科學和技術論文匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇科學和技術論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

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

納米科學和技術所涉及的是具有尺寸在1-100納米范圍的結構的制備和表征。在這個領域的研究舉世矚目。例如，美國政府2001財政年度在納米尺度科學上的投入要比2000財政年增長83%，達到5億美金。有兩個主要的理由導致人們對納米尺度結構和器件的興趣的增加。第一個理由是，納米結構（尺度小于20納米）足夠小以至于量子力學效應占主導地位，這導致非經典的行為，譬如，量子限制效應和分立化的能態、庫侖阻塞以及單電子邃穿等。這些現象除引起人們對基礎物理的興趣外，亦給我們帶來全新的器件制備和功能實現的想法和觀念，例如，單電子輸運器件和量子點激光器等。第二個理由是，在半導體工業有器件持續微型化的趨勢。根據“國際半導體技術路向（2001）“雜志，2005年前動態隨機存取存儲器（DRAM）和微處理器（MPU）的特征尺寸預期降到80納米，而MPU中器件的柵長更是預期降到45納米。然而，到2003年在MPU制造中一些不知其解的問題預期就會出現。到2005年類似的問題將預期出現在DRAM的制造過程中。半導體器件特征尺寸的深度縮小不僅要求新型光刻技術保證能使尺度刻的更小，而且要求全新的器件設計和制造方案，因為當MOS器件的尺寸縮小到一定程度時基礎物理極限就會達到。隨著傳統器件尺寸的進一步縮小，量子效應比如載流子邃穿會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，解決方案將會是制造基于量子效應操作機制的新型器件，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，我們肯定會獲益良多。譬如，在電子學上，單電子輸運器件如單電子晶體管、旋轉柵門管以及電子泵給我們帶來諸多的微尺度好處，他們僅僅通過數個而非以往的成千上萬的電子來運作，這導致超低的能量消耗，在功率耗散上也顯著減弱，以及帶來快得多的開關速度。在光電子學上，量子點激光器展現出低閾值電流密度、弱閾值電流溫度依賴以及大的微分增益等優點，其中大微分增益可以產生大的調制帶寬。在傳感器件應用上，納米傳感器和納米探測器能夠測量極其微量的化學和生物分子，而且開啟了細胞內探測的可能性，這將導致生物醫學上迷你型的侵入診斷技術出現。納米尺度量子點的其他器件應用，比如，鐵磁量子點磁記憶器件、量子點自旋過濾器及自旋記憶器等，也已經被提出，可以肯定這些應用會給我們帶來許多潛在的好處?？偠灾?，無論是從基礎研究（探索基于非經典效應的新物理現象）的觀念出發，還是從應用（受因結構減少空間維度而帶來的優點以及因應半導體器件特征尺寸持續減小而需要這兩個方面的因素驅使）的角度來看，納米結構都是令人極其感興趣的。

II.納米結構的制備———首次浪潮

有兩種制備納米結構的基本方法：build-up和build-down。所謂build-up方法就是將已預制好的納米部件（納米團簇、納米線以及納米管）組裝起來；而build-down方法就是將納米結構直接地淀積在襯底上。前一種方法包含有三個基本步驟：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“的優點是個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合成可以用來制備納米元件。目前，在國內、在香港以及在世界上許多的實驗室里這些方法正在被用來合成不同材料的納米線、納米管以及納米團簇。這些努力已經證明了這些方法的有效性。這些合成方法的主要缺點是材料純潔度較差、材料成份難以控制以及相當大的尺寸和形狀的分布。此外，這些納米結構的合成后工藝再加工相當困難。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至關重要的問題，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構直到目前為止仍然難以有什么實際應用，這是因為它們缺乏實用所苛求的尺寸、組份以及材料純度方面的要求。而且，因為同樣的原因用這種方法合成的納米結構的功能性質相當差。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探測器，原因是垂直于襯底生長的納米結構適合此類的應用要求。

“Build-down”方法提供了杰出的材料純度控制，而且它的制造機理與現代工業裝置相匹配，換句話說，它是利用廣泛已知的各種外延技術如分子束外延(MBE)、化學氣相淀積（MOVCD）等來進行器件制造的傳統方法?！癇uild-down”方法的缺點是較高的成本。在“build-down”方法中有幾條不同的技術路徑來制造納米結構。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構來得到量子點或者量子線。另外一種是包括用離子注入來形成納米結構。這兩種技術都要求使用開有小尺寸窗口的光刻版。第三種技術是通過自組裝機制來制造量子點結構。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，當材料生長到一定厚度后，二維的逐層生長將轉換成三維的島狀生長，這時量子點就會生成。業已證明基于自組裝量子點的激光器件具有比量子阱激光器更好的性能。量子點器件的飽和材料增益要比相應的量子阱器件大50倍，微分增益也要高3個量級。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）的連續波量子點激光器也已經報道。無論是何種材料系統，量子點激光器件都預期具有低閾值電流密度，這預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接近或達到商業化器件所要求的指標，預期量子點基的此類材料激光器將很快在市場上出現。量子點基光電子器件的進一步改善主要取決于量子點幾何結構的優化。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的尺寸和密度，自組裝量子點還是典型底表現出在大小、密度及位置上的隨機變化，其中僅僅是密度可以粗糙地控制。自組裝量子點在尺寸上的漲落導致它們的光發射的非均勻展寬，因此減弱了使用零維體系制作器件所期望的優點。由于量子點尺寸的統計漲落和位置的隨機變化，一層含有自組裝量子點材料的光致發光譜典型地很寬。在豎直疊立的多層量子點結構中這種譜展寬效應可以被減弱。如果隔離層足夠薄，豎直疊立的多層量子點可典型地展現出豎直對準排列，這可以有效地改善量子點的均勻性。然而，當隔離層薄的時候，在一列量子點中存在載流子的耦合，這將失去因使用零維系統而帶來的優點。怎樣優化量子點的尺寸和隔離層的厚度以便既能獲得好均勻性的量子點又同時保持載流子能夠限制在量子點的個體中對于獲得器件的良好性能是至關重要的。

很清楚納米科學的首次浪潮發生在過去的十年中。在這段時期，研究者已經證明了納米結構的許多嶄新的性質。學者們更進一步征明可以用“build-down”或者“build-up”方法來進行納米結構制造。這些成果向我們展示，如果納米結構能夠大量且廉價地被制造出來，我們必將收獲更多的成果。

在未來的十年中，納米科學和技術的第二次浪潮很可能發生。在這個新的時期，科學家和工程師需要征明納米結構的潛能以及期望功能能夠得到兌現。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用器件才能實現人們對納米器件所期望的功能。因此，納米科學的下次浪潮的關鍵點是納米結構的人為可控性。

III.納米結構尺寸、成份、位序以及密度的控制——第二次浪潮

為了充分發揮量子點的優勢之處，我們必須能夠控制量子點的位置、大小、成份已及密度。其中一個可行的方法是將量子點生長在已經預刻有圖形的襯底上。由于量子點的橫向尺寸要處在10-20納米范圍（或者更小才能避免高激發態子能級效應，如對于GaN材料量子點的橫向尺寸要小于8納米）才能實現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挑戰性的技術難題。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光刻所能達到的精度極限。有幾項技術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為所謂近鄰干擾效應（proximityeffect）而嚴重影響了光刻的極限精度，這個效應造成制備空間上緊鄰的納米結構的困難。這項技術的主要缺點是相當費時。例如，刻寫一張4英寸的硅片需要時間1小時，這不適宜于大規模工業生產。電子束投影系統如SCALPEL（scatteringwithangularlimitationprojectionelectronlithography）正在發展之中以便使這項技術較適于用于規模生產。目前，耗時和近鄰干擾效應這兩個問題還沒有得到解決。

—聚焦離子束光刻是一種機制上類似于電子束光刻的技術。但不同于電子束光刻的是這種技術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到6納米的圖形，但它也是一種耗時的技術，而且高能離子束可能造成襯底損傷。

—掃描微探針術可以用來劃刻或者氧化襯底表面，甚至可以用來操縱單個原子和分子。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的氧化機制的。此項技術已經用來刻劃金屬（Ti和Cr）、半導體（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點。引入的氧化圖形依賴于實驗條件如掃描速度、樣片偏壓以及環境濕度等。空間分辨率受限于針尖尺寸和形狀（雖然氧化區域典型地小于針尖尺寸）。這項技術已用于制造有序的量子點陣列和單電子晶體管。這項技術的主要缺點是處理速度慢（典型的刻寫速度為1mm/s量級）。然而，最近在原子力顯微術上的技術進展—使用懸臂樑陣列已將掃描速度提高到4mm/s。此項技術的顯著優點是它的杰出的分辨率和能產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，它是一項能操控單個原子和分子的唯一技術。

—多孔膜作為淀積掩版的技術。多孔膜能用多種光刻術再加腐蝕來制備，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制。用這項技術已制造出含有細至40nm的空洞的鎢、鉬、鉑以及金膜。

—倍塞（diblock）共聚物圖形制作術是一種基于不同聚合物的混合物能夠產生可控及可重復的相分離機制的技術。目前，經過反應離子刻蝕后，在旋轉涂敷的倍塞共聚物層中產生的圖形已被成功地轉移到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生；在第二種情況，島狀結構能夠產生。目前利用倍塞共聚物光刻技術已制造出GaAs納米結構，結構的側向特征尺寸約為23nm,密度高達1011/cm2。

—與倍塞共聚物圖形制作術緊密相關的一項技術是納米球珠光刻術。此項技術的基本思路是將在旋轉涂敷的球珠膜中形成的圖形轉移到襯底上。各種尺寸的聚合物球珠是商業化的產品。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、半導體以及絕緣體襯底上使用納米球珠光刻術的能力已得到確認。納米球珠光刻術（納米球珠膜的旋轉涂敷結合反應離子刻蝕）已被用來在一些半導體表面上制造空洞和柱狀體納米結構。

—將圖形從母體版轉移到襯底上的其他光刻技術。幾種所謂“軟光刻“方法，比如復制鑄模法、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。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。復制鑄模法的可能優點是ellastometric聚合物可被用來制作成一個戳子，以便可用同一個戳子通過對戳子的機械加壓能夠制作不同側向尺寸的圖形。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）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點是不需要加熱。納米壓印術已被證明可用來制作具有容量達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英寸硅片上進行圖形刻制。除傳統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。在此類技術中溫度被發現是一個關鍵因素。此外，應該選用具有較低的玻璃化轉變溫度的聚合物。為了取得高產，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化

5）長戳子壽命。

具有低穿刺率的大尺寸戳子已經被制作出來。已有少量研究工作在試圖優化壓印溫度和壓力，但顯然需要進行更多的研究工作才能得到溫度和壓力的優化參數。高圖形密度戳子的制作依然在發展之中。還沒有足夠量的工作來研究戳子的壽命問題。曾有研究報告報道，覆蓋有超薄的特氟隆類薄膜的模板可以用來進行50次的浮刻而不需要中間清洗。報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，而且進行大約5次壓印后需要更換。值得關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，以及連續壓印之間戳子的清洗需要等。盡管進一步的優化和改良是必需的，但此項技術似乎有希望獲得高生產率。壓印過程包括對準、加熱及冷卻循環等，整個過程所需時間大約20分鐘。使用具有較低玻璃化轉換溫度的聚合物可以縮短加熱和冷卻循環所需時間，因此可以縮短整個壓印過程時間。

IV．納米制造所面對的困難和挑戰

上述每一種用于在襯底上圖形刻制的技術都有其優點和缺點。目前，似乎沒有哪個單一種技術可以用來高產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制模版上的圖形

3．轉移在過渡性或者功能性材料上復制的圖形。

很顯然第二步是最具挑戰性的一步。先前描述的各項技術，例如電子束光刻或者掃描微探針光刻技術，已經能夠刻寫非常細小的圖形。然而，這些技術都因相當費時而不適于規模生產。納米壓印術則因可作多片并行處理而可能解決規模生產問題。此項技術似乎很有希望，但是在它能被廣泛應用之前現存的嚴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則提供了將第一步和第二步整合的解決方案。在這些技術中，圖形由球珠的尺寸或者倍塞共聚物的成分來確定。然而，用這兩種光刻術刻寫的納米結構的形狀非常有限。當這些技術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陣列時，它們卻完全不適于用來刻制任意形狀和復雜結構的圖形。為了能夠制造出高質量的納米器件，不但必須能夠可靠地將圖形轉移到功能材料上，還必須保證在刻蝕過程中引入最小的損傷。濕法腐蝕技術典型地不產生或者產生最小的損傷，可是濕法腐蝕并不十分適于制備需要陡峭側墻的結構，這是因為在掩模版下一定程度的鉆蝕是不可避免的，而這個鉆蝕決定性地影響微小結構的刻制。另一方面，用干法刻蝕技術，譬如，反應離子刻蝕(RIE)或者電子回旋共振（ECR）刻蝕，在優化條件下可以獲得陡峭的側墻。直到今天大多數刻蝕研究都集中于刻蝕速度以及刻蝕出垂直墻的能力，而關于刻蝕引入損傷的研究嚴重不足。已有研究表明，能在表面下100nm深處探測到刻蝕引入的損傷。當器件中的個別有源區尺寸小于100nm時，如此大的損傷是不能接受的。還有就是因為所有的納米結構都有大的表面-體積比，必須盡可能地減少在納米結構表面或者靠近的任何缺陷。

隨著器件持續微型化的趨勢的發展，普通光刻技術的精度將很快達到它的由光的衍射定律以及材料物理性質所確定的基本物理極限。通過采用深紫外光和相移版，以及修正光學近鄰干擾效應等措施，特征尺寸小至80nm的圖形已能用普通光刻技術制備出。然而不大可能用普通光刻技術再進一步顯著縮小尺寸。采用X光和EUV的光刻技術仍在研發之中，可是發展這些技術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性的問題需要解決，特別是需要克服電子束散射以及相關聯的近鄰干擾效應問題，但投影式電子束光刻似乎是有希望的一種技術。掃描微探針技術提供了能分辨單個原子或分子的無可匹敵的精度，可是此項技術卻有固有的慢速度，目前還不清楚通過給它加裝陣列懸臂樑能否使它達到可以接受的刻寫速度。利用轉移在自組裝薄膜中形成的圖形的技術，例如倍塞共聚物以及納米球珠刻寫技術則提供了實現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狀或者柱狀圖形。對于制造相對簡單的器件而言，此類技術是足夠用的，但并不能解決微電子工業所面對的問題。需要將圖形從一張模版復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途徑。模版可以用其他慢寫技術來刻制，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自組裝圖形形成機制的方法，它可以用來刻制任意形狀的圖形。然而，要想獲得高生產率，某些技術問題如穿刺及因灰塵導致的損傷等問題需要加以解決。對一個理想的納米刻寫技術而言，它的運行和維修成本應該低，它應具備可靠地制備尺寸小但密度高的納米結構的能力，還應有在非平面上刻制圖形的能力以及制備三維結構的功能。此外，它也應能夠做高速并行操作，而且引入的缺陷密度要低。然而時至今日，仍然沒有任何一項能制作亞100nm圖形的單項技術能同時滿足上述所有條件。現在還難說是否上述技術中的一種或者它們的某種組合會取代傳統的光刻技術。究竟是現有刻寫技術的組合還是一種全新的技術會成為最終的納米刻寫技術還有待于觀察。

另一項挑戰是，為了更新我們關于納米結構的認識和知識，有必要改善現有的表征技術或者發展一種新技術能夠用來表征單個納米尺度物體。由于自組裝量子點在尺寸上的自然漲落，可信地表征單個納米結構的能力對于研究這些結構的物理性質是絕對至關重要的。目前表征單個納米結構的能力非常有限。譬如，沒有一種結構表征工具能夠用來確定一個納米結構的表面結構到0.1À的精度或者更佳。透射電子顯微術(TEM)能夠用來研究一個晶體結構的內部情況，但是它不能提供有關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（STM）和原子力顯微術（AFM）能夠給出表面某區域的形貌，但它們并不能提供定量結構信息好到能仔細理解表面性質所要求的精度。當近場光學方法能夠給出局部區域光譜信息時，它們能給出的關于局部雜質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能夠擴展到能夠用來研究單個納米體的表面和內部情況，否則能夠得到的有關納米結構的所有重要結構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

納米科學和技術所涉及的是具有尺寸在1-100納米范圍的結構的制備和表征。在這個領域的研究舉世矚目。例如，美國政府2001財政年度在納米尺度科學上的投入要比2000財政年增長83%，達到5億美金。有兩個主要的理由導致人們對納米尺度結構和器件的興趣的增加。第一個理由是，納米結構（尺度小于20納米）足夠小以至于量子力學效應占主導地位，這導致非經典的行為，譬如，量子限制效應和分立化的能態、庫侖阻塞以及單電子邃穿等。這些現象除引起人們對基礎物理的興趣外，亦給我們帶來全新的器件制備和功能實現的想法和觀念，例如，單電子輸運器件和量子點激光器等。第二個理由是，在半導體工業有器件持續微型化的趨勢。根據“國際半導體技術路向（2001）“雜志，2005年前動態隨機存取存儲器（DRAM）和微處理器（MPU）的特征尺寸預期降到80納米，而MPU中器件的柵長更是預期降到45納米。然而，到2003年在MPU制造中一些不知其解的問題預期就會出現。到2005年類似的問題將預期出現在DRAM的制造過程中。半導體器件特征尺寸的深度縮小不僅要求新型光刻技術保證能使尺度刻的更小，而且要求全新的器件設計和制造方案，因為當MOS器件的尺寸縮小到一定程度時基礎物理極限就會達到。隨著傳統器件尺寸的進一步縮小，量子效應比如載流子邃穿會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，解決方案將會是制造基于量子效應操作機制的新型器件，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，我們肯定會獲益良多。譬如，在電子學上，單電子輸運器件如單電子晶體管、旋轉柵門管以及電子泵給我們帶來諸多的微尺度好處，他們僅僅通過數個而非以往的成千上萬的電子來運作，這導致超低的能量消耗，在功率耗散上也顯著減弱，以及帶來快得多的開關速度。在光電子學上，量子點激光器展現出低閾值電流密度、弱閾值電流溫度依賴以及大的微分增益等優點，其中大微分增益可以產生大的調制帶寬。在傳感器件應用上，納米傳感器和納米探測器能夠測量極其微量的化學和生物分子，而且開啟了細胞內探測的可能性，這將導致生物醫學上迷你型的侵入診斷技術出現。納米尺度量子點的其他器件應用，比如，鐵磁量子點磁記憶器件、量子點自旋過濾器及自旋記憶器等，也已經被提出，可以肯定這些應用會給我們帶來許多潛在的好處?？偠灾?，無論是從基礎研究（探索基于非經典效應的新物理現象）的觀念出發，還是從應用（受因結構減少空間維度而帶來的優點以及因應半導體器件特征尺寸持續減小而需要這兩個方面的因素驅使）的角度來看，納米結構都是令人極其感興趣的。

II.納米結構的制備———首次浪潮

有兩種制備納米結構的基本方法：build-up和build-down。所謂build-up方法就是將已預制好的納米部件（納米團簇、納米線以及納米管）組裝起來；而build-down方法就是將納米結構直接地淀積在襯底上。前一種方法包含有三個基本步驟：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“的優點是個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合成可以用來制備納米元件。目前，在國內、在香港以及在世界上許多的實驗室里這些方法正在被用來合成不同材料的納米線、納米管以及納米團簇。這些努力已經證明了這些方法的有效性。這些合成方法的主要缺點是材料純潔度較差、材料成份難以控制以及相當大的尺寸和形狀的分布。此外，這些納米結構的合成后工藝再加工相當困難。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至關重要的問題，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@些合成的納米結構直到目前為止仍然難以有什么實際應用，這是因為它們缺乏實用所苛求的尺寸、組份以及材料純度方面的要求。而且，因為同樣的原因用這種方法合成的納米結構的功能性質相當差。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探測器，原因是垂直于襯底生長的納米結構適合此類的應用要求。

“Build-down”方法提供了杰出的材料純度控制，而且它的制造機理與現代工業裝置相匹配，換句話說，它是利用廣泛已知的各種外延技術如分子束外延(MBE)、化學氣相淀積（MOVCD）等來進行器件制造的傳統方法。“Build-down”方法的缺點是較高的成本。在“build-down”方法中有幾條不同的技術路徑來制造納米結構。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構來得到量子點或者量子線。另外一種是包括用離子注入來形成納米結構。這兩種技術都要求使用開有小尺寸窗口的光刻版。第三種技術是通過自組裝機制來制造量子點結構。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，當材料生長到一定厚度后，二維的逐層生長將轉換成三維的島狀生長，這時量子點就會生成。業已證明基于自組裝量子點的激光器件具有比量子阱激光器更好的性能。量子點器件的飽和材料增益要比相應的量子阱器件大50倍，微分增益也要高3個量級。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）的連續波量子點激光器也已經報道。無論是何種材料系統，量子點激光器件都預期具有低閾值電流密度，這預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接近或達到商業化器件所要求的指標，預期量子點基的此類材料激光器將很快在市場上出現。量子點基光電子器件的進一步改善主要取決于量子點幾何結構的優化。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的尺寸和密度，自組裝量子點還是典型底表現出在大小、密度及位置上的隨機變化，其中僅僅是密度可以粗糙地控制。自組裝量子點在尺寸上的漲落導致它們的光發射的非均勻展寬，因此減弱了使用零維體系制作器件所期望的優點。由于量子點尺寸的統計漲落和位置的隨機變化，一層含有自組裝量子點材料的光致發光譜典型地很寬。在豎直疊立的多層量子點結構中這種譜展寬效應可以被減弱。如果隔離層足夠薄，豎直疊立的多層量子點可典型地展現出豎直對準排列，這可以有效地改善量子點的均勻性。然而，當隔離層薄的時候，在一列量子點中存在載流子的耦合，這將失去因使用零維系統而帶來的優點。怎樣優化量子點的尺寸和隔離層的厚度以便既能獲得好均勻性的量子點又同時保持載流子能夠限制在量子點的個體中對于獲得器件的良好性能是至關重要的。

很清楚納米科學的首次浪潮發生在過去的十年中。在這段時期，研究者已經證明了納米結構的許多嶄新的性質。學者們更進一步征明可以用“build-down”或者“build-up”方法來進行納米結構制造。這些成果向我們展示，如果納米結構能夠大量且廉價地被制造出來，我們必將收獲更多的成果。

在未來的十年中，納米科學和技術的第二次浪潮很可能發生。在這個新的時期，科學家和工程師需要征明納米結構的潛能以及期望功能能夠得到兌現。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用器件才能實現人們對納米器件所期望的功能。因此，納米科學的下次浪潮的關鍵點是納米結構的人為可控性。

III.納米結構尺寸、成份、位序以及密度的控制——第二次浪潮

為了充分發揮量子點的優勢之處，我們必須能夠控制量子點的位置、大小、成份已及密度。其中一個可行的方法是將量子點生長在已經預刻有圖形的襯底上。由于量子點的橫向尺寸要處在10-20納米范圍（或者更小才能避免高激發態子能級效應，如對于GaN材料量子點的橫向尺寸要小于8納米）才能實現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挑戰性的技術難題。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光刻所能達到的精度極限。有幾項技術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為所謂近鄰干擾效應（proximityeffect）而嚴重影響了光刻的極限精度，這個效應造成制備空間上緊鄰的納米結構的困難。這項技術的主要缺點是相當費時。例如，刻寫一張4英寸的硅片需要時間1小時，這不適宜于大規模工業生產。電子束投影系統如SCALPEL（scatteringwithangularlimitationprojectionelectronlithography）正在發展之中以便使這項技術較適于用于規模生產。目前，耗時和近鄰干擾效應這兩個問題還沒有得到解決。

—聚焦離子束光刻是一種機制上類似于電子束光刻的技術。但不同于電子束光刻的是這種技術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到6納米的圖形，但它也是一種耗時的技術，而且高能離子束可能造成襯底損傷。

—掃描微探針術可以用來劃刻或者氧化襯底表面，甚至可以用來操縱單個原子和分子。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的氧化機制的。此項技術已經用來刻劃金屬（Ti和Cr）、半導體（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點。引入的氧化圖形依賴于實驗條件如掃描速度、樣片偏壓以及環境濕度等?？臻g分辨率受限于針尖尺寸和形狀（雖然氧化區域典型地小于針尖尺寸）。這項技術已用于制造有序的量子點陣列和單電子晶體管。這項技術的主要缺點是處理速度慢（典型的刻寫速度為1mm/s量級）。然而，最近在原子力顯微術上的技術進展—使用懸臂樑陣列已將掃描速度提高到4mm/s。此項技術的顯著優點是它的杰出的分辨率和能產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，它是一項能操控單個原子和分子的唯一技術。

—多孔膜作為淀積掩版的技術。多孔膜能用多種光刻術再加腐蝕來制備，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制。用這項技術已制造出含有細至40nm的空洞的鎢、鉬、鉑以及金膜。

—倍塞（diblock）共聚物圖形制作術是一種基于不同聚合物的混合物能夠產生可控及可重復的相分離機制的技術。目前，經過反應離子刻蝕后，在旋轉涂敷的倍塞共聚物層中產生的圖形已被成功地轉移到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生；在第二種情況，島狀結構能夠產生。目前利用倍塞共聚物光刻技術已制造出GaAs納米結構，結構的側向特征尺寸約為23nm,密度高達1011/cm2。

—與倍塞共聚物圖形制作術緊密相關的一項技術是納米球珠光刻術。此項技術的基本思路是將在旋轉涂敷的球珠膜中形成的圖形轉移到襯底上。各種尺寸的聚合物球珠是商業化的產品。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、半導體以及絕緣體襯底上使用納米球珠光刻術的能力已得到確認。納米球珠光刻術（納米球珠膜的旋轉涂敷結合反應離子刻蝕）已被用來在一些半導體表面上制造空洞和柱狀體納米結構。

—將圖形從母體版轉移到襯底上的其他光刻技術。幾種所謂“軟光刻“方法，比如復制鑄模法、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。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。復制鑄模法的可能優點是ellastometric聚合物可被用來制作成一個戳子，以便可用同一個戳子通過對戳子的機械加壓能夠制作不同側向尺寸的圖形。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）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點是不需要加熱。納米壓印術已被證明可用來制作具有容量達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英寸硅片上進行圖形刻制。除傳統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。在此類技術中溫度被發現是一個關鍵因素。此外，應該選用具有較低的玻璃化轉變溫度的聚合物。為了取得高產，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化

5）長戳子壽命。

具有低穿刺率的大尺寸戳子已經被制作出來。已有少量研究工作在試圖優化壓印溫度和壓力，但顯然需要進行更多的研究工作才能得到溫度和壓力的優化參數。高圖形密度戳子的制作依然在發展之中。還沒有足夠量的工作來研究戳子的壽命問題。曾有研究報告報道，覆蓋有超薄的特氟隆類薄膜的模板可以用來進行50次的浮刻而不需要中間清洗。報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，而且進行大約5次壓印后需要更換。值得關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，以及連續壓印之間戳子的清洗需要等。盡管進一步的優化和改良是必需的，但此項技術似乎有希望獲得高生產率。壓印過程包括對準、加熱及冷卻循環等，整個過程所需時間大約20分鐘。使用具有較低玻璃化轉換溫度的聚合物可以縮短加熱和冷卻循環所需時間，因此可以縮短整個壓印過程時間。

IV．納米制造所面對的困難和挑戰

上述每一種用于在襯底上圖形刻制的技術都有其優點和缺點。目前，似乎沒有哪個單一種技術可以用來高產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制模版上的圖形

3．轉移在過渡性或者功能性材料上復制的圖形。

很顯然第二步是最具挑戰性的一步。先前描述的各項技術，例如電子束光刻或者掃描微探針光刻技術，已經能夠刻寫非常細小的圖形。然而，這些技術都因相當費時而不適于規模生產。納米壓印術則因可作多片并行處理而可能解決規模生產問題。此項技術似乎很有希望，但是在它能被廣泛應用之前現存的嚴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則提供了將第一步和第二步整合的解決方案。在這些技術中，圖形由球珠的尺寸或者倍塞共聚物的成分來確定。然而，用這兩種光刻術刻寫的納米結構的形狀非常有限。當這些技術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陣列時，它們卻完全不適于用來刻制任意形狀和復雜結構的圖形。為了能夠制造出高質量的納米器件，不但必須能夠可靠地將圖形轉移到功能材料上，還必須保證在刻蝕過程中引入最小的損傷。濕法腐蝕技術典型地不產生或者產生最小的損傷，可是濕法腐蝕并不十分適于制備需要陡峭側墻的結構，這是因為在掩模版下一定程度的鉆蝕是不可避免的，而這個鉆蝕決定性地影響微小結構的刻制。另一方面，用干法刻蝕技術，譬如，反應離子刻蝕(RIE)或者電子回旋共振（ECR）刻蝕，在優化條件下可以獲得陡峭的側墻。直到今天大多數刻蝕研究都集中于刻蝕速度以及刻蝕出垂直墻的能力，而關于刻蝕引入損傷的研究嚴重不足。已有研究表明，能在表面下100nm深處探測到刻蝕引入的損傷。當器件中的個別有源區尺寸小于100nm時，如此大的損傷是不能接受的。還有就是因為所有的納米結構都有大的表面-體積比，必須盡可能地減少在納米結構表面或者靠近的任何缺陷。

隨著器件持續微型化的趨勢的發展，普通光刻技術的精度將很快達到它的由光的衍射定律以及材料物理性質所確定的基本物理極限。通過采用深紫外光和相移版，以及修正光學近鄰干擾效應等措施，特征尺寸小至80nm的圖形已能用普通光刻技術制備出。然而不大可能用普通光刻技術再進一步顯著縮小尺寸。采用X光和EUV的光刻技術仍在研發之中，可是發展這些技術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性的問題需要解決，特別是需要克服電子束散射以及相關聯的近鄰干擾效應問題，但投影式電子束光刻似乎是有希望的一種技術。掃描微探針技術提供了能分辨單個原子或分子的無可匹敵的精度，可是此項技術卻有固有的慢速度，目前還不清楚通過給它加裝陣列懸臂樑能否使它達到可以接受的刻寫速度。利用轉移在自組裝薄膜中形成的圖形的技術，例如倍塞共聚物以及納米球珠刻寫技術則提供了實現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狀或者柱狀圖形。對于制造相對簡單的器件而言，此類技術是足夠用的，但并不能解決微電子工業所面對的問題。需要將圖形從一張模版復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途徑。模版可以用其他慢寫技術來刻制，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自組裝圖形形成機制的方法，它可以用來刻制任意形狀的圖形。然而，要想獲得高生產率，某些技術問題如穿刺及因灰塵導致的損傷等問題需要加以解決。對一個理想的納米刻寫技術而言，它的運行和維修成本應該低，它應具備可靠地制備尺寸小但密度高的納米結構的能力，還應有在非平面上刻制圖形的能力以及制備三維結構的功能。此外，它也應能夠做高速并行操作，而且引入的缺陷密度要低。然而時至今日，仍然沒有任何一項能制作亞100nm圖形的單項技術能同時滿足上述所有條件?，F在還難說是否上述技術中的一種或者它們的某種組合會取代傳統的光刻技術。究竟是現有刻寫技術的組合還是一種全新的技術會成為最終的納米刻寫技術還有待于觀察。

另一項挑戰是，為了更新我們關于納米結構的認識和知識，有必要改善現有的表征技術或者發展一種新技術能夠用來表征單個納米尺度物體。由于自組裝量子點在尺寸上的自然漲落，可信地表征單個納米結構的能力對于研究這些結構的物理性質是絕對至關重要的。目前表征單個納米結構的能力非常有限。譬如，沒有一種結構表征工具能夠用來確定一個納米結構的表面結構到0.1À的精度或者更佳。透射電子顯微術(TEM)能夠用來研究一個晶體結構的內部情況，但是它不能提供有關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（STM）和原子力顯微術（AFM）能夠給出表面某區域的形貌，但它們并不能提供定量結構信息好到能仔細理解表面性質所要求的精度。當近場光學方法能夠給出局部區域光譜信息時，它們能給出的關于局部雜質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能夠擴展到能夠用來研究單個納米體的表面和內部情況，否則能夠得到的有關納米結構的所有重要結構和組份的定量信息非常有限。

篇（3）

    二、生物醫學技術與體育科學的發展

篇（4）

［關鍵詞］SCI；學術影響力；引文分析

［中圖分類號］G250.74［文獻標志碼］A

［文章編號］1005-6041(2012)04-0017-004

SCI(Science Citation Index)是由美國科學信息研究所(ISI)1961年創辦出版的引文數據庫，是世界著名的三大科技文獻檢索系統之一，也是國際公認的進行科學統計與科學評價的主要檢索工具。國際上的科學計量機構及國際性組織在對國家或科研機構的科研能力及績效評估工作中，常用SCIE（SCI-EXP ANDED，即SCI網絡版）數據庫作為依據［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)在美國科學信息研究所SCI網絡版(SCI-EXPANDED)數據庫中進行機構（Institutions）精煉檢索，并對作為廣西重要科研機構的10大高校近10年（2001—2011）來科技論文產出和學術影響力進行統計分析。

1 科技論文產出數量與增長趨勢

從檢索結果 (檢索日期為2012年4月18日)統計來看，10年來，廣西10所高校共有6 563篇論文被SCI收錄，其中專業期刊研究論文6 295篇，約占96%，會議論文230篇，綜述94篇，發文量排名見表1。10年來從科技論文產出數量來看，廣西高?？萍佳芯渴聵I發展迅速，論文產出量呈逐年遞增趨勢(見圖1)?？萍颊撐漠a出量10年同比增長率為115%。近年來，我國科技事業發展迅猛，論文產出量逐年增加，作為重要科研機構的高校增長率更高。廣西高校的科技論文產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，廣西高校科研論文產出仍相對薄弱（見表2）。

2 學科分布和熱點論文

通過SCI數據庫對廣西高校的科技論文檢索結

[CM（81mm]果分析顯示，化學、物理、材料科學等學科領域研究

[CM）]比較活躍，論文數量約占總數的一半（見表3），其他較活躍的領域有數學、結晶學、生物分子科學、工程技術、計算機科學、航空科學等。統計結果顯示，廣西師范大學物理、化學等基礎研究學科比較活躍。廣西大學是一所綜合性教學研究型大學，在各學科領域研究占比重較大，尤其是在生物科學和材料科學等領域。桂林理工大學和廣西民族大學的科學研究也初見繁榮。來源出版物是研究人員的研究基地，來源出版物在學科專業領域的地位從一定程度上反映研究人員的研究水平，其中化學學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術搜索）。從主要來源出版物來看，在國內專業刊物上發表占比例較大，國外高影響因子的刊物較少。這從一定程度上反映廣西高校科技專業研究水平與層次上還應進一步加強國際合作，從而提高學術影響力。

3 科技合作與學術影響力

學術交流與合作是學術影響力的重要體現，從論文檢索結果分析來看，廣西高校科技論文研究的主要科研合作伙伴遍布全球50個國家和地區，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148次。學術影響力還可以從引用機構來說明［2］，通過分析施引文獻可以發現，廣西高?？茖W研究10年來受到110個國家和地區的科研人員關注，美國、德國和日本引用約占國外引用的一半，美國引用達2 728次，占國外總引用的35%。從不同級別的基金資助機構資助來看，廣西高校10年來共有1 243篇論文由國家自然科學基金資助，約占19%，高于國家自然科學基金國內資助率15%, 各學科內國家自然科學基金資助率也明顯高于國內平均水平（見表4）。這說明廣西高?？萍及l展學科水平與國內同水平相比發展迅速，國家支持力度較高。

4 科技論文的引用情況和學術影響力

論文的引用情況是衡量一個機構的學術影響力的重要標準［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行統計分析，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達24 793次(去除自引，被引次數檢索截止日期為2012年4月19日)，去除自引的施引文獻共計19 736篇，每篇平均引用次數為 465次，H指數為54，即有 54 篇論文至少被引用 54 次。通過對19 736篇施引文獻進行分析，在引文的學科范圍中，化學、物理、材料科學為引用最活躍的學科范圍（表4），這與論文產出的學科范圍基本一致，引用機構比較活躍的主要有中科院、南京大學、中山大學、北京大學等，引用的國家多達100多個，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科國內引用水平相比仍然存在較大差距(被引次數檢索截止日期為2012年4月19日)。

5 小 結

廣西近10年來科研活動發展迅速，學術影響力逐年上升，從科技合作發展及基金資助機構層次來看學科發展水平與國內保持一致，但與國內同水平高校相比論文產出相對較薄弱，在論文被關注即引用率和主要來源出版物的層次上仍略顯薄弱，科研機構與部門應該加大投入，提高科研產出，鼓勵加強國家級基金資助項目申報，并投入配套設施，加大研

究人員的研究動力，并加強科研規范管理，從而加快廣西科技事業發展。

［參考文獻］

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［7］SCI科學引文數據庫［DBOL］．［2012-04-19］ httpwwwwebofknowledgecom.

篇（5）

二、現代信息技術與學生的學習方式相融合，創設學習情境，發展信息素養

現代信息技術與學科教學的融合強調以學生學習為中心，以學生以往的經驗和知識為支撐，幫助學生“內化”，促進舊知識遷移，新知識形成。信息技術是作為學生獲取信息、探索問題、合作學習、解決問題和構建知識的認知工具、情感激勵工具，而不僅僅是教師的演示工具?？茖W的運用信息技術，教師要從學生已有的知識能力出發，在學生已有的生活經驗與給定目標之間設置障礙，創設各種有效的情景化學習環境，讓學生根據自己的興趣愛好和知識能力，自由選擇適合自己認知風格的學習資源，通過“身臨其境”來獲取真實體驗，誘發內心發現問題、解決問題的學習意愿，激發創造性思維意識，積極主動探究解決問題。這樣的自主、探究的學習方式符合現代學生的學習心理特點，學生可以在一種積極有效、輕松愉快的氣氛中學習，像扮演游戲角色一樣置身其中，學生不僅學會、會學，而且學生好學、樂學，從而達到一種輕松愉快高質高效的學習效果。學生還可以在網上與老師、同學和朋友直接對話和交流，在論壇中發表存在的問題、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者請教，交流面變大，知識面變廣，實現自主、合作、探究式學習，學會發現、構想和綜合應用，同時培養學生的信息素養以及創造能力。

三、現代信息技術與教學的評價方式的融合，拓寬評價渠道，達成學習目標

篇（6）

【關鍵詞】語文課堂教學；導入語；提問；語言；藝術設計

長期以來，我國的語文課堂教學陷入到一種傳統的教學理念中，沒有根據學生特點以及培養學生創新思想進行課堂教學的設計，在一定程度上也決定了我國的語文教學質量一直落后。另一方面，學生一直認為語文就不用學習，只要會認識幾個字，會說話就好，因此，在課堂中常常出現睡覺以及做其他事情的現象。同時加上教師的教學方法比較死板，沒有創新性，更提不起學生學習興趣。因此，作為教師，應該從以下幾方面提高語文課堂教學中的藝術性。

1. 語文課堂教學中導入語的藝術設計 好的開頭是成功的一半，一堂好的語文課教學必須有一個出色的開頭，有一些教師往往不注重課文的導入，或者只是簡單地當成了敲門磚，當門敲開了，磚也就扔了。魏書生說過：“好的導語就像磁鐵，一下子就能夠把學生的注意力集中起來，好的導語又是思想的電光石火，能給學生以啟迪，催人奮進?！绷硗?，托爾斯坦也曾經說過：“成功的教學所需要的不是強制，而是激發學生學習興趣?！弊沸虑螽愂敲恳粋€學生的共同心理，因此，語文課堂教學導入語的設計如何顯得有藝術性，本文從以下幾方面進行藝術設計。

（1）教師的導入語中要有一定的文化素養。 特別是在古代詩詞的教學中，對這方面的體現尤其明顯。當學到《茅屋為秋風所破歌》時，作為教師可以這樣設計導入語：古往今來，詩詞中，寫風的語句有很多，例如：白居易的《觀刈麥》中描寫南風：“夜來南風起，小麥覆隴黃”；辛棄疾的《青玉案》中描寫東風：“東風夜放花千樹，更吹落，星如雨”；李清照的《醉花陰》中描寫西風：“莫道不消魂，席卷西風，人比黃花瘦。”岑參描寫北風：“北風卷地百草折，胡天八月即飛雪”等，通過引用這些詩句，來導出今天所學的《茅屋為秋風所破歌》，這樣一來，不僅能夠提高學生的興趣，還能夠起到很好的熏陶作用。

（2）導入的語言要體現思想內涵。 教師在設計導入語時，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。當學到《范進中舉》時，可以這樣設計導入語：大家都知道“頭懸梁，錐刺股”這個故事，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的什么課文呢，學生能夠馬上猜到，就是《范進中舉》，在這篇課文中，范進就相當于蘇秦，而他的老丈人就是蘇秦嫂子一樣的人物，通過這樣的導語不僅吸引學生的注意力，還能夠引出下面所要講的課文，也讓學生大概了解《范進中舉》所要表達的思想。

2. 語文課堂教學中提問的藝術設計 課堂提問主要是指教師在課堂上，為了能夠完成教學任務，依據教學目標重難點，科學地提出疑問以及提出重難點，從而激發學生的學習興趣，鼓勵學生積極地去思考以及解決問題。

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

（2）互動性提問。 教師在語文課堂的教學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，生生之間互動，使學生積極主動地參加到整個教學活動中。例如：學習《偉大的悲劇》一文時，首先教師應該提問“既然是悲劇又何來偉大一說呢”，讓學生組成兩個陣地，互相討論，逐漸達成一種思想，分辨出“悲”不只是“悲傷，悲痛”，同時還有“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。從而使學生明白課文的主體思想就是贊揚一種為事業而犧牲的偉大精神，是當前所缺乏的一種精神。

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

3. 語文課堂教學中板書的藝術設計 隨著現代科學技術的發展，一些現代性的教學手法不斷應用到教學中，越來越多地受到教師的重視。但是，無論采用什么樣的教學方式，語文課堂中的板書設計是無可代替的，板書設計能夠彰顯執教者的教學思想以及教學風格，炫耀出絢麗的智慧火花，同時充滿藝術性的板書設計，能夠增強語文課堂教學的光輝以及色彩。那么如何設計語文課堂中的板書，才能夠增加課堂色彩呢，本人認為從以下幾方面做起。

（1）板書設計精巧美觀。 語文教學的板書設計是建立在視覺心理基礎之上，因此，在設計板書時應該符合規范性以及時效性等特點，同時又要追求美的視覺以及美的感受，板書的設計不僅僅是線條與文字的簡單組合，而是一種藝術，創新性地展示形象美、語言美以及布局美。例如：我們在學習《陋室銘》時，可以將文字以及線條結合成“陋室”的門窗以及屋瓦，這樣一來，不僅使課文的結構清晰，還能夠得到學生會心的一笑，激發學習興趣。

（2）板書設計高度概括。 教師要想提高課堂教學的效率，應該注重板書設計的概括性，板書不僅僅能傳達豐富的課文信息，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，也不要求教師只將甲乙丙丁簡單地結合在一起，這樣的板書，只會讓學生記不住，學生的筆記來不及記下，既耽誤時間又不能突出課文的重難點。例如：在學習《口技》時，全文主要是突出一個“善”字，因此，設計本文板書時，應該高度對其進行概括，將內容以及寫法構成一個大大的“善”字，突出全文的字眼。

（3）板書設計直觀形象。 直觀形象地運用語文板書的設計能夠將理性東西與感性東西建立可靠的聯系，學生能夠從中學習事物以及現象，教師再建立相應的板書模型、圖表就能夠將課文內容形象生動地展現出來，使學生更好地理解課文內容，例如在學習《愛蓮說》這篇文章時，教師在進行板書設計時可以將荷花的外形特點與其精神內容相結合在一起，就能夠形象地將課文內容與寫法展示得清晰明了。

4. 語文課堂教學中語言的藝術設計 法國著名教育家盧梭說過：“教育的藝術是使學生喜歡你所教的東西?！闭Z文課堂教學就是展示語文教師教學藝術的主要陣地，語言是教師進行課堂教學的重要工具，一般我們會發現，比較受歡迎的講課教師不僅僅具有淵博的專業知識，而且還具有語文的藝術性。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生在課堂上腦力勞動的效率?！毕旅婢捅救说囊恍嵺`經驗，總結以下幾種語文課堂語言藝術。

（1）語言以情動人。 古人說：“感人心者，莫先于情。”因此語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：在學習《大堰河，我的保姆》時，首先教師應該有感情地為學生朗讀整首長詩，在讀到“大堰河，今天看到雪使我想起了你，你的被雪壓蓋的……”，當讀到這句飽含深情的語句時，下面聽課的學生也會被感動，這樣的朗讀就再次展現了作品的感情以及渲染了課堂氣氛，從而激發學生的學習興趣和情感。

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

（3）語言機智幽默。 前蘇聯教育家馬卡連柯說過：“教育的技巧在于隨機應變”，課堂環境是一個變化的環境，這就要求教師靈活運用課堂環境，使之符合教學要求，教師機智幽默的語言往往會產生意外的教學效果。例如：教師正在上課，一只小鳥飛進來，東撞西撞，最后被一名同學抓到了，這時教師可以這樣說：“小麻雀沒上小學就想上初中了嗎？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，為下面同學愉悅學習奠定了基礎。

5. 結束語 總而言之，作為一名優秀的語文教師，就必須正確掌握語文教學特點，充分發揮語文課堂教學的藝術性，發揮學生的創新潛能，調動學生學習的積極性。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質量，更為重要的是影響學生的發展。

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在信息技術迅速發展的今天，作為歷史學科該如何依托信息技術作為認知工具，應用于教學實踐中，培養學生的綜合能力，更好地實施素質教育呢？

一、應用信息技術，提高課堂教學效率。

應用計算機輔助教學是信息技術用于學科教學的最初表現形式，是信息技術和課程整合的最低層次。教師可以使用現成的計算機輔助教學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，綜合利用各種教學素材編寫自己的演示文稿或多媒體課件，應用于課堂教學。

1、創設教學情景，促進學生的情感激發

利用計算機輔助課堂教學，是當前信息技術用于學科教學最普及的一種方式，歷史學科也不例外。歷史學科的特點是講述已經發生的事情，而利用計算機我們可以創設同樣的情景，讓學生具有真實的情景體驗，在特定的情景中理解事物本身。進行情景創設，使學生置身于歷史事件的環境之中，激發學生的歷史情感。如中的黃海大東溝海戰，可剪輯電影《甲午風云》片段，利用多媒體課件再現當時激戰的場面：硝煙彌漫、炮火連天的戰場，清軍愛國官兵的浴血奮戰，鄧世昌駕艦直沖敵艦的壯舉及生動感人的旁白，使學生身臨其境，切身體會了中華民族的愛國精神，也激發了他們的愛國主義情感。

2、利用信息技術突破歷史學科教學難點

利用多媒體課件，可以形象地演示歷史學科中某些復雜的內容。歷史上的一些重大戰役，頭緒眾多。傳統的教學手段難以達到良好的效果，而利用多媒體把戰爭進程制作成動畫，演示戰爭動態的變化進程，就可以使學生一目了然。如，可把日軍的進攻路線制作成動畫，從陸戰到海戰，從朝鮮到遼東，中日戰爭的進程清晰可見。在演示動畫的同時，教師還可以對具體過程進行適當的講解，這樣學生既把握了整個進程的全局，又對具體戰役有了充分了解，有利于他們對歷史事件正確的判斷和結論。

3、利用信息技術豐富歷史教學手法

利用計算機輔助教學，通過教師合理的設計與選擇，利用計算機輔助教學代替了幻燈、投影、粉筆、黑板等傳統媒體，極大地豐富了我們的教學手段，使我們傳統的用“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”的，這時使我們有可能為學生創設一個盡可能真實的情景，更加符合學生的認識規律，更能為學生所接受。

二、利用信息技術更好地實施研究課程。

當前實施素質教育的重點在于研究課程的開設。信息技術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，為以個性化、自主及交互式的學習為特征的研究型課程提供了實施的條件和空間，使生動、活潑、主動的學習得以進行。

1、利用信息技術收集、整理、歸納史料

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

2、利用信息技術開展問題的研究

在豐富資源環境學習下，可以培養學生獲取信息、分析信息解決問題的能力。學生在對大量信息篩選的過程中，實現對事物的多層的了解，同時也會產生新的問題。因此教師在課題實施前應做好充分準備，指導學生解決問題。教師可以在課題實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容網站，讓學生訪問該文件夾來選擇有用信息，也可以為學生提供適當的參考信息，如網址、搜索引擎、相關人物資料，由學生自己去Internet或資源庫中去搜索材料。學生通過搜集材料對工業革命有了玩全面的了解，經過綜合分析認識到了在現代工業發展的同時必須注意生態環境的保護，得出了這一當今人類共同關心的問題。同時對其它學科也有了更深的認識，這大大拓展了學生的知識面，培養了學生學科之間的綜合能力及分析能力。

3、利用信息技術培養學生學習歷史的能力

利用信息技術，讓學生掌握學習歷史的方法，培養學生綜合學習能力..使學生從傳統的被動接受轉變為主動學習、探究學習和研究性學習，學會利用網上資源進行學習，學會利用網絡通訊工具進行協商交流。通過討論、交流不斷豐富對研究課題的認識，在任務的驅動下培養學生合作意識以及小組協作學習、自主學習能力，在一個小組內學生合作查找所需的信息，通過討論取得一致意見，解決問題。這樣遞增了學生學習的參與率，提高了學習的競爭力，同時培養團隊合作精神。

信息技術的發展更有利于學生創作能力的培養。教師可以利用網絡優勢指導學生進行課外創作，加強學生的動手能力，發揮各類學生的特長。作為歷史學科可以指導學生利用信息技術制作歷史小報。本學期我區舉辦了學生歷史小報的評比活動，從各校學生的作品來看，都利用了信息技術這一高科技手段。學生利用網上資源進行排版設計，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的支持，通過這樣的課外活動使得學生的創造潛能得到了充分的挖掘，達到了培養學生創造能力的教育目標。

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21世紀是信息化時代，信息技術已經滲透到社會生活的方方面面，基礎教育也必然受到其深刻影響。傳統教育因教育因教學形式單一，教學手段落后，效率低下，日益顯示其弊端，大膽地進行教學手段革新，運用現代化的信息技術手段輔助教學，努力提高教學信息化水平，強化課堂教學效果的呼聲越來越高。

提高教育信息化水平，促進語文教學與計算機教學的有機融合，激發學生學習語文的興趣，增加課堂的容量，大力提高語文學科教學質量，是當前語文教學實踐中需要解決的一個現實問題。

語文老師緊緊抓住提高學生素質和教學質量這一中心任務，努力探索信息技術與語文學科整合的契合點，認真做好以下幾方面工作。

一、要充分認識信息技術與語文學科的優化整合的重要性

當今世界，信息化是社會發展的必然要求，教育信息化也將成為教育發展的總趨勢?？墒?，傳統教育模式對我國教育的影響仍然很大，素質教育口號已經提出來，但實施起來難度很大，不少學生厭學情緒嚴重，語文課堂仍然是方法簡單，結構單一，效率低下。實現信息技術與學科教學工作的優化整合，全面推動素質教育的實施，是改變這一現狀的一條最佳途徑。信息技術的運用會帶來語文課堂教學的一系列變化：首先是教學方式的變化，其次是教師角色的變化，再次是學生思維過程的變化。

信息技術教育是語文學科教育的重要輔助手段。在語文學科教學過程中，適當地運用現代信息技術手段，既能拓寬學生的視野和知識面，又能促進語文學習的綜合效應，改善學生參與語文教學的條件，提高學習興趣，增強學生自主學習能力與創新精神。語文教學與信息技術教育的整合，可以極大地拓展語文教學空間，為師生提供直觀和便捷的教學手段，讓師生在教學中多向互動，共享優質的教育資源，從而大大提高語文教學質量。

二、如何讓信息技術與語文學科實現優化整合

信息技術與語文學科的優化整合才能充分發揮現代信息技術優勢，信息技術與語文學科教學過程融合在一起，可以加深學生對語文學科學習內容的理解，更好地培養學生的素質、認知能力和創新能力。

只有實現信息技術與語文學科的優化整合，才能使學生更好地掌握語文知識，利用現代信息技術手段及時獲取信息，分析、綜合并熟練表達信息。

為了最大限度地優化整合信息技術與語文學科教學，我們必須找準二者的最佳整合點：

1.要優化整合課堂教學資源

多媒體教學對語文學習極為重要。我充分利用最新的“班班通”教學設備，搜集整理網上教育資源，對“無憂無慮語文網”、“真語文網”、“yuwen789”、“優教通網”、“福建教育資源公共服務平臺”、“網易教育頻道”、“搜狐教育頻道”等網站上的有關資料進行下載，加以分類整理，并不斷更新，建立自己系統的教學資源庫和學生教學資源庫。

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

網絡環境下的課堂教學，我與學生之間進行了充分交流，努力營造融洽、活躍、雙向交流的課堂氣氛，提高學生參與欲望，激發學生創新思維，培養學生的自主探究能力。

2.指導學生課外自主學習

課外自主學習是課堂教學的延伸和必要補充。利用好網絡信息平臺，師生可以共享優質教育資源。

我在網上指導學生自學，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，免費供學生使用，使部分條件好的學生可以利用家中電腦播放多媒體課件，自主復習學過的知識，理清知識點之間的相互關系。通過我精心設計的習題鞏固學到的知識，學生還可以結合自身情況，掌握學習進度和內容，最大限度地提高學習有效性。

社會的發展，網絡的普及要求我們培養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化整合信息技術與語文學科教學，讓學生從網絡資源中學到豐富多彩的知識。我們必須努力培養學生的問題意識、實踐能力及創新精神，讓全體學生的整體素質和能力都得到全面的、和諧發展。

3.及時反饋教育信息

語文教師要教會學生正確運用祖國的語言文字。為完成這一任務，必須加快教學過程中的考試反饋速度。我認真研讀《語文課程標準》（2011年修訂版），對學生在每個階段、每個學期、每個學年所必須掌握的教學內容，所必須具備的各種能力做到心里有數，只有這樣，才能適時調整教學方式、進度、難易度，避免在教學中出現偏差。

為了迅速及時地反饋學生學習情況，我們可以借助計算機網絡，在網絡環境下運用教學測評系統組題、評測；學生作完試題后，可以利用網絡進行試題正誤的初步估算并找出原因。教師可以在最短時間內分析試題，得出正確結論，進而指導自己的教學，從而取得良好效果。

三、學科整合要求高素質的語文教師

新時代的到來、新技術的應用對語文老師提出了更高要求。

1.要有相應的理論素養

語文教師要認真學習新課程理論，吸收他人研究成果，積極參加教育理論的進修培訓，接受先進的教育理論，用先進理論武裝頭腦，用先進理論指導教學實踐，做研究型教師、專家型教師。

2.要具備教學基本功

教師必須具備研究教材，創造性地使用教材的基本功。采取不同的教學方法，選擇最佳教學內容，采用最佳的教學方式，從而達到最理想的教學效果。

3.要掌握高超的授課藝術

教師必須通過自學或進修培訓，熟練掌握多媒體教學手段，讓信息技術與學科課程完美整合，提高授課藝術，努力構建高效課堂。

4.要掌握設計和制作多媒體課件的能力

教師必須能夠獨立制作出符合學生實際的多媒體作品，在授課過程中才能應用自如。

5.要加強師生雙方的互動活動

在信息技術輔助語文教學過程中，必須充分發揮學生主體性和教師主導性，鼓勵學生積極參與教學整個過程，倡導教學過程中的雙向和多向互動，同時教師適時地加以指導、點撥，力求做到精講和善導，以強化課堂教學效果。

四、學科整合必須遵循幾個基本原則

1.科學性原則

科學性原則主要有兩個方面內涵：一是教育理論，二是設計制作。

教育理論要科學合理，符合教育規律。設計制作也要符合學生認知規律，結構合理，操作便捷。語文教學課件的制作應特別注意這一點。課件的知識體系要科學和完整，內容要正確和規范，不能漏洞百出，不能對學生有誤導作用。

2.適用性原則

適用性包括信息技術應用的適用性和教學過程的適用性兩個方面。不論利用網絡還是制作課件，都要根據教學目標，依據學生認知規律，完成各種資源素材的選擇和教學內容的確定，并就結構安排和呈現方式提出最佳方案，最終完成制作。

現代信息技術手段始終只是一種重要的教學輔助手段，教師使用多媒體技術輔助教學不是越多越好，而要適度。教師應當把主要精力投放到鉆研教材和學生、研究教法和學法上，才有可能選擇最佳的教學途徑、科學的教學方法和符合教學要求的授課形式。信息技術手段使用過多反而會分散學生注意力，嘩眾取寵，華而不實，事倍功半，最終影響課堂教學實際效果。

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20xx年秋季學期以來，我們積極參與湖北省“課內比教學，課外訪萬家”活動，按照學校教務處和數學教研組的安排，扎扎實實地開展了備課、說課、觀課、議課等一系列“課內比教學”活動。該項活動讓我在數學教學中有了新收獲，特別是對構建和諧數學課堂有了新認識。通過上課、觀課、議課，我認為數學教師在整個數學探究學習過程中，要從傳統的角色中走出來，努力創設輕松和諧的教學環境，讓學生在和諧的、寬松的數學課堂里遨游，感受學習數學的美妙，領悟數學來源于生活又服務于生活。

一、和諧的數學課堂是學生輕松體驗的場所

試想，鈴聲響后，學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，不要刻意讓學生體驗到學習壓力。本來來自家長、社會、同學的重重壓力已經讓學生喘不過氣來，有的教師還喜歡一上課就先給學生來個下馬威，背定理呀、法則呀、公式呀……這怎能讓學生輕松起來？相反，善意的微笑，平易近人的表情，關懷愛護鼓勵的發問，輕松耐心的回答，如“好”、“很好”、“很有創意”……在這種課堂氛圍中，學生心情舒暢，變機械模仿為心領神會，變被動接受為主動探究。教師要因時、因地、因人、適時地對教材進行再加工，使教學過程輕松、活潑和有效。有時面對學生的差錯，不要聲色俱厲，要幫助學生分析形成差錯的原因，并指明修正錯誤的方向。這樣的數學課堂如同磁石般富有吸引力，讓學生留連忘返，學生不僅愿學，而且樂學。

二、和諧的數學課堂是學生自由發展的天地

強烈的表現欲望是孩子們的天性，所以，數學教師不能用成人的“規矩”去抑制他們的創新思維火花，在數學課堂上要松開手、放寬心，讓學生自己去推導、去感受、去領悟。

比如講授《圓的面積》時，課前讓學生動手制作學具“圓”，課中讓學生將所制作的圓等分成16等份后重新拼成新的圖形，讓學生探究推導出“圓的面積計算公式”；研究一元一次方程時，利用學生對數學游戲的興趣，引入數學游戲豐富課堂，引用其中的必要知識導入新知識……要給學生展示自己的機會，讓他們用自己的方式一起探究學習。

以贊許的微笑、鼓勵的點頭、發自內心的稱贊拉近與學生的距離，一個和諧的、充滿人文關懷的數學課堂就悄悄地來到了我們的身邊。

三、和諧的數學課堂是人人學有價值的數學

在每個教學環節中，都要力求給學生創造一種思維情境，調動眼、腦、口、手等多種感官動起來，讓學生多看一看、想一想、做一做、議一議，激發學生的學習興趣，營造學生主動學習的氛圍，給學生創造更多自我表現的機會，讓學生獲得成功的快樂。 如講授《弧長和扇形面積》時，課前讓學生收集生活中的“扇形實物”和折“紙扇”一把，并讓學生用直尺、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，做好記錄，算出“紙扇”的周長。課中由已學“圓”的周長計算公式，引導學生推導出“1°和n°圓心角所對的弧長公式”，然后讓學生根據“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”測量計算扇子的弧長、周長和用“公式”計算的結果，并肯定公式計算不僅精確度高，而且給人們的生活帶來了便捷。這樣，學生在輕松愉悅中學到了知識，掌握了知識，他們的心靈在和諧的氛圍中得以舒展。實踐充分證明，教師與學生心心相印，教師的行動成為學生的楷模，教師的知識成為學生探索追求知識的磁鐵，和諧的師生關系提高了數學課堂教學的效率，也促進了學生和諧、均衡而有個性地發展，也就不難實現新課程“人人學有價值的數學”這一目標了。

四、和諧的數學課堂是一個和睦的大家庭

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

2.確使用三角函數符號

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個函數符兮規定為tanx,cotx,arrtanx.arccotx，并已明確將ctgx和mxtgx取消,因此,編輯加應執行國家標準。

2.2反三角函數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,因為這種表達方式很容易與負一次方混淆,因此，應按國家標準將上述反三角函數寫成arcsinx,arccosx’arcsinhx,arcoshx0

3.數學公式的編排

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

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。

這樣的fl琺浪費版面,建議^用下列方法排：

3.3直排分式變為橫排分式,指數函e'改為expx,

3.4數學式轉行規則。

3.4.1—般規則。GB310111-93規定,當一^學式或方程式需要斷開,用2行或多行表示時,最好在緊靠其中記號=,+或/后斷開,而在下一行開頭不應重復這一記號,上下式盡可能在等號“=”艦齊。

3.4.2根式轉行。較長或較復雜的根式需要轉行時,可將其改寫成分觸數的形式,然后進行，

   3.4.3矩陣和行列式不能轉行。