指导物理类本科生毕业设计的一些尝试

指导物理类本科生毕业设计的一些尝试

郭立平　刘传胜

（武汉大学物理科学与技术学院，湖北武汉430072）

[摘要] 介绍了笔者在指导物理类大学本科生进行毕业设计工作中的一些思考和尝试。针对不同学生的毕业去向和个人兴趣，结合笔者的科研需要，提出毕业设计题目、研究目标和应当完成的基本任务。将毕业设计内容与毕业后继续攻读研究生学位相结合、与出国留学相结合、与参加工作的职业性质相结合，尽可能使学生获得基本的科研和技术训练，为毕业后尽快向所从事工作的顺利过渡打下基础。

[关键词] 毕业设计；学术研究；研究生学位；出国留学；职业发展

[中图分类号]G642.477

[文献标识码] A

[文章编号] 1005-4634 （2012） 06-0049-03

0 引言

作为大学教学的最后一个综合性环节，毕业设计是学生极为重要的一个学习和训练过程。毕业设计的目的是培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力。对理工科学生而言，提高毕业设计的质量，是学生提高技术能力并获取初步科研能力的一个重要环节。不同的学生未来所面临的实际问题可能差别很大。据统计，近五年来，武汉大学物理科学与技术学院物理类专业的本科生毕业后约65%继续攻读研究生学位，20%的学生出国留学，其他学生参加工作。对这些毕业后不同去向的学生，在毕业设计阶段尽可能进行一些有针对性的科研和技术训练，对于学生毕业后尽快向工作过渡是很有意义的。笔者在2008年至2012年期间共指导了23名物理系本科毕业生作毕业设计，题目全部来自于所承担的科研项目，要求学生参加科研项目的某个部分或者环节。本文介绍了笔者在指导物理专业本科生进行毕业设计方面的一些思索、尝试和效果。

1 毕业设计内容与出国留学相结合

在笔者指导的本科生中，先后有多人被国外高校录取为研究生继续深造，如2009届学生徐水钢被香港科技大学录取，2012届学生周明亮被美国石溪大学录取。相对而言，国内高校的本科生在理论知识的学习上比较系统、深入，而动手能力的培养则比较薄弱；对传统知识的掌握比较牢固，而对学科前沿的最新动态则了解不多，专业知识面和学科视野不够宽广。对于这些即将出国深造的学生而言，国外的课程学习并不困难，比较困难的是研究能力的欠缺，因此尽快过渡并适应国外高校的研究工作显得比较迫切。在指导这些本科生毕业设计时，特别注意对文献调研能力和动手能力的锻炼。

在文献调研方面，要求学生做系统深入的国内外文献检索，完成对被国际权威数据库SCI和EI收录的英文论文的检索，特别是对本学科国际和国内主要专业期刊和国际顶级权威期刊的论文检索，获得所研究课题的最新文献和最权威文献，以及发展过程中的关键文献和早期的基础文献。在充分掌握文献的基础上，先阅读中文文献，后阅读英文文献，并在组内做文献阅读报告，进行文献讨论，帮助学生理解文献内容。在此基础上，撰写调研报告，并在组内做文献综述报告。通过完整的文献调研、大量的文献阅读、深入的文献讨论和系统的文献综述，学生不仅极大地开拓了视野，更重要的是大大提高了获取知识的能力，为日后快速适应国外研究生生活打下良好基础。

例如，2012届学生周明亮同学的毕业设计题目是《武汉大学离子q一电镜联机装置》，所研究的装置是我国唯一的一台，目前国际上正在运行的类似装置总共只有不到十台。这种装置可以在离子辐照注入现场原位研究材料的微观结构变化过程，是研究离子束与物质相互的极富特色的稀有设备。该同学不仅对国际上现有装置进行了全面调研，而且调研了自1961年Pashley和Pre sland国际上首次报道利用80 kV透射电子显微镜原位观察Au的电子束辐照损伤以来至今50年来的全部类似装置。通过对该类装置发展历程的完整调研，对该类装置的技术特点、关键技术、技术难点、主要应用和未来发展趋势有了全面深入的了解，并提高了文献调研、阅读和综述能力。

对于动手能力的培养，往往有一个误区，就是培养学生仪器设备的 *** 作能力。笔者认为，只会 *** 作是不够的，而是更加强调对设备的结构、部件的加工、功能的改进、故障的排除等多方面的锻炼。例如，给周明亮同学的毕业设计任务是绘制工图、改进真空、调节离子光路、测量离子束流。首先要求该生对装置进行工程制图，这对一个从未接触过工程制图的学物理的学生来说有一定难度，但他去美国攻读研究生的研究方向会经常涉及制图问题。(毕业设计　 )由于了解工程制图对其未来研究工作的重要性，该生积极自学，在1个月时间内就掌握了基本的电脑制图技术，并绘制了满足基本要求的图纸，包括该装置的主要部件：离子源、聚焦透镜、双偏转板、四刀狭缝、光阑、离子束与电镜接口和真空接口的图纸，以及按离子光路传输的实际几何布局进行组装的完整装置图纸。在绘制图纸过程中，利用装置出现故障的机会，拆开了装置并测量其中各部件的尺寸。通过这一过程，该生既培养了绘图能力，又对装置的原理有了更直观的理解，并为后面的装置改进和调试打下了基础。例如，加工并改进了聚焦器与偏转器之间的过渡板，提高了装置的真空度；用激光准直完成了离子传输光路的调整。在测束流时发现聚焦高压加不上去，出现打火现象，高压摇表测试发现聚焦透镜的中间圆筒与地之间电阻很低，于是判断中间圆筒出现故障，取下后发现果然是圆筒被击穿，处理后恢复正常。通过参与束流测试工作，获得满意的测量结果。通过这些绘图、加工、改进、反复拆装、多次测量、故障排除、反复调试等过程，在使学生能力得到锻炼的同时，也对实际科研中的物理实验研究所需要的'细致、坚持、创新等必备品质有了真切的体会。

2 毕业设计内容与攻读国内研究生学位相结合

在笔者所指导的本科毕业生中，有的学生考上或被保送到国内高校或研究单位攻读研究生学位，包括在笔者的指导下攻读博士学位和硕士学位。对于这样的学生，笔者将其毕业设计的研究内容与即将开始攻读研究生学位期间的研究内容紧密衔接起来，以利于学生尽快进入研究生阶段的学习。实际上，由于研究生一年级学位课程学习任务很重，很难有时间从事研究工作，大多数学生是在研究生二年级才开始真正有时间投入到科研中。因此，从大学四年级上学期修完本科学分到研究生二年级，留下了一年半的空档期。但是，如果在毕业设计期间能受到良好的科研训练，那么就有可能在读研究生一年级时在课程学习的同时就能进行一部分研究工作。按照这个思路对准备继续攻读研究生学位的本科毕业生进行比较深入的科研训练，取得了较好效果。例如，2008届本科毕业生李铁成考上了笔者的博士研究生，博士论文的研究方向是核技术在材料科学中的应用，包括同步辐射和离子注入技术。为此，布置给该生的本科毕业设计题目是《Si1-xMnx稀磁半导体的同步辐射研究》，任务是应用同步辐射X射线精细结构谱学（XAFS）对过渡金属Mn离子参杂硅所制备的磁性半导体进行局域结构分析。其学术背景是，稀磁半导体同时兼有铁磁性和半导体性质，是未来自旋电子学的关键材料，在材料如硅单晶中注入峰值浓度约1%的Mn即可产生铁磁性，因此掺入的少量Mn原子对磁性的产生起着决定性作用。与所有其他物理性质一样，此磁性的产生也起源于其结构的变化，因此，研究Mn原子周围的局域结构，对于了解铁磁性的产生机理可以提供关键的信息，而XAFS方法则是研究局域结构的独特技术。该生在本科专业课学习期间曾系统地学习过XAFS方法，但没有用该方法研究过实际问题。毕业设计期间，通过在磁性半导体中的实际应用，学习并熟练掌握了XAFS数据处理方法和软件，并通过对实际数据的处理和分析，不但获得了多个样品的掺杂原子局域结构结果，合理解释了其磁性的微观结构起源，而且加深了对这种特色实验方法的理解。进入研究生学习后，立即先后赴上海光源和北京同步辐射装置做XAFS实验测量，进一步熟悉了实验技术，并获取了新的实验数据。该生将本科论文和研究生期间补充的工作进行总结后，在国际专业期刊《Vacuum》上发表SCI论文一篇，顺利实现了本科毕业设计与研究生阶段研究工作的有机衔接。

3 毕业设计内容与参加工作相结合

笔者指导的毕业生中有一部分直接参加工作，他们毕业的主要去向是企业类用人单位，将主要从事与生产实际相结合的技术工作，而不是实验室里的基础研究。对这部分学生，如何使其尽快从大学课程学习过渡到实际工作，也是值得思考的问题。笔者在指导其进行毕业设计时，根据其毕业后实际的工作性质，有针对性地安排毕业设计内容和任务。同时，作为综合性大学的物理系学生，最基本的科研训练也是不可缺少的。例如，2008届毕业生周国芹同学毕业后将去华为公司从事软件开发，笔者给他的毕业设计题目是《低活化钢的穆斯堡尔谱学研究》，主要任务是应用专业软件MOSFUN和MBT对穆斯堡尔谱进行拟合分析。同时，要求完成厚度小于30微米的样品制备、穆斯堡尔谱测量和拟合结果的物理分析。该同学通过毕业设计掌握了穆斯堡尔谱的数据处理方法和专业软件的使用，对软件所采取的算法也有了比较深入的了解，这种训练对于其日后从事软件开发是有益的。

4 结束语

本文介绍了笔者在指导物理系本科生毕业论文方面的一些思考和尝试。主要是根据学生毕业后的去向有针对性地布置内容和任务，提高学生的文献调研能力、动手能力、数据处理能力、分析能力和科研论文写作能力，为尽快向毕业后工作的顺利过渡打下基础。通过毕业设计，有本科生作为第一作者在国际专业期刊上发表了SCI论文，有本科生作为第一作者获得了授权的实用新型专利，表明这些尝试获得了良好的效果。对于本科毕业生而言，虽然毕业设计只有短短的三个多月的时间，只占四年的大学学习时间的一小部分，然而却是大学学习的收官之作，是进行一些最基本的科研和技术训练的良机，值得不断地思考、探索和改进，为提高学生的科学和技术素质把好最后一关。

台灯如何选择

台灯如何选择，随着人们生活水平的提高及科技的不断进步，台灯的品质也得到了极大的提高，在生活中很多时候都需要使用台灯，但是市面上的台灯那么多，台灯如何选择。

台灯如何选择1

一、白炽灯：白炽灯就灯光来看是偏黄的，而且亮度普遍不足，灯泡闪烁现象比较严重、发热量大，特别是闷热的夏天，容易让人产生烦躁的情绪。。

二、传统护眼灯：好的护眼灯采用的是三基色的灯泡，利用荧光粉，电流激发荧光粉，然后发出亮光。而三基色的灯泡和普通的节能灯所不同的是荧光粉的材料和配方有所不同，所以辐射出来的光线也会有所不同，色彩还原性会比普通的节能灯管好，亮度也更高，光线比较柔和。

但是这还不足以达到护眼的目的，还需要通过高频电子整流器将电流频率调高到几万甚至几十万 HZ，而灯光的闪烁也会达到几万几十万次每秒，这样人眼就很难识别其闪烁，所以被称作无频闪，实际上还是存在频闪的，只是频闪比较快，人眼无法识别。

三、LED 台灯：LED 台灯采用的是 LED 半导体光源，半导体光源的特性决定了它必须使用直流电工作，这就从根本上消除了频闪和辐射，而 LED 光源的光谱也被认定为最接近自然光的。人类每天有一半的时间是在太阳光下度过，所以对太阳光线已经十分的适应，所以光线越接近太阳光对我们人体越有利。

所以综上所述，在可以确定在条件允许的情况下，选择 LED 台灯比较好。

使用台灯的注意事项

1、要掌握好视野内的亮度分布。有的家庭为节约用电，小孩学习仅开台灯。有时怕亮度不够，则换一个瓦数大的灯管。如仅台灯（护眼灯）下亮，四周黑暗或台灯下照度很高，而非阅读区照度很低，眼睛要不断适应调节视野范围内过高或过低的亮度对比，也容易引起视觉疲劳，进而容易诱发近视。一般来说，台灯（护眼灯）下阅读区和四周非阅读区的照度宜掌握在 3：1 的范围，这样适宜的亮度环境可以 提高视觉的敏锐度，减轻视觉疲劳。

2、避免阅览场所的眩光干扰。室内应选用避免直接眩光的灯具，其统一眩光值应符合国家标准。家居中某些装饰或桌面的材料如金属、玻璃板等的镜面反射所引起的间接眩光会引起视觉不舒适的主观反应，有时甚至部分或全部地难以看清书本字体的细部。有的孩子因年龄小或主观反应不敏锐，长时间受眩光干扰，使视力急剧下降。

3、家居布置要充分利用天然光。小学生在家里看书做作业的书桌应尽量布置在采光窗附近。

4、灯的高度也很重要。通常眼睛距离书本 30 厘米时，能看清字迹，也不会过度疲劳。以此推算，台灯的高度距离书面 40-50 厘米比较合适，其光度与人的视线距离都有规定，一般相距 30 厘米 ~45 厘米，灯光与视线形成 45 度夹角。这样既保证了充足的阅读照明，周围的环境也有一定的亮度。如果台灯太低，则会使光线照到过小的范围内，而周围则一片漆黑。因为台灯是典型的点光源，远近明暗变化极大，难以在桌面形成足够大的高照度面积。

5、台灯的摆放位置对视力也有很大影响。因为大多数人用右手写字，所以，台灯要放在身体左前方，写字时不会因为手的遮挡在纸上形成阴影，照到纸张上的光线也不会反射到我们的眼睛里而产生眩光。当然，室内一般照明也不要被物体遮挡，以免对阅读区起不到背景光的作用。

台灯如何选择2

台灯的使用建议

灯泡的度数要合适。

如果度数太低，照到书上的光线较暗，我们不容易看清字迹，这样会引起视疲劳，时间长了还会导致近视，到时治疗近视就成了每天的必做事。而如果灯泡度数太高，过强的光线会通过白色的纸面反射到我们的眼晴里，产生眩光，使瞳孔持续地缩小，进而引起眼痛和头痛。一般来说，25瓦—45瓦的白炽灯亮度最合适。

用白灯泡。

科学研究证实，在白光下我们的视力最好，所以，选择能发出柔和均匀白光的白炽灯或磨砂灯，而不要选彩色灯泡。

台灯的高度也很重要。

通常，眼睛距离书本30厘米时，既能看清字迹，也不会过度疲劳，以此推算，台灯的高度距离书面40—50厘米比较合适，这样既保证充足的阅读照明，周围的环境也有一定的亮度。如果台灯太低，则会使光线照到过小的范围内，而周围则一片漆黑。失去了可供远望的参照物，会使眼部各调节系统都处于只看近处的紧张压缩状态，容易使眼睛疲劳，并迅速积累，造成“光源性近视”。而如果台灯过高，光线会直接照到我们的眼睛，产生眩光；同时，近距离强光还会在视网膜上造成光滞留现象，会使眼肌紧缩，加快视力下降，所以平时对治疗近视知识也要有所掌握。

灯泡的大小要与灯罩匹配。

要保证灯泡正好被罩在灯罩内，避免光线直射我们的眼睛。

台灯的光学性能要求

书写台灯处于正常工作位置时，主要的.光学性能要求有三点

遮光性

人处于正常坐姿的情况下，眼睛向水平方向看，应看不到灯罩的内壁及光源；

桌面照度要求

台灯照射的工作区域内应250lx-500lx，最低照度应≥120lx。

照度均匀度要求

应确保受台灯照射的工作区域内，照度相对均匀，不能产生特别亮或暗的光斑，只有确保这三点基本的光学性能要求，才能减缓眼睛的疲劳，才能称得上是台书写台灯。

台灯如何选择3

台灯设计说明

1、“灯具”家具中不可或缺的部分。自古来说有光的地方，就有了人类文明。从粗糙的石灯到青铜灯，陶瓷灯到现代的电灯，灯具的历史变迁打上了深刻的时代烙印，同时也是社会经济和文化的缩影。现在忙碌的生活，疲惫不堪的人们回到家中，只为寻求那一丝的舒适与安定。而现在的家居装饰大多以符合大众的审美观出发，常规的东西过于繁重，格调的一层不变局限了选择的余地。

2、因此，在当今这个设计风格中找到突破点，制造出更新颖的创新设计，更具有代表性，从而达到推动设计理念向前发展的良好势头，给大众更加耳目一新的感觉，增加消费者选择的多样性，使得现代的灯具能倍受青睐，是本设计的出发点。

3、灯具在家居装饰中有着显著的特点。现在对于灯饰的材质要求也越来越高，而市面上的造型样式却越来越古板，从而影响到消费者对理想灯具的选择。所以这次毕业设计我想致力于现代简约风格的灯具设计，从而使得更多的消费者扩大选择的范围，让灯饰的风格适合于各种年龄层次的家庭装饰。

成都理工大学工程技术学院应用物理学本科专业介绍

应用物理学（本科，含太阳能技术与应用方向、光电子技术方向、照明技术方向）

培养目标：本专业培养在太阳能技术、光电信息技术、物理电子学等领域内具备宽厚基础、实验技能和专业知识，从事太阳能光伏技术、光电子、半导体技术等相关产业的材料、工艺与系统的研发、设计、制造和相关技术管理等方面工作的高级专门技术人才。

主要课程：半导体物理与器件、多晶硅生产工艺、硅材料技术、太阳能发电系统、太阳能利用技术、激光技术、光电检测与信号、光纤通讯、半导体材料、半导体光源、照明工程应用及相关专业实验课程。

就业方向：学生毕业后可到太阳能相关单位从事研究、设计等工作；可在与光电技术相关的公司，从事光电子产品开发、光电器件加工装配、调试、检测工作；可从事半导体光源的材料与器件、照明工程应用等方面的研究开发工作；可在企业从事半导体材料生产、材料性能与结构检测等工作。

本专业学制四年，授予工学学士学位。

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