□本报记者 郭诗语
用镊子小心翼翼地夹起经过曝光的覆铜板,倒入显影液,电路的纹路逐渐清晰。去胶后,将覆铜板置于铜膜刻蚀剂中一天左右,一块能够导电的芯片就诞生了。这一幕并不是发生在高校实验室,而是在绍兴市越城区皋埠中学的越芯空间。经过一个暑假,初二学生蒲硕濠和诸逸明重返校园,继续他们的芯片探索之旅。
两年前,这所毗邻绍兴集成电路产业园的中学,决定将区位优势转化成教育特色。经过多方探索,学校形成了系统化的芯片课程体系,打造了专业的越芯空间,将前沿的芯片知识转化为初中生可理解、可操作的学习内容。
当学校遇上产业浪潮,当少年遇见芯片,科学的星星之火,点燃在少年心中。
从“芯”出发,破题开局
背靠集成电路产业园,以芯片知识教育为办学特色看似顺理成章,但即便拥有区政府的大力支持,要实现“从0到1”的突破依然充满挑战:教育空间如何打造?课程体系如何设计?芯片专业知识由谁把关?……处处都是难题。
副校长朱宝满介绍,为破解这些难题,学校教师主动走出校门,寻求与中芯国际、长电公司、浙江大学绍兴研究院、杭州电子科技大学、浙江邮电职业技术学院等企事业单位的合作。长电公司夏雷博士、浙江邮电职业技术学院刘雪春教授团队协助完成了前期教学空间的筹建,浙江大学绍兴研究院教授鞠金凤受聘成为学校科学副校长,为课程设置出谋划策……来自产学研各界的支持,为特色课程的落地提供了坚实保障。
2023年,学校搭建起一个以“越芯”为名,涵盖“芯制造”“芯光刻”“芯应用”“芯工坊”“芯课堂”五大板块的科技教育空间。这一集教学、实践、展示于一体的平台成为学生了解芯片从制作到应用一系列流程的实践空间。2024年年初,学校又采购了一台教学用光刻机,为芯片知识教育提供了有力的支撑。同时,“芯动少年”拓展课的开设,也为对芯片感兴趣的学生提供了深入探索的机会。本学期,学校更是将这一拓展课升级为面向全体初一学生的校本必修课,让每一名学生都有机会接触和学习芯片知识,参与实践体验。
解码“高精尖”,打造特色课程
2023年,学校打算开发以芯片制作为主题的特色课程,科学教师张岳峰是授课教师。他坦言:“给学生上芯片课,没有可借鉴的教学模式,这一块实在太空白了。”朱宝满心里也犯嘀咕:“学生能懂吗?”刘雪春则鼓励他们,芯片是集成电路的载体,只要讲好电路知识,初中生也可以理解。
两年间,张岳峰不断尝试将芯片知识转化为适合初中生的内容。在探索中,学校逐步构建了“芯动少年”初、中、高三级课程体系。“这是一个从宏观到微观的过程。”张岳峰解释道,初级阶段学生从元器件学起,理解基础电路;到了中级阶段,学生尝试亲手制作芯片;到了高级阶段,有兴趣进一步探索的学生可以进阶至在晶圆上制作芯片。
为降低理解门槛,张岳峰把“高精尖”的步骤巧妙转化为生动的比喻:掩膜版操作如同小时候玩的刻印尺子游戏,涂胶匀胶好比制作流体熊,显影则类似老照片冲洗……这些贴近学生生活的类比,让抽象的知识变得可感可知,学生直言“学起来比想象中简单多了”。张岳峰还鼓励学生发挥想象力,大胆创新,“如果有学生想把掩膜版做成流行玩偶拉布布的形状,我很乐意和他一起研究”。
蒲硕濠至今难忘第一次走进越芯空间,看见石英砂、单晶硅、光刻机时的情景,他感慨:“非常‘高大上’。”“但学下来发现,课程内容是可以理解的,不难。”诸逸明补充道。
经过两年的实践,如今张岳峰和朱宝满对课程充满信心:“别说初中生了,哪怕是小学生、幼儿园小朋友来了,我们也有办法让他们听懂。”
一份寄给未来的答卷
“其实我小时候就有一个当科学家的梦想。”蒲硕濠腼腆地笑了笑,“但以前脑子里只有科学家这个概念,不知道他们具体是做什么的。这门课帮我揭开了芯片的神秘面纱,我觉得自己以后也有能力从事芯片制造。”而诸逸明的家就在集成电路产业园附近,从小耳濡目染的她对芯片的兴趣浓厚:“进入初中发现有‘芯动少年’拓展课,我特别开心!”
2024年9月,越芯空间入选浙江省首批新质生产力科普体验馆(点),学校打响了芯片知识教育为特色的科学教育品牌。在朱宝满看来,比声誉更重要的,是学生真心喜欢上科学。他介绍道,芯片特色课程不仅促进了学生理解课本上的电路知识,还激发了他们对科学的热情,科学家讲座场场爆满,校园劳动基地里多了温度湿度传感器等科技元素,雨滴感应自动收衣架等装置上的芯片也都出自学生之手。“不考试,不看分数,只看学生能不能用所学知识解决实际问题。”张岳峰说。
新学期开学,越芯空间上线了数字展厅,面向全社会开放。后续,学校会将相关课程制作成视频,通过“学在越城”互联网平台实现区域共享。学校还计划推出“流动芯”空间大篷车形式的科普活动,将芯片知识教育送至越城区、绍兴市乃至全省更多学校。
朱宝满表示,往近处看,希望每一名从学校走出去的学生都知道从石英砂到芯片的制作过程;往远处看,则希望如今播撒下的种子,未来能长成芯片产业的大树,反哺家乡产业建设,为国家技术难题的解决贡献一份力量。“越芯空间的第一届学生还在上初三,所以这是一份寄给未来的答卷,我们做好启蒙,相信必有回响。”