基於原子力顯微鏡的微納刻劃加工虛擬仿真實驗是燕山大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：基於原子力顯微鏡的微納刻劃加工虛擬仿真實驗
- 課程負責人：陳建超
- 建設院校：燕山大學
- 授課教師：侯培國、張雲剛、孟宗、劉爽
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
為積極應對新一輪的技術革命和產業變革,支撐服務創新驅動發展、“中國製造2025”等一系列國家戰略，測控技術與儀器等專業教學需適應新時代工程教育——“新工科”的要求，面向前沿技術更新知識體系。作為光電檢測技術的典型套用，原子力顯微鏡集成了表面形貌成像、表面力學表征和刻劃加工等多種測控功能於一體，廣泛用於積體電路、先進制造、新能源等高端產業。基於原子力顯微鏡系統開展課內實驗教學，是學生直接接觸前沿技術、洞悉前沿趨勢不可或缺的一環。按照“虛實結合、以虛補實”的原則，以原子力顯微鏡光電檢測原理為切入點，選取顯微鏡成像、刻劃加工等典型實驗內容，採用3D建模、動畫、人機互動等技術自主研發了基於原子力顯微鏡的微納刻劃加工虛擬仿真實驗，以解決現實中面向工程前沿的測控人才培養的瓶頸。
教學目標
知識目標：
(1) 理解原子力顯微鏡的結構、工作原理和高精度儀器光電系統的典型特徵，利用虛擬仿真實驗平台實現高成本、高消耗的實驗搭建（耗材裝配與調整），進一步加深對儀器機械結構和光電系統設計特點的理解；
(2) 熟練掌握原子力顯微鏡基本成像參數控制方法，培養學生對於微納米尺度結構檢測技術的整體認知，培養學生運用理論知識分析精密測量領域問題的能力；
(3) 熟練掌握微納刻劃加工的工藝方法，培養學生對於刻劃加工過程的認知，培養學生運用理論知識分析問題、解決微納結構加工領域問題的能力。
能力目標：
(1) 提升學生對理論知識的理解和運用能力，通過繪製刻劃表面質量與刻劃工藝參數關係曲線的實驗過程，對刻劃工藝特點有更加直觀的印象，提升學生理論聯繫實際的能力；
(2) 促進學生在互動實驗中主動探索，突破習慣性認知方式，學生自主規劃設計實驗，獲得相應結果，完成深度分析並提出結論，培養勇於創新探索的能力。
素質目標：
(1) 加深對虛擬實驗操作及相關理論知識的理解，幫助學生掌握儀器類、機械類相關專業的實驗方法，訓練學生在實驗中獲取知識的能力，培養學生的創新和動手能力；
(2) 培養與提高學生嚴肅認真、實事求是的科學實驗素養，培養學生自主學習能力，樹立終身學習意識。
