在学生们的期盼中,迎来了“镇中科学家学术课堂”第四课《与芯片“亲密接触”》,这是一节实验课,听说高中生也能自制“芯片”,真的?
课后为什么这么多同学把实验成果视作珍宝?
“通过手搓电路板展现了覆铜板蚀刻的方法,亲自动手,看到自己的实验成果十分喜悦,它非常有收藏价值。对于连接电路制作门铃,即使失败了多次,当铃声响起的那一刻,都觉得很值得。”学员王宸义说。
这是镇海中学一节别开生面的实验课
持续了一个多小时
本节课是镇中人文科技大讲堂第154讲,由西湖大学胡家鸣、袁誉博两位博士生分别主讲和助教。本次授课内容是关于时代前沿的话题——“芯片”。本次活动由镇海中学教务处副主任曾昊溟组织与主持。
本次课堂,胡老师让学生们对芯片的工艺有了一个简单的了解,“芯片=集成电路”(integrated circuit,IC。集成电路是芯片的重要组成部分),整堂课分为“集成”和“电路”两大块。首先讲了电路简单发展史,由高中物理和技术中涉及到基本电路开始,提及了两位伟大的科学家爱因斯坦以及麦克斯韦;接着是对基本元件(非半导体元件和半导体元件)进行介绍,并且侧重讲述了半导体元件其中的三极管和场效应管可作为电子开关,然后是基本电路,有可将直流电转为交流电的LC振荡电路(电容+电感),还有由4个二极管构成的整流桥电路等等;第二部分“集成”中主要讲述了集成方法以及工艺方式,其中以加法“电路=元件+导线”引入,再着重讲述减法“打印电路”,用覆铜板(支撑作用的绝缘体+金属铜)进行湿法蚀刻,使“导线=金属铜层-不要的部分”,制成印刷电路板(PCB),再分立元件。这一技术使得芯片“由二维转变为三维”,可形成多层叠加的精细结构,以满足需求。在课堂的结尾镇中学子们在两位博士指导下进行了动手实验,体验了湿法蚀刻,以及在面包板上连接电路,摁响门铃的实验。
整堂课丰富多彩,轻松有趣,激发了镇中学子对了解、学习芯片等工艺,技术的兴趣,也领悟到了科技的魅力,以及全民科技的风貌。司涵硕说,两位博士生让我们初步感受设计电路,让我们亲身完成在覆铜板上作画的实验,随后又指导我们进行了通过连接电路板组装电铃这一实验。这些实验既让大家在亲身实践中触摸到科技,又提升大家对芯片与电路的了解,并且进一步的激发了我们对于电子信息科技的学习热情。
学员王宸义赞叹,我在这堂课上学习了很多,对于芯片这一方面产生了极大的兴趣。两位博士生的讲解通俗易懂,这极大方便了我们接受知识,拓宽了视野,或许正如胡老师所说:“我是以一个热爱者的身份来给你们讲授集成电路。”我们也是以热爱去感受了解这个新的领域。刘凯齐则欣喜的说,“手搓电路板”的体验让我们对芯片以及集成电路理解更为深刻,原在我眼中高深的科技现在也“飞入寻常百姓家”。
学员刘凯齐课堂体会:
在西湖大学两位博士生特别是胡博士浅显易懂讲解、指导下,我们对电路的理解不再仅局限于中学所学的简单电路。并且带领我们进行了简单的印刷电路蚀刻实验和小电铃的制作,“手搓电路板”的体验让我们对芯片以及集成电路理解更为深刻,原在我眼中高深的科技现在也"飞入寻常百姓家"。让我对电子电路的兴趣更为浓厚。
学员陈妤润课堂体会:
本节课的主题为芯片。胡家鸣博士先由芯片的定义和构成引入,使我对芯片中的精密结构组成有了一定的认知并惊异于其的复杂。他再带领了我们进行了在覆铜板上作画和制作面包的活动让我更为直观生动的了解了芯片电路板的制作过程。最后,他以一段精彩的视频展现了现代电路的设计与应用,激发了我对电路结构与功能的兴趣。
学员傅子迈课堂体会:
本次课堂我们学习了打印电路等相关知识,在不久前我在科学书上看到了覆铜板可以用来“画出”电路,但是当时的我只在虚拟实验室中做过相关实验,这次能够亲手操作不仅增强了我对电路板这方面的认识,还让我产生了浓厚的兴趣。以前一直以为芯片及电路板这方面是专业人士的领域,可是现在,我觉得我也能简单地制作一些电路板,在上这节课以前,我也从没想过芯片中的电路板会是多层叠加在一起的,我也不知道电路板的制作是如此精细。当我看到显微镜下的电路板时,瞬间感受到了芯片的奇妙之处。这节课堂我觉得格外的有参与感,不仅是因为我亲手体验了制作电路板和用电控制电的电铃,还因为芯片这方面在我们的日常生活中也经常遇见。制作电铃也十分有趣,虽然一开始并未成功,但在我和同学重新研究图纸时终于发现了遗漏的导线。最后还能将动手的成果当作礼品带走感觉有满满的成就感。总之,这次课堂没有给我们讲解大量专业的晦涩难懂的知识,而是通过亲手实验了解电路的奥秘,我觉得有创新,有意义。
学员郑文轩课堂体会:
这次课程胡博士将集成电路分为两个部分进行讲解。集成方面,胡博士介绍了课本中的非半导体元件组成的电路和生活中常用的半导体元件及其组成的电路。在胡博士的指导下,大家简单体验了“手搓”电路板。电路方面,胡博士带领大家亲自动手组装了可以实现按动响铃功能的简易门铃。胡博士通过实物与各种视频结合的方式让大家初步了解到现代集成电路的制作流程。最后,胡博士还展示了自己在初高中阶段对于电子电路的接触以及成果。这次课程带领我们回溯了电路的发展史,也促进了我对于电子电路的兴趣。
(摄影:吴建家 皓明)
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