一、 课程基本信息

二、 课程目标

本课程通过对微纳制造的理论、技术及其在生物医学中的应用的讲授并结合研讨和实验结合的实践教学，使学生掌握微纳制造的基础知识和原理方法，熟悉常用的微纳加工技术和工艺，培养学生多角度独立解决生物医学问题的能力以及对制造业作为国家发展之核心基础地位的深刻理解，培育工匠精神，为后续专业工作和科学研究打下必要的基础。具体为：

1、 熟练掌握半导体微纳加工、微机械加工、电化学加工、自组装制备等的基本概念、原理与技术工艺；

2、 熟悉并掌握微纳制造在生物医学检测分析、疾病治疗、药物研发等领域的典型应用，具备多角度分析与解决相关生物医学问题的能力，并结合微纳制造提供创新的解决方案；

3、 通过实验教学，掌握基本的微纳制造工艺并具备独立完成常用微纳加工流程的基本技能并能熟练应用；

4、 通过关键环节的案例设计、课程教学以及研讨互动，帮助学生树立科学的发展观、提升民族自豪感与家国情怀，增强四个自信，增强为我国生物医学工程事业发展献身立命的使命感，做一个有思想有信仰的生医人，是本课程思政育人的主要目标。

三、 课程目标与教学内容和教学环节的对应关系

四、 课程内容

4.1课堂教学

1、绪论（2课时）：主要介绍制造业特别是微纳加工技术对我国的重要性。介绍微纳制造的含义和范围，其关键技术与方法，以及在生物医学领域中的应用。

2、微机械加工（2课时）：主要讲解微机械加工基本原理、技术与方法及其应用，重点讲述精密车机床、微铸模、微电火花、3D打印以及MEMS传感器等。

3、光刻与镀膜（4课时）：主要讲解半导体加工基本原理、技术与工艺方法，重点包括光刻、蚀刻、镀膜、键合等，并介绍集成电路和CMOS芯片的生物医学中的应用。

4、电化学加工（2课时）：主要讲解电化学加工的基本原理、技术与方法，重点包括电化学刻蚀和电化学镀膜等，并简要介绍电化学生物传感器和芯片制备及其应用。

5、自组装（2课时）：主要讲解微纳中自组装制备技术与方法，重点包括胶体自组装、超分子自组装、DNA自组装等。

4.2 课程思政案例

1、绪论中通过中国制造2025强国战略的介绍，以及微纳制造技术在其中可以发挥的作用，使学生充分理解微纳制造对国家发展及提升国际竞争力的战略意义，引导学生努力学习、提升能力，增强学生投身科研创建制造强国的责任感和使命感。

2、微机械制造章节中以中美贸易战和芯片之争为典型案例，阐述微纳制造在电子信息、高端医疗装备等领域的广泛应用，强调微纳技术在制造业中的重要性，鼓励学生多学科交叉融合，提升社会责任感与家国情怀。

3、结合半导体微纳加工技术中光刻和刻蚀两项技术，从近年来备受关注以华为为代表，遭美国疯狂打压的高科技行业发展对世界的改变和影响入手，介绍碳基新型半导体材料、光刻机技术等中国“芯”的发展与机遇，引导学生思考国际形势急剧变化的当下我们半导体行业所面临的挑战，展望未来社会建设中应该重点关注的领域及新趋势。以民族担当、社会责任、行业发展，激励鼓舞学生勤奋学习专业知识，积极投身硬核科技，敢啃硬骨头，将自身的发展融入祖国的经济社会发展，为国家建设贡献青春力量。

4、结合课程中薄膜制备技术的相关内容，以薄膜制备设备拓展西方国家对我国高端制膜设备的禁运及核心技术的封锁为切入点，分析我国高品质应用型“薄膜”和“镀膜设备”核心技术面临的困境。举例讲述我们老一辈科学家以“工匠精神”，克服种种困难，实现了相关设备的国产化。如李爱珍院士上世纪80年代研制改造了国产分子束外延设备，突破了西方国家对我们的技术封锁；以及日前，由赵忠贤院士倡导建立并担任顾问的研究团队，面对国外禁运，通过技术集成创新，成功研制出“三光束脉冲激光共沉积镀膜系统”，并制备出大尺寸双面钇钡铜氧超导单晶薄膜，为我国制备高品质、应用型超导薄膜产品技术带来新突破。引导同学们不惧艰难，树立集体意识、民族自信、文化自信等精神特质与风貌，培养“工匠精神”，帮助同学们从新工科的视角诠释大学精神的内涵。

5、在光学微纳设计和制造技术中，以光纤制造为例，介绍中国光纤光缆行业经过近20年的突飞猛进式发展，目前国内的产能已经占据了全球的50%以上，光缆类8家企业的产品获得“中国名牌”。其中长飞光纤光缆公司从1988年至今，深耕行业30年，是国内最早的光纤光缆生产厂商之一，掌握了世界上少数几家企业拥有的光棒制造技术，其产业链三大业务：光纤预制棒、光纤、光缆全面登顶世界第一，且仍在保持稳定增长，三大国有电信运营商都是其终端客户。光纤技术的自主创新为科技进步、5G通讯网络构建和国家安全提供了技术和产业支撑。激发同学们缩小我国与世界先进水平之间差距的奋斗热情，树立民族自信，培养同学们的爱国情怀。

6、在电化学加工章节，以传统电化学加工中高耗能、高排放的电解、电镀等重工业技术引起的能源浪费和环保事件为案例，讲述微纳新材料和微纳电加工技术不仅提升加工技术的精密度，而且显著提高功耗比（节能）和原子利用效率（减排），对环境保护、节能减排有显著贡献。通过该案例教育学生树立新发展理念，坚持面向国家需求，完善节能减排技术，为实现碳达峰、碳中和（“双碳”）的3060目标，为保护绿水青山的人类生态家园做出重大贡献。

7、实验教学中通过微纳制造过程中经典产品工艺设计，以典型产品研发与应用转化的创新创业历程为切入点，提炼其中蕴含的匠心精神，彰显社会主义核心价值观，弘扬工匠精神、创新精神。

8、研讨环节要求每位学生深挖课程相关领域或发生在身边的思政案例，让学生主动探寻思政元素，达到思政育人的目的。

4.3 研讨环节

1、微机械加工（2学时）

2、光刻与镀膜（2学时）

3、电化学加工（2学时）

4、自组装（2学时）

5、案例分析与总结（2学时）

围绕特定生物医学工程问题及其微纳加工技术解决方案进行案例设计，调研前沿微纳加工技术及其解决方案，查阅资料，撰写调研报告，阐述调研结果，分析问题并提出相应的研究内容与技术实现方案，汇报展示。

4.4 实验环节

1、光刻（3学时）

2、反应离子刻蚀（2学时）

3、纳米压印（1.5学时）

4、电子束蒸发镀膜（3学时）

5、增材制造（0.5学时）

主要了解常见微纳加工设备及其使用方法，微纳加工安全注意事项，微纳加工环境条件需求等。围绕案例设计开展光刻、镀膜、纳米压印、离子刻蚀、自组装试验。

4.5 上机环节

无

五、 教学安排

本课程分为课堂理论教学（12学时）、研讨（10学时）、实验（10学时）。

建议学时分配如下表：

六、教学方法

针对课程教学目标，采用以下教学方法：

1、多种教学方法相结合，提升教学质量。主要采用讲授法、启发式、问题探究式、讨论式、实践体验等教学方法，通过教学方法的改革创新，引导学生自主性学习、研究性学习和协作性学习，提高学习热情，增加学业挑战度；

2、课程教学将充分利用数字化技术、网络技术制作丰富多彩的教学和辅导材料，调动学生学习积极性。建立班级微信研讨群，开展线上答疑和辅导，提高教学效率。教学过程中始终关注教师自身的言行，立德树人，师德为范；

3、围绕课程多学科交叉及研究前沿特性，设置主题和模块式教学内容，教师主讲结合学生研讨（或模拟研讨会议），加强讨论和提问等互动环节，并在研讨中让学生主动深挖身边的思政案例，基于问题和启发，引导学生树立正确的人生观、价值观，激发学生的社会责任感与家国情怀；

4、将思政教育贯穿整个教学过程中，结合中国制造的发展和2025规划，总结中国制造取得的重大成就，展望中国制造的面临的挑战、未来和使命，增强民族自豪感和自信心；结合典型案例感染、浸润和充实学生的身心，培养人文情怀及工匠精神，促进学生全方面的发展。实现东南大学生物医学工程专业培养能够在相关领域从事科学研究、技术开发、工程设计等方面工作“领军型”人才的育人目标。

七、课程考核与成绩评定

课程的考核以考核学生对课程目标的达成为主要目的，以检查学生对教学内容的掌握程度为重要内容。课程成绩包括3个部分，为平时成绩、实验报告和调研报告。

成绩评定方式如下表所示：

课程目标与课程考核环节关系：

八、课程教材与主要参考书

大纲制订人：赵祥伟、朱纪军、石增良、董健、姜晖、吕华、陈亚芹

大纲审核人：