).
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