中国现代教育装备
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 教育科技  
石墨烯场效应管传感器关键工艺虚拟仿真实验建设
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2021-8-21 17:36:49
  [导读]科教融合,利用现代信息技术,把实验室高水平科研成果转化为虚拟仿真实验教学资源,开发了石墨烯场效应管传感器关键工艺虚拟仿真实验。该实验实现了甲烷气体生长为石墨烯、石墨烯演变为场效应管器件及最终实现传感功能等完整工艺流程,实验内容丰富,涉及多个学科的知识,有助于培养学生多学科交叉思维的意识和能力。

  当前,科学技术发展呈现出越来越明显的多学科交叉的特点,不同学科思想相互碰撞、方法相互借鉴,有利于产生创新的火花。学科交叉已成为科技创新的思想源泉[1],培养具有学科交叉视野的创新型人才也成为高等教育追求的目标。科教融合,把多学科交叉产生的重要科学研究成果转化为生动的教学案例,是促进培养学科交叉人才的一条重要途径[2]。然而,由于许多科学前沿实验具有高危、高消耗、长周期等特点,不能进行大规模的学生实践教学。依靠现代信息技术手段,创建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象,为学生在虚拟环境中模拟开展此类实验提供了条件,虚拟仿真实验教学已成为国家信息化教育战略的重要实践内容[3-4],取得了众多实践成果[5-6]。基于《自然•通讯》期刊发表的学科交叉高水平科研成果[7],我院设计完成了石墨烯场效应管传感器关键工艺虚拟仿真实验,在教学中面向物理、化学、电子、物联网等多个专业的学生开展该实验教学,开阔了学生学科交叉的视野,培养了学生学科交叉的思维,取得了很好的教学效果。

  1 实验设计背景和意图

  2 实验原理及内容

  3 实验仿真操作流程

  4 结语

  笔者把本校科研团队取得的重大科研成果转化为本科教学资源,注重对学生学科交叉思维的培养,设计完成了石墨烯场效应管传感器关键工艺虚拟仿真实验。此实验面向全校多个专业学生开设,在教学中取得了良好的效果。学生充分感受到学科交叉在科技创新中的作用,将半导体器件物理、电子技术、传感器、固体物理学等课程所学知识融会贯通,集成应用,训练了科研思维,提高了自主学习兴趣和学习能力。

  参考文献

  [1] 谭天伟,薛娇.学科交叉与大学发展—北京化工大学校长、中国工程院院士谭天伟教授访谈[J].中国高校科技,2014,28(8):4-6.

  [2] 曹国永.培养卓越的轨道交通创新人才[J].中国高等教育,2016(20):33–35.

  [3] 中华人民共和国教育部.关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知(教高司函〔2013〕94号)[Z].2013.8.

  [4] 中华人民共和国教育部.关于2017—2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知(教高厅〔2017〕4号)[Z].2017.7.

  [5] 冯立艳,关铁成,何世伟,等.机械基础虚拟实验系统的研究与开发[J].实验室研究与探索,2018,37(1):89-92.

  [6] 侯亚欣,李浥东,徐群群,等.基于企业信息管理的综合实践教育云平台建设[J].实验技术与管理,2019,36(10):36-39.

  [7] XU S, ZHAN J, MAN B, et al. Real-time reliable determination of binding kinetics of DNA hybridization using a multi-channel graphene biosensor[J].Nature Communications, 2017(8):14902.

栗军1 刘汉平1 许士才2 1.德州学院物理与电子信息学院 2.德州学院山东省生物物理重点实验室


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