時間：2023-03-23 15:19:18
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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。總而言之，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）。“build-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。“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。
—電子束光刻通常可以用來制作特征尺度小至50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。
V.展望
關鍵詞：納米科學納米技術納米管納米線納米團簇半導體
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。總而言之，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）。“build-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。“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。
—電子束光刻通常可以用來制作特征尺度小至50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。
V.展望
論文摘要：信息技術是一種技術手段，既應用于教師的教，又適用于學生的學。如何將信息技術手段運用于教學，我們就此進行探討
一、信息技術與課程整合的內涵
信息技術與課程整合的本質與內涵是要求在先進的教育思想、理論的指導下，把計算機及網絡為核心的信息技術作為促進學生自主學習的認知工具與情感激勵工具、豐富教學環境的創設工具，并將這些工具全面地應用到各學科教學過程中，使各種教學資源、各個教學要素和教學環節，經過整理、組合，相互融合，在整體優化的基礎上產生聚集效應，從而促進傳統教學方式的根本變革，達到培養學生創新精神與實踐能力的目標。
信息技術是一種技術手段，既應用于教師的教，又適用于學生的學；既是輔助教學的演示工具，又是學生學習的認知工具。整合要以系統論的觀點為指導，綜合應用傳統媒體與信息媒體，使二者各揚其長、相互補充。整合要讓信息服務于課程，以更好地完成課程目標：又以學生個體符合時代需要的和諧發展為目的，讓學生充分接觸、使用信息技術，以信息技術促進學生的全面發展。
二、信息技術與課程整合的基本要求
課程整合的教學模式是我國面向21世紀基礎教育教學改革的新視點，它與傳統的學科教學有一定的交叉性、繼承性、綜合性，并具有相對獨立特點的教學類型。它的研究與實施為學生主體性、創造性的發揮創設了良好的基礎，使學校教育朝著自主的、有特色的課程教學方向發展。課程整合將信息技術看作是各類學習的一個有機組成部分，它主要在其他學科的學習活動中有機結合使用信息技術，以便更好地完成課程目標。它強調在利用信息技術之前，教師要清楚學科教學的需求，設法找出信息技術在哪些地方能提高學習效果，使學生完成那些用其他方法做不到或做不好的事。其基本要求是：第一、課程整合是以各種各樣具體學科的任務或學科任務包含其中的真實性的情景問題開展信息技術與其他學科相聯系的橫向綜合的教學，使學生置身于提出問題、思考問題、解決問題的動態過程中進行學習。通過一個或幾個任務，把相關的各學科知識和能力要求作為一個整體，有機地結合在一起。學生在完成任務的同時，也就完成了所需要掌握的學習目標的學習。但這一切都需精心構思和設計。如何與信息技術整合，這是最值得討論的一個問題。例如，自然學科的教學與信息技術的整合就不同于其它學科在利用信息技術時可以利用豐富的視、聽等多媒體效果刺激學生的感官，激發學生的學習興趣。如果在教學中一味利用視聽刺激，久而久之學生必然產生厭倦情緒，反而不利于學生學習興趣的激發。自然學科有其自身的魅力，也就在于探索學習者未知的知識領域，因此信息技術的利用，還需要教師不斷改進教學設計，利用“問題”吸引學生，達到激發興趣的目的。
第二、課程整合要求學生學習的重心不僅僅放在學會知識上，而是轉到學會學習、掌握方法和培養能力上。學生利用信息技術解決問題的過程，是一個充滿想象、不斷創新的過程，同時又是一個科學嚴謹、有計劃的動手實踐過程，它有助于培養學生的創新精神和實踐能力。所以在設計教學任務時就必須給予學生自由、獨立思考的時間。用粉筆加黑板的傳統教具，教師在黑板上板書是需要一定的時間的，這一段時間正是學生審題、思考的時間，利用信息技術后，往往出現這樣的情況：教師認為把許多東西都呈現給學生了，很快就過去了，沒有給學生以思考的時間，表面上看整堂課信息量大，學生反映良好，其實由原來的“人灌”改為更高效的“機灌”。
第三、在課程整合的教學模式中，強調學生的主體性，要求充分發揮學生在學習過程中的主動性、積極性和創造性。學生被看作知識建構過程的積極參與者，學習的許多目標和任務都要學生主動、有目的地獲取材料來實現。同時，教師是教學過程的組織者、指導者和咨詢者，教師的主導作用可以使教學過程更加優化，是教學活動中重要的一環。但是不是就讓學生在計算機上瞎碰瞎撞?是不是每一個概念都要學生自己去建構?教師的演講、解釋、傳授知識是不是都是多余的?這些問題都值得研究和探討，在教學中教和學是一個問題的兩個方面，片面地強調某一方面忽視另一方面都會走入極端。
第四、信息技術給我們提供了一個開放性的實踐平臺，可以采用多種不同的方法實現相同的目標。同時，課程整合強調“具體問題具體分析”，教學目標固定后，可以整合不同的任務來實現，每一位學生也可以采用不同的方法、工具來完成同一個任務。這種個別化教學策略對于發揮學生的主動性和進行因人而異的學習是很有幫助的。在現代學習中，尤其是一些復雜問題的解決、作品評價等認識場所，要求多個學生能對同一問題發表不同的觀點，并在綜合評價的基礎上，協作完成任務。而網絡正為這種協作學習提供了很好的平臺。
三、信息技術與課程整合的基本模式和實施途徑
信息技術與課程整合是基于加強課程的綜合性和實踐性的一種課程模式，它是將計算機和其他信息技術作為認知工具，以各學科知識為載體，以學生素質提升和培養綜合能力為基本過程。下面，以活動《認識垃圾》為例，談談具體實施的過程。首先，讓學生進行有關垃圾的調查，考察周圍的垃圾處理站，并提出有一定價值的問題。然后，根據自己的喜好選擇研究的課題，查閱相關資料，瀏覽有關網站。第三，將自己收集到的資料和研究的成果在班上與老師、同學進行交流。最后，評選出優秀作品在班上、學校及社區進行環保知識宣傳，并將部分優秀作品發送到相關的網站上。
通過活動，使學生認識到：“垃圾是放錯了地點和時間的資源。”而利用垃圾的前提是對垃圾進行分類收集，培養學生的動手實踐能力和環保意識。同時讓學生在“玩”中學習科學知識，學習信息技術，學會做事，學會做人。
關鍵詞：信息技術；小學數學學科；整合
數學是抽象性、邏輯性很強的一門學科。小學生的思維正處于由具體形象思維為主向抽象邏輯思維為主的過渡階段，小學數學必須在數學知識的抽象性和學生思維的形象性之間架起一座橋梁，而信息技術正是這樣一座橋梁。在數學教學中，把信息技術和數學教學合理的進行整合，這是信息時代的要求，也是創新教育的要求。現把信息技術與小學數學相整合的幾點思考總結如下：
一、整合――教與學方式的轉變
所謂“整合”，其核心就是把現代教育技術融入到小學數學學科的教學中去，在教學實踐中利用技術手段得到文字、圖像、聲音、動畫、視頻、甚至三維虛擬現實等多位信息用于課件制作，充實教學容量，豐富教學內容，運用教學方法更加多樣，更加靈活。整合，不是簡單的將信息技術作為一種教學手段與傳統的教學手段想疊加，不是僅僅使用幾張幻燈片，用一用事物投影。而是將信息技術真正的為教學服務。實現學生的學習過程交互化；學習環境的時代化，全球化。
傳統的教學模式中，教師是知識的傳授者，課堂的主宰者。學生學習方式較單一、被動，缺少自主探索、合作學習，獨立獲取知識的機會。信息技術與小學數學學科的整合，是對教與學方式的轉變。在整合中實現學生的主體地位，拓展學習的空間，打開學生學習的閘門。傳統的課堂教學正向著數學活動課的形式轉變。教學中只有從學生的學習特點和學習規律出發，采用多種形式方法。讓學生在體驗中，在活動中學習。才能取得好的教學效果。
二、有效利用信息技術，在生活中感悟數學
常常聽到許多同學說，不喜歡數學，所以學不好。為什么許多的孩子對數學缺少興趣呢？華羅庚曾經說過，對數學產生枯燥乏味、神秘難懂的印象的主要原因就是脫離實際。新課程標準提出“數學要貼進生活”、“數學問題生活化”， 我們可以利用信息資源豐富、時效性強的特點，將信息技術與小學數學科教學內容有機整合，充分利用各種信息資源，引入時代活水，與小數學科教學內容相結合，使學生的學習內容更加豐富多彩，更具有時代氣息、更貼近生活。 例如教學人教版小學數學第八冊《億以內數的讀法和寫法》時，課前我們安排學生自己通過各種途徑（包括上網），搜集有關數據，課上學生代表匯報。他們帶來的材料：有的是某兩個星球之間的距離，有的是中國土地面積大小，有的是今年中央電視臺春季晚會的收視率……通過生動的、富有教育意義的、有說服力的數據、統計材料，學生不僅輕松的完成本節課的教學任務，而且成功地接受了一次愛祖國、愛社會主義、愛科學的思想教育。 又如：在教學一章時，我把學習的主動權完全的交給學生，讓學生自己搜集生活中的有關長度，質量和時間的數據信息，可以用例子來說明。如：一把尺子20厘米等。學生帶回教室的數據有一頭大象有多重，閏年有多少天，地球和月亮間的距離是多少、、、。通過搜集材料，讓學生在生活中體驗到數學無處不在，增強對數學學習的興趣。并且在搜集資料的過程中，認識了各種的長度，面積，重量，時間的單位。通過小組交流合作，不僅很快的完成了教學目標，而且增強了生活知識，在生活中感受了數學的魅力。
三、多媒體為輔助手段，激發學生的興趣
興趣是最好的老師。有人曾說：“沒有興趣的強制性學習，將會扼殺學生探求真理的欲望。”根據心理學規律和小學生學習特點，有意注意持續的時間很短，加之課堂思維活動比較緊張，時間一長，學生極易感到疲倦，就很容易出現注意力不集中，學習效率下降等，這時適當地選用合適的多媒體方式來刺激學生，吸引學生，創設新的興奮點，激發學生思維動力，以使學生繼續保持最佳學習狀態。學生學習有了興趣，教學才能取得良好的效果。根據情境教育的原理，創設充滿美感和智慧的學習氛圍，可使學生對客觀情境獲得具體的感受，激起相應的情緒，全身心地投入到學習中去，使他們潛在的能力得到充分發展。多媒體教學可以很好的展示知識間的聯系，引起興趣，利于很好的理解知識。
例如：在教學《加法的意義》時，用動畫的形式展示。原來有5只雞，又來了9只雞。學生在觀察后，用自己的話說說表示的意義。引出“合并”。多媒體展示了知識的發生過程。而且形象生動，學生能很好的理解。
信息技術和小學數學學科的整合，固然有很多的優點，但在整合過程中我們還應該遵循一定的原則。
1.科學性原則。在信息技術的使用上必須注意到小學數學課堂教學的組織形式，與教材的貼近。需與教材的科學性相結合，切忌粗造濫制，牽強附會，為電教而電教而撇開為教材內容服務的目的。只有鉆研教材，充分了解課堂教學目標內容的重點難點，了解傳統的教學缺少什么（或者說要補充什么），設身處地從教學實際出發，表現手法和形式上也要嚴謹周密，緊扣教學目標，避免讓學生產生錯誤理解。在使用現代電教媒體進行教學時，必須是為了突破教學的重點、難點，使學生易于理解和掌握。如果在次要的內容上運用信息媒體，那只能是費時費力。
2.信息技術不能替代某些教學媒體而統一于課堂。現代信息技術固然有其無比優越的特性，但它仍不能完全替代某些媒體，比如在一些量與計量的教學中，顯然不如用尺子度量來體會長度，用手掂來體會質量，觀察實物鐘表來認識時間更具有實效性
3.用多媒體教學，不要丟了課堂板書。板書不是無情物，學生通過老師的板書了解老師的情感，把握教材內容。并且，板書比較的直觀，且能傳遞板書本身以外的較多信息。還可以給學生留有思考的空間。
現代信息技術與學科教學的融合徹底改變了教師在教學活動中的權威地位，建立一種以學生為主體，教師為主導的新型師生關系，將教與學融為一體，營造和諧、高效的教學環境，實現教與學過程的可視化、互動化、智能化和個性化。教師從傳統的研究教學內容轉移到研究學生及其提出問題、解決問題上來，著重課前問題的創設和課中靈活的操控，運用多種教學策略，積極開發課程資源，讓學生在協作、探究的實踐中發現問題、解決問題，使學生成為學習的主人，教師只是學生學習的“陪伴者”、個別學生的“輔導者”、課堂交流和實驗教學活動的“組織者”。教師引導學生學會學習，為學生提供更多的時間和空間，為學生創造更多的實踐和協作探究的機會，使學生通過相互協作、探究來獲取知識，培養自我學習及獲取信息和知識的能力。教師要注重創設一個民主、寬松、和諧、愉悅的學習環境，時時、人人有提問、發表、交流、展示的機會，組織好學習過程，使每個學生都能獨立思考；組織好合作學習，既做到在互動中把學習引向深入，又做到因材施教，加強個別輔導；組織好全班交流，在交流中加強引導、調控，提高學習的效果；引導學生善于發現問題、分析問題、解決問題，全面提升學生的綜合素養。
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。科學的運用信息技術，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
評價和反饋是現代信息技術與學科教學融合中不可或缺少的環節。在傳統教學中，評價方式往往是由教師組織的對學生的評價即師評，比如批改作業、階段性測試等，學生自評和互評很少。而自評、互評這兩種評價對學生體驗學習成就感、激發學生學習興趣是非常有效的。在現代信息技術環境下，教師運用專用評測軟件、評測管理系統平臺等工具，可以及時準確地對學生階段性的學習結果進行判斷，重要的是可以如實地記錄下教與學的軌跡。教師可以全面跟蹤、掌握學生的學習行為、學習過程和學習特點等信息，從而可以有針對性地對學生學習過程中的表現和出現的一些偏離學習目標的情況，及時調整教學策略和學習方案等，以滿足學生個性化的學習需求，使學生在學習過程中獲得更好的個性化學習體驗。更為重要的是，學生可以利用信息技術所記錄的個人學習成長過程情況，進行自我評價、小組評價、教師評價和家長評價，根據評價及時調整學習方向和學習重點，以便更好地達到預期學習目標。
摘要：信息技術進入數學教學是國際發展趨勢，信息技術作為一種現代教育技術時，對傳統教學手段來說是一場革命，由于其自身具有的巨大功能，使得它與傳統教學手段相比具有很多優勢。信息技術與初中數學課程教學整合的思想、理念、觀念。都跟以往的教學思想、理念、觀念產生了革命式的轉變。
關鍵詞：信息技術 信息交流多元化 基本能力和信息素養 整合的思想、理念、觀念
信息技術進入數學教學是國際發展趨勢，信息技術作為一種現代教育技術時，對傳統教學手段來說是一場革命，由于其自身具有的巨大功能，使得它與傳統教學手段相比具有很多優勢。這優勢是非常明顯的，英國數學課程標準指出：提供適當機會來發展應用信息技術學習數學的能力，可以幫助學生快速形象的接受更多的知識。法國提出：信息技術要真正整合到數學中去，并聲明這種整合是必要的；德國提到用計算機表示曲線族，用計算機模擬概率，建立程序考察序列等，并開設“信息學”的必修課程。
在我國的教學提綱和目標中也明確提出，信息技術作為科學的發展產物。我們必須盡快的加大利用其功能，有效的提高我們的教學手段。而對于傳統教學手段來說，無論是物質形態的手段，還是智能形態的手段，之所以可以延續至今，是因為有它巨大的教育功能。信息技術不可能簡單地、完全地取代傳統教學手段。在現代信息技術教學中學生利用信息技術解決問題的過程，是一個充滿想象、不斷創新的過程，同時又是一個科學嚴謹、有計劃的動手實踐過程，它有助于培養學生的創新精神和實踐能力。這就要我們注意兩者不是簡單的混合，而是充分的融合。把兩者融合在 一起，成為不可分割的整體思想和理念。有了正確的思想理念和觀念作為前提。它的整合才能發生真正的效率。否則變成了華而不實的產物。
一．信息技術與初中數學課程教學整合的思想.
現代 信息時代是課程教學深化改革的需要 ,是人才培養的需要 ,也是自身發展的需要.它以其本身特有的功能而具備了趣味性的特點，對激發學生的學習興趣有著極高的價值。利用信息技術的動畫、圖像、解說、文字、音樂等多種信息，能使學生通過電腦手段，觀其境、聞其聲、觸景生情，充分調動了積極性、主動性，能更好、更快、更有效地把握教學中的重點、難點。通過信息技術中的多媒體技術、網絡技術，課件等來豐富初中數學教學的內容；改革的傳統教學形式，構建高度交互的課堂教學模式；豐富教學媒體，使學生在輕松、愉快與和諧的教學環境下獲取知識，并培養學生自主探究學習的能力；培養學生的信息意識和信息素養，提高學生處理信息的能力；學生利用網絡和信息資源進行學習，培養學生的自主學習能力、合作精神和創新精神。
結合現代教育技術基本理論與教學中的實踐，現代信息技術整合于學科教學的理論基礎和基本要求。信息技術與初中數學課程教學整合的思想存在這幾點。1、現代信息技術整合于中學數學教學過程是時代的要求和必然趨勢，它將使數學教學手段更加豐富、生動、多樣化；使數學教學組織形式、教學方法更加多樣化。 2、使數學教學過程的信息交流多元化，認知方式多元化；為實現數學教學過程與教學目標的最優化提供了一種全新的教學方式。3、如何實現現代信息技術與數學學科教學的整合，它包括基本思想、目標、原則、策略、方式和教學設計；課堂教學模式、數學教學模式以及學生的數學學習模式。4．如何科學、合理、高效、充分地將信息技術應用于學科教學之中，實現培養學生基本能力和信息素養的綜合教育目標，也是我國基礎教育研究亟待解決的現實課題。
二．信息技術與初中數學課程教學整合的理念。
加強信息技術與初中數學課程的整合，對于實施素質教育，培養創新人才具有重要意義. 把信息技術融入到初中數學教學中，就象使用黑板、粉筆、紙和筆一樣自然、流暢，這就是“課程整合”的核心。充分利用互聯網絡開放性、交互性、平等性等的特點，學生在網絡環境下實現真正意義上的“自主學習”、“合作學習”和“研究性學習”，體現教師為主導，學生為主體 ;能滿足個體的需要，使學習具有個性化 ;學習方式要以問題為中心的，以任務來驅動 ;學習過程要有充分的討論交流，協商合作的機會 ;學習是具有創造性和生產性的.學生主動探尋，發現自己所需要的知識和信息，為學生創造思維的發展提供廣闊的空間，充分突出學生學習主體作用，提高學生的學習興趣和主動性，有效地提高課堂效率和學習效率，促進教學質量的提高。
培養學生的合作精神、創新精神“課程整合”教學模式的研究與實施學生主體性、創造性的發揮創設了良好的基礎，使數學教育朝著自主的、有特色的課程教學方向發展，同時信息技術教育應當培養學生開放的性格、與人合作的能力、創新能力以及把握未來變化的能力等，要把學生的學習與其今后謀生和發展緊密聯系起來。
在教學結構中，現代信息技術是完成教學目標的手段，在應用現代信息技術的過程中，應注意現代技術手段對落實教學目的要求所起到的作用.將信息技術以工具的形式與課程融合.以促進學生的學習.何數學的“教”與“學”，都是在一定的情境中進行的，好的情境對于學生產生良好的情緒具有重要的作用。教師富有激情的講解，生動的、富有感染力的語言，可以使學生激情煥發，這是數學課件所不能代替的。既現代化的教學技術手段不能完全取代傳統的教學手段。
以計算機為核心的信息技術主要指的是多媒體計算機、教室網絡、校園網和因特網等，它為新課程理念下的課堂教學提供了一個理想的環境和廣闊的空間，改變學生在傳統教學過程中的認知程序，從根本上促進學習方式的轉變，體現“一切為了學生發展”的核心理念。
三．信息技術與初中數學課程教學整合的觀念。
現代信息技術與數學教學整合的關鍵是教師，教師教學觀念的更新又是教學行為改變的前提。一些教師對新的教育教學觀念學習領會不夠，對于這項改革缺乏積極性，有的教師雖然使用的是新教材、新技術，但是舊的教育思想沒變，“穿新鞋,走老路”,很難真正地做到現代信息技術與中學數學教學整合。一些雖然更新了教育教學觀念，但是由于高考、中考指揮棒的約束，給教學改革帶上了枷鎖，使這項教學改革缺乏內動力。
基于網絡環境下的教學資源具有信息資源開放、跨越時空限制、傳遞系統是多媒體的、傳播媒介可多向交流等特點。這就決定了網絡環境下的學習過程的開放性、全球性、可交流性，學習者對學習內容選擇的自主性和個性化，內容形式的多媒體化等。將信息技術融入課程教學系統各要素中，使之成為教師的教學工具、學生的認知工具、重要的教材形態、主要的教學媒.數學教學真正達到了因材施教、發展個性的目的，學生是按照自己的認知水平來學習和提高的，學習是學生主動參與完成的，這種學習使學生獲得的不僅僅是知識，還有自己主動建構知識及意義的能力，這正是傳統教學所不能比擬的。同時教學設計具有超鏈接功能，可以使學生用多種方式探索同一專題，有利于實現認知的靈活性。同時給予了學生較大的自由度，學習者可以完全控制自己的學習，可以任意選擇學習內容、學習方式以及各種工具，最大程度地支持了學生的主動學習，實現了真正的個別化學習。
接受知識的方式跟以往發生了很大的改變，教育的內涵和功能都要做相對應的轉變，教育要從原來的“傳道、授業、解惑”向“知識的繼承、傳播、使用與創新等”的轉變；教學不再是單純的知識傳授與灌輸。教師的角色主要是教學信息資源的設計者、學生學習促進者，教師從前臺走到了后臺。教師的地位受到了挑戰，但是教師在教學當中不可能被計算機或計算機網絡所取代，相反教師在這種模式下的重要性更大了，計算機只是一種信息加工和呈現的工具，教師惟一選擇是需要不斷地更新知識和擴大知識面，教學組織者需要跨學科的知識結構，需要教師的群體協作，網絡化的教學設計需要解決的重大課題是如何制作教學課件、如何把它們組織成為符合教學要求的教學資源形式。
在信息技術引入數學課之后，要想取得最優的教學效果，計算機手段與傳統教學完美的結合顯得十分重要。但不是計算機用的越多就越好，傳統教學的優勢應該保留，如教師的規范示范作用、教師與學生之間富于人情味的及時交流反饋，教師組織起來的探討問題的活躍氛圍等等。理想的教學應該是把教師與信息技術的優勢同時充分發揮出來，把計算機輔助教學與傳統教學完美地結合在一起。信息技術與初中數學課程教學整合的思想、理念、觀念都跟以往的教學發生了革命式的轉變。
關鍵詞：信息技術；高中語文；整合
信息技術是教學多要素、多渠道、多角度、多層次、科學化、藝術化、民主化的重要手段，信息技術與學科整合教學又是科學與藝術的統一，是實現教學科學的藝術化和教學藝術的科學化的完美融合。
一、高中語文與信息技術整合的初探
（一）、高中語文與信息技術整合的必然性
語文作為一門基礎學科，不但具有工具性、人文性，而且與日常生活聯系非常密切，涉及范圍廣，實踐性很強，高中語文課程更是強調應進一步提高學生的語文素養，使學生有較強的語文應用能力和一定的審美能力、探究能力，并形成良好的思想道德素質和科學文化素質，為終身學習和有個性的發展奠定基礎。基于這一目標，傳統的“填鴨式”教學已不適應語文教學發展的要求，也與社會發展相脫節。按新課程語文教學理念，語文課程重在實踐，要適應現實生活和學生自我發展的要求。但傳統的教法：老師講，學生聽，學生學習少了主動性和自主性，學習學得被動，對語文學習缺乏創新精神。現在新的教學策略、教學方式是讓學生自己學、主動學，老師主要是“導”，以體現高中語文課程的時代性、基礎性、選擇性，培養高中學生的語文實踐能力和創新精神，提高學生的語文素質，實現素質教育，而語文課程的革新與現代化，必須要求相應的教學工具、教學途徑也現代化、科學化，信息技術作為最廣泛最先進的科技，它在語文教學中的應用是必選無疑的。
因為在信息技術的環境下，學生能更好地學語文，用語文，使語文教學與日常生活更貼近，更符合社會發展需要。如語文口語訓練，高中語文課本的每一單元都設有口語練習。就拿演講訓練來說吧，聽名人的演講，用傳統的工具，學生只能聽到演講者的聲音，是種遠聽而不可近視的感覺，不能引發學生較濃厚的興趣。在信息技術環境下就不同了，學生除了聽到演講者的聲音外，還能看到演講者的動作、神態和表情，有種身臨其境的感覺，并受到感染，從而激發內心對演講的興趣和欲望，達到主動訓練的目的。所以信息技術與高中語文學的整合是勢在必行的！
（二）、信息技術與語文整合的內容和意義。
信息技術和高中語文的整合，可以從兩方面探討：
1、信息技術作為一種先進的教學工具和學科相融，就如傳統的“粉筆+黑板”，作為傳授知識的工具。
信息技術在教學上用得最廣的是多媒體和互聯網的運用，因為它們具有圖、文、聲、像并茂的特點及獨有的系統功能。教學中與語文整合，可使計算機的視、聽功能全部展現出來，打破傳統媒體的“線性限制”，以隨機性、靈活性、全方位、整體化的方式把語文知識形象、直觀地展現給學生。如學習《神奇的極光》一課，對什么是極光，極光的形、色如何，只看文字，顯得有點枯燥無味，印象也不能深刻。這時，可以通過多媒體和網絡播放極光的影像，讓學生直接觀看極光的形、色及極光發生的過程，使學生產生強烈的好奇心和求知欲，從而激發他們學習的興趣，探討極光發生的原理，更深刻、更全面地理解課文。而網絡的運用，可拓寬思維空間，學生可以不受時間、空間的限制，唾手可得自己想要的材料。
二、信息技術與語文教學的整合，能夠培養學生在信息社會中具有良好的信息素養。
信息素養作為一種高級的認知技能，同批判性思維、解決問題的能力一起，構成了學生進行知識創新和學會如何學習的基礎。信息素養不僅是一定階段的目標，而且是每個社會成員終生追求的目標，是信息時代每個社會成員的基本生存能力。
1、培養學生信息獲取、分析的能力
能夠根據自己的學習要求，主動地、有目的地去發現信息，并將獲取到的信息進行篩選及鑒別，對真實有用的信息進行分類。
2、培養學生信息加工、利用的能力
計算機給閱讀帶來最大變革是高效率檢索式閱讀方式的出現，網上連通就能實現文本節點的跳躍，向多重時空輻射和伸展，學生駕馭了超文本的寫作，也就完成了“換筆”‘（從手寫走向鍵盤輸入），形成網上獲取知識、加工、反饋、整合的能力，具備了現代人應有的素質之一。
3、培養學生協作意識和使用網絡語言交流的能力
通過互聯網等平臺拓展自己的交流范圍，開闊視野，并能利用信息技術加強與他人的聯系、協作。
（1）活用“電腦”語言
在以多媒體為手段形成的電子文本中，除文字之外，符號、聲音及三維動畫，都成了構成電子文本的“表情語言”、“有聲語言”。尤其在電子郵件和“聊大室”中，人們適時采用創造出的“臉譜”語言，表情達意，眉目傳情。這種“臉譜”簡潔、含蓄、形象、幽默，給電子文本增添了無限情趣，并與文字語言相互配合，共同完成網上交際任務。
（2）形成個性的語言風格
關鍵詞： 信息技術 語文學科 整合 創新
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。可是，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。
3.靈活性原則
【關鍵詞】現代教育技術；思想政治課教學；有效整合
“以計算機為核心的現代教育技術應用于教育將會極大地促進教育的發展，將會帶來教育思想、教育內容、教育方法、教育手段、教育模式、教育過程的深刻變革”。隨著信息技術的迅猛發展，在探索政治學科素質教育的實踐中，信息技術輔助教學已由開始時在優質課、示范課上的“表演”，逐漸向實施素質教育的主陣地——課堂教學邁進。信息技術輔助課堂教學，有利于促進思想政治課教學內容呈現方式、教師教學方式、學生學習方式和師生互動方式的變革。因此，我們應以積極的態度參與到信息技術與思想政治課教學整合的研究中，努力提升自身信息技術素養，講究科學與實效，使信息技術真正成為學生認知、探究和解決問題的工具，培養學生的信息素養及利用信息技術自主探究、解決問題的能力，提高思想政治課教學實效。
一、信息技術與思想政治課教學整合的重要性
信息技術與思想政治課教學的整合，突破了時間和空間、微觀和宏觀、歷史與現實的限制，大大提高了思想政治課教學容量和效果，對思想政治課教學有著十分重要的作用。
（一）有利于激發學生的學習興趣
興趣是促進學生學習的興奮劑，是學生獲取知識的巨大內驅力。正如瑞士心理學家皮亞杰所說：“一切有效的活動須以某種興趣作為先決條件。”教學實踐證明，學生一旦對所學內容產生興趣，就會表現出巨大的主動性和積極性。中學思想政治課系統地講解經濟學、哲學和政治學理論常識，是一門科學性、理論性較強的課程，在傳統的課堂教學中往往容易上成抽象的理論課或是大道理堆砌的說教課，顯得枯燥空洞，學生興趣不大，積極性難以調動。而計算機多媒體技術生動、形象、感染力強，利用它設計出仿真直觀情境，能把思想政治課課本中抽象的理論和原理用直觀的視、音頻的形式表現出來，為學生創造學習知識的實際情境，通過聲、形、色、畫刺激學生的感官，誘發他們的好奇心，從而充分調動起學生全面參與學習的熱情。
（二）有利于化解教學難點
從思想政治課的特點來看，基本概念、原理和觀點較多，內容抽象，理論性強。在教學中，教師如果囿于理論的演繹，將會出現“教師頭頭是道，學生頭頭霧水”的現象。而利用多媒體處理信息方便快捷，教師精心選擇好、設計好流程，合理解釋和演示，通過其聲、畫、形把思想政治課中的概念、原理等抽象的東西變成具體的、形象的東西，使學生易于理解，便于記憶，同時能牢牢掌握，在教學中也就容易突出重點、突破難點，把教師從繁重的備課、講課中解放出來，達到事半功倍的教學效果。如在介紹“運動與靜止的關系”時，我制作了這樣一個課件：畫面一是高速行駛的列車，車上有乘客，車外有樹木；畫面二是列車在一個運動著的透明球體中運動。通過這兩個動畫，學生就很容易弄清楚絕對運動與相對靜止的關系。
（三）有利于活化教學內容
思想政治課教學內容理論性較強，與中學生由特殊到一般的認知特點存在著較大的距離。鑒于此，在教學過程中，教師要結合教材內容，輔之以鮮活、生動、真實、直觀的多媒體技術，將聲音、圖像、動畫、文字等融為一體，利用其直觀、形象的作用，將教學內容化靜為動、化遠為近，超越時空界限，模擬再現我們所需要情景，使抽象概念具體化，深奧原理形象化。
（四）有利于促進師生互動方式的變革
網絡技術還可以實現遠距離師生互動，加強師生、生生之間的跨時空的交流與合作，使45分鐘的課堂教學從時間與空間上得以延伸。信息技術使師生主動與被動的關系變為平等、和諧的關系。這種轉變從而使思想政治課實現了對人的素質的培養，而不再是圍繞知識傳授轉圈子。
二、信息技術運用于思想政治課教學存在的主要問題
（一）運用目的不明確
運用多媒體目的在于優化教學結構，提高教學效率。然而，一些政治教師對此并不十分明確，很多時候只是為運用而運用。如果是運用多媒體投影課本上已有的文字、圖表，就僅僅局限于對教材材料的機械翻版和簡單重復，或是用多媒體代替板書。這些，都是對多媒體輔助教學的錯誤理解和運用。
（二）課件設計喧賓奪主
在課堂教學中，每次使用多媒體課件要解決什么問題，必須十分明確。可是我們許多政治教師設計的多媒體課件，既有精彩紛呈的畫面，又有悅耳動聽的音樂和解說，結果片面追求視聽效果，沒有注重思想政治課教學的實際效果，甚至忽視多媒體輔助教學的真正目的——強化教學重點、突破教學難點，幫助學生有效地學習政治思想理論，提高他們的思想覺悟和道德水平。在課堂教學中，這種喧賓奪主的課件，不僅達不到促進學生有效學習的目的，反而分散了學生的注意力，沖淡了教學主題。
（三）課堂容量過大
多媒體具有強大的直觀顯示功能，可以使教師在較短的時間內呈現大量的教學內容。但當這些內容超過了一定的“度”時，多媒體輔助教學就會走向另一個極端：課堂內容過于飽滿！往往是教師連續不斷地向學生展示搜集到的事例和材料，卻沒有給學生留下足夠的思考、活動時間，并且忽視了對學生學法的指導。
（四）課件內容的選擇不夠恰當
有些政治教師在制作和使用多媒體課件時，喜歡選擇一些動畫、漫畫圖片，或隨意性地選擇一些比較陳舊的材料進行教學，忽視了新課程內容與學生生活及現代社會和科技發展的聯系，忽視了思想政治課理論聯系實際的原則和真實性、時效性較強的特點，結果直接影響教學目標的實現，導致教學效果不明顯。信息技術運用于思想政治課教學存在的上述問題，制約了課堂教學效益的提高和“三維”目標的實現。
三、推進信息技術與思想政治課教學有效整合策略
（一）要轉變教學觀念
信息技術只有真正同學校的思想政治學科教學目標、教師的教學過程以及學生的學習過程緊密聯系在一起時，它才會發揮出巨大的教育價值。教師掌握信息技術的高低，并不意味著他就能實現信息技術與課程的成功整合。運用現代信息技術輔助教學，要求教師必須對教學過程重新設計，改變傳統的教學模式（由傳統的“教師學生”單向模式轉變為“教學、媒體、學生”三維互動模式）和教學組織形式，使得以講授為主的傳統的班級教學發展為班級教學、小組教學（小組媒體教學法、微型教學法）、網絡教學（交互式網絡教學法、遠程教育）并舉的局面。這些變化都要求教師必須首先轉變教學觀念，研究新型教學模式，將信息技術與思想政治學科教學目標、教學過程尤其是學生的學習過程有機結合起來，才能充分發揮信息技術的教育價值，推動信息技術與課程整合的過程。
（二）要明確整合的原則
先進的教學技術不等于先進的教學方法，先進的教學技術也并不一定能產生好的教學效果。當前思想政治學科信息技術和課堂教學整合有許多理論問題有待研究，如：信息技術如何與課堂教學整合；多媒體技術下的教學方式和學習方式；多媒體手段與傳統教學手段的結合；適合思想政治課教學的多媒體軟件的類型；多媒體軟件的評價標準；多媒體教學對教師隊伍建設的影響等等。弄清這些理論問題可以使教學行為更加自覺、更加主動、更有實效，信息技術的發展才不會陷入盲目之中。
運用計算機輔助教學應當遵循以下原則：（1）目的性原則。（2）最優化原則。（3）服務性原則。（4）啟發性原則。通過情境設置，引發學生思考和討論，洞察知識之間的內在聯系，培養獨立思考和自學能力。（5）適度性原則。
（三）要切合學生實際
在網絡課件使用過程中，教師應對學生提出明確教學要求，布置學習任務，在學生學習過程中加強指導，不能把網絡課上成“牧羊課”、“網絡瀏覽課”，對學生放任自流，浪費時間。
現代信息技術教學手段與傳統教學手段的關系應當是一種有機整合的互補關系，要注意避免將多媒體設備當作“現代化的黑板”、“知識的灌輸者”來使用。因此，新形勢下教師在努力提高自身使用網絡、多媒體技術的水平和課件制作水平的同時，還應積極學習和研究教學理論、教材、教學方法。唯有此，才能真正以現代信息技術為媒介，構筑思想政治新課堂，完成培養適應時代要求新型人才的育人任務。
參考文獻
[1]走進高中新課程[M].武漢：華中師范大學出版社，2004．
