乐鱼体育电子工艺论文集锦9篇现在电子产品生产企业所采用的产品工艺,主要指的是在生产过程中对生产速度、生产时间、生产方法以及程序等的科学总结,还包括生产环境、产品质量监控、组织机构设置、能源消耗、人力资源管理等多个方面。电子产品工艺的主要内容,可以分为两类:一类是工艺技术,另一类是工艺管理。任何一种电子产品,自研发阶段到生产阶段,整个过程可以分为四个环节:第一个环节是方案论证环节;第二个环节是工程研制环节;第三个环节是设计定性环节;第四个环节是生产定型环节。
企业在不同的生产环节,有不同的工艺规程规律可以遵循。在方案论证环节中,首先要进行相关技术文献的收集工作,对使用的技术进行调查分析,然后进行研究任务书的编制,以及研究方案的拟定工作,最后是专项课题的分析计算工作。在工程研制环节中,首先要对设计方案进行论证,再下达设计任务书,对产品的主要技术性能指标提出指示,然后进行初步设计和理论计算,最后在进行技术设计和样机制造。在设计定型环节中,首先要通过现场试验和鉴定,编写技术说明书,修改设计文件,然后对工艺方案和文件进行审查,作出进一步的修改和补充,最后在召开设计定型会。在生产定型环节中,首先要对整套工艺文件进行编制和完善,制定批量生产的工艺方案,接下来进行员的培训工作,组织和指导企业进行批量生产,然后再对产品工艺标准化以及质量进行审查,最后在召开电子产品生产定型会。
电子产品的生产工艺分为很多个种类,企业可以根据自己所生产电子产品的需要,以及企业中的生产设备、技术力量等制约因素,选择合适的工艺技术。下面对几种常见的生产工艺进行了简单介绍:
1.对产品的表面进行物理加工的工艺。例如铭牌的制作、表面抛光、刷漆、电镀等,这些都属于对产品的表面进行加工的工艺,主要作用是能够提高产品表面的抗腐蚀能力,另外还能起到美化作用。
2.对产品表面进行化学处理的工艺。这项工艺主要包括灌注、防氧化、助焊剂等,这些工艺的主要功能也是为了美化和提高抗腐蚀性。
3.产品制造过程中的连接工艺。连接工艺主要包括胶结、压接、胶结和饶接等,通常被广泛采用的有两种,一种是机械焊接,一种是手工焊接。
4.电子产品的总装工艺。总装工艺主要包括产品的调试、包装、装配、装联,还包括总装前进行的预加工以及胶合等工艺。这些都属于电子产品的总装工艺。
5.电子产品生产中的机械加工技术。通过机械加工技术,尅改变加工材料的外形,使材料可以满足生产的需要。
6.电子产品生产中的塑料工艺。在电子生产过程中,要涉及到注塑、吹塑、压塑等工艺。以上六种工艺是电子产品生产过程中常用的生产工艺,除此之外还会用到数控、质量检验、老化筛选、电火花、热处理等多个工艺范畴。
企业根据生产的电子产品的类型、性质、复杂度,以及生产形式和阶段制定的用于产品生产的工艺文件。另外,工艺文件对实际生产活动具有指导性作用。对于构成体系的工艺文件,其特点是有统一、完整、清晰和正确的特征。工艺文件具有非常重要的作用,是规范工艺几亿,构建生产秩序,提高产品质量,进行很里预算的基础。并在经验交流、资料转换中发挥不可替代的作用。根据形成过程,可以分为两大类:一类是试制文件,指的是在产品设计定性环节中进行编写的文件总称。另一类是生产文件,指的是在设计定型之后,再次进行调整和修改,作为正式产品生产的理论基础的文件统称为生产文件。根据绘制过程和使用特征,工艺文件又可以详细的进行分类:
4.复印图:指的是利用照相技术或是底图晒制形成的图纸文件。复印图是在生产过程中使用的文件图纸。
5.媒体介质:指的是能够承载程序的媒体介质,包括电脑磁盘、CD、U盘等。工艺文件要经历不断完善的一个过程,通常贯穿于电子生产的整个过程,涵盖了电子元件的多种信息。同时也囊括了焊接工艺。装配工艺等多个方面的工艺信息,其主要目的是更好的为电子生产提供指导作用。
产品质量是企业生存的底线,生产过程对产品质量的影响非常大。电子产品的生产过程是在相关工艺文件的指导下进行的。在整个生产过程中,针对技术、操作规范、生产材料等进行管理,才能避免不必要的损失。电子产品生产过程中,能够起到影响作用主要有五个因素:操作工人、机械设备、生产环境、生产工艺、生产材料。对电子产品的生产过程进行有效管理,才能控制产品的生产质量。要实现生产管理可以从以下几个方面入手:
3.机械生产设备的维护和保养工作要责任到人,并对真个生产过程实现全程监控,以此来提高电子产品生产过程的规范化管理。
4.不断创新电子产品的生产工序,科学合理的设置质量控制点。利用对控制点的观测,在利用质量分析表的数据进行分析,实现对多个生产工序的规范管理。
CTP取代激光照排机是必然趋势,而且会非常快速。那么针对教材、教辅、普通图书实现CTP印制工艺,对出版社、代印点有什么好处呢?
围绕胶片在不断的再版、修订再版时,带脏、马蹄印、划痕、重新拼版、拷贝都会带来质量的下降,因此出版物的印制质量是没有保证的。科技论文,CTP数字化印制工艺。科技论文,CTP数字化印制工艺。河北一新华说过,每年几千万的印刷业务中,再版的图书印制质量是最差的,不是技术、设备、管理不行,实在是胶片的质量太差,没法弥补。科技论文,CTP数字化印制工艺。
没有网点的损失,不会带脏等,可以根据自己印厂的印刷适性进行印前制版与印刷工艺的匹配,甚至是不同阶调的印刷补偿;利用特殊挂网技术配合CTP,可以轻松实现彩色300线线的印刷,使印制质量进一步提高。科技论文,CTP数字化印制工艺。
对于有些出版社的教材在多省出版发行,出版社还要进行胶片的拷贝,胶片母板还要很好的保存,既是成本的浪费,也是管理上的麻烦。
春秋两季教材,对出版社、代印点都是一种挑战,电子胶片传版、CTP印制工艺都是提高出版、印制时效的有效手段。
电子胶片、与电子胶片一致的阅读PDF及JPG版面图是出版社出版资源建设所必需的成品数据,没有这个系统的支撑,出版社是获得不到真正与纸书内容一样的印刷成品电子文件的。
对印刷厂来说,出版物采用CTP印制工艺后,可以大大提高印刷的效率,提高现有印刷机的产能,可以干更多的印刷业务;印制质量提高,可以为出版社更好的服务;大大降低印刷过版纸的损耗,节省胶片再次处理的所有成本。随着CTP板材的快速下降,书刊厂从成本、质量、效率的角度希望采用CTP印制工艺,即使是针对再版印刷。
万象思维是一个做教辅出版的民营书商,其直属印刷厂是陕西思维印刷厂,有二十多台印刷机。陕西思维从07年开始应用CTP,现在每月CTP用版量达到了20000多张(最高峰时达到每天1500张版),100%淘汰了两台全开激光照排机。科技论文,CTP数字化印制工艺。不管是新书、再版书都全部使用了CTP。科技论文,CTP数字化印制工艺。
河北一新华是一家综合性大型印刷企业,已经购买了两台CTP,一台用于商业、包装印刷,一台专门用于教材、教辅、普通图书的印刷,河北一新华已经体会到了CTP工艺的好处,迫切希望上游出版社能给他们电子文件,以充分发挥CTP的优势。
电子产品的生产质量与企业的自身发展形象密切相关,电子产品广泛应用在人们生活领域,人们对电子产品的质量也具有更高的要求。而电子产品质量与生产工艺也脱离不开关系,无论是受人文因素还是客观因素的影响,要保障电子产品的生产质量,都需要在生产期间对其严格管理,这样才能促进生产过程的高效化。
在现有的发展阶段,企业对电子产品生产期间利用的生产工艺都是对生产的时间、方法、速度、程序等进行总结,并对整个生产的环境、质量、人为因素以及产生的生产消耗实施管理[1]。一般情况下,对电子产品进行研究与生产期间,主要为4个发展历程。分别包括对生产方案的论证、对工程的研究、对设计的定性以及对生产的定型。在这4个发展阶段中,要根据不同的生产工艺流程有效实施。对于方案论证来说,相关人员在方案设计期间,首先要收集相关的技术资料,并对使用的技术手段进行调查与分析。然后,有效编制方案,以促进方案研究的更为有效。最后,对整个方案的实施与确立进行计算分析,从而促进方案论证工作的科学进行。对于工程研究,根据论证方案的初步设计,制定出合理的参考任务书,并按照相关的程序与标准对电子产品的性能、技术等要素进行研究。接着,利用相关的理论知识对其计算、设计,以形成样机和设计技术。对于定性设计,相关人员在对其实施期间,要对现场情况进行检验、辨别,然后根据技术任务书的说明对其编写、设计,促进设计文件应用的合理性。同时,还要严格审查生产工艺方案和生产文件,并在最后开展相应的定型会议对其优化。对于生产定型,要加强工艺文件的有效编制和完善性,并根据生产方案的制定对生产人员进行知识培训与操作训练,保证在大批量产品工艺生产期间,能够提高电子产品的生产质量[2]。
目前,我国生产的电子产品种类比较多,生产工艺也存在较多种类。一般情况下,常见的电子产品生产工艺包括以下几种。(1)物理加工工艺,该工艺能够制作一些铭牌,并利用电镀、刷漆等方式来形成。该工艺对产品的表面实施物理加工模式,能够在较大程度上提高电子产品的表面抗腐蚀性。(2)化学处理工艺,该工艺也是一种表面处理办法,主要利用焊接、灌注的方式来实现,具有抗氧化功能。在电子产品产生期间,利用该工艺不仅能提高其表面的抗腐蚀性,还能使电子产品更加美观。(3)连接工艺,在对电子产品进行制造期间,该工艺主要通过压接、胶结的方式来完成,在使用过程中,一般存在手工焊接以及机械焊接两种方法。(4)总装工艺,在电子产品生产期间,利用该工艺主要实现的是预加工、调试以及包装等工作。(5)机械加工工艺,该工艺在实施期间能够导致一些材料外形发生改变,保证产品在生产期间满足一定的使用需求。(6)塑料工艺,该工艺主要通过注塑、吹塑以及压塑的方式来完成,在电子产品生产期间也发挥其较为有利的作用[3]。
在社会经济发展趋势下,电子产品得到更为成熟的进步和发展,同时,在发展期间也受到多种要素的影响。这些要素的存在不仅会影响电子产品的质量,还会抑制企业的积极进步和发展。其中,人为因素影响着电子产品生产工艺的正确使用,在影响要素中形成的效果更为突出。因为企业中的各个工作人员是电子产品生产的主要实施者和接触者,在保障电子产品生产质量工作中发挥其较大作用。特别对于一线的工作人员,每个员工不仅要具有较强的责任意识,还要形成高度的敬业意识[4]。所以,在对电子产品生产期间,他们要不断学习先进的专业技能,并在工作中以相关的规章制度作为标准,促进工作行为的规范性。并且,其中的生产设备也是影响电子产品生产工艺实施的重要因素,在对电子产品进行制造期间,其中的模具是根据市场需要对其定位的,只有提高模具的精度,才能保证电子产品生产质量的有效提高。除此以外,根据相关的调查与分析,很多企业中使用的生产设备都比较落后,各个环节存在不同的破损,从而在较大程度上降低实际的生产效率,影响电子产品的生产质量。所以,对生产设备进行维护与管理将发挥其较大作用,对存在的因素进行分析不仅能解决电子产品的生产质量,还能促进生产方法的有效性和实施的合理性,这样才能在电子产品事业获得较大进步和发展[5]。
在电子产品生产期间,为了能加强各个环节的管理与控制,不仅要对生产过程进行有效控制,还要提高更多生产环节的实施质量,以保证管理工作的积极完善。要提高电子产品的生产质量,主要加大对生产技术的研究,这样才能使电子产品的生产过程有效完成。在另一方面,提高电子产品的生产质量还能提升整个生产过程的实施水平,而生产水平又是人员生产状态的集中体现,更是技术化升级的基础条件。因此,在电子产品生产期间,要保障其质量,就要根据生产工艺的具体要求,提高生产效率,并对各个生产环节严格控制,这样才能在较大程度上提高电子产品的生产质量。
对电子产品生产线的相关人员进行培训,能够为整体生产流程提供保障。目前,各个行业在不断建设与发展过程中,都是将“以人为本”的发展理念作为基础,所以,在电子产品生产期间,也要本着该原则对其发展。生产线上的工作人员是整个生产工艺实施的主体对象,他们不仅要发挥其主观性,还要积极保证电子产品的生产质量[6]。因此,必须要提高生产线工作人员的自身素质。在实际的电子产品生产过程中,由于存在一定的重复性,员工容易在生产期间产生一些情绪,从而影响着工作的正常实施。基于这种情况,在实施生产前期,就要对生产线人员进行培训,使员工认识到产品质量发挥的重要性。期间,可以制定激励机制,保证能够在较大程度上提高生产人员的积极性。在这种发展条件下,不仅能促进电子产品生产与设计工作的积极实施,还能保障电子产品的生产质量。
电子产品在实际生产期间,由于受到精度问题的影响,将会降低电子产品的生产质量。针对这种问题,相关人员应认识到该问题产生的主要条件,因为一些特殊的电子产品是在不同的环境下形成的,利用不同精度的模具也会产生不一样质量的产品。所以,在对这些特殊产品引进与生产前期,就要委派一些专门的工作人员的对其进行考察、研究,并加大生产人员的培训工作。同时,还要制定出与技术相对应的管理制度,使一些专业人员能够针对不同的生产情况对其积极引导,从而保证各个工序的生产质量都能得到充分的控制[7]。
在电子产品生产期间,还要对整个生产过程进行有利的监督与指导。因为电子产品生产期间存在的技术性问题较多,人们在生活中对其应用也更为广泛。所以,加大对电子产品生产过程的有效监督与管理,能够提高电子产品的生产过程。并且,电子产品的生产期间,还要利用合适的监督技术为其提供保证,从而提高实际的生产效率与生产质量,这样才能使电子产品生产企业获得较高的经济效益。在对其监督与控制期间,要对其中的生产材料进行监控,以使产品质量得到保障。还要对各个实施工艺进行监督,以使工艺生产能够符合一定的制造标准与流程。其次,还要对周边的生产环境进行监督,从而避免生产期间存在安全隐患。所以说,该监督控制过程的实施不仅能提高电子产品的生产质量,还能对实际的生产状况积极优化并改进。
随着科学技术水平的不断提升,电子产品得到人们的热烈追捧。提高电子产品的生产质量能够保证我国的可持续发展和进步,也能提高电子事业的发展地位。根据实践性的综合分析,要将提高电子产品的生产质量,就要对其严格管理,这样才能使电子产品满足人们的使用需求。
[1]郑惠群,陈桂兰,张莹,等.高职电子产品生产工艺与管理课程改革[J].实验室研究与探索,2011,30(1):190-193.
[2]韩宝如,黄果,梁帅,等.基于职业能力培养的《电子产品生产工艺与管理》课程改革[J].教育教学论坛,2016,(4):148-149.
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电子工艺实习作为以实践教学为主、对工科各专业开设的技术实践课,对培养学生的工程实践能力和创新精神有重要意义。如何把握当前发展机遇,改进电子工艺实习,培养工程实践能力扎实、创新能力强的工程技术人才逐渐成为研究热点。本文在分析电子工艺实习现状的基础上,结合现代电子技术,提出以工程实践能力和创新能力培养为目的的电子工艺实习教学改进与实践探索。从电子工艺实习教学内容、教材和教学方法及多媒体使用等三个方面提出了改进意见,改善电子工艺实习的教学效果,提高学生的工程实践能力和创新能力。
电子工艺实习作为重要的实践教学环节,经过多年发展在国内高校获得了推广普及。但目前电子工艺实习内容多以简单电子产品装配为主;实习过程以手工劳作为主;课堂教学以教师板书讲授为主。受限于电子工艺实习内容、教学方式和教学手段,在实习中学生工程实践能力和创新能力提高有限。综合分析电子工艺实习的现状,可以发现电子工艺实习目前存在以下几个缺点。
1)电子工艺实习内容缺乏创新性和层次性。目前电子工艺实习内容多停留在简单电子产品的焊接组装上,实习过程以模仿式手工操作为主,实习内容缺乏综合性、设计性、创新性。因此需引入多层次、多模块的电子工艺实习内容,形成综合性、设计性、创新性的电子工艺新局面,使学生在获得扎实基本功的同时提高工程实践和创新能力。
2)电子工艺实习教学方式相对单一。随着科技的发展,新的电子元件和电子装配技术不断出现。为使学生掌握现代的电子设计技术、提高电子线路设计与仿真能力,必须改变烙铁加电路板的电子工艺实习模式和方法,通过在电子工艺实习中引入EDA技术和SMT技术,使学生接触到先进的电子设计和制作技术,提高对现代电子技术的理解。
3)电子工艺实习教材和多媒体课件建设滞后。电子工艺实习在燕山大学实施十多年来,教学方法以教师板书讲授和手把手教授为主。受限于实验设备和教学条件,很难对现代电子技术及电子产品生产工艺流程进行清晰地讲解,学生无法了解现代电子技术及生产流程。同时教材以传统内容为主,对现代电子工艺涉及较少。
因此有必要结合现代电子技术和多媒体技术对电子工艺实习的教材和教学方法进行改进,增加对现代电子技术的讲解,使学生接触并了解集成电路及电子产品生产工艺流程,提高课堂教学效果。
结合燕山大学电子工艺实习基地当前的实验设备和实验条件,以电子工艺实习课程为依托,以充分利用实验室现有设备为基础,以工程实践能力和创新能力培养为目标,从电子工艺实习的层次设计和模块设计两个方面入手,改进电子工艺实习。
依照电子工艺实习教学大纲,在教学实践中循序渐进的将电子工艺实习教学内容分为基础教学层、中级技能教学层和高级教学层。在每个教学层次分别设置不同的教学内容和目标,见表1。
在基础教学层采用以板书讲授和多媒体相结合的授课方式,使学生掌握电子工艺实习的基础知识。这一教学层次对所有参加电子工艺实习的学生开放,以培养学生的基本技能。
在中级教学层则以学生动手实践为主要教学手段,首先通过万能板练习焊接使学生掌握基本的焊接技能,能熟练的进行直插原件的装配和拆焊,掌握电子产品的手工焊接、装配、调试技术。同时学习常用的电子元器的规格、参数、识别及主要性能和选用原则,熟悉电子产品工艺的基本知识和要求。最后,通过微型FM收音机的组装,将SMT技术引入电子工艺实习中,使学生了解SMT技术,掌握SMT组装的基本过程。
高级教学层次主要针对电类学生和有学习意愿的学生开设,在高级教学层中通过现代EDA技术的引入使学生掌握Altium Designer软件的使用,使学生能够使用Altium Designer软件进行相关电路原理图的绘制及仿真,生成PCB文件。然后通过热转印技术进行电路图的转印,之后将做好的电路板进行蚀刻。电路板腐蚀好后,让学生使用酒精和松香制作电路板的助焊层,最后使用视频钻进行钻孔,完成PCB电路板的制作[1,2]。
进入组装阶段后,学生按照BOM表领取相应的电子元件,对照电路原理图和BOM表进行小制作产品的组装和调试,直至小制作产品合格。高级教学层次教学流程如图1所示。
在燕山大学目前的电子工艺实习中,学生需要完成两个电子产品的制作,分别是多功能充电器或万用表和FM收音机,对于电类学生则增加了学生自主设计项目“旋光彩灯”。目前实习内容不能满足工程实践能力和创新能力培养的需要,因此针对电子工艺实习的设计的三个教学层次,分别设计了三个教学模块,分别为基本技能教学模块,中级技能教学模块和高级技能教学模块,如表2所示。
在基础技能教学模块设计了万能板焊接这一实习项目,让学生在练习中掌握基本的焊接和组装技能。在中级技能教学模块设置了多功能充电器、万用表和贴片式FM收音机三个教学内容。在这个过程中使学生结合所学理论知识,完成产品组装,牢固掌握电子产品手工组装和焊接工艺,接触并掌握SMT再流焊接工艺,锻炼学生的工程实践能力。
在高级技能模块针对电类学生不同专业特点设计了6个实习项目,学生依自己的兴趣来选作。在实习过程中,学生首先根据自己的专业和爱好选择自己感兴趣的实习项目,进行资料的查阅、电路原理图的设计,然后使用软件进行相关电路原理图的设计和仿真,直到设计电路的仿真结果正确。其后进行电路板的设计、电路的安装和调试。
最后进行工艺文件的编制、报告撰写,通过这个过程培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达能力。整个实习过程综合提高学生的工程实践能力,锻炼学生的创新能力和意识。
电子工艺实习教材要针对不同专业,设置基础扎实、层次突出、特色鲜明的内容,突出工程实践能力和创新能力的培养。电子工艺实习教材编制不仅要符合教学大纲的要求,更要紧跟时代步伐,包含现代的电子技术。因此在教材的编制过程中要将指导书模块化,结合实际情况每学期更新相应的模块内容,满足不同专业学生的需求,在教材中将理论知识和实践知识相结合,培养学生扎实的工程实践能力和一定的创新能力[3]。
目前燕山大学的电子工艺实习教学方式主要以教师板书讲解、学生动手为主,对先进的电子技术则涉及较少,因此有必要在电子工艺实习中引入多媒体技术。利用多媒体技术展示先进的电子元件生产、测试及封装工艺和电子产品的组装工艺。通过引进多媒体,可以解决现有教学设备的不足,使学生在牢固掌握电子工艺基础知识的基础上,可以了解最新的电子元器件、电子产品、先进的生产工艺和标准化的工业化生产流程,提高学生的学习积极性,掌握电子工艺的前沿知识,为以后的工作和学习打下坚实的基础。
电子工艺实习课程不同于一般的实验课和理论课程,其课程内容涵盖电子元器件、焊接以及电子技术相关理论知识,涉及多个学科,内容繁杂,学生掌握起来难度很大。要想在电子工艺实习中培养学生的基础知识、工程实践能力、创新能力,需要在实习过程中建立以学生为主体、教师为主导的主动学习模式。在教学过程中充分调动学生积极性,首先利用多媒体技术进行基础内容的讲解,并进行先进电子技术的工艺技术的演示;其次在实践操作中采用教师动手操作、学生练习的教学模式,使学生掌握扎实的基本功;最后使学生通过独立练习,掌握电子产品的组装和调试的基本技能,培养学生扎实的工程实践能力。并在实习过程中学会常用EDA软件的使用,掌握电路原理图绘制、仿真及PCB板的设计和电路板的手工生产工艺,培养学生的创新能力。
电子工艺实习过程由以手工劳作为中心转变为以“设计”为中心,由以组装为中心转变为以设计为中心,由以教师板书讲解为主转换为以教师板书讲解和多媒体演示相结合、教师为主导的教学模式。通过将实习内容分解为具体目标任务,在教学过程中调动学生的自主性、创造性、学习的兴趣和热情,提高学生工程实践能力,培养学生的创新能力,改善教学效果[4,5]。
电子工艺实习需要在实习内容、教材和教学模式方面进行不断的发展和完善,同时也需要指导教师积极努力,不断完善和改进电子工艺实习,提高学生的工程实践能力和创新能力。
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[2]张锡珍,张加良,李芳,等.电子工艺实习的实践与探索[J].实验室科学,2009,6(3):20-22.
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西安邮电大学微电子科学与工程专业源于原计算机系的微电子学专业,2005年开始招收第一届本科生,专业方向设置偏向于集成电路设计。2013年,根据教育部《普通高等学校本科专业目录(2012年)》的专业设置,将微电子学专业更名为微电子科学与工程专业。2009年至今,该专业累计培养本科毕业生6届。根据历年应届毕业生就业情况和研究生报考方向,我们发现半导体工艺方向人数比重呈现逐年上升的趋势。另外,随着我国经济的快速发展,中西部地区半导体行业的投资力度也越来越大,例如韩国三星电子有限公司、西安爱立信分公司等落户西安,半导体人才需求日益增加。
根据2014年,微电子科学与工程专业新一轮培养方案的定位,设置出半导体工艺、集成电路设计两大课程体系,可实现半导体工艺、集成电路设计和集成电路应用人才的个性化培养。半导体工艺课程体系除设置固体物理、半导体物理学、半导体器件物理等专业基础课程外,还包含集成电路工艺原理、器件模拟与仿真、集成电路制造与测试和半导体工艺实习等专业课程。本课程体系是微电子技术领域人才培养的核心,旨在培养学生掌握集成电路制造的工艺原理、工艺流程以及实践操作的能力,同时也是培养具有创新意识的高素质应用型人才的关键。
因此,整合集成电路工艺原理与实践课程体系的教学内容,充分利用微电子技术实验教学中心现有的硬件环境和优势资源,加强软件设施,例如实践教学具体组织实施方案及考核机制的建设,构建内容健全、结构合理的集成电路工艺原理与实践课程体系,对微电子科学与工程专业及相关专业的人才,尤其是半导体工艺人才培养的落实和发展具有重要意义。
课程体系是高等学校人才培养的主要载体,是教育思想和教育观念付诸实践的桥梁。集成电路工艺原理与实践课程体系注重理论教学与实践教学的紧密结合,不仅让学生充分了解、掌握集成电路制造的基本原理和工艺技术,而且逐步加强学生半导体技术生产实践能力的培养。然而,该课程体系相关实践环境建设与运行维护耗费巨大,致使大多数高等院校在该课程体系的教学上仅局限于课堂教学,无法做到理论与实践相结合。
为解决这一问题,学校经过多方调研考察、洽谈协商,与北京微电子技术研究所进行校企合作,建立了半导体工艺联合实验室。通过中省共建项目和其他项目对半导体工艺联合实验室进一步建设、完善,为微电子科学与工程专业及相关专业本科生提供了良好的工艺实践平台。然而,在实际教学过程中,专业课程内容不能模块化、系统化,理论教学与实践教学严重脱钩,工程型师资人员匮乏,教学效果不理想。因此,对集成电路工艺原理与实践课程体系进行深化改革与探索,可谓任重而道远。
集成电路工艺原理与实践课程体系服务于半导体产业快速发展对人才培养的需要。本课程体系以集成电路工艺原理、器件模拟与仿真和工艺实践为主线,将集成电路工艺原理、半导体器件模拟与仿真、集成电路封装与测试、新型材料器件课程设计和半导体工艺实习等课程内容进行整合,明确每门课程、知识的相互关系、地位和作用,找到课程内容的衔接点,让每一门课程都发挥承上启下的作用,保证半导体人才培养的基本规格和基本质量要求。在此基础上,设置半导体材料、半导体功率器件、纳米电子材料与器件等专业选修课,培养学生的兴趣、爱好和特长,以满足个性化培养需要。
为解决微电子科学与工程专业本科生实践形式单一、综合程度不高导致解决实际问题的应用能力不足等现象,集成电路工艺原理与实践课程体系在力求理论教学与实践教学有机融合的基础上,设置微电子学基础实验、半导体器件模拟仿真、半导体工艺实习以及新型材料器件课程设计等实践课程,形成由简单到综合、由综合到创新的递阶实践教学层次。通过独立设课实验、课程设计、科研训练、生产实习、社会实践、科技活动和毕业设计等实践环节达到预期的效果。同时,注重课程形式的综合化、科研化,提高综合性、设计性实验比例,使实践课程与理论课程并行推进,贯穿整个人才培养过程。
考核体系总体上包括理论课程考核体系和实践课程考核体系。目前,理论考核体系已基本成熟。然而,长期以来,我国教育领域由于实践教学成本高、经费得不到保障,所以考核主体对实践环节考核的积极性不高、重视程度不够,导致考核制度不完善。集成电路工艺原理与实践课程体系在不断完善理论教学考核体系的同时,尤其注重实践教学体系的改革。将教学实验项目的实验过程、工艺参数和器件性能等列为考核的过程。兼顾定性与定量相结合、过程与结果相结合、课内与课外相结合、考核与考评相结合的原则,不断完善实践教学的考核体系,形成以学生为中心的适应学生能力培养和鼓励探索的多元实践教学考核体系。该体系能全面、准确地反映学生的应用能力和实际技能,激发学生的学习动力、创新思维和创新精神,促进人才培养质量和水平的提高。
根据集成电路工艺原理与实践课程体系对高素质应用型人才培养的需要,本教学团队秉承“以老带新”的传统,为青年教师配备老教授或资深教授作为指导教师。在日常教学过程中,由老教师对年轻教师进行业务指导,负责教学质量的监控与授课经验的传授。在老教师的“传、帮、带”和示范表率作用下,青年教师间互相听课、交流教学心得,定期组织教学竞赛,体现以人为本,强调德才兼备,营造青年教师良好的教与学氛围。同时,课程体系团队积极为任课教师创造条件,加大队伍培养建设,鼓励教师走出去,了解企业的运作模式,提高自身的业务能力。目前,已有多位教师到企业参观交流、参加各种业务能力培训,取得了多种职业资格认证,教师的业务能力和水平得到大幅提升。
西安邮电大学经过多年建设和培养,形成了一支结构合理、师资雄厚的教学团队,具有高学历化、年轻化和工程化的特点。本课程体系现拥有任课教师15名,其中具有博士学位的教师7名,副高以上职称的教师8名,40岁以下的教师占课程组教师总数的60%,具有工程实践经验的教师占课程组教师总数的40%。
实验环境是实践教学和科学研究的关键性场所。根据微电子科学与工程专业半导体工艺、集成电路两大课程体系对人才培养的需要,微电子技术实验教学中心下设微电子学实验教学部和集成电路实验教学部,共计占地约1300平方米。微电子学实验教学部下设微电子学基础实验室、半导体工艺仿真实验室、半导体工艺实验室、微 / 纳材料器件实验室、材料器件分析实验室。微电子学基础实验室,拥有霍尔效应、高频晶体管测试仪、四探针测试仪等常规设备,可实现微电子学专业基础实验。半导体工艺仿真实验室,配置Silvaco、ISE和EDA等专业仿真软件,可实现半导体器件工艺参数和性能的仿真。半导体工艺实验室拥有双管氧化扩散炉、光刻机、LP-CVD、离子束刻蚀机、磁控溅射台、高温快速退火和激光划片等设备,可实现半导体工艺生产。微 / 纳材料器件实验室设计专业,配备排风、有害气体报警系统,拥有气氛热处理程控高温炉、纳米球磨机、高压反应釜等设备,可实现多种纳米材料器件的制备。材料器件分析实验室,拥有吉时利4200-SCS半导体特性分析系统、太阳能模拟器和化学工作站等设备,可完成新型材料器件的测试分析。
通过实践教学资源配置、环境优化,实现了实验教学中心的整体规划和布局;针对大型贵重精密设备配备专业操作人员,进行定期的维护和保养;制定大型设备的操作流程和规范,保证实践教学的顺利实施。实验平台的建设,将为相关专业的本科生、研究生和教师在实践教学、科研方面搭建一个良好的学术平台。
集成电路工艺原理与实践课程体系的构建,使专业培养方向定位更加明确、教学内容更加明了。尤其是在教学形式上,从教学内容整合、考核体系制定、教学团队形成和实验环境优化等进行了多方位、多角度的改革探索。围绕集成电路工艺原理、半导体器件模拟与仿真和半导体工艺生产实践教学内容为主线,保证半导体人才培养的基本规格和基本质量要求;利用选修课实现学生专业个性化培养。通过合理设置理论课程与实践课程比例、课内课程与课外课程比例,可有效地控制教学内容的稳定性、机动性,推进课程内容的重组与融合。同时,引领学生独立思考、主动探索,激发学生的创新意识和提高学生解决实际问题的能力。
在校内实践教学的基础上,微电子技术实验教学中心先后与西安芯派电子科技有限公司、西安西谷微电子有限责任公司等微电子器件及测试公司建立了良好的交流合作关系。这些关系的建立,可使微电子科学与工程专业的学生在校外公司,例如在西安芯派电子科技有限公司进行半导体器件再流焊工艺的实习。校内外互补的工艺实践体系构件,使学生不仅掌握集成电路工艺实践基本知识和原理,更能够掌握实际行业内集成电路工艺中需要考虑的系列问题,从而培养了工程的思维方式。
理论学习是知识传递过程,实践则是知识吸收过程。实践环节教学能巩固、加深学生对课堂上所学知识的理解,培养学生的实践技能。集成电路工艺原理与实践课程体系,将课程体系教学内容按层次分为半导体工艺原理、器件模拟与仿真和半导体工艺实践三个主要部分。通过半导体工艺原理的学习,掌握材料器件的基本参数、性能和制备方法;通过器件模拟与仿真,了解各种制备方法、工艺参数和器件性能之间的关系;通过半导体工艺实践,充分调动学生的学习积极性、主动性和创造性,从而有效地加深对理论知识的理解,锻炼实际动手能力。通过理论和实践的有机融合,可有效培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。
集成电路工艺原理与实践课程体系,在理论教学方面,打破传统课堂教学的局限性,充分利用现代多媒体技术,实现网络教学。通过网络教学系统,开展互动学习的教学模式。将传统教学活动如批改作业、讨论答疑和查阅资料等传到网络教学系统上;开发试题库,建设合理的测试系统。在实践教学方面,将部分实践教学环节以录像的形式上传到网站上供学生学习、参考,部分实验室实行全天候的开放,学生自主学习、管理。通过兴趣小组、创新项目和开放性实验等多种方式,形成团队教师定期指导、高年级学生指导低年级学生的滚动机制,激发学生潜在的学习能力、创新意识,提高学生的学习兴趣和实践动手能力,为我校培养微电子技术领域高素质应用型人才奠定基础。
根据西安邮电大学2014年微电子科学与工程专业新一轮培养方案的定位及社会发展对半导体人才培养的客观要求,本文提出集成电路工艺原理与实践课程体系改革。本课程体系以半导体工艺原理、器件模拟与仿真和半导体工艺实践为主线,对教学内容进行整合、修订和完善,保证半导体人才培养的基本规格和质量要求。根据现有实验环境、实验设备和优势资源,进行资源优化配置,完成微电子技术实验教学中心的整体规划布局。通过师资队伍的建设、切实可行的实践教学管理制度的制定,明确任课教师的职责,出台实践教学质量考核标准,加强实践教学环节的时效性。通过上述诸要素的相互协调、配合,实现集成电路工艺原理与实践课程体系“非加和性”的整体效应,促进微电子技术领域应用型人才培养质量和水平的提高。
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[4] 王永利,史国栋,龚方红.浅谈工科大学生实践创新能力培养体系的构建[J].中国高等教育,2010(19):57-58.
CDIO工程教育模式,是由美国麻省理工学院、瑞典皇家工学院等四所大学共同创立的工程教育改革模式。是近年来国际工程教育改革的最新成果,CDIO是构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)、运作(Operate)4个英文单词的缩写,以产品从研发到运行的生命周期为载体让学生以主动的、实践的、与课程之间有机联系的方式学习掌握知识&-4。迄今已有几十所世界著名大学加入了CDIO国际组织,这些学校采用CDIO工程教育理念和教学大纲开展教学实践,取得了良好的效果。
微电子技术研究的中心问题是集成电路的设计与制造,将数以亿计的晶体管集成在一个芯片上。微电子技术是信息技术的基础和支柱,是21世纪发展最活跃和技术增长最快的高新科技,其产业已超过汽车工业,成为全球第一大产业。微电子工艺课程主要介绍微电子器件和集成电路制造的工艺流程,平面工艺中各种工艺技术的基本原理、方法和主要特点。其课程建设思想是使学生对半导体器件和半导体集成电路制造工艺及原理有一个较为完整和系统的概念,掌握当前微电子芯片制作的工艺流程、主要设备、检测方法及其发展趋势^7]。
但目前该课程教学中存在较多问题,教学效果不佳,主要有如下几点:(1)教材陈旧,没有较适合的双语教材,难以适应跨国际的微电子制造工艺新技术的快速发展;(2)教学内容信息量大,在教学时间短、内容多的情况下,教师难以合理安排教学进度;(3)在课程设置上重理论轻实践,技术性和实践性的内容较少,与迅速发展的工业实际脱节;(4)教学方法单一,理论联系实际不紧密,不利于学生课堂积极性的提高与创造性的发挥“5)实践教学环境较差,由于微电子工艺设备十分昂贵,有待加强高校精密贵重仪器设备和优质实验教学资源共享平台和运行机制的建设;(6)教评形式单一,忽略了实践教学与考核,致使大多数学生只是死记硬背书本知识的学习方式来应付考试。
本课程教材选用经历了《芯片制造一半导体工艺制程实用教程》、《现代集成电路制造工艺原理》到目前的首选教材:国外电子与通信教材系列中,美国MichaelQiurk和JulianSerda著《半导体制造技术》韩郑生的中文翻译本。该书不仅详细介绍芯片制造中的每一关键工艺,而且介绍了支持这些工艺的设备以及每一道工艺的质量检测和故障排除;并吸收了当今最新技术资料,如用于亚0.25pm工艺的最新技术:化学机械抛光、浅槽隔离以及双大马士革等工艺;内容丰富、全面、深入浅出、直观形象、思考习题量大,并附有大量的结构示意图、设备图和SEM图片,学生很容易理解,最主要的相对前两本教材,它更加突出实际工艺,弱化了较抽象的原理。
教学内容上采取调整部分章节,突出教学重点,并适当增减部分教学内容。本课程的目的是使学生掌握半导体芯片制造的工艺和基本原理,并具有一定的工艺设计和分析能力,课程仅32学时,而教材分20章,600页,所以教师需要精选课堂授课内容。从衬底制备、薄膜淀积、掺杂技术到图形加工光刻技术以及布线与组装,所涉及的概念比较多,要突出重点:薄膜淀积(氧化、蒸发、溅射、MOCVD和外延等),光刻与刻蚀技术、掺杂技术,需章节调整系统整合;对非关键工艺的5~8章(介绍半导体制造中的化学药品、污染及缺陷等内容)只作为学生课后自学阅读。第2章的半导体材料特性已在“固体物理”课程中详细介绍,第3章的器件技术已在‘‘半导体物理“晶体管原理”课程中介绍,第20章装配与封装会在“集成电路封装与测试”课程中介绍,故无需重复讲解。将第9章集成电路制造工艺概况放在后面串通整过工艺讲解,即通过联系单项工艺流程,具体分析讲解典型的CMOS芯片制造工艺流程,如由n-MOS和p-MOS两个晶体管构成的CMOS反相器,这样能够加深对离子注入、化学气相淀积、光刻关键技术、集成电路的隔离技术以及VLSI的接触与互连技术等内容的理解。
另一方面,指导学生查阅相关资料,对教材内容作必要的补充,微电子工艺技术的发展迅速,因此需要随时跟踪微电子工艺的发展动态、技术前沿以及遇到的挑战。特征尺寸为45nm的集成电路已批量生产,高K介质/金属栅层叠结构、应变硅技术已采用。而现有的集成电路工艺教材很少能涉及到这些新技术,为了防止知识陈旧,应多关注集成电路工艺的最新进展,尤其是已经投入批量生产的工艺技术,及时将目前主流的工艺技术融入课程教学中。
(1)开发多媒体工艺教学软件,利用多媒体技术,将动画、声音、图形、图像、文字、视频等进行合理的处理,利用大量二维和三维的多媒体图片、视频来展示和讲解复杂的工艺构造过程。开发图文声像并茂的微电子工艺多媒体计算机辅助教学软件,给学生以直观、清楚的认识,有助于提高教学质量。
(2)微电子工艺综合共享实验平台建设,集成电路的制造设备价格昂贵,环境条件要求苛刻,运转与维护费用很大,国内仅部分高校拥有集成电路工艺试验线或部分实验分析设备。按照有偿服务或互惠互利原则共享设备仪器资源,创建各院校之间和与企业之间的“微电子工艺综合共享实验平台”可极大的提高集成电路工艺及其实验课程教学效果,即解决了一些院校资金短缺问题,同时也部分补偿了大型设备的日常使用和维护费用问题。其综合共享实验平台包括金属有机化合物MOCVD沉积技术、分子束外延、RF射频磁控溅射、XPS、XRD及AFM分析测试、光刻、离子注入等涉及投资巨大的仪器设备实验项目。
(3)拓展实践能力的校企合作,让学生带着理论知识走进企业的真实工程环境,探索利用企业先进的工艺线资源进行工艺实验教学与参观实习6-9]。参观实习能够使学生对集成电路的生产场地,超净环境要求具有深刻的感性认识,对单晶硅制造流程、芯片制造工艺过程以及芯片的测试和封装的了解也更加系统和全面。同时利用假期安排学生去企业实习,让学生参与企业的部分生产环节,亲身感受实际工艺生产过程,增加学生对企业的了解,也利于企业选拔优秀学生。
(4)工艺视频与工艺实验辅助教学,由于微电子工艺内容与生产密切结合,不能单靠抽象的书本知识教学,对于学生无法了解到的一些工艺实验与设备,可通过录像教学来补充。本学院购置了清华大学微电子所的集成电路工艺设备录像与多媒体教学系统,结合国外英文原版的工艺流程视频,通过工艺视频把实际工艺流程、设备和设备操作等形象地展示在课堂。多媒体教学系统提供了氧化、扩散和离子注入三项工艺设备操作模拟,可使学生身临其境地对所学的基本工艺进行简单的模拟。同时结合课堂教学开设半导体平面工艺实验,主要包括以:氧化、光刻、扩散、蒸铝、反刻、划片、装架、烧结、封装。实验以教师讲解与学生动手相结合,既培养了学生的实际动手能力,又使学生掌握了科学分析问题的方法,激发了学生的学习兴趣,加深学生对课堂理论知识的理解。
对学生的考核是对其具体学习成果的度量,也是检验教学改革成效的重要手段,为了更科学合理的考核学生,我们建立了多元化的更加注重过程参与的考试评价体系,降低了期末考试在总成绩中所占比例,最大限度避免学生靠死记硬背来应付考试和学生创新思维被抑制、高分低能现象产生。这种多元化、过程性的成绩评定方法,强调知识的积累与构建过程,消除了学生重理论轻实践,考前死记硬背应付考试的弊病。总评成绩由平时成绩和期末考试成绩两部分构成。但加大平时成绩的权重,平时成绩即包括了作业与考勤,还包括综合性实验成绩、设计仿真、国外工艺视频翻译、专题小论文和专题PPT论坛团队成绩等。同时在期末考题中增加openanswerquestion型、工艺过程设计型题目110-11。
是天使抑或魔鬼?--有关电脑相对于人类价值的思考由来已久。至迟从英国学者阿希贝发表《大脑的设计》一文(1948)开始,学术界就展开了电脑和以之为中枢的智能化机器是否可能排斥人类的争论。文艺界对这一问题的关注甚至可以追溯到电脑诞生之前。例如,比利哀·德·利拉丹的小说《未来的夏娃》(1879)就对机器人作了美妙的描绘。利拉丹还没有关于电脑的概念,他的乐观主义精神看来也未为大多数科幻作家所继承,恰培克的悲观主义态度就反映了这一点。电脑问世以后,许多人为其不可限量的发展前景感到惊诧,不少文艺作品进而表达了人们由此而来的疑虑。这种疑虑大致可以归纳为相互联系的两方面:一方面,日益发达的电脑将在智能上超过人脑、以电脑为中枢的机器人将在技能上超过生物人,从而使人类丧失存在的理由;聪明起来的电脑和机器人将不满足于人类所强加给自己的附庸地位,反转过来控制人,从而由人类的工具或助手变类的统治者或敌人;电脑将介入并利用人类的纷争,以此来实现自己的称霸企图。另一方面,人类将由于信息科技的进步而趋于退化,其惰性或局限性将日甚一日地表现出来;人机一体化(如将电脑植入等)将使传统意义上的人不复存在,信息科技在基因工程等领域的应用将打断人类自然进化过程;人类当中的一部分将利用电脑来反对另一部分人,传统的社会关系势必由于信息科技的作用而加速解体。文艺作品(如埃利森的小说《无声狂啸》、艾云·荣格勒执导的影片《网络惊魂》等)对于信息科技负面效果的生动描写,和来自理论领域的强烈声讨(如卡辛斯基所作的社会批判)彼此呼应, 使当代高科技与人文精神的矛盾尖锐化了。
必须承认:上述疑虑和批判是事出有因的,而且它们对于信息科技的发展方向起了一定的调节作用,使之在制定自身的目标时不能不计入道德、法律等因素,不能不考虑公众的心理承受能力。但是,不论是普通人也好、文艺家或理论家也好,他们的疑虑与批判客观上并没有能够阻挡信息科技的进步。而且,弥漫于上述疑虑与批判中的感伤主义虽然很容易在安于现状的人们心中唤起共鸣,在历史上所起的作用却是消极的。如果考虑到科技进步在世界范围内的不平衡性的话,那么可以说:因这种感伤而延误时机,便可能被动挨打。蔑视科技而侈谈人伦,在中国封建社会不乏其人。我们不能再蹈其覆辙了。
事实上,和理论家一样,文艺家在科技进步面前并不是无所作为的。在历史上,文艺家的想象是一种宝贵的资源,科技工作者完全可以从中汲取灵感;文艺家的价值判断是一种有力的导向,可以影响公众的心理定势,帮助他们对科技进步所可能带来的社会变迁做好准备。我们应当正面引导公众去迎接信息社会的到来,激发他们发展信息科技以造福人类的热情。事实上,信息科技并非万恶之源,而是人类实现自由而自觉的全面发展的重要条件。它为人们提供了前所未有的种种生存选择,让人类拥有在家上班、分享全球信息资源、按需点播等新的可能性。它为人类提供了反思自身存在的新机遇,使人类得以用计算机模拟等方式深入研究人的思维、记忆、智力发展乃至于情感体验等奥秘。它还为人类提供了远较过去时代为高的劳动生产率,使人类拥有更多闲暇时间从事有利于发挥自身潜能的活动,在新的基础上推动国民经济改造、使信息产业成为发展的龙头……凡此种种,不一而足。在评价信息科技的价值时,我们必须将信息科技在一定条件下的具体应用与信息科技本身加以区分。在关于高科技与人文精神之矛盾的讨论中,二者经常被混淆了,这是将种种丑恶现象都溯源于科技、妨碍人们正确认识其意义的原因。
如果我们认定美和文艺都和人的本质相联系的话,那么,应当看到:在改造客观世界的同时改造自己的主观世界,正是人的本质的体现。不断发明新的工具、推出新的媒体、按照一定的理想改造客观世界,这体现了人的本质;审时度势、不断改变自己的生产方式和生活方式,这也体现了人的本质。没有理由认为人类目前所处的状态就是最完美的,正如没有理由认为现阶段的工具是最发达的工具、现阶段的媒体是最理想的媒体那样。我们有时可以看到:某些学者一方面享受着高科技所带来的好处,另一方面却对高科技大加挞伐,并以自然状态相标榜。事实上,如果要他们像当年的陶渊明那样归园田居,很多人是不愿意的,因为古代的田园里没有电话、电脑以及现代化设备,也没有现代意义上的影视艺术。
相对于未来的智能电脑或机器人而言,人确实有点象女娲。神话当中的女娲究竟会如何看待自己所造出来的人,我们自然不得而知。不过,中国人对于这位女神的敬仰和崇拜,则是至今犹存的。未来的机器人是否会超越人类,若超越的话是否会善待人类(就像我们今日景仰女娲那样),这目前仅仅是科幻作品的题材,而非一个急待解决的现实问题。就人和电脑、机器人的关系而言,在现阶段毕竟是人类占主导地位。信息科技史确实存在两种不同的研究方向:一是以电脑增强人的功能,二是以电脑来取代人(人造活人)。迄今为止,是前一种方向占上风。之所以如此,明显是由于以人为本位的社会价值观起作用的缘故。从长远看,人对电脑的态度既左右了电脑和机器人的研制方向,又在相当程度上决定了未来的智能化电脑和机器人对人的态度(如果它们果真形成态度的话)。
目前,电脑不仅已经走出了科幻小说的想象,而且已经走出科学家的实验室,在包括文艺在内的各个社会领域获得了广泛应用。任何一种传统文艺的生产效率都由于采用了电脑这一工具而大大提高,作家和画家欣然换笔、音乐家用上MIDI、数字化特技在影视中的标领乐鱼、图像处理技术在摄影中取代暗房技术等都说明了这一点。电脑文艺正是在这一背景下繁荣起来的。
如果从字面来理解的话,所谓电脑文艺至少可能有六种含义:其一,以电脑为主体,指计算机自动生成的作品;其二,以电脑为手段,指人以电脑为工具而创作或鉴赏的作品;其三,着眼于文艺方式,指专门为文艺而设计、符合文艺特点的计算机程序(即文艺软件);其四,以电脑为对象,指专门为电脑而创作的各种文艺作品,如用以普及电脑知识的情景喜剧、带有艺术性的电脑广告等;其五,以电脑为内容,指以电脑为题材的文艺作品;其六,以电脑为环境,指上了电脑的一切类型的文艺作品。这六种意义上的电脑文艺都可以成为我们的研究课题。在通常情况下,人们所说的电脑文艺是相对于广播文艺、电视文艺等而言的,指以电脑媒体为依托的文艺作品,但这不是电脑文艺的唯一含义。
电脑文艺要证明自己的存在合理、证明自身发展前景远大,最根本的是要拿出有说服力的创作实绩来。如果将50年代末利用随机程序来写诗、谱曲作为电脑文艺的起点的话,那么,电脑文艺已经有40年左右的历史,取得了一定的成绩。影视中利用电脑制作的特技镜头、Internet上的文学作品与电脑动画、光盘产品中有色有色的出版物,已经为世人所熟知。目前,热衷于电子文艺的人们仍在孜孜不倦地努力开拓,全息诗、交互式艺术、虚拟现实娱乐就是这种开拓所取的成果的若干代表。
全息诗导源于卡西等人的诗歌实验。卡西在创作实践中一方面感到印张在其二维的表面之内监禁词语、因此造成对诗歌表达的特定限制,另一方面感到坚固的三维物体的构造带来了载体永久性和语言动态性的矛盾,因此,试图在二维印张和三维物体之外另辟蹊径,寻找一种像思想过程自身那样灵活、有浮力、可将新的交流力量赋予词语的新的诗歌形式。1983年,他首次看到全息图,深深被这种新媒体所吸引,由此致力于开发全息诗、发展全息诗学。他的作品最初主要依靠光学全息术,其后,转而以计算机为基础,这就是所谓数字全息诗或电脑全息诗。卡西认为:全息诗是全息地构想、制造和显示的诗歌。这首先意味着这样一种诗歌被组织在一个非物质的三维空间中,具有复杂的非线性时间特色。因此,观众阅读诗歌时不断地修改文本。与传统的视觉诗歌不同,全息诗追求动态地表达思想的不连贯性。换言之,全息诗的理解既不是线性的,也不是同时发生的,而是通过观察者随意地看到的若干片断形成的,依赖于观察者相对于诗歌的位置。全息诗的表义因素,不仅有颜色、体积、透明程度、形式变化,还有字母和词语的相对位置、动态、在空间的出现与消失等。卡西提出并实践了一系列全息诗理论主张,其中包括不连续空间、空的空间、 非物质性 、双目并用阅读等, 其创作成果已见于国际性展览。
交互式艺术目前已有交互式小说、交互式电影、交互式戏剧等分支。交互式小说以词语为主,依托于超文本技术,可分为两大类:一类只允许读者在作者事先设定的多重路径中作出选择,另一类的特征在于让读者在与作品的交互过程中动态地创造新文本。交互式戏剧最初是在模拟媒体上实现的。例如,通过表演莎剧来学习、研究莎士比亚,在20世纪70年代以来成为时尚。但是,观摩演员的当场表演的机会毕竟有限,于是教师们尝试用录音设备、录像设备来进行教学。但是,这两种媒体只能以线性方式播放,为了找到合适的片断而反复倒带实在麻烦。有鉴于此,美国麻省理工学院莎氏交互研究组开发了莎氏电子文档--莎士比亚研究多媒体网络化集注系统,这种系统通过软件在莎氏剧本(文本)和莎剧视盘(表演)之间建立了链接关系,用户只要轻轻点击,便可以从文本的某一部分跳到相关的电影片断,找到二者之间的对应关系。收入该系统的莎剧视盘有33种,所记录的影片制作时间从1936年到1996年。对应于21部剧本,因为某些剧本有若干种影片,如《哈姆雷特》有3种(1948,1990,1996),《罗密欧与朱丽叶》有4种(1936,1968,1988,1996)。为了方便教学,该系统还收入了评论家的评论、讨论的例证、电影术语词典和表演语汇,后二种材料又分别导向若干作为实例的影片片断。为了摆脱版权的纠葛,该系统不从视盘上复制、转移任何东西,仅仅是建立材料之间的链接。 交互式电影是观者可作出影响影片结果之选择的影片。这块牌子是由Origin System Inc.于1994年11月推出的,具体作品是PC机电脑游戏《银河飞将三代》(Wing Commander III)。它以人类泰兰联邦与外星基拉希帝国之间的战争为题材,豪华版共8张光盘、2500兆容量,单单序幕就是半个小时高分辨率电影。游戏中的角色均由好莱坞的职业演员扮演,过场电影长达5个多小时。就形象性而言,交互式电影自然比以往的游戏略胜一筹。但是,它所谓交互,仅仅是允许用户在树状情节结构中作有限的选择。有人指出交互式电影存在三大缺陷:其一,无法让玩家与游戏中的其他人物交互。如果说以往的游戏中是玩家指导像个傀儡的人物的话,在交互式电影中,玩家本身成了傀儡。交互不过是作出yes/no的回答,玩家不能对游戏结果施加全面的影响。其二,过场电影片断的插入,打断了游戏流,从而破坏了玩家的情绪和兴趣的连续性。其三,玩家只能看到自己所选的那个分支的情节进展,无法看到游戏的全貌。 还有人指出:视频片断在交互式电影中并非游戏,只是游戏的入口。玩家不是要玩电影,而是要玩游戏。交互式电影作为冒险游戏的一种类型,关键在于故事线索如何设计、玩家如何卷入。要提高交互性,重要的是让玩家的行为在游戏世界中有影响,像揭开谜团、操纵对象、改变人物与故事线索就是如此,这是交互式电影有待解决的问题。 交互式电影将来可能脱离游戏的窠臼,而朝个人虚拟电影的方向发展。在个人虚拟电影中,银幕上的人物是可由个人根据自己的爱好定制或设计的。这里所说的个人,集传统意义上的编剧、导演、制片人和观众于一身,交互因此不再仅仅是对于有限的既定剧情和人物的选择,而是富于灵想独辟的创造。
目前,虚拟现实技术正为艺术创作的突破提供新的机遇。早在1991年,在戏剧领域有所专长的软件设计者劳雷尔就出版了《作为剧场的计算机》一书,将人机界面的设计方针与亚里士多德的戏剧原则相比。虚拟现实为人们所提供的,正是一种具有高度沉浸感、交互性和想象性的人机界面,其魅力胜过传统舞台。在90年代初期,由英国所开发的虚拟现实系统就被安装在美国纽约的一些剧场。早期虚拟现实系统所能提供的主要是驾驶游戏、飞行模拟、对射游戏等。目前,某些有眼光的电影商、视频游戏开发商正投入资本研制更具魅力的虚拟现实系统。他们认为:这种系统完全可以为用户提供英国作家卡罗尔《爱丽思漫游奇境记》所描写的那种奇遇,这无疑是一种全新的艺术,其中情境变化是由用户和计算机系统共同创造的,因此是实时的、动态的。
以上所说的电脑全息诗、交互式艺术与虚拟现实娱乐尽管还不能体现电脑文艺之全貌,但已可使我们对于其发展趋势略见一斑,此即以基于实时交互的动态取代基于文本的静态。这一变化非同小可,原因在于作为传统文艺之核心的艺术惯例、艺术大师、艺术范作主要是在静态中凝聚着自己的魅力的,即使是在舞台上作动态表演的戏剧,仍以写定的脚本为出发点。如果未来的艺术转而将实时动态交互作为自己的旗帜,那么,将不会再有传统意义上的艺术惯例、艺术大师和艺术范作。就此而言,电脑文艺的确意味着传统文艺的终结。但是,如果注意到基于文本的静态对于艺术来说只不过是特定历史阶段才有的现象、在文本诞生以前人类原始艺术所呈现的正是活泼泼的实时动态交互的话,那么,电脑文艺不过是实现了文艺发展的一种螺旋式上升,因而标志着文艺的新生。
从媒体的角度看,电脑文艺有三种具体形态:一是由电脑进行加工,定位于纸张、石材等传统介质(非电子媒体)。这种形态的电脑文艺通常认同于传统文艺,像北京1997年国际电脑美术展上的作品就是如此。但是,某些作品也表现出独特的审美趣味,如美人马之类利用图象处理技术制成的绘画,以及利用随机程序生成的诗歌等。其二,定位于非数字化的电子媒体(如模拟广播、模拟电视)。通常所说的影视电脑特技指的是这种形态。由于《龙卷风》、《真实的谎言》、《侏罗纪公园》、《玩具总动员》、《泰坦尼克号》等影片的公演,人们对这类电脑文艺已经是耳目能详了。其三,定位于数字化媒体(计算机存储设备),包括软盘、光盘、因特网等。以上三种形态的电脑文艺可以相互转化,例如,前两种形态的电脑文艺都可以经过某种加工而由数字化媒体发行;数字化媒体上的作品也可以被非数字化媒体采用。不过,在转化的过程中,电脑文艺的特性将随着媒体的不同而起变化。三维动画的效果无法在书面媒体上得到展现,便是例证之一。相比之下,以网络媒体为依托的作品是电脑文艺的发达形态,我们称之为网络文艺。为了弄清电脑文艺与传统文艺的关系,有必要深入考察网络作为媒体的特点、网络文艺的特色及其对传统文艺的挑战。
作为媒体的电脑(计算机网络)具有以下特点:其一,用户可以匿名登录。在许多情况下,无需公开自己的真实身分。其二,所传输的是数字信号而非模拟信号。其三,强调交互性,用户不仅可以自主浏览网上信息,而且可以在网上信息,彼此之间可以相当方便地进行交往。其四,对用户的计算机技能有一定要求。其五,以超媒体(而非时序性的节目或空间性的文本)形式组织信息资源。其六,从整体上说,网络成员可以独立处理内部事务,没有现实组织中常见的金字塔式的权力结构。
其一,传统文艺是在体脑分工的历史条件下发展起来的,其中的精英文艺相对于大众文艺而言占有相当的优势,这种优势先是通过社会的等级制获得保护,后来又转而从版权制得到维护。在网络上匿名登录时,没人知道你是一条狗,等级制无从施加其影响;对文艺作品流动(包括上载和下载)难以进行控制,版权制面临着空前的危机。更重要的是:以网络世界作为主要创作空间的许多人,在创作观念上和传统文艺家有很大不同,通过版权取得经济收入并不是他们所关注的目标,作为内驱力的主要是一种和自我实现相联系的成就感或表现欲。在这一意义上,网络文艺的问世与文艺主体的非职业化、其流行和文艺队伍的扩大化互为因果。
其二,传统文艺将原作视为值得珍藏的宝贵财富,轻视复制品的价值;在复制品中,又以复制质量(相对于原作的葆真度)论价,通常复制次数越多,效果便越差,价格也越低。整个文艺市场的运行都是以上述观念为指导而进行的。数字化的文艺作品易于纠错,因此,复制品和原作在质量上没有差别,将原作当成可居之奇货来收藏是毫无意义的。单单这一点,就将使传统的文艺市场不可避免地走向衰落。不仅如此,随着文件压缩-还原技术的进步、信息资源共享观念的形成,越来越多的用户直接通过网络传播和获得作品,传统的文化工业受到了强大的冲击。近来MP3音乐在网络上的流行正说明了这一点。
其三,传统文艺以严肃作为不成文的要求。这种严肃意味着创作者要严肃地对待人生、对待自己的工作,也意味着鉴赏者要严肃地对待作品、对待寓教于乐的古训。上述态度同时说明:创作者和鉴赏者之关系是疏远而非亲密的,相互间的交往通常只是间接的,彼此戏说只能惹来麻烦;作品承担了沉重的社会使命,生产它的一方面要赋之以哲理,消费它的一方面又必须懂得它的微言大义。不是没有娱乐活动或娱乐性文艺,但它们通常登不了大雅之堂。上述观念在电脑游戏兴起之后受到了空前的挑战。网络作为媒体所追求的高交互性与游戏正不谋而合。且不说电脑游戏本身的网络化、专门网站的大量出现,就连一般的文艺活动也趋于游戏化,网上类似于接龙的所谓交互式文学的创作和鉴赏便是例证之一。
其四,传统文艺的受众以成年人(尤其是颇谙世故或富于学识者)作为主导,这部分人的审美趣味和审美经验物化为教科书或论著,给年青人以指导。进入电脑时代以后,上述领袖风光不再。任何愿意正视现实的人都不能不承认:相对于日新月异的计算机技术而言,青少年比成年人更具有优势。在生活中,许多专家、教授(包括笔者自己)的电脑技能,都是向远比自己年轻的学生学来的。在网络以及与之相适应的网络文艺方面,不少青少年比他们的长辈更有实践经验,也更有发言权。这种现象,我们不妨称之为主导受众年龄下移。
其五,超媒体本身作为相互链接的多媒体数据的特点,决定了它必然要冲破以媒介(对应于人的感觉通道)来分割文艺的传统格局,促进文艺信息的化。这就是说:人们可以通过多种感官来对文艺加以把握。所谓多媒体,目前还主要是听媒信息和视媒信息的集成,将来可能将触媒信息、嗅媒信息、味媒信息也尽括其中。而且,原先分别诉诸不同感官的信息将来可能自由地转变形态,这是超媒体所要实现的目标之一。不仅如此,超媒体正在打破人们对文艺加以静观或细察的传统习惯,而诱使用户将在网上冲浪或漫游当成乐事。新批评那种对于文本的穷究式研讨,很明显和网络时代的要求不相适应。在具体形态上,超媒体主要以网页作为自己的呈现。网页本身可以随时更新,这一特点又造成了网络出版和传统出版的区别,而使传统的目录学、版本学、训诂学几乎无所用其技。
其六,网络本身由局域网到广域网、三电合一网以至于数字地球的发展,是与全球化的历史进行相一致的。传统媒体的管理基本上以国家为依托而进行,是一种自上而下的垂直领导。这种管理在文艺领域具体化为明确的上下级关系、强制性的政策或要求。网络世界目前基本上处于无政府状态,传统的领导权力对于网上的信息流动经常是鞭长莫及。即使将来信息化法制得到加强、网络管理逐步深入,也不可能再回到一言堂的格局。在这样的情况下,媒体自律、文艺自律的重要性将比以前更加明显,跨文化交流和跨文化冲突的意义也将空前显著。
就上述意义而言,网络文艺的兴起无疑是对于传统文艺的否定,或者说是对传统文艺的反拨。但是,传统文艺并不因此而终结。至少,目前我们可以看到网络对于传统文艺的流传起了推波助澜的作用:首先,任何一种传统文艺的传播范围,都由于上网而骤然增大。网上展览、网上营销、网上检索对于横向传播的优越性,正被越来越多的人所认识;利用磁记录、光记录、磁光记录等技术实现数字化存储,则为文艺信息的纵向传播创造了新的可能性。其次,任何一种传统文艺的评估和鉴定,都因为网上调查的实行而变得空前方便。过去常见的引起轰动、有口皆碑之类说法,到网络时代将具有更为确定的内涵。
网络文艺目前还不普及(至少对发达国家来说是如此),这是与上网电脑用户数量有限相联系的。当信息大亨比尔·盖茨将其信息家电计划取名为维纳斯时,是否想像自己将为人类再造一位美神呢?不论他个人或微软公司如何决策,信息家电的研制对于各国来说都是一个富于现实价值的课题。一旦这种新型电器广泛应用、家家户户可以十分方便地利用电冰箱或拷面包机上网,那么,网络文艺无疑将取代传统文艺的现有地位而成为主导形态。当然,传统文艺并不见得将因此而销声匿迹。在历史上,广播文艺、电视文艺的出现并未使传统文艺退出历史舞台,只是将它们纳入了自己的发展轨道。电脑文艺与先于它而出现的各种文艺的关系也是如此。在相当长的历史时期内,这些文艺门类将并世而存、交相为用。
如上所述,电脑在发达国家已经发挥着相当重要的社会作用,电脑文艺也正在崭露头角。不少理论家深切感受到它们所带来的巨大影响,并就有关电子语、超文本、电子主体性等问题展开了热烈的争论。
电子语是相对于口语、书面语而言的,已经历了两个发展阶段:一是模拟性电子媒体(传统的广播电视)阶段,特点是线性存取、家庭媒体消费、一对多广播、视听模式、用户被动型。二是数字化电子媒体(以计算机网络为代表)阶段,特点是交互式非线性存取、家庭媒体生产(DIY,Do It Yourself)、多对多网络广播与狭播、集成模式、用户活跃型。要想理解数字媒体与社会需要的关系,可以拿模拟媒体的价值及其历史地位作为参考系。 加拿大的多伦多学派在电子媒体及其与印刷媒体的关系的研究中曾居于引领的地位,其代表人物麦克卢汉的理论在我国早就广为人知。麦克卢汉和英尼斯、奥恩等人对印刷术在欧洲社会变迁所起的作用(所谓谷腾堡)的认识不乏深刻之处,但他们关于电子媒体的某些观点在90年代受到了空前的质疑。例如,奥恩认为电子媒体代表了口语回归,这种回归不是回到先于书面语时代的初级口语,而是臻于第二口语。他观察到:电子媒体可以比任何游吟诗人唤起更多的注意和信仰,现场音乐和表演如今可以传送给千百万人,而不只是一个公园或音乐厅的几百人。 斯切优涅曼等批评者认为:简单地将眼、耳分离开来是不恰当的。第二口语的提法仅仅注意到了耳的作用,忽略了眼的意义。事实上,媒体从来是、并将永远是视听型的。 他们之间的观点分歧牵涉到一个古老的问题,即诗与画(实为语言艺术与造型艺术)的关系,又颇有现实感。在数字化时代,语言艺术的命运如何、文学能否经受得住图像文化的冲击,尚需拭目以待。
如果认为人类历史上经历了书面语取代口语成为主导媒介的变化的话,那么,今天人们正目击电子语取代书面语原先所享有的主导媒介的进程。因此,认识电子语所带来的现实变化及其前景的途径之一,是考察当年口语让位给书面语时发生了什么。围绕电子语的争论深入到传播学、语言学、人类学、民俗学、文艺学等领域,涉及某些更为深刻的问题,即媒体与人、与社会的关系。古迪根据多伦多学派的思路,在非洲进行了大量调查,认为口语社会相当明显是前逻辑的,亦即缺乏在书写社会中所常见的正规类型的逻辑操作,特别是演绎形式。他认为书面语引入了在空间中对于语言加以操作的能力,人们可以并置概念与前提,看看它们合适与否;如果它们不合适,可另作安排。在转瞬即逝、无法捕捉的口语世界里,不存在对想法进行这类重组和并置的可能性,人们因此无法掌握和检验他人的前提或基于它们进行建构。这样,西方科学无法在文盲社会中被掌握。 许多人类学家对古迪的主张不以为然,甚至感到愤怒,原因主要有以下几条:一、很多人不喜欢古迪所提出的普遍主义线性模式,因为它将西方社会的演变过程看成是放之四海而皆准的东西。二、生活在20世纪的大多数人还仅能使用非书面语、前书面语或部分书面语。古迪的主张似乎包含了对这些人的某种歧视。其三,他正在使许多人类学家所钟爱的土著沦为二等公民、认知婴孩或者弱智,原因是他们尚处于口语社会、缺乏理性与逻辑。口头文学--民间传说、神话、故事,以及世界上的列维·斯特劳斯们正在勤勉地收集的东西--如今听起来像是有缺陷的产品。某些人类学家很快就指出关于书面语正在取代口语的观点是一种误导。他们以马来亚社会为例说明:当书面语转变人们说话的方式的同时,他们的口语实践也迅速嵌入书写实践。 这一争论对于我们认清当前电子媒体与印刷媒体的关系、电子媒体中数字媒体与模拟媒体的关系是大有裨益的。事实上,媒体变革并不是对于传统的简单否定,而是一种批判的继承。新的媒体之所以能够取代原有媒体的地位,往往是由于它们具有更强大的包容性;在新的媒体出现之后,原有媒体并不是简单地退出历史舞台,而是基于新媒体的包容性来调整自己的运作方式。
超文本作为一个术语是美国学者纳尔逊在1963年提出来的。 纳尔逊原先是学艺术的,但早在大学时代就对媒体和出版感兴趣。上哈佛大学选修为人文学科开设的计算机课程时,他迷上了这潜力巨大的机器。他认定人类的未来在于交互式电脑屏幕,电脑的用处无穷,局限只在于人的想(只怕你想不到,不怕电脑做不到)。对于纳尔逊来说,超文本意为非相续作品(non-sequential writing)。他认为:人的思想是非相续的,传统作品则是相续性,因为它是口语的记录,而口语必须是有秩序的。纳尔逊注意到印在纸上的书只有取相续的形式才宜于阅读,这样一来,写作就成了强迫思想由非相续变为相续的过程。如果能够通过机器创造一种可用更灵活的方式加以操纵的文学形式,便有可能产生一种新型的写作,这就是超文本。目前,超文本已有多种形态。一种以传统的印刷媒体为依托,是影响不大的实验,如纳尔逊本人的《文学机器》(1981)等。另一种以单行电子出版物为依托,应用得相当广泛,但受制于磁盘、光盘或磁光盘容量的有限性,尚不能充分体现其特点。超文本真正大显身手是在联网电子出版物上。1989年,欧洲高能物理实验室的蒂姆·伯纳斯·李开发出了超文本标识语言,这种语言使人们得以轻而易举地实现文本间的相互链接,它在Internet中的应用促成了万维网的诞生,也为世界性的艺术资源共享创造了前所未有的条件。
超文本在实践当中已经获得广泛应用,在理论上则引起了争论。对于超文本的认识存在以下分歧:其一,拥护者主张:超文本给了读者以选择的自由。反对者认为:对超文本来说,每隔几句就得决定追随哪个链接,和文学阅读的沉浸特性是格格不入的。其二,拥护者认为:超文本为作品研究提供了极大的便利。例如读者在阅读弥尔顿的《失乐园》时,可以方便地调用与之有关的《圣经》,以至于荷马、维吉尔、但丁、斯宾塞等人的作品,通过联想把握其意义。反对者认为:超文本将这些作品作为等值物来处理,但这种做法并不是文学阅读之所需。不论是《圣经》,或者是荷马史诗,在我们阅读《失尔园》时都只是背景,而不是等值物。要深刻理解弥尔顿这一名作的含义,读者必须对古代希腊罗马文化(甚至是整个西方文化)有融会贯通的理解,并懂得弥尔顿本人如何阅读和借用前人的作品。将弥尔顿的《失乐园》改造成超文本,只会使读者满足于肤浅的阅读。其三,拥护者认为超文本将包括艺术作品在内的信息资源整合成一体,从而有助于人们从中发掘知识、进行创新。反对者认为超文本将完整的作品肢解成一个个碎片,不利于人们有效地进行分析和综合。
被称为超文本之父的纳尔逊为建造自己心中硕大无朋的文学机器贡献了毕生的精力,但没有取得预期的成功。尽管如此,他的梦想正由茁壮成长的万维网变为现实。面对在线超文本出版系统的挑战,有的人伤心地为现代印刷技术的创始人、德国工匠谷腾堡唱起了挽歌。面对同样的系统所提供的机遇,又有人为人人都可成为艺术家的前景而欢呼。在我们看来,新陈代谢是人类社会的正常现象,电脑媒体的兴起、印刷媒体的衰落不过是人类社会的活力在传播领域的表现,没有任何理由为此而悲观。当然,水涨船高,超文本在线出版系统既降低了发表作品的门槛、从而使竖子个个都有希望在赛伯空间中成名,但大浪淘沙的规律仍将在网络时代起作用,并不是每个将自己的作品上载的人都会获得承认,艺术的活力仍将表现在不断的自我更新、优胜劣败上。
根据笔者的理解,主体性至少有三重涵义:表现在对自然界的关系上,是人在认识自然、改造自然过程中所表现出来的能动性;表现于社会存在中,是与人的身分相联系的意志自由;表现于人自身的心理存在,是主我相对于客我而言的反思与追求。不论在那种涵义上,主体性本身都是历史的、可变的。在《媒体哲学》一书飘游的主体这部分的首页,作者Mark Taylor与Esa Saarinen简要地评述了网络时代主体性的变化:在电子空间中,我能易如反掌地改变我的自我。在我知其无尽的形象嬉戏中,身分变成无限可塑。一致性不再是个优点,而是个缺点。完整性成了局限。万物飘游,与之周旋的每个人也不再是一个人(everyone is no one)。 面对这种变化,西方理论家分成了对立的两派:一派持欢欣鼓舞的态度,认为网络给人们带来了自由转换身分的可能性;另一派则大张挞伐,认为网络时代只能给人们带来新的不平等。前一派乐观地将赛伯空间看成新型主体所栖身的乌托邦而加以赞美,后一派则悲观地将网络时代看精神被葬送的乱世(dystopia)而大施挞伐。这两种相互对立的观点来源迥然有别的价值标准和社会立。
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