上海光源发表论文

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《武汉大学离子枪一电镜联机装置》，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操作能力。笔者认为，只会操作是不够的，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。

上海最近几年在科技上势头相当猛烈，以我所在的核物理、核技术的大领域来看，上海光源，软X射线以及马上要上的硬X射线，交大的UED，复旦的极紫外FEL，还有最近的李所，让人目不暇接。反观北京，北方光源算是定了，但是CEPC的前景并不很明朗，ADS大概率要给兰州。怀柔科技城相比与张江的科创中心感觉还是差很多。公子还是干了不少实事。李政道与北大的关系非常好，这次北大没有拿下来这个项目，非常的可惜。其中的原因作为一个小兵是不知道的。据说老大亲自批的这个项目，启动经费1亿，每年2亿的运行经费。北大物理学院一年的经费能不能到两个亿都还很难说。不知道在项目现场的林校长与谢院长内心会是什么样的体验，上海交大的物理将会对国内现有的物理格局造成进一步的冲击，国内物理所，北大，科大，清华，南大，上交将会群雄争霸，对国内的物理学界是一件好事。前一阵回交大办毕业手续我还特意去了这个李政道研究所一下，这个研究所目前规模很小，只有李政道图书馆的一层楼，而且里面气候还没形成，路过一个小规模的研讨会是在讲凝聚态，为数不多的几个老师都是原来物理系挂名过来的，当然也有Wilzeck的办公室，不过人不在。我觉得这对需要找工作的年轻人来说是个机会，（至少目前）对要找博后位置的人来说是机会也是赌注。据我了解博后待遇相当好，年薪30W人民币还有住房和伙食补贴再加上交大本身的伙食优势（而且楼下就是交大比较大、比较好吃的一个食堂）在生活方面确实很有吸引力，但是博后时间很短就三年左右，如果在博后工作期间这个研究院没有按预期招到顶级的物理学家或者研究氛围还没形成那么这就麻烦了。

1926年，出生。24岁，获得芝加哥大学博士学位。30岁，与杨振宁共同提出宇称不守恒理论。31岁，与杨振宁共获诺贝尔物理学奖。987年，李政道访问上海交大，为师生发表演讲“坚持自尊自信，切勿自我自私”，并受聘担任上海交通大学客座教授。915，CUSPEA计划，从1979年至1989年，十年派出915名物理专业大学生出国就读研究生。321，1998年1月23日，“政基金”的成立仪式在北京大学举行。我是现任李政道图书馆讲解团团长。30的官方解释为：李政道先生在30岁成为哥伦比亚大学建校200年来最年轻的正教授。当然前面说30岁提出理论也是对的，但是由于31岁获诺奖已经涵盖了这一内容，因此以上述解读为准。

上海科技大学（ ShanghaiTech University ，简称上科大、 ShanghaiTech ）是一所由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设，由上海市人民政府主管的全日制普通高等学校， 2013 年 9 月 30 日经教育部批准同意正式建立， 2022 年 2 月 14 日入选第二轮 “ 双一流 ” 建设高校。学校致力于服务国家经济社会发展战略，培养科技创新创业人才，提供科技解决方案及发挥思想库作用，积极投身高等教育改革、参与上海科创中心建设，努力建设一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。,学校位于上海 — 浦东新区 — 张江高科技园中区，是建设中的张江综合性国家科学中心的重要组成部分，与上海同步辐射光源、国家蛋白质科学研究（上海）设施、中科院上海高等研究院、上海微小卫星工程中心、中科院上海药物所新药研发平台等国家级大科学设施和科研机构融为一体，与张江高新区的产业界、投资界有机衔接。学校新校园占地约 900 亩，总建筑面积约 70 万平方米，校园建设充分体现 “ 学生教师为本，教学科研融合，绿色环保智能 ” 的规划设计理念， 2015 年底基本建成， 2016 年全面投入使用。,学校以理工科为主，设立物质科学与技术学院、生命科学与技术学院、信息科学与技术学院、创业与管理学院、创意与艺术学院、人文科学研究院和生物医学工程学院，实行大学院制，学院下不设系。学校设立免疫化学研究所、 iHuman 研究所、数学科学研究所、大科学中心。,学校按照 1:10–1:12 的师生比建设一支 1000 人规模的教授队伍，规划选聘 500 位常任教授和 500 位特聘教授。其中，常任教授主要来源于国际著名大学的知名学者和优秀青年学者，实行常任教授制（ Tenure System ）；特聘教授主要来源于中科院上海分院研究院所的优秀科学家以及国内外著名教授。截至 2021 年 12 月，学校已选聘 622 位教授（特聘教授 291 位，常任教授到位 312 位，教学教授 19 位），其中包括诺贝尔奖获得者 4 位、中国科学院院士 37 位、中国工程院院士 5 位、美国国家科学院院士 10 位、美国人文和科学院院士 7 人、英国皇家学会院士 2 位。,2014 年学校开始招收首届本科生，迄今已连续招收了 8 届 2884 名本科生， 2021 年面向全国 18 个省（市）选拔招录了 430 名本科生。 2013 年 -2016 年，学校与中国科学院大学联合招收培养硕士和硕博连读研究生。从 2017 年起，学校开始独立招收培养硕士和硕博连读研究生。迄今已连续招收了 9 届 5047 名研究生，其中 1421 名已转博。学校规划在校生规模为本科生 2000 名左右，研究生 4000 名左右。截至 2021 年 12 月，学校共有在校生 4995 名，其中本科生 1712 名，硕士研究生 2304 名，博士研究生 979 名。,学校围绕 “ 服务国家经济社会发展战略 ” 的办学使命，建立了学研结合、学创结合，书院学院协同育人的机制，注重培养学生 “ 立志、成才、报国、裕民 ” 的社会责任感，使之成长为具备扎实的科学技术知识和创新创业意识，深入了解中国国情和传统文化，同时具有国际视野，能够从事科学发现、高技术创新与新兴产业创业的拔尖人才。,本科生遵循 “ 宽口径、厚基础、小规模、国际化 ” 的原则，突出 “ 通（通识教育）、专（专业人才）、新（创新创业） ” 特色，不断完善由通识教育、专业教育、个性化教育构成的培养体系。强化中华文明、世界文明、科技文明教育，注重创新创业教育；所有本科生必修数、理、化、生、信息自然科学通识课，打下坚实理工科基础；专业课程与国际一流大学接轨，选用国际经典教材 / 教参。学校为每位本科生配备书院导师，在学习生活、创新实践、生涯规划等多方面为学生提供指导。学校注重将创新实践融入培养全过程：全体本科生前往全国 11 个省 16 个实践基地开展社会实践活动，全体本科生和部分研究生前往 102 家企业和园区开展产业实践活动。学校与国际一流大学建立了良好的合作关系，资助优秀本科生海外学习交流： 2016 年至今，共有 161 名本科生赴哈佛大学、麻省理工学院、加州大学伯克利分校、耶鲁大学、康奈尔大学等参加 “3+1” 交流项目； 2017 年至今，共有 45 名本科生赴牛津大学、加州大学伯克利分校、莱顿大学、卡耐基梅隆大学等参加暑期科研交流项目； 2015 年至今，共有 361 名本科生赴耶鲁大学、加州大学伯克利分校、意大利帕多瓦大学等参加暑期课程项目。,2018 年至今，学校共有 4 届 1114 名本科生毕业并获得上海科技大学学士学位。截止 2021 年 9 月，已毕业的本科生中，约 34% 到国（境）外攻读研究生学位，其中进入全球 TOP10 高校深造占比 20% ，进入全球 TOP20 高校深造占比 34% ，进入全球 TOP100 高校深造占比 83% ；约 44% 的毕业生到中国科学院大学、清华大学、上海交通大学、复旦大学、浙江大学、上海科技大学等国内高校攻读研究生学位；约 20% 的毕业生到微软、特斯拉、通用电气、诺华、 AMD 、和辉光电、上证信息、上海银行、汉高等国内外知名企业就业。,学校结合 “ 高水平研究生教育综合改革试点项目 ” ，不断深化研究生培养模式改革，提升研究生的原始创新能力。坚持按照一级学科制定培养方案，突破 “ 流水线式 ” 人才培养模式，注重研究生的 “ 个性化培养 ” ，要求研究生在导师指导下制定个人培养计划，鼓励研究生跨学科、跨学院选修课程。实行实验室轮转制，扩大研究生对学科专业、导师、课题的选择权，扩展研究生的知识结构和能力。坚持以硕博连读为主的连贯培养，实行严格的博士生资格考试。遵循 “ 科研中成长 ” 的研究生培养规律，探索有利于促进科技创新资源向人才培养聚集的新机制。结合重大科学设施和科研项目培养研究生，特别开设围绕大科学装置设施的专业课程、讲座报告、上机培训。鼓励学生利用先进的研究平台和尖端的技术手段，与导师共同开展基础性、战略性、前沿性科学研究。学校积极拓展与国际名校的研究生国际交流项目，资助研究生国际访学、参加国际会议，不断拓展学生的国际视野和学术交流能力。已开展加州大学伯克利分校 BeSTEC 项目、宾夕法尼亚大学交流项目、牛津大学交流项目、基于导师实质性科研合作的博士生国际交流计划等。,2016 年至今，学校已有 6 届硕士研究生、 4 届博士研究生毕业并授予中国科学院大学学位。 2020 年，首届 83 名硕士研究生、 15 名博士研究生毕业并授予上海科技大学学位。截止 2021 年 9 月，已毕业硕士研究生中，约 84% 到百度、华为、联影、国家电网、和辉光电、 AMD 、强生、 3M 、药明康德等国内外知名企业就业，约 14% 在加州大学伯克利分校、斯克利普斯研究所、康涅狄格大学、马普煤炭研究所、慕尼黑大学、东京大学、香港大学、南洋理工大学等国内外知名高校和科研机构攻读博士研究生学位；已毕业的博士研究生中，约 34% 到耶鲁大学、布鲁克海文国家实验室、密歇根大学、南加州大学、鲁汶大学、香港科技大学、清华大学等国内外知名高校做博士后， 62% 到华为、百度、华力、药明康德、联影、中国科学院等国内外知名企业和科研院所工作。,学校瞄准物质科学与技术、生命科学与技术和信息科学与技术的前沿领域，同时开展教授个体科研和围绕重大目标的团队科研，推动学科交叉融合、大学与国家级科研机构融合，构建科技进步驱动产业发展的完整创新价值链，针对国家在转型发展过程中所面临的一系列严峻挑战，探索基于科技创新的解决方案。截至 2021 年 11 月，学校已建立 378 个研究组，科研人员共参与发表科研论文 8580 篇，其中第一作者或通讯作者论文 4642 篇，以第一作者和通讯作者单位在 Nature 、 Science 、 Cell 、 Adv.Materials 、 Cell Stem Cell 、 JACS 、 Angew.Chem.Int.Ed. 、 Nat Comm. 、 TPAMI 、 PRL 等领域代表期刊上发表论文逾 800 篇。 2020 年我校研究团队在国际顶尖学术期刊 Cell 、 Nature 、 Science 上发表了 23 篇重大科研成果，其中 16 篇是以上科大为第一单位和主要完成单位。学校全力推进科技与教育的融合，参与中科院牵头的国家级科研项目，与中科院相关院所建立联合实验室开展全面科研合作。 2017 年 10 月，超强激光光源联合实验室实现 10 拍瓦（ 1 拍瓦 =1 千万亿瓦）激光脉冲输出，达到国际领先水平。 2021 年 6 月，软 X 射线自由电子激光暨活细胞成像等线站装置研制成功并取得首批实验数据，当年 12 月生物成像实验站、表面化学实验站和超导转变边 X 射线探测器完成工艺测试，性能指标全面达标，标志我国在软 X 射线自由电子激光光束线站研制和使用方面步入国际先进行列。学校积极推动科教与产业的融合，与多家国内外高科技企业开展产学研合作，技术成果转移转化取得一系列进展。,2016 年 4 月 15 日，国务院发布《上海系统推进全面创新改革试验加快建设具有全球影响力的科技创新中心方案》，明确指出上科大在上海张江综合性国家科学中心建设中承担重要任务。目前，学校正与中科院上海分院科研院所等单位合作，负责或参与建设软 X 射线自由电子激光用户装置、活细胞结构和功能成像等线站工程、超强超短激光实验装置、上海光源二期线站工程（纳米自旋与磁学线站、高性能膜蛋白晶体学线站），牵头硬 X 射线自由电子激光装置的规划和建设，承担 “ 未来医学中心 ” 、 “ 未来科学中心 ” 等科创中心重点建设工作，力争为上海科创中心建设做出重要贡献。,学校积极投身教育国际合作，与多所国际一流大学在学生培养、合作科研、学术交流、课程共享、教师培训等方面开展全方位务实合作，并积极拓展与国内一流大学的交流合作关系。目前学校已与麻省理工学院、耶鲁大学、牛津大学、宾夕法尼亚大学、康奈尔大学、加州大学伯克利分校、约翰霍普金斯大学、杜克大学等欧美知名高校建立了良好的合作关系，合作院校还在不断增加。

上海科技大学在上海市浦东新区。

上海科技大学（ShanghaiTech University）简称上科大，是一所由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设，由上海市人民政府主管的全日制普通高等学校。上海科技大学于2013年9月30日经教育部批准同意正式建立。2013年至2016年，学校与中国科学院大学联合招收了4届硕博连读研究生。2014年，开始招收本科生。从2017年起，学校可独立招收、培养硕士和博士研究生。2018年，学校获批成为博士、硕士学位授予单位。

材料补充：

上海科技大学设置的学院主要有：物质科学与技术学院、生命科学与技术学院、信息科学与技术学院、创业与管理学院、创意与艺术学院。各学院研究领域和方向主要有：材料物理与凝聚态物理、光谱仪器科学、材料系统工程、蛋白质科学与生物技术、系统生物学与转化医学、干细胞生物学与再生医学、定量生物学与分子影像学、化学生物学与创新药物、传感器技术、低能耗与智能系统研究、光电技术、集成电路与设计、电子器件与材料、无线通信技术、信号与信息处理、信息理论与编码。