3D虚拟车间的氧化工艺流程论文

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一、教学分析

1.教学内容分析。《集成电路制造工艺》这门课是微电子技术专业的核心课程，是融工艺原理和操作技能为一体的理实一体化课程，本课程的内容主要包括：氧化、光刻、刻蚀、掺杂、薄膜五大工序，每个工序又分为：工艺原理、工艺流程、工艺实训三个教学模块。本次课是氧化工序的工艺流程模块，设置为2课时。2.学情分析。授课对象是微电子技术专业高职二年级学生，他们在知识基础、能力状态、学习心理特征、可能存在困难等方面的情况如下：（1）知识基础：已经具备了一定的集成电路制造基础知识，学过氧化原理和工艺概述，对设备的系统构成有一定了解。但还未接触实际工艺流程，需要进一步学习。（2）能力状态：对公式、流程、原理等理论内容学习起来比较吃力，但实践操作能力较强。（3）心理特征：对学习对象有很大的选择性，对于自己感兴趣的学习内容能够认真投入，对不感兴趣的东西则“不想听”。（4）存在困难：从往届学生的反映看，对着文字和图片来学习氧化工艺操作和设备运行知识，他们觉得抽象、烦琐、枯燥，教学效果差。结果导致后面的现场实训不敢动手，工艺流程操作的一次成功率较低。另外，设备内部的运行情况就算在企业现场也无法观察，这是教学上的一个难点。3.教学目标。根据教学内容和学情分析，参照国家半导体芯片制造工职业资格标准，设定本课题的知识、技能、素质三维教学目标：（1）知识目标-学生能熟记氧化工艺流程和操作方法，了解氧化设备运行情况；（2）技能目标-学生能选择正确的氧化工艺流程并完成操作；（3）素质目标：学生具有严格遵守净化室规章制度和工艺规范的意识。本次课的教学重点是：能正确完成氧化工艺操作。教学难点是：了解氧化设备运行情况。

二、策略选择

1.项目教学法。本次课采用项目教学法，设置创设情境、确定任务、实施任务、考核评价、拓展提高五个教学环节，充分体现学生在学习过程中的主体地位，教师应当成为学习活动的引导者、帮助者。2.信息化教学。为了克服传统教学中工艺操作方法和设备运行情况不够直观、信息量太过丰富不易掌握等制约因素，我们紧紧围绕具有自主知识产权的集成电路制造3d虚拟车间开展教学，在每个教学环节充分运用信息化教室、课程网站等信息化环境和多媒体课件、动画、视频等数字化资源，优化教学过程。

三、实施过程

课前回顾和预习：通知学生课前登陆《集成电路制造工艺》课程网站进行理论知识回顾，通过查看多媒体课件和化学反应动画，知识的复习显得快速高效。要求学生上网查阅相关资料，整理氧化工艺的详细工艺流程，通过课程网站发给老师。教师网上检查学生作业的递交情况。1.创设情境。新课的第一个环节是创设情境，利用信息化教室功能，学生登陆课程网站观看氧化环节的视频，初步了解更衣室、风淋室和净化车间的情况，配合教师的提问，激发学生的学习兴趣。然后教师进行集成电路制造3D虚拟车间的演示，教师通过广播系统演示软件操作方法，介绍更衣室规范要求和净化车间工作环境和设备，引出工艺操作这一学习主题。2.确定任务。教师总结点评学生上传的作业，整理出正确的氧化工艺流程，明确学习任务。3.实施任务。氧化工艺的全部流程可以分为“更衣室”“、清洗”、“氧化”“、测试‘四个环节。每个环节又包含多个工艺操作步骤。以氧化环节为例介绍学习的流程：氧化环节包含输入系统、货架取片、上料、下料四个工艺操作步骤，学生利用集成电路制造3D虚拟车间来完成学习任务，登陆软件选择教学模式，经过更衣室环节后，进入净化车间，选择氧化区域进行练习。在练习过程中，教师指导单个工艺操作的学习方法：（1）查看主菜单里面的工艺文件，了解工艺规范；（2）观看企业视频，学习操作要领；（3）进行虚拟操作，完成技能训练；（4）如果做错会有信息反馈，学生重新练习。氧化环节的货架取片、上料下料等操作也是用这样的方法学习的，其余工艺环节的所有操作训练均可在虚拟车间完成。在练习过程中，学生可以相互讨论，教师巡回指导，完成一个环节之后，学生总结操作要领，教师进行点评。这种学习方式教学内容呈现生动有趣，真正寓教于乐，学生学习的积极性和专注度明显提高。3D虚拟车间里面还整合了很多的数字化资源：比如清洗机构、氧化传片、测试传片的动画，克服了设备内部运行情况在企业现场也难以观察的困难，实现了对难点的突破。4.考核评价。最后一个教学环节是考核评价，学生选择考核模式进入，完成全套工艺流程。在考核模式中系统会有相关问题提出，学生作答。如果答错则会扣分，并会将正确答案显示在左下方。在工艺流程中如果选错流程，那么也会显示’步骤错误”并做正确提示。学生完成考核之后，可以即时看到得分和用时；通过软件统计分析，教师可以看到学生整体的掌握情况和每个知识点的正确率，获得及时的信息反馈，最后做总结点评。5.拓展提高。在前面实施任务过程中，学生可能把注意力集中在技能训练上了，要求他们关注车间墙壁上的工艺规范、员工守则、管理条例甚至急救方法等信息，在虚拟车间中实现环境育人，有利于学生职业素养的养成。

四、效果特色

1.教学效果。通过课堂教学调查问卷发现，采用信息化教学的12级学生在“学会知识”、“掌握技能”、“激发兴趣”三个方面的正面评价比例远高于采用传统教学的11级学生。本次课之后的实训环节的一次成功率也得到了明显的提高。2.特色亮点。本次教学设计的特色亮点是：学习资源数字化———有丰富的课件、动画、视频等资源可供学生随时在线查阅；学习过程项目化———教师“做中教”，学生“做中学”，以学生为主体；学习工具游戏化———运用3D虚拟车间，寓教于乐，激发学生学习兴趣；技能训练虚拟化———解决设备台套数不足的问题，节约实训耗材，确保安全可靠。总的来说，本次教学设计取得了良好的教学效果，可以移植到理实一体化课程的同类教学任务中。

作者：徐振邦 刘锡锋 单位：江苏信息职业技术学院