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超硬刀具材料是指天然金刚石及硬度、性能与之相近的人造金刚石和CBN(立方氮化硼)。由于天然金刚石价格比较昂贵,所以生产上大多采用人造聚晶金刚石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)以及它们的复合材料。
早在20世纪50年代,美国就利用人造金刚石微粉和CBN微粉在高温、高压、触媒和结合剂的作用下烧结成尺寸较大的聚晶块作为刀具材料。之后,南非戴比尔斯(DeBeem)公司、前苏联和日本也相继研制成功。20世纪70年代初又推出了金刚石或CBN和硬质合金的复合片,它们是在硬质合金基体上烧结或压制一层0.5mm~1mm的PCD或PCBN而成,从而解决了超硬刀具材料抗弯强度低、镶焊困难等问题,使超硬刀具的应用进入实用阶段。
我国超硬刀具材料的研究与应用开始于上个世纪70年代,并于1970年在贵阳建造了我国第一座超硬材料及制品的专业生产厂第六砂轮厂,从1970—1990年整整20年中,超硬材料年产量从仅46万克拉增至3500万克拉。上个世纪90年代前后,不少超硬材料生产专业厂从国外引进成套的超硬材料合成设备及技术,使产量得以迅速提高,至1997年,我国人造金刚石年产量就已达到5亿克拉左右,CBN年产量达800万克拉,跃居世界超硬材料生产大国之首。
金刚石具有极高的硬度和耐磨性,其显微硬度可达10000HV,是刀具材料中最硬的材料。同时它的摩擦系数小,与非铁金属无亲和力,切屑易流出,热导率高,切削时不易产生积屑瘤,加工表面质量好,能有效地加工非铁金属材料和非金属材料,如铜、铝等有色金属及其合金、陶瓷、末烧结的硬质合金、各种纤维和颗粒加强的复合材料、塑料、橡胶、石墨、玻璃和各种耐磨的木材(尤其是实心木和胶合板等复合材料)。
金刚石的缺点是韧性差,热稳定性低。700一800℃时容易碳化,故不适于加工钢铁材料。因为在高温下铁原子容易与碳原子作用而使其转化为石墨结构。此外,用它切削镍基合金时,同样也会迅速磨损。
二、超硬刀具的主要品种及应用
目前,在世界上已经应用或正在试验中的超硬刀具材料的主要品种有以下几种。
1.天然和人工合成大单晶金刚石
单晶金刚石有天然金刚石(ND)和人工合成金刚石两种。单晶金刚石用于制作切削刀具必须是大颗粒的(质量大于0.1g,最小径长不得小于3mm)。ND是目前已知矿物中最硬的物质,其显微硬度可达10000HV,耐磨性好,而且切削刃非常锋利,刃部粗糙度值小,摩擦因数低,抗黏结性好,热导率高,切削时不易黏刀及产生积屑瘤,加工表面质量好。天然金刚石的硬度、抗磨损与抗腐蚀性和化学稳定性保证了刀具的超长寿命,能保证持续长久的正常切削,并减少由于刀具磨损对被加工零件的影响;其较高的导热系数又可降低切削温度和零件的热变形。天然大单晶金刚石的优良特性可满足精密及超精密切削对刀具材料的大多数要求,虽然其价格昂贵却仍被公认为是理想的精密及超精密切削工具材料。可广泛地应用于加工原子核反应堆及其它高技术领域的各种反射镜、导弹和火箭中的地航陀螺、计算机硬盘基片,加速器电子枪的超精密加工以及传统手表零件、首饰、制笔、有色金属装饰件的精密加工等。此外,还可以用于制造医用刀具。ND的缺点主要是与铁族元素接触时有化学反应,在700~800℃时将碳化(即石墨化),一般不适于加工钢铁材料。
2.聚晶金刚石和聚晶金刚石复合刀片
PCD又称金刚石烧结体,它是在高温、高压下,通过钴等金属结合剂将许多金刚石单晶粉聚晶成的多晶体材料。虽其硬度稍低于天然单晶金刚石,但它是随机取向的金刚石晶粒的聚合,属各向同性,无解理面。因而它不像大单晶金刚石那样在不同晶面上的强度、硬度及耐磨性有很大的差别,以及因解理面的存在而呈脆性。在切削时,切削刃对意外损坏不很敏感,抗磨损能力也较强,可长时间保持锋利的切削刃,加工时可采用很高的切削速度和较大的背吃刀量,使用寿命一般高于WC基硬质合金刀具10~50倍,而且PCD原料来源丰富,其价格只有ND的几十分之一至十几分之一,PCD刀具具有极高的硬度及寿命、很低的摩擦系数、锋利的刀刃、优异的导热性和低膨胀系数等特点,现已成为传统WC基硬质合金刀具的高性能替代品。聚晶金刚石复合片(PDC)刀具材料是在PCD研究的基础上发展起来的。硬质合金作为PCD的基体材料既有好的韧性和一定的硬度,同时又具有可焊性以及与PCD的某种兼容性。所以它既具有金刚石的硬度和耐磨性,又具有硬质合金的韧性和可焊性之优点。
3.CVD金刚石
CVD金刚石是在低压下制备的,它不同于大单晶金刚石,而PCD、PDC是在高温高压下合成的。CVD金刚石包括三类:第一种是在适当基体上沉积的CVD金刚石涂层(包括类金刚石DLC涂层);第二种是沉积厚度达1mm的无支撑的CVD金刚石厚膜;第三种是在金刚石晶种上外延生长的CVD金刚石单晶膜或准单晶膜。CVD金刚石由于是不含任何金属催化剂的纯金刚石,因此它的热稳定性接近天然金刚石。同高温高压人工合成聚晶金刚石一样,CVD聚晶金刚石晶粒也呈无序排列,无脆性解理面而呈各向同性。CVD涂层刀具与PCD、PDC刀具相比,具有刀具形状复杂、成本低、一片多刀刃等优点。然而,也存在金刚石涂层与基体之间结合强度低以及对有CVD金刚石涂层的刃口进行研磨处理时容易分层剥落的缺陷。
到目前为止,CVD金刚石的应用市场还不大;CVD金刚石厚膜与PDC相比,主要优点是其热稳定性好,缺点是晶粒间的内聚强度低,内应力大、相对脆性大和不导电性。特别是缺乏导电性,阻碍了它在电火花(EDM)切割、抛光加工技术中的应用。而该项技术在金刚石刀具加工业,尤其是在木材加工用刀具的生产和修整上得到了广泛应用。
4.聚晶立方氮化硼
目前,市场上聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具按成分和制造方法可分为3种:整体聚晶立方氮化硼刀具、聚晶立方氮化硼复合片以及电镀立方氮化硼刀具。它具有极高的硬度与耐磨性,具有很高的耐热性,具有良好的化学稳定性和导热性,摩擦系数也较低,PCBN与PCD、PDC刀具材料有着相似的结构与性质,但耐磨性比PCD、PDC要差。然而PCBN具有良好的抗化学腐蚀性,且在1200℃的高温下,表现出良好的热稳定性。目前50%的PCBN刀具用于汽车制造业,包括用于加工汽车发动机箱体、刹车盘、传动轴、气缸孔、发动机进出气阀座等,另外,约20%用于重型设备(如轧辊)的加工。近年来,随着计算机加工技术的迅猛发展以及数控机床普遍使用,可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的PCBN刀具的应用也日益普及,同时还引入了许多先进的切削加工概念,如高速切削、硬态加工、以车代磨、干式切削等。PCBN刀具材料已成为现代切削加工中不可缺少的重要的刀具材料。
[摘要]随着材料工业及精密机械工业的发展,精密切削、超精密切削和难切削材料使用的增多,超硬刀具材料的应用日益广泛。本文通过分析超硬刀具材料的发展状况,对主要品种的应用进行探讨。
[关键词]超硬刀具刀具材料金刚石
参考文献:
[1]邓福铭,陈启武.PDC超硬复合刀具材料及其应用[M].北京:化学工业出版社,2003.
确保采购材料质量合格是控制管道工程物资采购费用前提和保障。管道工程及许多材料,如管材、焊接材料、防腐材料、管阀配件、设备、散材等,这些物资质量的好坏对整个项目的工程质量有着直接的影响,同时将决定着工程项目建成后能否顺利运行的要求,所以采购材料质量直接关系到管道工程的长久效用和工程项目承包单位的生存、发展壮大问题。
二、由专业的物流公司负责采购
由于专业的物流公司是由业务精通,具备一定的理论知识和实际工作经验的员工组成的专业企业,在采购材料上更注重质量和价格的性价比。在采购材料中所产生的差价是管道工程建设企业综合效益的重要组成部分,体现了企业的整体利益。由于专业的物流公司长期从事管道工程的材料采购工作,逐步建立了一套行之有效的材料采办的方式方法和工作流程,对大宗物资可以在短时间内组织公开招标或邀请招标采购,形成批量优势,价格得到优惠。
三、在企业内部建立材料采购与使用分开制度
在企业内部建立材料采购与使用分开的制度可以让采购材料质量得到“双控”,一是材料采购人员对自身采购材料质量进行控制受到仓库管理人员的监督;二是受到使用单位各项目部的监督控制。这样能进一步把好质量关,具体要做到以下几个方面:
1.实施集中采购
集中采购是将有限的、分散的采购资源集合起来,形成一个合力,共同应对市场,充分利用大市场资源吸引更多的供应商参与所采购物资的竞价,通过集中招标、谈判,获取质优价廉的物资设备,降低采购成本,同时获得一批宝贵的供应商资源。
2.对材料消耗进行控制
费用控制管理贯穿整个施工生产活动的全过程,特别是实行工地物资消耗控制管理势在必行。项目部材料管理部门根据工程施工现状和历年来同类工程材料资消耗规律性,按工程性质、不同的焊接、防腐工序、施工状况制定出不同的材料消耗定额,并在运行中进行适宜的调整,以达到企业定额更具有可操作性。
3.加强信息化管理
采用互联网等现代化通讯手段及时获得国、外内各地区管道工程材料的价格信息并将其整理和存档,随用随查。通过查阅材料信息报刊,收集材料价格信息,通过电话、电传、信函等多种形式并结合现场实地考察和调研,对供货方的产品质量、企业资质、信誉、供应能力、售后服务和产品价格等进行跟踪调查,并形成书面调查报告,建立合格供方及价格信息档案。
四、结语
关键词半导体材料量子线量子点材料光子晶体
1半导体材料的战略地位
上世纪中叶,单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功,导致了电子工业革命;上世纪70年代初石英光导纤维材料和GaAs激光器的发明,促进了光纤通信技术迅速发展并逐步形成了高新技术产业,使人类进入了信息时代。超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的研制成功,彻底改变了光电器件的设计思想,使半导体器件的设计与制造从“杂质工程”发展到“能带工程”。纳米科学技术的发展和应用,将使人类能从原子、分子或纳米尺度水平上控制、操纵和制造功能强大的新型器件与电路,必将深刻地影响着世界的政治、经济格局和军事对抗的形式,彻底改变人们的生活方式。
2几种主要半导体材料的发展现状与趋势
2.1硅材料
从提高硅集成电路成品率,降低成本看,增大直拉硅(CZ-Si)单晶的直径和减小微缺陷的密度仍是今后CZ-Si发展的总趋势。目前直径为8英寸(200mm)的Si单晶已实现大规模工业生产,基于直径为12英寸(300mm)硅片的集成电路(IC‘s)技术正处在由实验室向工业生产转变中。目前300mm,0.18μm工艺的硅ULSI生产线已经投入生产,300mm,0.13μm工艺生产线也将在2003年完成评估。18英寸重达414公斤的硅单晶和18英寸的硅园片已在实验室研制成功,直径27英寸硅单晶研制也正在积极筹划中。
从进一步提高硅IC‘S的速度和集成度看,研制适合于硅深亚微米乃至纳米工艺所需的大直径硅外延片会成为硅材料发展的主流。另外,SOI材料,包括智能剥离(Smartcut)和SIMOX材料等也发展很快。目前,直径8英寸的硅外延片和SOI材料已研制成功,更大尺寸的片材也在开发中。
理论分析指出30nm左右将是硅MOS集成电路线宽的“极限”尺寸。这不仅是指量子尺寸效应对现有器件特性影响所带来的物理限制和光刻技术的限制问题,更重要的是将受硅、SiO2自身性质的限制。尽管人们正在积极寻找高K介电绝缘材料(如用Si3N4等来替代SiO2),低K介电互连材料,用Cu代替Al引线以及采用系统集成芯片技术等来提高ULSI的集成度、运算速度和功能,但硅将最终难以满足人类不断的对更大信息量需求。为此,人们除寻求基于全新原理的量子计算和DNA生物计算等之外,还把目光放在以GaAs、InP为基的化合物半导体材料,特别是二维超晶格、量子阱,一维量子线与零维量子点材料和可与硅平面工艺兼容GeSi合金材料等,这也是目前半导体材料研发的重点。
2.2GaAs和InP单晶材料
GaAs和InP与硅不同,它们都是直接带隙材料,具有电子饱和漂移速度高,耐高温,抗辐照等特点;在超高速、超高频、低功耗、低噪音器件和电路,特别在光电子器件和光电集成方面占有独特的优势。
目前,世界GaAs单晶的总年产量已超过200吨,其中以低位错密度的垂直梯度凝固法(VGF)和水平(HB)方法生长的2-3英寸的导电GaAs衬底材料为主;近年来,为满足高速移动通信的迫切需求,大直径(4,6和8英寸)的SI-GaAs发展很快。美国莫托罗拉公司正在筹建6英寸的SI-GaAs集成电路生产线。InP具有比GaAs更优越的高频性能,发展的速度更快,但研制直径3英寸以上大直径的InP单晶的关键技术尚未完全突破,价格居高不下。
GaAs和InP单晶的发展趋势是:
(1)。增大晶体直径,目前4英寸的SI-GaAs已用于生产,预计本世纪初的头几年直径为6英寸的SI-GaAs也将投入工业应用。
(2)。提高材料的电学和光学微区均匀性。
(3)。降低单晶的缺陷密度,特别是位错。
(4)。GaAs和InP单晶的VGF生长技术发展很快,很有可能成为主流技术。
2.3半导体超晶格、量子阱材料
半导体超薄层微结构材料是基于先进生长技术(MBE,MOCVD)的新一代人工构造材料。它以全新的概念改变着光电子和微电子器件的设计思想,出现了“电学和光学特性可剪裁”为特征的新范畴,是新一代固态量子器件的基础材料。
(1)Ⅲ-V族超晶格、量子阱材料。
GaAIAs/GaAs,GaInAs/GaAs,AIGaInP/GaAs;GalnAs/InP,AlInAs/InP,InGaAsP/InP等GaAs、InP基晶格匹配和应变补偿材料体系已发展得相当成熟,已成功地用来制造超高速,超高频微电子器件和单片集成电路。高电子迁移率晶体管(HEMT),赝配高电子迁移率晶体管(P-HEMT)器件最好水平已达fmax=600GHz,输出功率58mW,功率增益6.4db;双异质结双极晶体管(HBT)的最高频率fmax也已高达500GHz,HEMT逻辑电路研制也发展很快。基于上述材料体系的光通信用1.3μm和1.5μm的量子阱激光器和探测器,红、黄、橙光发光二极管和红光激光器以及大功率半导体量子阱激光器已商品化;表面光发射器件和光双稳器件等也已达到或接近达到实用化水平。目前,研制高质量的1.5μm分布反馈(DFB)激光器和电吸收(EA)调制器单片集成InP基多量子阱材料和超高速驱动电路所需的低维结构材料是解决光纤通信瓶颈问题的关键,在实验室西门子公司已完成了80×40Gbps传输40km的实验。另外,用于制造准连续兆瓦级大功率激光阵列的高质量量子阱材料也受到人们的重视。
虽然常规量子阱结构端面发射激光器是目前光电子领域占统治地位的有源器件,但由于其有源区极薄(~0.01μm)端面光电灾变损伤,大电流电热烧毁和光束质量差一直是此类激光器的性能改善和功率提高的难题。采用多有源区量子级联耦合是解决此难题的有效途径之一。我国早在1999年,就研制成功980nmInGaAs带间量子级联激光器,输出功率达5W以上;2000年初,法国汤姆逊公司又报道了单个激光器准连续输出功率超过10瓦好结果。最近,我国的科研工作者又提出并开展了多有源区纵向光耦合垂直腔面发射激光器研究,这是一种具有高增益、极低阈值、高功率和高光束质量的新型激光器,在未来光通信、光互联与光电信息处理方面有着良好的应用前景。
为克服PN结半导体激光器的能隙对激光器波长范围的限制,1994年美国贝尔实验室发明了基于量子阱内子带跃迁和阱间共振隧穿的量子级联激光器,突破了半导体能隙对波长的限制。自从1994年InGaAs/InAIAs/InP量子级联激光器(QCLs)发明以来,Bell实验室等的科学家,在过去的7年多的时间里,QCLs在向大功率、高温和单膜工作等研究方面取得了显着的进展。2001年瑞士Neuchatel大学的科学家采用双声子共振和三量子阱有源区结构使波长为9.1μm的QCLs的工作温度高达312K,连续输出功率3mW.量子级联激光器的工作波长已覆盖近红外到远红外波段(3-87μm),并在光通信、超高分辨光谱、超高灵敏气体传感器、高速调制器和无线光学连接等方面显示出重要的应用前景。中科院上海微系统和信息技术研究所于1999年研制成功120K5μm和250K8μm的量子级联激光器;中科院半导体研究所于2000年又研制成功3.7μm室温准连续应变补偿量子级联激光器,使我国成为能研制这类高质量激光器材料为数不多的几个国家之一。
目前,Ⅲ-V族超晶格、量子阱材料作为超薄层微结构材料发展的主流方向,正从直径3英寸向4英寸过渡;生产型的MBE和M0CVD设备已研制成功并投入使用,每台年生产能力可高达3.75×104片4英寸或1.5×104片6英寸。英国卡迪夫的MOCVD中心,法国的PicogigaMBE基地,美国的QED公司,Motorola公司,日本的富士通,NTT,索尼等都有这种外延材料出售。生产型MBE和MOCVD设备的成熟与应用,必然促进衬底材料设备和材料评价技术的发展。
(2)硅基应变异质结构材料。
硅基光、电器件集成一直是人们所追求的目标。但由于硅是间接带隙,如何提高硅基材料发光效率就成为一个亟待解决的问题。虽经多年研究,但进展缓慢。人们目前正致力于探索硅基纳米材料(纳米Si/SiO2),硅基SiGeC体系的Si1-yCy/Si1-xGex低维结构,Ge/Si量子点和量子点超晶格材料,Si/SiC量子点材料,GaN/BP/Si以及GaN/Si材料。最近,在GaN/Si上成功地研制出LED发光器件和有关纳米硅的受激放大现象的报道,使人们看到了一线希望。
另一方面,GeSi/Si应变层超晶格材料,因其在新一代移动通信上的重要应用前景,而成为目前硅基材料研究的主流。Si/GeSiMODFET和MOSFET的最高截止频率已达200GHz,HBT最高振荡频率为160GHz,噪音在10GHz下为0.9db,其性能可与GaAs器件相媲美。
尽管GaAs/Si和InP/Si是实现光电子集成理想的材料体系,但由于晶格失配和热膨胀系数等不同造成的高密度失配位错而导致器件性能退化和失效,防碍着它的使用化。最近,Motolora等公司宣称,他们在12英寸的硅衬底上,用钛酸锶作协变层(柔性层),成功的生长了器件级的GaAs外延薄膜,取得了突破性的进展。
2.4一维量子线、零维量子点半导体微结构材料
基于量子尺寸效应、量子干涉效应,量子隧穿效应和库仑阻效应以及非线性光学效应等的低维半导体材料是一种人工构造(通过能带工程实施)的新型半导体材料,是新一代微电子、光电子器件和电路的基础。它的发展与应用,极有可能触发新的技术革命。
目前低维半导体材料生长与制备主要集中在几个比较成熟的材料体系上,如GaAlAs/GaAs,In(Ga)As/GaAs,InGaAs/InAlAs/GaAs,InGaAs/InP,In(Ga)As/InAlAs/InP,InGaAsP/InAlAs/InP以及GeSi/Si等,并在纳米微电子和光电子研制方面取得了重大进展。俄罗斯约飞技术物理所MBE小组,柏林的俄德联合研制小组和中科院半导体所半导体材料科学重点实验室的MBE小组等研制成功的In(Ga)As/GaAs高功率量子点激光器,工作波长lμm左右,单管室温连续输出功率高达3.6~4W.特别应当指出的是我国上述的MBE小组,2001年通过在高功率量子点激光器的有源区材料结构中引入应力缓解层,抑制了缺陷和位错的产生,提高了量子点激光器的工作寿命,室温下连续输出功率为1W时工作寿命超过5000小时,这是大功率激光器的一个关键参数,至今未见国外报道。
在单电子晶体管和单电子存贮器及其电路的研制方面也获得了重大进展,1994年日本NTT就研制成功沟道长度为30nm纳米单电子晶体管,并在150K观察到栅控源-漏电流振荡;1997年美国又报道了可在室温工作的单电子开关器件,1998年Yauo等人采用0.25微米工艺技术实现了128Mb的单电子存贮器原型样机的制造,这是在单电子器件在高密度存贮电路的应用方面迈出的关键一步。目前,基于量子点的自适应网络计算机,单光子源和应用于量子计算的量子比特的构建等方面的研究也正在进行中。
与半导体超晶格和量子点结构的生长制备相比,高度有序的半导体量子线的制备技术难度较大。中科院半导体所半导体材料科学重点实验室的MBE小组,在继利用MBE技术和SK生长模式,成功地制备了高空间有序的InAs/InAI(Ga)As/InP的量子线和量子线超晶格结构的基础上,对InAs/InAlAs量子线超晶格的空间自对准(垂直或斜对准)的物理起因和生长控制进行了研究,取得了较大进展。
王中林教授领导的乔治亚理工大学的材料科学与工程系和化学与生物化学系的研究小组,基于无催化剂、控制生长条件的氧化物粉末的热蒸发技术,成功地合成了诸如ZnO、SnO2、In2O3和Ga2O3等一系列半导体氧化物纳米带,它们与具有圆柱对称截面的中空纳米管或纳米线不同,这些原生的纳米带呈现出高纯、结构均匀和单晶体,几乎无缺陷和位错;纳米线呈矩形截面,典型的宽度为20-300nm,宽厚比为5-10,长度可达数毫米。这种半导体氧化物纳米带是一个理想的材料体系,可以用来研究载流子维度受限的输运现象和基于它的功能器件制造。香港城市大学李述汤教授和瑞典隆德大学固体物理系纳米中心的LarsSamuelson教授领导的小组,分别在SiO2/Si和InAs/InP半导体量子线超晶格结构的生长制各方面也取得了重要进展。
低维半导体结构制备的方法很多,主要有:微结构材料生长和精细加工工艺相结合的方法,应变自组装量子线、量子点材料生长技术,图形化衬底和不同取向晶面选择生长技术,单原子操纵和加工技术,纳米结构的辐照制备技术,及其在沸石的笼子中、纳米碳管和溶液中等通过物理或化学方法制备量子点和量子线的技术等。目前发展的主要趋势是寻找原子级无损伤加工方法和纳米结构的应变自组装可控生长技术,以求获得大小、形状均匀、密度可控的无缺陷纳米结构。
2.5宽带隙半导体材料
宽带隙半导体材主要指的是金刚石,III族氮化物,碳化硅,立方氮化硼以及氧化物(ZnO等)及固溶体等,特别是SiC、GaN和金刚石薄膜等材料,因具有高热导率、高电子饱和漂移速度和大临界击穿电压等特点,成为研制高频大功率、耐高温、抗辐照半导体微电子器件和电路的理想材料;在通信、汽车、航空、航天、石油开采以及国防等方面有着广泛的应用前景。另外,III族氮化物也是很好的光电子材料,在蓝、绿光发光二极管(LED)和紫、蓝、绿光激光器(LD)以及紫外探测器等应用方面也显示了广泛的应用前景。随着1993年GaN材料的P型掺杂突破,GaN基材料成为蓝绿光发光材料的研究热点。目前,GaN基蓝绿光发光二极管己商品化,GaN基LD也有商品出售,最大输出功率为0.5W.在微电子器件研制方面,GaN基FET的最高工作频率(fmax)已达140GHz,fT=67GHz,跨导为260ms/mm;HEMT器件也相继问世,发展很快。此外,256×256GaN基紫外光电焦平面阵列探测器也已研制成功。特别值得提出的是,日本Sumitomo电子工业有限公司2000年宣称,他们采用热力学方法已研制成功2英寸GaN单晶材料,这将有力的推动蓝光激光器和GaN基电子器件的发展。另外,近年来具有反常带隙弯曲的窄禁带InAsN,InGaAsN,GaNP和GaNAsP材料的研制也受到了重视,这是因为它们在长波长光通信用高T0光源和太阳能电池等方面显示了重要应用前景。
以Cree公司为代表的体SiC单晶的研制已取得突破性进展,2英寸的4H和6HSiC单晶与外延片,以及3英寸的4HSiC单晶己有商品出售;以SiC为GaN基材料衬低的蓝绿光LED业已上市,并参于与以蓝宝石为衬低的GaN基发光器件的竟争。其他SiC相关高温器件的研制也取得了长足的进步。目前存在的主要问题是材料中的缺陷密度高,且价格昂贵。
II-VI族兰绿光材料研制在徘徊了近30年后,于1990年美国3M公司成功地解决了II-VI族的P型掺杂难点而得到迅速发展。1991年3M公司利用MBE技术率先宣布了电注入(Zn,Cd)Se/ZnSe兰光激光器在77K(495nm)脉冲输出功率100mW的消息,开始了II-VI族兰绿光半导体激光(材料)器件研制的。经过多年的努力,目前ZnSe基II-VI族兰绿光激光器的寿命虽已超过1000小时,但离使用差距尚大,加之GaN基材料的迅速发展和应用,使II-VI族兰绿光材料研制步伐有所变缓。提高有源区材料的完整性,特别是要降低由非化学配比导致的点缺陷密度和进一步降低失配位错和解决欧姆接触等问题,仍是该材料体系走向实用化前必须要解决的问题。
宽带隙半导体异质结构材料往往也是典型的大失配异质结构材料,所谓大失配
异质结构材料是指晶格常数、热膨胀系数或晶体的对称性等物理参数有较大差异的材料体系,如GaN/蓝宝石(Sapphire),SiC/Si和GaN/Si等。大晶格失配引发界面处大量位错和缺陷的产生,极大地影响着微结构材料的光电性能及其器件应用。如何避免和消除这一负面影响,是目前材料制备中的一个迫切要解决的关键科学问题。这个问题的解泱,必将大大地拓宽材料的可选择余地,开辟新的应用领域。
目前,除SiC单晶衬低材料,GaN基蓝光LED材料和器件已有商品出售外,大多数高温半导体材料仍处在实验室研制阶段,不少影响这类材料发展的关键问题,如GaN衬底,ZnO单晶簿膜制备,P型掺杂和欧姆电极接触,单晶金刚石薄膜生长与N型掺杂,II-VI族材料的退化机理等仍是制约这些材料实用化的关键问题,国内外虽已做了大量的研究,至今尚未取得重大突破。
3光子晶体
光子晶体是一种人工微结构材料,介电常数周期的被调制在与工作波长相比拟的尺度,来自结构单元的散射波的多重干涉形成一个光子带隙,与半导体材料的电子能隙相似,并可用类似于固态晶体中的能带论来描述三维周期介电结构中光波的传播,相应光子晶体光带隙(禁带)能量的光波模式在其中的传播是被禁止的。如果光子晶体的周期性被破坏,那么在禁带中也会引入所谓的“施主”和“受主”模,光子态密度随光子晶体维度降低而量子化。如三维受限的“受主”掺杂的光子晶体有希望制成非常高Q值的单模微腔,从而为研制高质量微腔激光器开辟新的途径。光子晶体的制备方法主要有:聚焦离子束(FIB)结合脉冲激光蒸发方法,即先用脉冲激光蒸发制备如Ag/MnO多层膜,再用FIB注入隔离形成一维或二维平面阵列光子晶体;基于功能粒子(磁性纳米颗粒Fe2O3,发光纳米颗粒CdS和介电纳米颗粒TiO2)和共轭高分子的自组装方法,可形成适用于可光范围的三维纳米颗粒光子晶体;二维多空硅也可制作成一个理想的3-5μm和1.5μm光子带隙材料等。目前,二维光子晶体制造已取得很大进展,但三维光子晶体的研究,仍是一个具有挑战性的课题。最近,Campbell等人提出了全息光栅光刻的方法来制造三维光子晶体,取得了进展。
4量子比特构建与材料
随着微电子技术的发展,计算机芯片集成度不断增高,器件尺寸越来越小(nm尺度)并最终将受到器件工作原理和工艺技术限制,而无法满足人类对更大信息量的需求。为此,发展基于全新原理和结构的功能强大的计算机是21世纪人类面临的巨大挑战之一。1994年Shor基于量子态叠加性提出的量子并行算法并证明可轻而易举地破译目前广泛使用的公开密钥Rivest,Shamir和Adlman(RSA)体系,引起了人们的广泛重视。
所谓量子计算机是应用量子力学原理进行计的装置,理论上讲它比传统计算机有更快的运算速度,更大信息传递量和更高信息安全保障,有可能超越目前计算机理想极限。实现量子比特构造和量子计算机的设想方案很多,其中最引人注目的是Kane最近提出的一个实现大规模量子计算的方案。其核心是利用硅纳米电子器件中磷施主核自旋进行信息编码,通过外加电场控制核自旋间相互作用实现其逻辑运算,自旋测量是由自旋极化电子电流来完成,计算机要工作在mK的低温下。
这种量子计算机的最终实现依赖于与硅平面工艺兼容的硅纳米电子技术的发展。除此之外,为了避免杂质对磷核自旋的干扰,必需使用高纯(无杂质)和不存在核自旋不等于零的硅同位素(29Si)的硅单晶;减小SiO2绝缘层的无序涨落以及如何在硅里掺入规则的磷原子阵列等是实现量子计算的关键。量子态在传输,处理和存储过程中可能因环境的耦合(干扰),而从量子叠加态演化成经典的混合态,即所谓失去相干,特别是在大规模计算中能否始终保持量子态间的相干是量子计算机走向实用化前所必需克服的难题。
5发展我国半导体材料的几点建议
鉴于我国目前的工业基础,国力和半导体材料的发展水平,提出以下发展建议供参考。
5.1硅单晶和外延材料硅材料作为微电子技术的主导地位
至少到本世纪中叶都不会改变,至今国内各大集成电路制造厂家所需的硅片基本上是依赖进口。目前国内虽已可拉制8英寸的硅单晶和小批量生产6英寸的硅外延片,然而都未形成稳定的批量生产能力,更谈不上规模生产。建议国家集中人力和财力,首先开展8英寸硅单晶实用化和6英寸硅外延片研究开发,在“十五”的后期,争取做到8英寸集成电路生产线用硅单晶材料的国产化,并有6~8英寸硅片的批量供片能力。到2010年左右,我国应有8~12英寸硅单晶、片材和8英寸硅外延片的规模生产能力;更大直径的硅单晶、片材和外延片也应及时布点研制。另外,硅多晶材料生产基地及其相配套的高纯石英、气体和化学试剂等也必需同时给以重视,只有这样,才能逐步改观我国微电子技术的落后局面,进入世界发达国家之林。超级秘书网
5.2GaAs及其有关化合物半导体单晶材料发展建议
GaAs、InP等单晶材料同国外的差距主要表现在拉晶和晶片加工设备落后,没有形成生产能力。相信在国家各部委的统一组织、领导下,并争取企业介入,建立我国自己的研究、开发和生产联合体,取各家之长,分工协作,到2010年赶上世界先进水平是可能的。要达到上述目的,到“十五”末应形成以4英寸单晶为主2-3吨/年的SI-GaAs和3-5吨/年掺杂GaAs、InP单晶和开盒就用晶片的生产能力,以满足我国不断发展的微电子和光电子工业的需术。到2010年,应当实现4英寸GaAs生产线的国产化,并具有满足6英寸线的供片能力。
5.3发展超晶格、量子阱和一维、零维半导体微结构材料的建议
(1)超晶格、量子阱材料从目前我国国力和我们已有的基础出发,应以三基色(超高亮度红、绿和蓝光)材料和光通信材料为主攻方向,并兼顾新一代微电子器件和电路的需求,加强MBE和MOCVD两个基地的建设,引进必要的适合批量生产的工业型MBE和MOCVD设备并着重致力于GaAlAs/GaAs,InGaAlP/InGaP,GaN基蓝绿光材料,InGaAs/InP和InGaAsP/InP等材料体系的实用化研究是当务之急,争取在“十五”末,能满足国内2、3和4英寸GaAs生产线所需要的异质结材料。到2010年,每年能具备至少100万平方英寸MBE和MOCVD微电子和光电子微结构材料的生产能力。达到本世纪初的国际水平。
宽带隙高温半导体材料如SiC,GaN基微电子材料和单晶金刚石薄膜以及ZnO等材料也应择优布点,分别做好研究与开发工作。
(2)一维和零维半导体材料的发展设想。基于低维半导体微结构材料的固态纳米量子器件,目前虽然仍处在预研阶段,但极其重要,极有可能触发微电子、光电子技术新的革命。低维量子器件的制造依赖于低维结构材料生长和纳米加工技术的进步,而纳米结构材料的质量又很大程度上取决于生长和制备技术的水平。因而,集中人力、物力建设我国自己的纳米科学与技术研究发展中心就成为了成败的关键。具体目标是,“十五”末,在半导体量子线、量子点材料制备,量子器件研制和系统集成等若干个重要研究方向接近当时的国际先进水平;2010年在有实用化前景的量子点激光器,量子共振隧穿器件和单电子器件及其集成等研发方面,达到国际先进水平,并在国际该领域占有一席之地。可以预料,它的实施必将极大地增强我国的经济和国防实力。
关键词半导体材料量子线量子点材料光子晶体
1半导体材料的战略地位
上世纪中叶,单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功,导致了电子工业革命;上世纪70年代初石英光导纤维材料和GaAs激光器的发明,促进了光纤通信技术迅速发展并逐步形成了高新技术产业,使人类进入了信息时代。超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的研制成功,彻底改变了光电器件的设计思想,使半导体器件的设计与制造从“杂质工程”发展到“能带工程”。纳米科学技术的发展和应用,将使人类能从原子、分子或纳米尺度水平上控制、操纵和制造功能强大的新型器件与电路,必将深刻地影响着世界的政治、经济格局和军事对抗的形式,彻底改变人们的生活方式。
2几种主要半导体材料的发展现状与趋势
2.1硅材料
从提高硅集成电路成品率,降低成本看,增大直拉硅(CZ-Si)单晶的直径和减小微缺陷的密度仍是今后CZ-Si发展的总趋势。目前直径为8英寸(200mm)的Si单晶已实现大规模工业生产,基于直径为12英寸(300mm)硅片的集成电路(IC‘s)技术正处在由实验室向工业生产转变中。目前300mm,0.18μm工艺的硅ULSI生产线已经投入生产,300mm,0.13μm工艺生产线也将在2003年完成评估。18英寸重达414公斤的硅单晶和18英寸的硅园片已在实验室研制成功,直径27英寸硅单晶研制也正在积极筹划中。
从进一步提高硅IC‘S的速度和集成度看,研制适合于硅深亚微米乃至纳米工艺所需的大直径硅外延片会成为硅材料发展的主流。另外,SOI材料,包括智能剥离(Smartcut)和SIMOX材料等也发展很快。目前,直径8英寸的硅外延片和SOI材料已研制成功,更大尺寸的片材也在开发中。
理论分析指出30nm左右将是硅MOS集成电路线宽的“极限”尺寸。这不仅是指量子尺寸效应对现有器件特性影响所带来的物理限制和光刻技术的限制问题,更重要的是将受硅、SiO2自身性质的限制。尽管人们正在积极寻找高K介电绝缘材料(如用Si3N4等来替代SiO2),低K介电互连材料,用Cu代替Al引线以及采用系统集成芯片技术等来提高ULSI的集成度、运算速度和功能,但硅将最终难以满足人类不断的对更大信息量需求。为此,人们除寻求基于全新原理的量子计算和DNA生物计算等之外,还把目光放在以GaAs、InP为基的化合物半导体材料,特别是二维超晶格、量子阱,一维量子线与零维量子点材料和可与硅平面工艺兼容GeSi合金材料等,这也是目前半导体材料研发的重点。
2.2GaAs和InP单晶材料
GaAs和InP与硅不同,它们都是直接带隙材料,具有电子饱和漂移速度高,耐高温,抗辐照等特点;在超高速、超高频、低功耗、低噪音器件和电路,特别在光电子器件和光电集成方面占有独特的优势。
目前,世界GaAs单晶的总年产量已超过200吨,其中以低位错密度的垂直梯度凝固法(VGF)和水平(HB)方法生长的2-3英寸的导电GaAs衬底材料为主;近年来,为满足高速移动通信的迫切需求,大直径(4,6和8英寸)的SI-GaAs发展很快。美国莫托罗拉公司正在筹建6英寸的SI-GaAs集成电路生产线。InP具有比GaAs更优越的高频性能,发展的速度更快,但研制直径3英寸以上大直径的InP单晶的关键技术尚未完全突破,价格居高不下。
GaAs和InP单晶的发展趋势是:
(1)。增大晶体直径,目前4英寸的SI-GaAs已用于生产,预计本世纪初的头几年直径为6英寸的SI-GaAs也将投入工业应用。
(2)。提高材料的电学和光学微区均匀性。
(3)。降低单晶的缺陷密度,特别是位错。
(4)。GaAs和InP单晶的VGF生长技术发展很快,很有可能成为主流技术。
2.3半导体超晶格、量子阱材料
半导体超薄层微结构材料是基于先进生长技术(MBE,MOCVD)的新一代人工构造材料。它以全新的概念改变着光电子和微电子器件的设计思想,出现了“电学和光学特性可剪裁”为特征的新范畴,是新一代固态量子器件的基础材料。
(1)Ⅲ-V族超晶格、量子阱材料。
GaAIAs/GaAs,GaInAs/GaAs,AIGaInP/GaAs;GalnAs/InP,AlInAs/InP,InGaAsP/InP等GaAs、InP基晶格匹配和应变补偿材料体系已发展得相当成熟,已成功地用来制造超高速,超高频微电子器件和单片集成电路。高电子迁移率晶体管(HEMT),赝配高电子迁移率晶体管(P-HEMT)器件最好水平已达fmax=600GHz,输出功率58mW,功率增益6.4db;双异质结双极晶体管(HBT)的最高频率fmax也已高达500GHz,HEMT逻辑电路研制也发展很快。基于上述材料体系的光通信用1.3μm和1.5μm的量子阱激光器和探测器,红、黄、橙光发光二极管和红光激光器以及大功率半导体量子阱激光器已商品化;表面光发射器件和光双稳器件等也已达到或接近达到实用化水平。目前,研制高质量的1.5μm分布反馈(DFB)激光器和电吸收(EA)调制器单片集成InP基多量子阱材料和超高速驱动电路所需的低维结构材料是解决光纤通信瓶颈问题的关键,在实验室西门子公司已完成了80×40Gbps传输40km的实验。另外,用于制造准连续兆瓦级大功率激光阵列的高质量量子阱材料也受到人们的重视。
虽然常规量子阱结构端面发射激光器是目前光电子领域占统治地位的有源器件,但由于其有源区极薄(~0.01μm)端面光电灾变损伤,大电流电热烧毁和光束质量差一直是此类激光器的性能改善和功率提高的难题。采用多有源区量子级联耦合是解决此难题的有效途径之一。我国早在1999年,就研制成功980nmInGaAs带间量子级联激光器,输出功率达5W以上;2000年初,法国汤姆逊公司又报道了单个激光器准连续输出功率超过10瓦好结果。最近,我国的科研工作者又提出并开展了多有源区纵向光耦合垂直腔面发射激光器研究,这是一种具有高增益、极低阈值、高功率和高光束质量的新型激光器,在未来光通信、光互联与光电信息处理方面有着良好的应用前景。
为克服PN结半导体激光器的能隙对激光器波长范围的限制,1994年美国贝尔实验室发明了基于量子阱内子带跃迁和阱间共振隧穿的量子级联激光器,突破了半导体能隙对波长的限制。自从1994年InGaAs/InAIAs/InP量子级联激光器(QCLs)发明以来,Bell实验室等的科学家,在过去的7年多的时间里,QCLs在向大功率、高温和单膜工作等研究方面取得了显着的进展。2001年瑞士Neuchatel大学的科学家采用双声子共振和三量子阱有源区结构使波长为9.1μm的QCLs的工作温度高达312K,连续输出功率3mW.量子级联激光器的工作波长已覆盖近红外到远红外波段(3-87μm),并在光通信、超高分辨光谱、超高灵敏气体传感器、高速调制器和无线光学连接等方面显示出重要的应用前景。中科院上海微系统和信息技术研究所于1999年研制成功120K5μm和250K8μm的量子级联激光器;中科院半导体研究所于2000年又研制成功3.7μm室温准连续应变补偿量子级联激光器,使我国成为能研制这类高质量激光器材料为数不多的几个国家之一。
目前,Ⅲ-V族超晶格、量子阱材料作为超薄层微结构材料发展的主流方向,正从直径3英寸向4英寸过渡;生产型的MBE和M0CVD设备已研制成功并投入使用,每台年生产能力可高达3.75×104片4英寸或1.5×104片6英寸。英国卡迪夫的MOCVD中心,法国的PicogigaMBE基地,美国的QED公司,Motorola公司,日本的富士通,NTT,索尼等都有这种外延材料出售。生产型MBE和MOCVD设备的成熟与应用,必然促进衬底材料设备和材料评价技术的发展。
(2)硅基应变异质结构材料。
硅基光、电器件集成一直是人们所追求的目标。但由于硅是间接带隙,如何提高硅基材料发光效率就成为一个亟待解决的问题。虽经多年研究,但进展缓慢。人们目前正致力于探索硅基纳米材料(纳米Si/SiO2),硅基SiGeC体系的Si1-yCy/Si1-xGex低维结构,Ge/Si量子点和量子点超晶格材料,Si/SiC量子点材料,GaN/BP/Si以及GaN/Si材料。最近,在GaN/Si上成功地研制出LED发光器件和有关纳米硅的受激放大现象的报道,使人们看到了一线希望。
另一方面,GeSi/Si应变层超晶格材料,因其在新一代移动通信上的重要应用前景,而成为目前硅基材料研究的主流。Si/GeSiMODFET和MOSFET的最高截止频率已达200GHz,HBT最高振荡频率为160GHz,噪音在10GHz下为0.9db,其性能可与GaAs器件相媲美。
尽管GaAs/Si和InP/Si是实现光电子集成理想的材料体系,但由于晶格失配和热膨胀系数等不同造成的高密度失配位错而导致器件性能退化和失效,防碍着它的使用化。最近,Motolora等公司宣称,他们在12英寸的硅衬底上,用钛酸锶作协变层(柔性层),成功的生长了器件级的GaAs外延薄膜,取得了突破性的进展。
2.4一维量子线、零维量子点半导体微结构材料
基于量子尺寸效应、量子干涉效应,量子隧穿效应和库仑阻效应以及非线性光学效应等的低维半导体材料是一种人工构造(通过能带工程实施)的新型半导体材料,是新一代微电子、光电子器件和电路的基础。它的发展与应用,极有可能触发新的技术革命。
目前低维半导体材料生长与制备主要集中在几个比较成熟的材料体系上,如GaAlAs/GaAs,In(Ga)As/GaAs,InGaAs/InAlAs/GaAs,InGaAs/InP,In(Ga)As/InAlAs/InP,InGaAsP/InAlAs/InP以及GeSi/Si等,并在纳米微电子和光电子研制方面取得了重大进展。俄罗斯约飞技术物理所MBE小组,柏林的俄德联合研制小组和中科院半导体所半导体材料科学重点实验室的MBE小组等研制成功的In(Ga)As/GaAs高功率量子点激光器,工作波长lμm左右,单管室温连续输出功率高达3.6~4W.特别应当指出的是我国上述的MBE小组,2001年通过在高功率量子点激光器的有源区材料结构中引入应力缓解层,抑制了缺陷和位错的产生,提高了量子点激光器的工作寿命,室温下连续输出功率为1W时工作寿命超过5000小时,这是大功率激光器的一个关键参数,至今未见国外报道。
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半导体材料研究的新进展
在单电子晶体管和单电子存贮器及其电路的研制方面也获得了重大进展,1994年日本NTT就研制成功沟道长度为30nm纳米单电子晶体管,并在150K观察到栅控源-漏电流振荡;1997年美国又报道了可在室温工作的单电子开关器件,1998年Yauo等人采用0.25微米工艺技术实现了128Mb的单电子存贮器原型样机的制造,这是在单电子器件在高密度存贮电路的应用方面迈出的关键一步。目前,基于量子点的自适应网络计算机,单光子源和应用于量子计算的量子比特的构建等方面的研究也正在进行中。
与半导体超晶格和量子点结构的生长制备相比,高度有序的半导体量子线的制备技术难度较大。中科院半导体所半导体材料科学重点实验室的MBE小组,在继利用MBE技术和SK生长模式,成功地制备了高空间有序的InAs/InAI(Ga)As/InP的量子线和量子线超晶格结构的基础上,对InAs/InAlAs量子线超晶格的空间自对准(垂直或斜对准)的物理起因和生长控制进行了研究,取得了较大进展。
王中林教授领导的乔治亚理工大学的材料科学与工程系和化学与生物化学系的研究小组,基于无催化剂、控制生长条件的氧化物粉末的热蒸发技术,成功地合成了诸如ZnO、SnO2、In2O3和Ga2O3等一系列半导体氧化物纳米带,它们与具有圆柱对称截面的中空纳米管或纳米线不同,这些原生的纳米带呈现出高纯、结构均匀和单晶体,几乎无缺陷和位错;纳米线呈矩形截面,典型的宽度为20-300nm,宽厚比为5-10,长度可达数毫米。这种半导体氧化物纳米带是一个理想的材料体系,可以用来研究载流子维度受限的输运现象和基于它的功能器件制造。香港城市大学李述汤教授和瑞典隆德大学固体物理系纳米中心的LarsSamuelson教授领导的小组,分别在SiO2/Si和InAs/InP半导体量子线超晶格结构的生长制各方面也取得了重要进展。
低维半导体结构制备的方法很多,主要有:微结构材料生长和精细加工工艺相结合的方法,应变自组装量子线、量子点材料生长技术,图形化衬底和不同取向晶面选择生长技术,单原子操纵和加工技术,纳米结构的辐照制备技术,及其在沸石的笼子中、纳米碳管和溶液中等通过物理或化学方法制备量子点和量子线的技术等。目前发展的主要趋势是寻找原子级无损伤加工方法和纳米结构的应变自组装可控生长技术,以求获得大小、形状均匀、密度可控的无缺陷纳米结构。
2.5宽带隙半导体材料
宽带隙半导体材主要指的是金刚石,III族氮化物,碳化硅,立方氮化硼以及氧化物(ZnO等)及固溶体等,特别是SiC、GaN和金刚石薄膜等材料,因具有高热导率、高电子饱和漂移速度和大临界击穿电压等特点,成为研制高频大功率、耐高温、抗辐照半导体微电子器件和电路的理想材料;在通信、汽车、航空、航天、石油开采以及国防等方面有着广泛的应用前景。另外,III族氮化物也是很好的光电子材料,在蓝、绿光发光二极管(LED)和紫、蓝、绿光激光器(LD)以及紫外探测器等应用方面也显示了广泛的应用前景。随着1993年GaN材料的P型掺杂突破,GaN基材料成为蓝绿光发光材料的研究热点。目前,GaN基蓝绿光发光二极管己商品化,GaN基LD也有商品出售,最大输出功率为0.5W.在微电子器件研制方面,GaN基FET的最高工作频率(fmax)已达140GHz,fT=67GHz,跨导为260ms/mm;HEMT器件也相继问世,发展很快。此外,256×256GaN基紫外光电焦平面阵列探测器也已研制成功。特别值得提出的是,日本Sumitomo电子工业有限公司2000年宣称,他们采用热力学方法已研制成功2英寸GaN单晶材料,这将有力的推动蓝光激光器和GaN基电子器件的发展。另外,近年来具有反常带隙弯曲的窄禁带InAsN,InGaAsN,GaNP和GaNAsP材料的研制也受到了重视,这是因为它们在长波长光通信用高T0光源和太阳能电池等方面显示了重要应用前景。
以Cree公司为代表的体SiC单晶的研制已取得突破性进展,2英寸的4H和6HSiC单晶与外延片,以及3英寸的4HSiC单晶己有商品出售;以SiC为GaN基材料衬低的蓝绿光LED业已上市,并参于与以蓝宝石为衬低的GaN基发光器件的竟争。其他SiC相关高温器件的研制也取得了长足的进步。目前存在的主要问题是材料中的缺陷密度高,且价格昂贵。
II-VI族兰绿光材料研制在徘徊了近30年后,于1990年美国3M公司成功地解决了II-VI族的P型掺杂难点而得到迅速发展。1991年3M公司利用MBE技术率先宣布了电注入(Zn,Cd)Se/ZnSe兰光激光器在77K(495nm)脉冲输出功率100mW的消息,开始了II-VI族兰绿光半导体激光(材料)器件研制的。经过多年的努力,目前ZnSe基II-VI族兰绿光激光器的寿命虽已超过1000小时,但离使用差距尚大,加之GaN基材料的迅速发展和应用,使II-VI族兰绿光材料研制步伐有所变缓。提高有源区材料的完整性,特别是要降低由非化学配比导致的点缺陷密度和进一步降低失配位错和解决欧姆接触等问题,仍是该材料体系走向实用化前必须要解决的问题。
宽带隙半导体异质结构材料往往也是典型的大失配异质结构材料,所谓大失配异质结构材料是指晶格常数、热膨胀系数或晶体的对称性等物理参数有较大差异的材料体系,如GaN/蓝宝石(Sapphire),SiC/Si和GaN/Si等。大晶格失配引发界面处大量位错和缺陷的产生,极大地影响着微结构材料的光电性能及其器件应用。如何避免和消除这一负面影响,是目前材料制备中的一个迫切要解决的关键科学问题。这个问题的解泱,必将大大地拓宽材料的可选择余地,开辟新的应用领域。
目前,除SiC单晶衬低材料,GaN基蓝光LED材料和器件已有商品出售外,大多数高温半导体材料仍处在实验室研制阶段,不少影响这类材料发展的关键问题,如GaN衬底,ZnO单晶簿膜制备,P型掺杂和欧姆电极接触,单晶金刚石薄膜生长与N型掺杂,II-VI族材料的退化机理等仍是制约这些材料实用化的关键问题,国内外虽已做了大量的研究,至今尚未取得重大突破。
3光子晶体
光子晶体是一种人工微结构材料,介电常数周期的被调制在与工作波长相比拟的尺度,来自结构单元的散射波的多重干涉形成一个光子带隙,与半导体材料的电子能隙相似,并可用类似于固态晶体中的能带论来描述三维周期介电结构中光波的传播,相应光子晶体光带隙(禁带)能量的光波模式在其中的传播是被禁止的。如果光子晶体的周期性被破坏,那么在禁带中也会引入所谓的“施主”和“受主”模,光子态密度随光子晶体维度降低而量子化。如三维受限的“受主”掺杂的光子晶体有希望制成非常高Q值的单模微腔,从而为研制高质量微腔激光器开辟新的途径。光子晶体的制备方法主要有:聚焦离子束(FIB)结合脉冲激光蒸发方法,即先用脉冲激光蒸发制备如Ag/MnO多层膜,再用FIB注入隔离形成一维或二维平面阵列光子晶体;基于功能粒子(磁性纳米颗粒Fe2O3,发光纳米颗粒CdS和介电纳米颗粒TiO2)和共轭高分子的自组装方法,可形成适用于可光范围的三维纳米颗粒光子晶体;二维多空硅也可制作成一个理想的3-5μm和1.5μm光子带隙材料等。目前,二维光子晶体制造已取得很大进展,但三维光子晶体的研究,仍是一个具有挑战性的课题。最近,Campbell等人提出了全息光栅光刻的方法来制造三维光子晶体,取得了进展。
4量子比特构建与材料
随着微电子技术的发展,计算机芯片集成度不断增高,器件尺寸越来越小(nm尺度)并最终将受到器件工作原理和工艺技术限制,而无法满足人类对更大信息量的需求。为此,发展基于全新原理和结构的功能强大的计算机是21世纪人类面临的巨大挑战之一。1994年Shor基于量子态叠加性提出的量子并行算法并证明可轻而易举地破译目前广泛使用的公开密钥Rivest,Shamir和Adlman(RSA)体系,引起了人们的广泛重视。
所谓量子计算机是应用量子力学原理进行计的装置,理论上讲它比传统计算机有更快的运算速度,更大信息传递量和更高信息安全保障,有可能超越目前计算机理想极限。实现量子比特构造和量子计算机的设想方案很多,其中最引人注目的是Kane最近提出的一个实现大规模量子计算的方案。其核心是利用硅纳米电子器件中磷施主核自旋进行信息编码,通过外加电场控制核自旋间相互作用实现其逻辑运算,自旋测量是由自旋极化电子电流来完成,计算机要工作在mK的低温下。
这种量子计算机的最终实现依赖于与硅平面工艺兼容的硅纳米电子技术的发展。除此之外,为了避免杂质对磷核自旋的干扰,必需使用高纯(无杂质)和不存在核自旋不等于零的硅同位素(29Si)的硅单晶;减小SiO2绝缘层的无序涨落以及如何在硅里掺入规则的磷原子阵列等是实现量子计算的关键。量子态在传输,处理和存储过程中可能因环境的耦合(干扰),而从量子叠加态演化成经典的混合态,即所谓失去相干,特别是在大规模计算中能否始终保持量子态间的相干是量子计算机走向实用化前所必需克服的难题。
5发展我国半导体材料的几点建议
鉴于我国目前的工业基础,国力和半导体材料的发展水平,提出以下发展建议供参考。
5.1硅单晶和外延材料硅材料作为微电子技术的主导地位
至少到本世纪中叶都不会改变,至今国内各大集成电路制造厂家所需的硅片基本上是依赖进口。目前国内虽已可拉制8英寸的硅单晶和小批量生产6英寸的硅外延片,然而都未形成稳定的批量生产能力,更谈不上规模生产。建议国家集中人力和财力,首先开展8英寸硅单晶实用化和6英寸硅外延片研究开发,在“十五”的后期,争取做到8英寸集成电路生产线用硅单晶材料的国产化,并有6~8英寸硅片的批量供片能力。到2010年左右,我国应有8~12英寸硅单晶、片材和8英寸硅外延片的规模生产能力;更大直径的硅单晶、片材和外延片也应及时布点研制。另外,硅多晶材料生产基地及其相配套的高纯石英、气体和化学试剂等也必需同时给以重视,只有这样,才能逐步改观我国微电子技术的落后局面,进入世界发达国家之林。
5.2GaAs及其有关化合物半导体单晶材料发展建议
GaAs、InP等单晶材料同国外的差距主要表现在拉晶和晶片加工设备落后,没有形成生产能力。相信在国家各部委的统一组织、领导下,并争取企业介入,建立我国自己的研究、开发和生产联合体,取各家之长,分工协作,到2010年赶上世界先进水平是可能的。要达到上述目的,到“十五”末应形成以4英寸单晶为主2-3吨/年的SI-GaAs和3-5吨/年掺杂GaAs、InP单晶和开盒就用晶片的生产能力,以满足我国不断发展的微电子和光电子工业的需术。到2010年,应当实现4英寸GaAs生产线的国产化,并具有满足6英寸线的供片能力。
5.3发展超晶格、量子阱和一维、零维半导体微结构材料的建议
(1)超晶格、量子阱材料从目前我国国力和我们已有的基础出发,应以三基色(超高亮度红、绿和蓝光)材料和光通信材料为主攻方向,并兼顾新一代微电子器件和电路的需求,加强MBE和MOCVD两个基地的建设,引进必要的适合批量生产的工业型MBE和MOCVD设备并着重致力于GaAlAs/GaAs,InGaAlP/InGaP,GaN基蓝绿光材料,InGaAs/InP和InGaAsP/InP等材料体系的实用化研究是当务之急,争取在“十五”末,能满足国内2、3和4英寸GaAs生产线所需要的异质结材料。到2010年,每年能具备至少100万平方英寸MBE和MOCVD微电子和光电子微结构材料的生产能力。达到本世纪初的国际水平。
宽带隙高温半导体材料如SiC,GaN基微电子材料和单晶金刚石薄膜以及ZnO等材料也应择优布点,分别做好研究与开发工作。
(2)一维和零维半导体材料的发展设想。基于低维半导体微结构材料的固态纳米量子器件,目前虽然仍处在预研阶段,但极其重要,极有可能触发微电子、光电子技术新的革命。低维量子器件的制造依赖于低维结构材料生长和纳米加工技术的进步,而纳米结构材料的质量又很大程度上取决于生长和制备技术的水平。因而,集中人力、物力建设我国自己的纳米科学与技术研究发展中心就成为了成败的关键。具体目标是,“十五”末,在半导体量子线、量子点材料制备,量子器件研制和系统集成等若干个重要研究方向接近当时的国际先进水平;2010年在有实用化前景的量子点激光器,量子共振隧穿器件和单电子器件及其集成等研发方面,达到国际先进水平,并在国际该领域占有一席之地。可以预料,它的实施必将极大地增强我国的经济和国防实力。
一、 言论式材料作文的选材特点
1.简明而凝练的设题
材料所显示的言论,篇幅不能太长,尽可能短小而简明。比如2011年江西卷选用孟子的言论
“孟子曰:‘君子有三乐,父母俱存,兄弟无故,一乐也;仰不愧于天,俯不怍于人,二乐也;得天下英才而教育之,三乐也’”。
整段材料只有三句话,简明扼要,充分能显现出名人言论的特点。
2.智慧和理性的思考
文题所选择的言论一般都是言论者对其人生经验和规律的总结,是其智慧和睿智的体现。也只有这样的话语才能留给读者广阔的思维空间,才能唤醒读者的情感认知能力和理性思辨能力,从别人的生活经验中思考自己的人生价值。如2012年福建卷:
冯骥才说:“运动中的赛跑,是在有限的路程内看你使用了多少时间;人生中的赛跑,是在有限的时间内看你跑了多少路程。”
这段言论虽然文字简短,但却是冯骥才先生对人生智慧而又深邃的思考。前后两个分句中都有“赛跑”“路程”“时间”等词汇,顺序稍作掉换,但意义却大相径庭。第一个分句中的“赛跑”是实指,要求竞技中的“赛跑”越快越好;后一个分句中的“赛跑”是喻指,“路程”就好比生命的意义、人生的价值、精神的境界等等,这个分句除了强调人生的短暂,更是呼唤人们在有限的生命里需创造无限的价值,发挥自己的能量。这段言论很能激起当下读者对生命、价值的重新感知。
3.多维和开放的题域
不是所有的言论都可以拿来选作材料作文的文本,这种言论还必须具有多维和开放的特征。所谓多维和开放,就是指思维多向性,思维域很广阔,读者可以从不同角度、不同层面对言论作深入的思考,能够体现读者的思维张力,能让不同层次的读者有话可说,也能体现考试的选拔。如2011年上海卷:
① 犹太王大卫在戒指上刻有一句铭文:一切都会过去。
② 契诃夫小说中的一个人物在戒指上也有一句铭文:一切都不会过去。
这两段文字是一种对举关系。“一切都会过去”,有哪些东西可以“过去”呢?对此句解读可以多元化。如:从个人的角度出发,可以是你不想拥有的诸如心灵的创伤、人生遭遇的坎坷与困境;从事物的角度出发,既可以是一诗一画,也可以是一朝一代等。而“一切都不会过去”,又有哪些东西会永久地存在呢?同样,从个人的角度出发,乐观的心态、积极向上的精神、恒久绵长的情感,一切对于个人内心的触动和产生的力量不会“过去”;从事物的角度出发,流传千古的文章、有生命力的思想、传承下来的民族力量和精神、文明的碎片等,也不会“过去”。如果能把这二者结合起来去辩证思考,那更能体现思维的张力,如:心灵的伤痕终究会“过去”,却能让人们学会乐观面对生活;一座城市早已消失,已然“过去”,但是留下的文化遗产却永远不会“过去”等等。每一位读者都能从这两句话中找到自己思考的“点”,然而在思维横向度和纵向度的对比之下,孰广孰窄,孰深孰浅,可以看出一定的区分度。
二、 言论式材料作文的写作要领
1. 抓住关键词句,找到立足基点。
解读材料,往往是很多学生面临的第一难关。因为材料解读的正确与否关系到写作的成败。而对言论的解读,首先就需要抓住言论中关键词句。这往往是解读文字的第一抓手。只有关键词句找准了,对言论的解读才会有基点。如2012年上海卷:
人们对自己的心灵中闪过的微光,往往会将它舍弃,只因为这是自己的东西。而从天才的作品中,人们却认出了曾被自己舍弃的微光。
这段言论出自爱默生的《论自立》,言论中反复出现的关键词“微光”,基于这个点思考,心灵的“微光”可以是智慧的火花、灵感的一现、思想的触动等等。如果抓不住这个关键词,或许会出这些结论:不要轻易舍弃、珍惜拥有等。那就背离了这段言论的核心意义了。
2.发挥联想想象,由共性到个性。
笔者在前文已阐述了言论的一种特性,即它是言论者人生规律和经验的总结。这就决定了在对言论式材料作文审题时,学生要能反向思维,从言论的共性特征中结合自己的生活经历,寻找其个性化的价值。学生不仅能由“表”及“里”,更要能由“里”及“表”。理先动,情与思发乎后,学生调动其认知和情感,联系生活、社会,充分发挥联想和想象,多从人生、思想、情感、品质、文化等角度对言论作出思考。如2010年山东卷:
人生的一切变化,一切魅力,一切美都是由光明和阴影构成的。
――列夫・托尔斯泰
列夫・托尔斯泰这段话选自《安娜・卡列尼娜》,表达出他对人生两面性的独到见解,彰显出了深厚的人文内涵。其中的“光明”和“阴影”两个关键词不能忽视,而限制性的词语“变化”“魅力”“美”,更是不能搁置一旁。显而易见这是一个对立而统一的存在,作者用比喻的手法,用“光明”和“阴影”喻指人生中积极和消极的因素,这就是共性化的特征。学生需能从“共性”到“个性”,积极展开联想想象,比如积极因素可以具体为人性中的善良、高尚,可以是人生境遇中的顺境、幸福、成功;消极因素可以是人性中的脆弱、阴暗,可以是人生境遇中的逆境、失败。如果学生能把这层思维突破,那么这段言论的立意也就十分明显了,就是希望人们在生活中不管面对什么,都要能正确而理性对待自己的人生,做到宠辱不惊,不以物喜,不以己悲。
3.宏观把握多则材料,寻找交汇“点”。
这一点是针对多则言论作为文题材料的情况而言。从表面看命题者似乎在审题上加大了些难度。其实不然,笔者认为,这不仅没有造成阻碍,反而给学生打开了审题的窍门。一般来说,文题选择的多则材料里有迹可循,这些言论相互间有共通性,在内蕴上都有其交汇的“点”,而学生要做的就是牵线搭桥,把他们之间的隐藏的“红线”找到,加以提炼总结,立意自见。这颇似数学中寻找“交集”,那还不是一件轻而易举的事情吗?当然,这些做法的前提是读懂读透每一则言论,才能寻找到内里的关联性。如2013届南通市高三第一次调研考试:
子曰:“饭疏食,饮水,曲肱而枕之,乐亦在其中矣。不义而富且贵,于我如浮云。”(《论语》)
除非你们改变,像小孩一样,否则,你们绝不能成为天国的子民。 (耶稣)
那些在名利场上折腾的人,他们既然听不见自己的声音,就更听不见灵魂的声音了。(周国平)
第一则言论的意思很明显:孔子强调安贫乐道,视名利为浮云。第二则言论需作深入思考,耶稣对人类想成为“天国的子民”提出了要求,就是“改变”得要像“小孩”那样,试想,人类需要改变什么才能成为像“小孩”那样呢?“小孩”又有什么东西值得人类为此改变呢?联系现实生活,再结合言论一:人类应把自私虚伪名利等等抛弃,改变自己,拥有孩子的纯真与善良。第三则言论中周国平更是犀利地讽刺了那些在名利场中失去了灵魂的人们,强调人们应倾听内心,坚守自我。宏观把握这三则材料,联系当下生活,学生会发现文题很有现实意义,交汇点在这几个关键词里:名利富贵、孩子般“纯真”、灵魂的声音。该文题立意已经显现,就是呼吁人们不要那么急功近利,应该保持内心中原始的天真即本真,崇尚一种简单生活。
4. 链接社会生活,感悟人生价值。
“学会多角度地观察生活,丰富生活经历和情感体验,对自然、社会和人生有自己的思考。”这既是《普通高中语文课程标准》对语文课程提出的要求,也是衡量学生语文素养的标尺,这一点尤其体现在作文的写作上。因此,学生在确定言论式材料作文的立意时,要能把思维有意识地引导和链接到一些角度,诸如社会现状的思考、自然界的启示、人生价值的定位、道德素养的提升、文化现状的探索等等,只有思考得法了,方向明确了,立意自然不会走偏,甚至能体现学生见识的深远。如2012年广东卷:
醉心于古文化研究的英国历史学家汤因比曾经说过,如果可以选择出生的时代与地点,他愿意出生在公元一世纪的中国新疆,因为当时那里处于佛教文化、印度文化、希腊文化、波斯文化和中国文化等多种文化的交汇地带。
居里夫人在写给外甥女的信上说:“你写信对我说,你愿意生在一世纪以前……伊雷娜则对我肯定地说过,她宁可生得晚些,生在未来的世纪里。我以为,人们在每一个时期都可以过有趣而且有用的生活。”
【关键词】木工刀具;新材料;新技术;新工艺
近年来,现代化木材加工工业发展迅猛,木质复合材料的加工因此得到了高速发展。随着人们环保意识的增强,人造板工业,如纤维板、刨花板、胶合板、层积材和竹木业等木质复合材料的出现得到了越来越多的发展空间。这些传统的木工刀具材料已不能满足工艺要求。目前我国是亚洲生产中密度纤维板(MDF)最大的国家。2001年强化木地板实际产量已增至6000万m2,如此大量增长的需求对切削加工工具提出了新的要求。在切削人造板等木质复合材料时使用的刀具材料主要是硬质合金,硬质合金的耐磨性、耐热性和硬度很高。但由于木材本身具有很高的各向异性结构,使得与刀具的摩擦系数很大,而且木质复合材料本身既含有造成刀具机械擦伤的硬质点,又因某些人造板表面还有难以加工的硬质涂层,有引发刀具发生化学腐蚀的酸性介质,这些都会加剧刀具磨损和腐蚀,不仅大大缩短了使用寿命,而且严重降低了产品的质量,进而影响了产品的加工成本和生产效率。现有的硬质合金刀具在耐磨和耐腐蚀性方面已经不能满足要求,为了达到良好的经济效益和社会效益,市场迫切需要高性能的、高质量的木工加工刀具。
一、木工刀具新材料
通常用于木工刀具的切削材料主要为碳素工具钢、合金工具钢、斯太立合金、高速钢等,这些材料常用于低切削速度、低进料速度和加工精度要求不高的场合,如刨刀、锯片、铣刀等,一般用于实木加工。随着纤维板、刨花板、胶合板和层积材等木质复合材料的出现,这些传统的切削材料已不能满足工艺要求。原用于金属加工的硬质合金材料,现广泛地应用于木材加工用刀具,并逐渐替代了高速钢等材料,提了生产效率和加工质量。常用木工刀具的物理机械性能如下表1示:
从上表可知,聚晶金刚石和立方氮化硼具有极高的硬度和耐磨性,特别是聚晶金刚石,其显微硬度可达10000HV,是刀具材料中最硬的材料。同时它的摩擦系数小,热膨胀系数低,与非铁金属无亲和力,切屑易流出,导热率高,切削时不易产生积屑瘤,可以避免热量对刀刃和工件的影响,因此刀刃不易钝化,切削变形小,可以获得较高质量的表面。能有效地加工非铁金属材料和非金属材料,如铜、铝等有色金属及其合金、陶瓷、各种纤维和颗粒加强的复合材料(尤其是实木和胶合板等复合材料)。超硬刀具材料包括金刚石刀具和立方氮化硼刀具,其中以人造金刚石复合片(PCD)刀具及立方氮化硼复合片(PCBN)刀具占主导地位。超硬刀具近40%用于木工刀具。PCD木工刀具主要可分为PCD锯片和PCD成形铣刀两大类,PCD锯片是将PCD刀齿焊接在锯片基体上再经刃磨后形成,其结构与硬质合金锯片类似,不同之处是PCD锯片的前角较硬质合金锯片小,一般为50~100,楔角为650~750,锯片规格一般为Φ100~450mm,锯齿数可多达72齿。PCD成形铣刀的主要品种有用于加工实木地板、复合地板、强化木地板、竹木地板的修边刀、榫槽刀及PCD家具成形刀等。PCD成形铣刀的切削速度可达3000m/min,走刀量可达每分钟数米,刀具耐用度是硬质合金刀具的几十倍甚至几百倍,由于具有高效率、高耐用度等特点,尤其适合于大批量加工。
二、木工刀具的新技术
随着木工行业的技术进步和快速发展,木材加工企业的很多设备都需要根据工艺要求,进行特殊设计和制造。这些专用设备具有特别的用途、很高的切削速度和很大的生产能力,因此,对刀具的设计、刀体材料、切削材料、重量和精度都有很高的要求。目前双端铣刀具的线速度已达110m/s、进给速度高达180m/min,最高可达300m/min;最快的木工四面刨床的进给速度为600m/min;CNC加工中心的主同高速已达5万r/min,进料速度达到200m/min。高速切削能有效地提高生产效率,提高设备的运转效率,同时可以减小刀具的切削力,提高工件的加工表面质量,延长刀具的寿命。超微颗粒、特殊牌号的硬质合金和金刚石的广泛应用,为高速切削刀具提供更广阔的发展空间。
制造精度随着机械加工业的发展,制造木工刀具的机械精度越来越高。先进的检测仪器和检测手段,提高了木工刀具的制造精度,刀具的公差已达微米级精度。木工刀具精度等级的提高,不仅提高了工件的加工质量,也为高速高效切削提供可靠的保证。安装精度除刀具的制造精度外,刀具在机床上的精确安装也非常重要,它不仅影响刀具本身,也影响着机床的使用和寿命。改善刀具的夹持方式是提高刀具安装精度的有效方法。通常刀具都是带有中心孔的盘类刀具,与主轴的配合一般为基孔制,小间隙配合,在低速运转时,不会产生显著影响。但对于四面刨和双端铣类机床,在使用盘类刀具时,应采用液压夹紧轴套,完全消除了液压轴套和刀轴之间以及轴套和刀具之间的配合间隙,保证了刀具回转中心和刀轴旋转轴线一致,提高了刀具回转精度、定中心精度和动平衡精度。对于CNC设备,则采用锥度定位夹紧,如ISO、SK系列锥度夹头、HSK中空锥(下转第221页)(上接第216页)度夹头等,这种夹持方式提高了刀具的定位精度。轻金属刀体,可以降低刀具的重量,提升动平衡等级。金刚石刀具的制造精度已达微米级精度,采用先进的夹紧技术,不仅提高了刀具的装夹和定位精度,而且提高了刀具的运转精度,保证了产品的加工质量,同时也延长了刀具的使用寿命。
三、木工刀具的新工艺
随着一些新材料的使用,木工刀具走向了多元化的发展。这些新材料在某些力学、物理性能方面具有传统材料无法比拟的优势。近年我国木材工业发展迅速,家具和地板生产在全球市场上占有重要地位,产品在国际市场的竞争力不断增强。为进一步提升产品的档次和市场竞争力,对木工机械和木工刀具都提出了新的要求。目前,普通切削材料的机械加工刀具已不能满足新工艺要求,木工刀具正向着超硬材料、高速高效和高精度方向发展。切削材料,如立方氮化硼(CBN)、聚晶金刚石(PCD)、涂层金刚石(CVD)和单晶金刚石(MCD)等超硬材料的相继问世,涂层处理毫无疑问是当今研究和开发最多的技术。美国、德国、波兰等国家在这方面的研究很多,主要是针对涂层结合力、磨损机理、涂层材料性能比较等等。多层涂层、多元复合涂层以及金刚石涂层、CBN、CN涂层将是未来刀具涂层的发展方向。另外,PCD刀具的应用也非常多。德国的蓝帜(Leitz)公司是世界生产木工刀具最有名的公司之一,他们已经研究出比PCD刀具耐磨性还要高数十倍的MCD单晶金刚石刀具。无疑对木工刀具行业的发展起到积极的推动作用。木工刀具的制造精度日益提高,不断出现新的刀具设计和新的产品。
【关键词】导师制;毕业论文;材料化学;本科
本科生毕业设计是高校本科教育的一个重要部分,是培养大学生综合素质的重要教学形式,提高学生运用知识和技能分析、研究、解决问题能力,是对大学生本科四年学习成果的阶段性总结和审核,同时也是大学生从事科学研究的最初尝试。
本科生,尤其是理工科的学生在大学阶段普遍缺乏系统的从事科学研究的经历,因此,有必要经过本科毕业设计这样一个过程的系统训练为以后继续深造从事科研或者服务社会打下基础。同时,本科生毕业设计对于高校实现人才培养目标、加强学生的知识综合运用能力、培养学生的科学研究能力及独立工作能力、培养具有创新精神和实践能力的专门人才等方面,都具有重要意义。因此,完成本科毕业论文是每个大学生毕业的基本条件[1-2]。
1 材料化学本科毕业论文的现状及原因
材料化学专业是研究从制备到废弃全过程中材料的化学性质,其研究范围很广,既包含了整个材料领域,又包括各类应用材料在有机和无机等多领域的化学性能,它是一门应用基础理论和方法研究解决在工业化生产中与化学和材料有关的问题的学科。它既是材料科学的一个重要分支,又是化学学科的一个组成部分。材料化学跨越了材料和化学两大类学科。是一门既具有交叉边缘学科性质又含有应用理学性质的综合性学科。同时,正由于材料化学学科的交叉性和复杂性,从而导致在日常的教学过程中凸显出相对于其他传统学科所不同的教学难点和盲区。这就给学生在平时的学习提高了难度,也对教师的教学过程提出了更高的要求。
于此同时,由于近年来高校的扩招,高等教育由精英化向大众化不断的转变,高校学生的综合素质也在逐年下降。高校教师指导的学生和毕业论文的数量大幅增加,从而导致每个学生得不到足够的指导。并且在考研、就业等诸多因素的影响下,很多大学生无法提供足够的时间和精力于毕业设计方面的工作,对毕业论文持应付态度,得过且过,导致论文质量普遍不高。毕业论文工作易流于形式有的选题偏大或选题落后于当前社会和科技的发展水平;有的理论与实践不相符,内容空泛,缺乏现实依据和说服力,更没有从理论到实践转化,解决实际问题的能力;有的试验设计和研究技术路线不合理,试验数据错误;有的毕业论文仅仅是罗列了相关的文献内容,简单概述他人的成果与现状,并没有提出自己的理念和想法,甚至存在着抄袭论文的恶劣行为。在这样的背景下,尽管学生完成的毕业论文已经达到了所需的某些硬性要求,但其论文的质量并没有实现质的变化。因此,改变本科毕业论文的现行状况,提高本科毕业论文的质量,已经成为当前高校迫切需要解决的现实问题[3]。
2 提高本科毕业论文质量的几点对策
2.1 提高对毕业论文重要性的认识
本科毕业论文不仅仅是一个常规的本科教学环节,它是高校实现高层次人才培养的重要辅助手段,是本科教育理论与实践相结合的首要环节,是学生对四年所学的理论知识进行深化和升华的重要过程,是学生进入社会前的综合技能训练。要想提高本科生毕业设计论文的质量,首当其冲的是要提高对其重要性的认识,不仅仅是对学生,同时也是对老师的要求。通常可以采取动员大会、学术论文大赛等多种方式,进行广泛宣传,从而使教师、学生乃至管理人员认识到毕业论文工作是教学环节的重要组成部分,是学生科研能力、实践能力、信息检索能力形成和提高的重要过程,是其他教学环节无法取代的。
2.2 加强过程管理,实施质量监控
毕业论文设计的全过程需要学生、指导老师和组织协同配合,以学生为毕设主体,指导老师为主导,组织管理提供保障。从毕业论文的实施过程来看,主要包括从选题到答辩等诸多环节,每一个部分都需要制定相关的规章制度和要求,从而使毕业设计的管理更加合理规范。具体到每个环节,首先应严把命题关,完善选题管理办法,所选题目应具有时效性。其次要明确指导教师的资格,指导教师的专业知识结构和教师的指导水平直接影响着学生毕业论文的质量。最好毕业论文的组织撰写,教师应明确各阶段的要求,检查进行情况,并及时总结出现的问题加以指导。毕业论文在经过指导老师和的审查合格之后,学生才可进行毕设答辩,同时成绩的评定标准必须坚持公平公正,实事求是的原则,只有这样才能够保证毕业论文的质量。
实施质量监控机制也是提高毕业论文质量的一项非常重要的措施,监控机制主要包括初期检查、中期检查和后期检查三个部分。由校、院、系三级共同承担整个机制的运行和管理,对毕业论文工作的每个环节实行跟踪监督,结合本科教学评估的标准和要求,强化过程管理,严格执行和落实各项制度,保证毕业论文质量的提高。
2.3 全面实施导师制,充分发挥教师的指导作用
指导教师作为毕业设计全过程的主导,发挥着重要的作用,建立指导教师的筛选机制,保证指导教师队伍的高质量,形成一支责任心强并且科研经验丰富的指导教师队伍,这是提高毕业论文指导质量的强有力保证。在学校鼓励学生进行学术探索和课题申报的大环境下,应尽快确定本科生指导老师,鼓励学生积极参加指导老师的研究课题。在科研实践过程中,学生发现新的问题,分析并解决了这些问题,在不断的发现和解决问题过程中,学生不仅可以巩固课堂所学知识,而且学生的思维也得到了应有的训练,使其科研创新意识和创新能力得到不断提高。这些不仅可为后期的毕业论文的开展奠定基础,为毕业论文质量的提高提供了可能,更为以后继续深造从事科研或者服务社会打下基础。
3 科研导师制的特点
科研导师制是多层次本科生导师制的实施模式之一[4-5]。以科研作为纽带,充分利用教师的科研能力让学生参与课题研究,促进教师在育人中的主导作用。本科生导师制度不同于研究生阶段实行的导师制。本科生导师制度的特点主要有以下几个方面:
3.1 以学生为本,师生积极互动
实行科研导师制,主要目的在于培养高校学生的创新思维,提出、分析并解决问题的能力,提高学生在科研方面的思维和能力。在高等教育大众化的时代,为了满足不同的需求,高等教育必须在实施群体化教育的同时适时的提供个性化学习的机制,以个性化教育的实施有效的补充群体化教育所带来的在个体方面的不足。
3.2 注重培养学生的科研意识和科研能力
在大众化高等教育的现行模式下,绝大多数的学生依然将大部分的精力停留在书本上,缺乏独立开展开学研究的能力和实践训练,也很难有机会将自己的想法和创新应用于实践。但在科研导师制的模式下,学生在老师的指导下有目标、有步骤的进行科研研究,既可以将自己的创新思维付诸研究实践,又能提高科研创新能力。在科学研究过程中,导师也可以全面深入的了解不同学生的特点和专长,从而制定出适合不同学生的学习方案,使学生在研究实践的整个过程中,科研意识和科研能力都能得到不断的提高[6]。
3.3 操作性、实践性较强
科研导师和学生之间通过一个有价值的科研课题相联系,围绕着这个课题双方展开交流和沟通。科研导师要想引导学生深入课题进行研究,产生独到的见解,富有创新性,实用性,就必须加强实践环节。只有深入到实践中去,才可以让学生对课题产生更深层次的理解。
3.4 工作具有延续性
通过本科生导师制度的建立,帮助学生树立正确的人生观、价值观、世界观,制定科学的专业学习计划,确立明确的专业发展方向。在校四年期间,除常规教育之外,学生还接受了导师从科研到工作、从思想到行为各个环节全方位的教导,使学生得到全方位的提高。
4 科研导师制在本科毕业论文指导过程中运用的重要意义
本科毕业论文中所存在的诸多问题,既有学生主观上的原因,也有教学和管理上的客观原因。总的来说,所反映出毕业生科研意识淡薄、科研态度不够端正、科研能力低下等问题是相当突出的。导师制有利于培养本科生的科研意识,端正科研态度,提高科研能力。为毕业论文指导工作提前打下坚实的基础,可以有效地解决毕业论文中存在的诸多问题,对毕业论文质量的提高具有显著的促进作用。
本科生导师制实行的根本目标不在于提高学生从事科研的能力,而是旨在锻炼学生的创新思维,促进学生的个性化发展,开拓其眼界,并同时使其科学实践能力得到提高。实施本科生导师制,可以让学生多层次领域学科的学习成为可能。这种教育模式也为大学生对自身潜能的在开发提供了机遇。同时,学生较早的参与到科研活动中去,在科学实践中学生可以不断的发现和提出问题,从而提高了学生观察和解决问题的能力。
本科生导师制也是一种教学相长的过程,在科研之余,导师同时要负担起引导学生树立正确的人生观、价值观、世界观,这些都要求导师在平时的工作和生活中不断提高对自身的要求,自觉加强专业知识的学习,以身作则,从而更好的发挥引导和榜样的作用。
本科生导师制也是对我们现有的学生思想政治工作的一种补充。随着网络对高校思想政治工作带来的强大冲击,以及大学生对新事务接受能力强但分辨能力弱的特点,更需要对他们进行正确的引导和教育。学生与导师之间、同学之间开展积极的思想交流,要求学生提出并论证自己的观点,并能够接受他人建设性的批评和建议。这种教学方法可以培养学生的独立思考能力,不仅有助于学生的学业,而且还有助于通过迁移培养学生的其他能力。
综合分析以上情况,本研究项目拟探讨将本科生导师制工作与学生毕业论文指导工作结合起来,本科生从低年级就开始参与到导师的科学研究工作中来,改变现有学生在大三下学期甚至大四才着手毕业论文工作的运行模式,改善现有导师制的运行状况和提高本科毕业论文质量。作为探索专业发展特色和提高教学质量的新运行模式,值得深入研究和探讨。
【参考文献】
[1]田春生.目前我国高校本科毕业论文的问题及对策[J].中国青年政治学院学报,2010(4):63-67.
[2]教育部办公厅.教育部办公厅关于加强普通高等学校毕业设计(论文)工作的通知.教高厅[2004]14号[Z].
[3]高慧,涂道伍.本科毕业论文存在的问题与对策[J].黑龙江教育:高教研究与评估,2010(7):77-78.
[4]方小玲,肖文.本科生导师制的实践与思考[J].湖北教育学院学报,2007:6.
关键词:无机非金属材料专业;毕业论文;撰写;指导
中图分类号:G642 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)25-0271-02
本科毕业论文是完成本科教学计划,实现本科培养目标的重要阶段,是人才培养不可缺少的重要环节[1]。与其他专业相比,无机非金属材料专业具有如下特点:①工作量大。该专业的学生通常选题为陶瓷粉体、混凝土、纳米材料等方向,而上述材料的制备需要进行系统的实验方能获得较为理想的结果。在制得产物后,需要借助分析仪器进一步对材料的物相、形貌等进行一系列的表征,方能确认实验产物。有时还需继续研究产物的性能;②结果具有不确定性。虽然依据已有文献,可大致推断出生成产物,但在实验时往往采用新的方法或者对原有的工艺进行改进,因此实验过程是全新的,只有通过分析仪器的检测方能最终确定实验产物的实际组成及形貌,故而经常会出现实验结果与预期不尽相同的情形,需要补做实验或对数据进行深入的理论分析。无机非金属材料专业的毕业论文是完全依赖实验结果而成文的,实验结果的好坏直接决定毕业论文的质量。因此,在选题后如何开展毕业论文的实验、制得产物后如何进一步对其进行检测与表征、获得实验数据后如何进行毕业论文的撰写,是无机非金属材料专业的本科生需要重点学习和掌握的,也是指导教师需要重点把握和指导的内容。本文从高校无机非金属材料专业本科毕业论文指导的三个方面:毕业论文实验、数据分析、论文撰写分别作以介绍,并对无机非金属材料专业毕业论文撰写中常见的问题进行分析。
一、毕业论文实验
由于选题决定了整个毕业论文的方向和内容,在进行选题时,需要指导教师提供一个大致的研究方向与课题,让学生下载相关文献阅读,在短时间内对课题的可行性、可操作性进行评估,并依据自身的水平判断自己能否胜任。有的课题在设计之初就是探索性的实验,需要学生的积极配合与主动参与。如果是一个前沿性的课题,可参考的文献比较少,学生觉得开展实验有困难,则对其完成论文将是一项不小的考验和挑战。因此,需要指导教师与学生共同探讨,确立一个合适选题[2]。在对课题进行充分调研的基础上,使学生了解课题的意义与价值,熟悉国内外研究进展情况,详细掌握本课题材料的常用制备方法或者本制备方法制备过哪些材料。通过前期调研,制定符合学生和实验室情况的实验方案,并严格按照进度计划开展实验。在实验时,要求每个学生必须准备一个实验记录本,详细记录每次实验的日期、试剂及用量、使用仪器条件、实验过程、反应现象、产率等数据,以备实验结果出现问题或需要重复结果时有依据可查。应指导学生规范操作,比如使用易挥发、腐蚀性强、有毒物质必须带防护手套,并在通风橱内进行,中途不许离岗等等。只有在规范的操作下,才能得到正确的实验结果。任何一个步骤的疏漏,都会导致结果的偏差。例如,在纳米材料的制备过程中,通常应该使用去离子水和无水乙醇分别洗涤3次,而有个学生为了节省时间只用去离子水和无水乙醇各洗一次,当制备完样品进行检测的时候,发现反应原料残余的离子没有洗净,影响了产物的纯度,导致该学生耗费了更多的时间来补做实验,重新检测。不仅耽误了实验进度,浪费了实验试剂,同时也增加了检测费用。这一方面是由于学生态度不够认真,操作不规范导致的,另一方面也督促指导教师,需要随时把握学生实验进度,在关键的操作环节予以指导和点拨,这样才能保证前期实验结果准确,实验按照设定的计划完成。
二、数据分析
对于无机非金属材料专业来说,通常需要借助于X-射线衍射、差热―热重分析、红外光谱、扫描电镜、透射电镜等检测手段对材料进行表征。其中,前三种检测手段的数据通常是以“.CSV”格式提供的,需要使用Origin软件绘图;后两种检测手段的数据通常是以照片形式提供的,但有时由于技术原因导致照片不够清晰等,需要掌握photoshop软件的相关应用。在性能检测后,大部分实验数据都是以图表的形式体现在毕业论文中的,需要教会学生使用相应的操作软件。下面分别对各软件涉及数据处理的使用要点作以简单介绍。
1.Origin使用要点。Origin的使用教程有很多,可让学生自行下载学习。在毕业论文撰写的过程中,需要向学生强调图片格式的问题,例如做出的图片如何插入文档等。在Origin绘图后,通常会出现一个只有左侧坐标轴和下部坐标轴的图形,坐标轴刻度向轴外。大多数学生在将图插入文档时往往忽略了这一点,没有注意到图形没有四周的边框和刻度问题,直接将图片粘贴到文档里,导致图形格式不够规范。因此,需要在Origin中将坐标轴设置好。
2.HighScore使用要点。在X-射线衍射检测后,指导教师可让学生使用Origin绘出产物的谱图,并与参考文献中理论产物的数据进行比较。如果无杂峰出现,且衍射峰出峰位置、相对强度与参考文献均一致可直接认定产物;如果是未知产物,只知道物质中所含的元素,通常使用“HighScore”软件进行物相匹配,获得产物的晶相结构。在出现的一系列与产物衍射峰相匹配的卡片中,选择与理论产物最为接近的即可。若为混合物,则应逐个点击出现的卡片进行对比分析,确定衍射峰的归属。
3.Photoshop使用要点。使用扫描电镜、透射电镜检测样品后,当噪点较多或者是对焦不准确使照片不够清晰,对比度较差时,可使用Photoshop对照片进行简单处理。首先,打开图片后,选择工具栏上的“滤镜”―“杂色”―“蒙尘与划痕”(一般选默认值即可)―“好”;其次,选择工具栏上的“图像”―“调整”―“曲线”―按住曲线中间黑点进行调节,至满意为止―“好”。此外,还可用Photoshop将图片加上标尺等。
三、论文撰写
1.绪论。绪论部分需要查阅大量的参考文献,指导教师需向学生强调应查找最新的、与课题紧密相关的中文及外文文献,包括专著、资料等,查阅的资料要有学术性、前沿性、理论性。直接查阅的文献不应少于10篇,在撰写绪论部分时要紧扣论文题目,注意行文逻辑顺序,通常按如下层次撰写:①引言:介绍研究内容及其作用(意义)有何价值及应用;②国内外研究进展:该项工作(或者该项方法等)目前在国内、国外的研究进展情况,存在哪些不足或在哪些地方尚需改进;③本课题阐述:介绍该项工作目前在哪些领域进行了应用,或该方法目前已应用在哪些材料制备中;④本文的研究目的与内容。
2.材料与方法。在本科生的毕业论文中,通常可将材料与方法单列一章,详细介绍本实验使用的试剂、仪器及样品制备及检测方法。若论文研究内容较多,在制备不同条件下样品时,使用的仪器与试剂有较大变化,需要各列成章,则“材料与方法”内容可放入各章中分别介绍即可。
3.结果与讨论。此部分为整个毕业论文的核心部分,不仅是对前期实验结果的一个汇总,更能够体现本科生进行数据分析的能力。因此,需要学生考察不同条件下样品的性能进行比较,从而得出最佳条件,并将绘制好的图片放入,对其中的数据进行分析、比对。
4.结论。结论部分往往是提纲挈领的,是对整个实验结果讨论后的升华与凝练。结论部分反映出学生的论文工作是否有意义,对其他实验是否有借鉴作用。
5.摘要。论文的摘要是整个论文画龙点睛的部分,需要重点介绍:课题的意义、实验方法、实验现象、结论。通常摘要部分应该在完成前面几部分内容后最后撰写。在论文撰写过程中应力争做到“三符”:符合格式规范、符合认知顺序、符合严谨行文。
四、毕业论文撰写过程中的常见问题
1.实验记录不清。在刚开始做实验的时候,很多学生能够把实验数据记录得很好,但是随着实验的开展,由于忙于实验操作,往往就遗漏了数据的记录,导致数据记录不详尽。因此,需要指导教师反复向学生强调做好实验记录的重要性,并定期进行检查。
2.格式不够规范。格式规范的毕业论文,不仅能够准确反映论文的真实数据,同时也是学生自身综合素质的体现,很多学生的毕业论文中存在角标不规范、标题格式不正确、参考文献引用混乱等问题,因此,需要引导学生在撰写论文的过程中养成良好的习惯,认真检查每一处错误。
3.理论深度不足。通过专业课程的学习以及毕业论文实验的操作后,大部分本科生没有将各项知识融会贯通的能力,因此,在数据分析时,需要教师加大力度指导,使学生知其然知其所以然,从而加深对课题意义和价值的进一步理解。
总之,在无机非金属材料专业毕业论文撰写的过程中,需要指导教师全程指导、用心指导。高质量的本科毕业论文不仅仅反映了学生的综合能力,也体现了学校的整体教学水平。广大论文指导教师都应重视这项工作,不断积累经验,集思广益,从而推动学校教学水平的进一步提高。
参考文献:
[1]孙洁.英语专业毕业论文的撰写指导及问题探讨[J].时代文学(双月版),2007,(4):230-231.
小学生思想政治教育工作是用正确的思想观念、政治观点、道德规范,对其施加有目的、有计划、有组织的影响,帮助孩子们在人生之初扣好第一粒扣子,使他们逐步成长为符合中国特色社会主义建设需要的有理想、有道德、有知识、有纪律,具有高尚思想品德的社会有用之才。小学生的思政教育工作,
要做到
“五个注重”:
一要注重循序渐进。
小学阶段的教育,
在人的一生中起着重要的启蒙作用。
小学生的思想既存在单纯、可塑性强的特点,又存在注意力难以集中、
心理承受能力较差的弱点。所以,对小学生进行思想政治教育要注重内外部因素相结合,
把情感态度和价值观的要求渗透于日常教学之中,
逐步提高学生的品德修养,
培养他们的良好个性和健全人格。
二要注重班风建设。班级是小学生的主要活动场所,营造一个健康向上的班集体,有利于培养学生积极进取的思想意识。
要注重因人施教,营造温馨班级,
充分发挥学生各自长处,
为班集体建设作出应有的贡献。要引导学生自觉投身于思想政治的学习当中,促动孩子们在积累个人学识的同时,积极投身集体活动和社会实践,培树自觉主动为大家、为班集体、为社会服务意识。
三要注重言传身教。“师者,传道授业解惑也。”教师在教学过程中坚持传播正能量,
做学生的榜样,
这是师者的天职,更是教师的毕生追求。教师要增强责任意识,
以良好的师德影响学生,要把管理与育人、教书与育人有机结合,沟通师生之间的感情,使学生在愉快的情绪体验中接受教育,以收到“亲其师、信其道”的效果。
四要注重正面教育。
教育好下一代任重而道远,
需要体现于日常润物细无声的教学工作之中。
教师要坚持以正面教育为主,
使小学生坚定爱党爱国的信念,
树立强烈的民族自豪感和自信心,
从小培养孩子们开放、创新、竞争意识。
工作中要“偏爱”后进生、严爱优等生、博爱中等生,
引导学生一起成长进步。
五要注重实践活动。
学生优良品德的培养,离不开广泛的实践活动。通过适时组织学生开展各种课堂内外系列实践教育活动,
为学生提供充足的“互动机缘”,让学生汲取更多的“优良养分”。
诸如开展文明服务、敬老爱幼、助人为乐等活动,可以最大限度地提升学生的兴趣爱好,
激发学生的求知欲望,淬炼学生的品格情操,从而促其不断自我成长,培养出新一代
“四有”新人。
总之,
单一的方法难以达到教育的目的,必须相互补充、配合,充分调动和激发小学生的积极性、能动性、主动性和创造性,
论文关键词:教育研究;方法;教育改革
论文摘要:重视教育研究方法旨在从根本上提高教育研究质量,写好教学研究论文也是为了更好的指导教学。本文旨在探讨教育研究的内涵及重要意义,以及教育研究论文的写作要领。
一、教育研究的内涵及重要意义
教育研究是以教育现象为研究对象,通过对其进行解释、分析、探讨以及控制和处理最终获得一般性的教育原理和规律的研究活动。它是有计划的、系统的完成从现象、问题到答案或规律探索的一整套过程。教育研究的重要意义包括以下几个方面:
1.促进教育改革
第一,通过良好的教育研究,促进教育思想观念的转变;第二,通过教育研究,探索教育改革的途径与思路,为教育行政部门制订计划、规划与决策提供咨询和依据;第三,通过教育研究,把教育、教学和管理纳入科学的轨道。
2.提高教育研究水平,更好的指导教学工作
随着教育改革的深入,教育领域问题的暴露,越来越要求加强教育研究。在教育改革和发展中,教育工作者及教学研究人员应该积极参与教育研究, 逐渐提高研究能力和水平。但是,与教育改革深入和发展还不相适应。通过在《高等农业教育》杂志刊发的研究成果中反映的共同问题是:经验性文章多,有理论深度的文章少;描述性文章多,定量分析文章少;空泛议论文章多,实验研究成果文章少;旧题重作文章多,开拓创新文章少。这些都反映了一些教育工作者及教学研究人员的教育科学研究能力和水平不高。如果在原有基础上,更加重视教育研究,讲究研究方法,积极主动地开展教育科学研究实践,就可以促进教师、提高研究水平,产生高质量的研究成果。
3.促进教育研究方法科学化、现代化
教育科学研究方法不仅是方法论范畴中的一个分支学科,而且是教育科学体系中一个十分重要的领域。几十年来,随着新技术革命的兴起和对人才研究的重视,世界范围的教育改革广泛深入地发展,带来了教育领域一系列新的变革,从而引起了方法论上的深刻变革。
二、写好研究论文,保证研究质量
教育研究论文是教育研究成果的载体,是教育研究质量的重要标志。它对交流和推广教育研究成果、教育经验,促进教育教学改革,提高教育质量和教育管理水平起着重要作用,总之,论文丰富了教育科学,因此要重视教育论文的写作。教育论文的写作要领如下:
(一)论文结构与要素
1.引言:
一般说来,引言部分通常应表明作者选择其论题的目的和动机,也可以提供有关该论题的背景介绍。换言之,引言部分需要说明作者为什么要选择该论题,以及作者对该论题的掌握情况。在这一部分,作者可以提出将要讨论的问题,或是将要论证的观点,或是在文章中将要运用的理论依据或研究方法。
2.正文:
正文是论文的主体部分。为了能够证明中心论点,建议作者将中心论点分为几个分论点来仔细逐一论述。在提出分论点之后,用数据、材料、事实等来论证其正确性。或是用反面的例子和公认的错误的观点来进行反证。 转贴于
3.结论(或称结语):
结论部分是论文的重要组成部分。在结论部分,作者可以总结已论证的观点,或换一种方式表述论文的主题;也可以回答论文的引言部分所提出的问题。同时,还可以指出本文研究的不足之处和进一步需要研究的问题。应该注意的是在结论部分切忌引出新的论题。
正文后应附注释(引语、必要的专用名等)和参考文献(一般应不少于3种),参考书目应详细列明书名、作者、出版地点、出版社和出版日期。
1)注释:一律用脚注。如果在行文中需要对文章某处加以进一步说明或标明文中引用别人的话语的出处,都可采用脚注的方式在本页页脚将其注释出来。
2)参考文献论文所选用的参考书籍应在5种以上,参考文献应具学术性和权威性。中英文籍分开列出,且不必翻译。论文的正文之后需另取一页附参考文献。
(二)教育研究论文的写作步骤
1、撰写步骤
1)拟写提纲
拟定提纲要项目齐全,能初步构成文章的轮廓;要从全面着眼,权衡好各个部分。
2)撰写初稿
a初稿的内容尽量充分丰富,以方便修改定稿。但要防止一味地堆砌,写成材料仓库。
b要合乎文体范围。文句力求精练简明,深入浅出,通顺易读,避免采用不合语法的口头语言或科技新闻报道式文体。
c要写得干净些、清楚些。初稿最好使用页面字数不太多的稿纸,四周有足够的空余之处,以便于进行增、删、改、换等。
3)修改定稿
a修改观点:一是观点的修正,看一看全文的基本观点以及说明它的若干从属论点是否偏颇、片面或表述得不准确;二是观点的深化,有无深意或新意。
b修改材料:通过材料的增、删、改、换,使文章支持和说明观点的材料充分精练、准确和鲜明生动。
c修改结构:对文章内容的组织安排作部分的调整。
d修改语言:包括用词、组句、语法、逻辑等。作为学术性的文章,语言应具有准确性、学术性和可读性。
教学实践活动离不开教育理论的指引,因此教育工作者及教育研究者应该高度重视教育研究工作,实事求是、扎扎实实的做好教育研究论文的撰写工作,真正获得高质量的研究成果。我们要充分结合自己的学习工作实践活动,积极探讨教育真理及教学规律,不断提高自己的研究水平,从而从根本上提高教育质量。
参考文献:
关键词:科研创新;创新方法;科研训练
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)51-0074-02
《科研导论课》是高校针对在校本科生开展的科学研究训练项目的先导性课程,是培养本科生作科学研究基本素质能力,使其能够在教师指导下,以学生为主体开展的一项课堂外科学研究训练活动。
一、《科研导论课》的由来
20世纪60年代,美国麻省理工学院(MIT)创造性制定出了“Undergraduate Research Opportunity Program”(大学生科研机会计划),该学院大约有70%本科生在大学四年期间参加过这个活动[1]。20世纪80年代起,美国多数研究类高校,例如斯坦福大学(Stanford University)、哈佛大学(Harvard University)等开始开展“Student Research Training”大学生科研训练计划。为了加强本科生的科研工作,美国加州大学伯克利分校于1997年还专门成立了本科生科研办公室(OUR)(Office of Undergraduate Research)[2]。
在我国,清华大学走在时代前列,参照UROP计划,从20世纪90年代年开始实施“SRT”计划。浙江大学1998年开始实施大学生科研训练计划。进入21世纪,众多的211高校开始开展大学生科研训练计划,并开设先导性课程《科研导论课》。
高校必须拥有世界一流的不断拓展知识和较强创新能力的研究型教师;给大学生提供科学研究的机会,从一年级开始就鼓励学生与教师共同研究,从合作研究逐步发展为独立研究,同时开设更多提高创新能力的课程,为学生提供科学研究的机会和提高能力的机会,帮助学生逐渐过渡到可以独立开展研究项目。
“走自主创新道路,建设创新型国家”,国家中长期发展战略里面提到此点,走自主道路核心是培养创新能力强的人才。本科生培养的目标也悄然发生变化,由德智体美劳全面发展转变为有思维有体力的创新型人才。培养创新能力强的学生,除了教授他们基础知识和专业技能之外,还必须经历社会实践、工程实习和科学实验的学习和训练[3]。
二、创新性教学内容
结合研究型人才培养的目标,《科研导论课》是为本科生开设的一门必修课,针对对象主要是一年级新生,课程主要目的就是使本科生具有科技文献资料收集、整理、加工与使用的能力,使学生拥有基本的科学研究的基本能力,能够帮助学生完成研究型的课程或研究型的毕业论文;或者学生通过该门课程的学习,全面掌握科技文献查阅和学术论文写作的方法,帮助其在将来工作中或者研究生阶段打下良好的基础[4]。
根据课程的主要任务,突出对学生创新能力的培养,本课程主要包括以下八部分的教学内容:
1.科学研究概论,包括科学研究的概念、特征、类型及科学研究的过程等内容。科学研究主要特征是研究者具有明确的研究目标或目的,研究具有良好的理论基础和方法设计,科学研究应能对逻辑上发展的假设进行测试,以寻求经验数据的支持,研究应能在其他相似的环境下重复,并得到一致的结果,解释数据分析结果所得出的结论应该是客观的,研究结论可推广到一定的应用范围,研究框架应注意简单和经济。要进行科学研究,应客观认识世界,明确研究目标,理清研究思路,设计研究方案,做好基础实验,分析研究数据,得出研究结论。
2.科学研究方法,科学研究没有一成不变的方法,也没有万无一失的共同模式,但它是讲究方法的。包括科学研究的治学境界、科学研究的途径、科学工作者的治学之道(志向、勤劳、学识、恒心、方法、创新)等;科学研究的具体方法有观察法、调查法、测验法、行动研究法、文献法、经验总结法以及案例研究法等。其中,调查法、文献法、测验法是本科生科研基本训练中需要重点加以考虑的。科学研究分四个阶段:构思冥想的准备阶段,苦苦追求的探索阶段,恍然大悟的收获阶段,实践检验、理论升华的验证阶段。
3.科研项目申请与立项,科研项目包括纵向项目和横向项目,纵向项目又分为973项目、863项目、国家自然科学基金项目等。个人进行科研选题时一般程序包括发现问题、提出问题,查阅文献、深化知识,形成假说、确定选题。一份好的申请书使人看了就明白:要研究什么,为什么要研究,怎样研究,要达到什么结果,现在已经做了什么,能否完成研究任务。要求达到题意新颖,效益明确,研究方向符合,完成可能性大,申请资金适度,手续完善。不能只重视项目申请,还应注意立项后开展项目研究。
4.大学生创新训练,教授大学生项目的特点、科研训练任务、选题原则等,还介绍一系列大学生可参与的创新性强的竞赛项目;科学研究评价标准是在前人研究基础上能否有所突破和进展。这是创新性的科学研究,新的结果可能是新发现、新理论,或是新方法、新工艺;也可能是新材料或新器件等。科研训练由指导教师负责指导,有针对性地对学生在文献查阅能力、科技论文写作技巧和文字表达能力等方面进行训练,既可以结合即将进行的设计(论文)工作开展,也可以独立地完成一个训练的题目。
5.科技论文写作,介绍科技论文的基本知识、论文的基本结构、论文每部分的撰写要点等。科技论文写作报告包括以下内容:收集查阅相关文献,选择性阅读、快速分析,系统性地领悟参考文献的内容,构建论文的基本框架;按照逻辑关系撰写提纲,有层次地展开;确定研究内容的二级及三级标题,每一标题都有相关论点,逐步细化提纲;根据细化提纲的顺序,对每个论点进行论述,利用文献资料佐证,表明作者的观点得出相应结论,基本完成初稿;逐步完成内容和对格式进行修改,完成最终论文。
6.论文的图表制作,介绍图表的重要性、图表制作要点,还介绍了Excel、Origin等制图软件的应用。图表具有简单、明了、易于理解和接受的优点,而且便于比较和分析。同样的事实,用文字叙述可能需要进行长篇大论的解释,而且还受语言不同的限制,而用图表则可一目了然,因此在论文写作中应用很普遍。
7.创新方法,引进创新方法课程,介绍创新思维、创新思维方法,打破思维定式,创新思维的规律化总结为思维流动性、思维操作性、思维程序性的创新方法。人们常说“思路决定出路,方法决定成败,工具决定实效”,创新方法以思维创新、方法创新和工具创新为主要内容,创新方法上的突破是实现科学技术跨越式发展的重要基础。
8.介绍工程实例分析,讲授从工程中寻找问题、提炼科学问题、制定研究方法、解决问题的过程研究。首先研究课题的已有研究进展,已经取得的成就,研究基础是什么,其他学者的研究贡献。寻找该研究目前存在的问题和不足,找不符合科学研究标准的情况。在已有的研究成果基础上使之系统化,按照科学研究的研究方法,把这一研究内容继续深入推进,具有创新性,为这一领域的学科发展贡献自己的力量。
三、课程教学的体会
通过《科研导论课》课程的学习,学生能够掌握文献资料查阅的知识、信息资料的处理技能,熟练地利用图书馆传统文献的检索工具和网络资源各类学术数据库来获取科学研究中需要的文献信息,基本掌握科研研究的基本素质与创新意识。通过《科研导论课》的教学,有几点体会:
1.学习的主动性是关键,学习主动性强的同学,积极要求进步,针对研究课题主动思考,翻阅大量文献资料;科学研究始于问题,终于问题;科学研究的过程,实际是不断产生科学思维的过程。
2.须掌握快速学习能力,项目选题确定后,面对大量的文献资料,要学会快速学习能力,学习能力主要体现在如何快速达到前人的水平,要学会分类归纳总结。
3.创新能力须不断提高,本科生选题太大不聚焦,不会提炼创新点,应加强多个科研项目过程的训练;搞科学研究颇像搞侦破,都是运用自己的思维去分析、去推论。科学工作者最重要的一点是要有“创造性智慧”,要有“思想(创意、点子)”。创新就是要做第一流的工作,要有志气去超越前人,去洞彻探求客观世界之奥秘。
4.勤奋是科研工作的基本条件,每一位成功者最基本的素质就是要勤奋,科研工作就是从不断失败中前进,只有勤勤恳恳踏踏实实工作,才有可能在科研工作中有所建树。
5.严谨的治学态度,做学问上要实事求是,不能弄虚作假,要有三严精神:严格的要求、严密的方法、严肃的态度。
6.科学的研究方法,学习是讲究方法的,只有循序渐进,掌握科学的研究方法,才可收到事半功倍的效果。
参考文献:
[1]李思敏.论MIT的UROP方案在我国高校应用[J].时代教育:教育教学版,2010(5):82-83.
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[4]张金磊.研究性学习及其在研究型大学实践[D].武汉:华中科技大学,2006.
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《光电材料导论》是我校无机非金属材料专业2013年开设的专业课程。开设这门课程的原因是:(1)国家在十二五规划中提出了重点发展的七大战略性新兴产业,其中之一的的新材料产业包含了功能材料,而光电材料是功能材料的一种;(2)我校的无机非金属材料教研室的很多老师从事光电材料相关的研究,具备开设这门课程的师资力量。所以在课程的教学内容的选材方面,我们会着重从这两个方面考虑。而教学方法会利用现在的多媒体技术,与传统的板书相结合,让学生更加形象生动的加深对知识的理解[1]。
1 教学内容的选材
在教学内容的选材方面,我们综合考虑了以下几个因素:
首先,学生必须能够有所学,开设一门课程才是有意义的。光电材料是功能材料的一种,为了便于学生循序渐进地吸收理解光电材料的专业知识点,教学内容分成三个方面:光功能材料、电功能材料、光电材料及器件。首先,讲解光功能材料和电功能材料方面的知识点,在具有这些知识的基础上,再讲解光电材料及器件方面的知识,学生们就比较容易理解。
其次,我们结合现在的就业情况及研究热点。我们设置的教学内容,既考虑了学生们以后的就业,也考虑到想进一步深造读研究生的学生们的研究工作。光功能材料方面的教学内容包含了激光材料、发光材料、红外材料及光纤材料。电功能材料方面的教学内容包含了导电材料、半导体材料、介电材料、铁电材料及超导材料,其实半导体材料也是一种导电材料,之所以把半导体材料单独作为一个章节,是因为半导体材料是太阳能电池和LED照明灯的核心材料,这也是为后面的光电材料及器件的讲解做铺垫。光电材料及器件方面的教学内容包含了光电子发射材料、光电导材料、透明导电薄膜材料、光伏材料与太阳能电池及光电显示材料。
2 教学方法的探索
光电材料的内容更新很快,现在的学生不仅应该掌握传统基础的材料知识,更应该掌握最新的知识点,更应该了解光电材料的最新研究进展,而使用多媒体教学能够及时地更新课件的内容,使得教学内容能够跟上最新的研究成果[2],也能让学生及时了解学习最新的材料知识。
多媒体教学还有助于激发学生学习的兴趣[3],因为它在视觉上能够让学生很直观的学习知识,比如:太阳能电池的工作原理,我们可以在Powerpoint(PPT)上给出太阳能电池工作原理图,然后再对照图给学生详细讲解其原理,学生将更深刻的理解其原理。再比如,在讲解光纤的传输原理时,可以通过多媒体技术使用动画,让学生很直观地了解光纤的原理。
但是多媒体教学应该和传统的板书结合起来,因为有些知识仅仅通过多媒体展示,学生可能比较难理解,还需要老师再次将其中的重点和难点板书出来详细讲解,同时也可以加深同学的印象。
同时,我们在整个的教学过程中,采用的是启发式及提问式的教学方法。通过对学生进行提问,启发学生自主思考,加深学生对知识点的理解。
3 课程考核方式的选择
课程考核的成绩包含两个方面,一个是平时成绩的考核,一个是期末成绩的考核。
平时成绩的考核,我们通过上课提问、课后习题、出勤率等方面进行考核。上课提问可以考查学生对上节课内容的掌握程度,还可以考查学生是否认真听讲、是否认真思考问题。课后习题包括两个方面,一个是对课上内容的考查,帮助学生巩固课上知识,另一个是对课外知识的拓展,督促学生课后查阅文献,培养学生的学习能力。
期末成绩的考核,我们采用撰写科技论文的形式进行考核。《光电材料导论》开设在大四上学期,总共24个课时。因为光电材料的内容更新比较快,而教学课时比较有限,通过撰写科技论文的形式,既可以督促学生去更全面的了解光电材料最新的研究进展,又可以锻炼学生查阅文献的能力,培养学生总结文献的能力,有利于大四学生在下学期更快进入本科毕业论文的工作。
4 需要改进的地方
作为本专业开设的新课,在教学的探索与实践过程中,肯定存在一些不足,有很多地方需要我们去反省和改进。我们自己对此进行了总结,具体包括以下三个方面:
(1)在多媒体教学过程中,我们不仅只是使用了PPT这个软件,还应该引入视频,比如,在讲解使用直拉法制备单晶硅时,就可以引入一段视频,让学生更直观地了解使用直拉法是如何制备单晶硅的。
(2)在教学的过程中,我们还应该出示实物,让学生能够直接接触,加深印象。可以出示实物包括光纤、发光二极管LED,单晶硅片和多晶硅片(这时,还可以教学生从宏观上如何分辨单晶硅片和非晶硅片)、ITO玻璃、闪锌矿及纤锌矿结构模型等,不但增强生学习光电材料的兴趣,而且让他们对光电材料实体有直接的感性认识[4]。
(3)在教学过程中,我们还应该加入两个学时的讨论课,老师布置一个题目,让学生课后准备,几个学生一组,进行资料搜集与整理,然后让一个学生做代表,在讨论课上做PPT报告,其他组的学生进行提问,作报告的学生做解答。同时这个也要纳入平时成绩中,占总成绩的20%。
论文摘 要:根据材料化学本科专业人才培养目标和材料化学学科专业特点,通过改革原有的课程体系,优化课程结构,修订完善了材料化学本科专业人才培养方案。新的培养方案更好地体现了材料化学专业的特色,体现了“厚基础、强能力、重实践”的人才培养要求。
材料化学作为化学和材料科学的一个交叉学科,受到了各国政府的重视,许多高校纷纷设立材料化学专业。为适应21世纪社会对材料化学专业人才的需求,经安徽省教育厅批准,我校于2003年增设了材料化学本科专业,并在当年正式招生,目前已经有5届毕业生,学生就业情况良好。材料化学作为材料科学与工程学科的二级学科专业,培养的是应用型理科人才,所以材料化学专业学生不但要加强数学、物理、化学及材料学科等基础理论知识的学习,还必须接受更多的应用性、实践性的知识教育。如何完成这一培养目标,使材料化学专业人才的培养能够满足现代化社会发展对本专业人才的需求,是高校材料化学专业教育工作者必须面对的现实问题。只有进一步转变教育思想和观念,深化教育改革,革新教学体系,优化课程体系中实践性教学环节,才能培养出掌握基本理论知识,动手能力强,富有创造精神的材料化学专业人才,才能办出高水平的材料化学专业,以满足经济建设和社会发展的需求。
1 材料化学专业人才培养方案基本框架
从“厚基础、强能力、重实践”的人才培养总体要求出发,设计培养方案、课程体系,优化教学内容。我校材料化学专业教育内容和知识体系由公共基础课程、通识教育课程、专业课程、专业选修课程和实践性课程五大部分内容构成。
公共基础课程包括:思想教育,体育活动,大学英语和计算机基础等。
通识教育课程包括:人文社会类,自然科学和艺术类等知识体系。
专业课程包括:大类平台专业基础课程和材料化学专业课程。
专业选修课程包括:材料化学专业方向性选修课程。
实践性课程包括:课程设计、毕业实习、毕业论文、社会实践、科技活动等材料化学专业实践训练知识体系。
2 材料化学专业课程体系设计
材料化学作为化学和材料科学的交叉学科,其课程要求学生掌握材料化学的基础知识和基础理论,培养学生具有材料的制备、表征、技术开发和生产的基本能力。在构建材料化学专业课程体系时,我们一直强化教学环节的科学性、系统性和综合性,将所有教育环节分为公共基础课程、通识教育课程、专业课程、专业选修课程和实践性课程五个知识体系。其专业课程体系以无机化学、分析化学、有机化学和物理化学的理论课程和实验课程基础,把材料科学基础、材料化学、材料物理等作为本专业的入门专业课程。在经过这些课程的学习之后,陆续学习高分子化学、高分子物理、材料性能学、材料现代分析技术、机械制图等专业课程,在此基础上通过专业选修课程的学习形成专业特色方向。并通过开设材料科学导论、纳米材料导论等任选课程拓宽学生的知识面。为了淡化专业界限,我校材料化学专业和化学、应用化学专业实施按大类培养,统一设置通识教育和基础教育平台。在2011年修订的材料化学专业人才培养方案中,课程教学计划课内总学时为2633学时,学生毕业应取得总学分为154学分,其中,通识教育和基础教育与我校化学专业和应用化学专业一致;专业教育、实践教学和综合教育的课程体系与化学专业和应用化学专业有区别的开设,更加突显材料化学的特色。
3 构建相对完善的实践教学体系
3.1 构建新的实践教学体系
材料化学作为一门实践性很强的交叉学科,在教学计划中强化实践教学环节,确保实践教学环节的实施。按照本专业人才培养目标的定位,我们优化完善了实践教学体系。将实践教学体系分为三个层次:一是基础实验层次,注重基础技能训练,培养学生对科学现象的观察和分析能力;二是测量实验层次,注重专业技能训练,设置了课程设计、综合性和设计性实验等内容,培养学生的专业实践能力;三是综合实践层次,注重综合素质训练,设置了毕业设计(论文)、社会实践、科技竞赛和创新性实践活动等内容,培养学生对所学知识的综合运用能力。
3.2 更新重组实践教学内容
在2011年修订的人才培养方案中实践教学环节为35学分,占总学分的22.7%。实践教学内容重点强调以能力培养为核心,优化和重组了原四大化学(无机、有机、分析和物理化学)实验教学的内容与结构,将实践教学内容分层次进行教学,确立了基础实验、测量实验和专业实验三层次的实验教学体系,涵盖了验证性实验、综合设计性实验和研究性实验等教学内容。同时,积极推进实践教学内容的更新和方法手段的改革,减少验证性实验,积极创造条件增开综合性、设计性实验、研究性实验,强化毕业论文实践环节的检查和指导;加强校企合作,积极安排生产实习和社会实践活动,进一步加强对学生实验技能、实践能力的培养,培养学生的动手能力和创新能力。
4 结语
材料化学专业的培养方案、课程体系的探索和完善将是在科学发展观的指导下我们今后多年的一大工作任务。要坚持以就业为导向定位人才培养目标,结合社会需求和学科发展实际,研究建立专业人才培养模式,提高材料化学专业毕业生的就业能力;以能力培养为本位构建专业课程体系,提高学生的理论知识水平,课程体系遵循“厚基础、强能力、重实践”的人才培养模式制定教学计划,在四年教学计划的基础上,分析理论教学相关课程,优化教学内容,合理分配理论课程学时数,使课程体系逐渐趋于科学、规范,达到构建合理的专业课程体系、优化学生知识结构和促进专业人才培养的目的。
参考文献
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[2] 宋金玲,蔡颖,王瑞芬,等.材料化学专业人才培养模式的研究与实践[J].价值工程,2011:273-274.
[3] 易清风,申少华,肖秋国,等.教学研究型高校材料化学专业创新人才培养模式的探索与研究[J].广东化工,2011,38(10):174-175.
[4] 郭琳琳.材料化学课程设置与教学初探[J].沧州师范专科学校学报,2010,26(1):115-116.
[5] 孙建之.材料化学专业实践教学体系的改革[J].中国教育技术装备,2011(1):66.
关键词:金融学;毕业论文;综合能力
中图分类号:G642.1 文献标志码:A文章编号:1673-291X(2010)02-0228-02
一、民族院校金融学本科毕业论文存在的主要问题
(一)学生选题大而空泛,与实践严重脱节
好的毕业论文选题,是论文成功的一半。不少学生缺乏正确的选题方法,选题随意,选题范围重理论轻实践,或好高骛远、求大轻小。例如,金融专业的同学前几年喜欢选诸如“加入WTO对我国金融业的影响”、“我国银行不良资产处置研究”等,去年甚至有同学选“美国次贷危机对中国的影响”。还有些同学选题犹豫不决、随意换题,不少老师都抱怨学生选题不和导师商量,当导师不同意时甚至随意从网上直接下载论文,结果不但影响了选题的质量,又不利于导师指导工作的顺利开展。
(二)毕业论文写作过程中创新与分析问题能力不足
金融学专业的本科毕业论文也应遵循社会科学研究的一般思路,即沿着提出问题―分析问题―解决问题的思路展开。实践中,不少学生只为交差过关了事,不仅相关文献阅读十分有限,如有的参考文献几乎都是网上转载的各类文章甚至博客文章等,笔者甚至发现有个别同学的参考文献竟然是学院自己办的内部杂志上的文章,既不权威又不准确,有的参考文献几乎都是几年前出版的教材等,对于文献调查等基本收集资料的方法不会运用。同时,论文写作过程中又缺少相关的调查和实证分析,要达到深入分析,甚至要有所创新自然就是相当困难的事情。
(三) 论文结构不合理、语言表述欠规范,极个别少数民族学生汉语表达能力有限
按照我国大学本科毕业论文的相关要求,笔者所在高校也制定了毕业论文管理的相关规定,但不少学生却达不到这些要求。例如,笔者所在学校在论文评阅环节要求:(1)内容:立论正确,方案设计、论证、计算正确;内容完整充实,论文结构合理;结论正确;工作量足、难度适当。(2)水平:有独特的见解与创新,或与生产实践紧密结合;对所学专业知识有较好地运用;取得阶段性成果,具有一定的学术或应用价值。(3)格式:全文格式、中英文摘要、参考文献完整且符合要求;语句通顺、条理清楚、逻辑严密;数据、图表完整,图纸规范。而不少学生在论文写作中,或者出现头重脚轻,即前面的概念、发展历程、问题现状等罗列较多,而后面的原因分析和相应的对策部分十分简略;或者是另一极端,前面的分析介绍简短,而后面列出的建议对策动辄十几条,甚至有的问题分析和后面的建议几乎没有直接关系,论文质量堪忧。笔者还遇到过极个别的少数民族学生,汉语书面和口头表达能力比较有限,完成规范的毕业论文有相当的难度。
二、影响民族院校金融学毕业论文质量的主要原因分析
造成民族院校金融学专业毕业论文质量不理想的原因是多方面的。
(一)学生对毕业论文不够重视,论文写作中投入精力十分有限
随着近年来大学生就业压力的增大,又遇上全球性的金融危机,从四年级上学期开始直到毕业,除了考研的同学外,大部分学生的主要精力都放在找一个理想的工作上面。而一般毕业论文撰写正好是这段时间。而根据以往的经验,学生都知道,毕业论文成绩对找工作并没有直接的影响。所以,大部分学生对论文并不重视,投入的时间十分有限,甚至个别学生在答辩前两三周才与指导老师联系,论文写作的质量自然无法保证与提高。笔者每年指导的学生中,总有个别同学忙于实习或各地找工作,要等到最后才与老师联系,考虑到就业的压力等老师往往无法严格要求学生。笔者所在学院的老师还发现,对毕业论文投入较多精力的学生,往往是那些工作落实得较早的学生,自然毕业论文也写得比较规范;那些工作一直没有落实或落实较晚的学生,很难把主要精力和时间花在毕业设论文撰写上,论文选题和质量自然存在不少问题。这在二本院校中应该不是个别现象,尤其是民族类高校。
(二)指导教师对毕业论文指导投入不够
影响大学生毕业论文质量的另一个重要因素是指导教师投入精力的多少。毕业论文指导一般从学生选题、拟订论文提纲、收集资料到规范写作、反复修改等过程中都要给予必要的、有针对性的指导。而现在高校教师本身也存在攻读学位、繁重的教学和科研任务等压力,再加上论文指导的报酬通常都不太高,因而面临指导动辄10来个学生的毕业论文,实际分摊到每个学生身上指导论文的时间、精力必然相当有限。如笔者所在的学院,老师平均指导的学生通常在10个左右,甚至有些学院的个别教研室老师指导学生有时多达15个以上,教师的指导任务相当繁重。尽管毕业论文早就布置下去,但学生往往集中在最后时间才联系导师,这时在正常的教学、生活之外,导师的指导工作量突然增加。所以,包括笔者在内的不少老师也是希望论文只要过得去就行,论文质量的提高缺少相应的激励机制。
(三)学校对毕业论文答辩等管理流于形式
与国外高校的“宽进严出”不同,国内高校多年来普遍实行“严进宽出”原则,只要学习成绩、学分修够了,很少有高校在学生临近毕业之际在毕业论文环节严格要求学生,学生对论文自然采取东拼西凑的态度,毕业论文答辩也就只能流于形式。尤其是现在学生面临严峻的就业形势,反过来使学校在论文质量把关和就业率压力之间偏重就业率的提高,自然就会更加放松论文答辩及其管理环节。因为高校每年都面临一次就业率的排名,甚至第二年招生指标、招生计划等的变化都与就业率直接相关,论文质量的提高也就被忽略了。如笔者所在的高校,毕业论文成绩=评阅成绩(60%)+答辩成绩(40%),且答辩成绩不能低于60分,但在答辩中,即便对极个别答辩学生想给低分,考虑到就业形势以及民族类学生的口语表达和文化基础等综合因素,最后往往也是手下留情。
三、完善民族院校本科毕业论文管理的一些建议
在面临持续的严峻就业形势下,民族类高校毕业生质量的提高需要各方的努力。
(一)学校要加强论文质量的全过程管理
民族类高校要根据自身的培养模式和办学条件,努力探索切实有效的毕业论文质量管理途径,确保毕业论文的质量提高。如保证一定的经费投入,适当提高导师指导毕业论文的报酬,努力提高教师积极指导论文的积极性;又如,近年各省(市)教育厅(局)对毕业论文工作进行不定期检查、抽查和评优等,在职称评聘、教学工作量计算等方面向毕业论文工作有所倾斜;再如,进一步落实毕业设论文写作与实践的联系, 加强民族高校与民族地区生产部门、企业之间开展协调工作,为学生论文选题、写作等创造良好的实践环境。另外,民族类高校有些汉语水平确实较差的学生,可否采取其民族语言写作和答辩,至少不要和其他高校一样搞一刀切,真正发挥论文写作环节对学生的能力考察和提升功能。
(二)毕业论文的指导与写作应早作准备
针对目前就业与论文写作的冲突,毕业论文的指导与写作也应宜早不宜迟。如果前面几年的学习中没有思想准备和材料积累,仅在几个月乃至最后一学期或一年的时间里,要完成从选题、研究到写作的全过程,确实很难指导或写出高质量的毕业论文。如在专业课学习阶段,就应先学习一些指导论文写作的有关论著,提高文字修养;还要选读一些本专业的优秀论文,从中学习写作经验和了解学术动态;掌握做简单的文献综述的方法和基本格式等;对本学科领域中自己感兴趣的某些专题或方面,有意识地积累资料,为论文写作进行各方面的准备,还可适当缓解导师集中指导的繁重任务。
(三)学生要正确认识论文写作与就业之间的冲突
客观地看,在计划经济体制下,学生没有就业压力,可专心致志做毕业论文;而在目前的市场经济体制下,学生应聘时若已具备分析、解决问题的能力,则工作会落实得较早、较容易。而毕业论文的写作,正是提高学生分析问题、解决问题能力的一个有效途径和基本要求。所以,学生应正确看待二者之间的关系,否则对其就业、毕业论文完成都将产生不利的影响。
参考文献:
[1] 夏鲁惠. 高等学校毕业设计( 论文) 教学情况调研报告[J].高等理科教育, 2004,(1):46-48.
19世纪初在巴黎出版了克拉普罗特(Klaproth)的德文名著《回鹘语言文字考》[5],在圣彼得堡出版了俄国东正教神父比丘林(Bichurin[Iakinf])的《古代和现在准噶尔盆地和新疆概况》和《古代新疆民族史料》[6]。之后为布莱施耐德(Bretschneider)关于维吾尔历史的著作《中世纪维吾尔史》。多桑( D’Onsson)的《蒙古史——从成吉思汗到帖木儿》一书也涉及了维吾尔历史[7]。
19世纪下半期由于新疆动荡的局势,从而引起西方学者对维吾尔历史的关注。格里高里也夫(Grigor’ev)用俄文撰写的两卷本的《自然地理学——新疆》收集了从古代到19世纪70年代有关维吾尔族历史、民族学、地理学等方面的材料[8]。此书现在仍未失去其价值。
当时尽管已出版许多关于维吾尔历史的著作,但有关其族属问题仍未解决。蒙古学家施米特(Ya. Shmidt)和班扎罗夫(D.Banzarov)甚至不认为维吾尔人是突厥人。从19世纪末俄国出版了两种专著后,对此问题再也无人产生怀疑了,那就是拉德洛夫(W. Radloff)的《维吾尔人历史考》[9]和波兹涅也夫(D.Pozdneev)的《维吾尔历史概要》[10]。波氏书的第一部分详细介绍了关于维吾尔历史已出版的论著。
巴拖尔德(W.W. Bartol’d)的下面著作对研究维吾尔历史、文化具有重要意义。它们是:《七河史》、《中亚出差报告》、《中亚》、《蒙古统治前中亚的基督教》、《吉尔吉斯人》、《突厥-蒙古人民历史》[11]等(现都已收入巴氏10卷本的全集中)。
此外,19世纪许多俄国旅行家也对居住在东部天山地区的维吾尔族和其他民族的历史给与了注意,如格鲁木-格尔日麦罗(Grum-Grzhimaylo)的《中国西部旅行记》[12]。在此书的第二卷中有关于北山过去历史的专章记述。他也像上述格里高里也夫氏书一样,综合了不同作者关于维吾尔族历史的材料,并加上了自己的看法。
法国汉学家和中亚史学家沙琬(Ed. Chavannes)和伯希和(P. Pelliot)对新疆历史和文化的研究作出了巨大贡献[13]。法国另一位汉学家叩节(H. Cordier)的四大卷《中国通史》中的第二卷全是关于突厥、蒙古史的论述[14]。
维吾尔史在法国著名学者格鲁塞(R. Grousset)的《远东史》和《草原帝国史》也占有重要位置[15]。
1934年俄国著名的蒙古学家符拉基米尔措夫(B. Ya.Vladimirtsov)的《蒙古社会制度——蒙古游牧封建制》一书[16]对研究维吾尔历史也具有指导意义。书中强调了人们在社会中的经济、法律地位和统治阶级的剥削方式。
1947年雅库包夫斯基(A. Yu.Yakubovskiy)发表了《阿拉伯波斯史料中的高昌王国(9-10世纪)》一文。文中依据阿拉伯、波斯史料研究了9-10世纪吐鲁番回鹘王国的历史[17]。
德国的冯·加班(汉文名字葛玛丽)(Annemarie von Gabain 1901-1993)一生献给维吾尔语文、文化、历史、宗教和艺术的研究,生前共发表这些方面的论著三百多种,是公认的世界维吾尔学奠基人。她从上一世纪二十年代末与其老师邦格(W. Bang)一起刊布了6大卷的《吐鲁番突厥(回鹘)文献Tuerkische Turfan-Texte》、《回鹘文玄奘传研究Die uigurische Uebersetzung der Biographie Huen-tsangs》。1941年出版了划时代的《古代(回鹘)语语法》(Alttuerkische Grammatik)。60年代以后,她主要转向对维吾尔历史、文化、宗教和艺术的研究。在这些方面也取得了辉煌的成果。早在40年代末50年代初她就发表了诸如《古代突厥人生活中城市的作用》(1949,Der Islam)、《维吾尔人的早期历史》(1952,载《东亚自然与民族学协会通讯Nachrichten der Gesellschaft fuer Natur-und Voelkerkunde Ostasiens》、《突厥回鹘人中的佛教Buddhistische Tuerkenmission》(1954,载Asiatica—F.Weller教授纪念论文集)、《古代(回鹘)人的纪年》、《中亚的佛教》(1961,载《东方学手册》)、《高昌回鹘王国》(1961年美因茨科学院出版,由我翻译的汉译文,载《新疆大学学报》,1980年,2期)、《土鲁番收集品中的印刷术》(1967,载《德国科学院会议报告SDAW, 人文科学类》、《高昌王国的生活》(二卷)(1973年,此书有邹如山的汉文译本,书前载有我写的对葛玛丽教授的简单介绍)、《中亚学导论》(1979)等许多重要著作。在对古代维吾尔艺术研究方面,除了《维吾尔的佛教艺术》(为她1982年秋访问我国时所做的学术报告,收入《(中国)突厥语研究通讯,9,1983》外,尚有《回鹘文十王经中的木刻插图研究》等[18]。
法国回鹘史专家哈米勒屯(J. Hamilton)(原为美国人,1974年加入法国籍)于1954年完成《五代回鹘(按即古代维吾尔,下同)史》(Les Ouigours a l’epoque des Cinq Dynasties d’apres les documents chinois)的博士论文,于1955年出版(我国有耿昇的汉文译本。 1988年出版了此书法文的补正版)。另外,1971年他又以《敦煌本回鹘文善恶两王子的故事》(Le conte bouddhique du bon et du mauvais prince en version ouigoure)获突厥语文学博士学位(此书曾两次被译成土耳其文出版)。1983年以《敦煌9-10世纪回鹘文写本研究》(两大卷)(Manuscrits ouigours du IXe-Xe siecle de Touen-houang)获法国国家博士学位。他一生除专著外,尚数十篇,其中重要的有《九姓乌古斯与十姓回鹘考》。在这篇论文中,他从突厥语言学的角度,论证所谓古代突厥碑文中多次出现的Toquz Oghuz(九姓乌古斯)实际上就是汉文史籍中的“九姓”。“九姓”源自toquz oghush(意为“九姓,九个氏族”),也就是说oghush “姓氏、氏族”一词因受到前面词toquz “九”中尾音 z 的类比同化影响,从而也变成oghuz。这一点正与汉文史籍相符(在汉文史籍中只载有“九姓”或“九姓铁勒”,而不见“九[姓]乌古斯”);所谓“九姓”(突厥文称“九(姓)乌古斯”)实指“九姓铁勒”或“铁勒九姓”。回纥(回鹘)只是九姓铁勒之一。回鹘一般自称十姓回鹘(On Uighur)。
1964年出版了美国学者萨莫林(W. Samolin)的《12世纪前的新疆East Turkestan to the 12th century》(此书是在其1961年的博士论文《塔里木盆地的突厥化》基础上写成)。
1966年前苏联吉洪诺夫出版了《10-14世纪回鹘经济社会结构》(D. I. Tikhonov: Khozyaystvo i obshchestvennyy story uygurskogo gosudarstva X-XIV vv. , 1966)一书。此书由下列章节组成:1)导论,2)6-9世纪的回鹘,3)东部天山的回鹘王国,4)农业,5)城市和手工业,6)贸易和高利贷,7)租税和劳役,8)土地占有制,9)封建主和依附农户,10)村社,11)文化和风习[19],12)结束语。
1983年出版了马里亚夫金(A. G. Malyavkin)的《9-12世纪回鹘王国Uyg. Gosudarstvav IX-XII vv.》。
1988年开始出版由俄国学者集体撰写(主编为:S. L. Tikhvinskiy 和B. A. Litvinskiy)的多卷本(已出四卷)《古代和中古早期新疆史》[20]专著代表西方学者研究新疆和维吾尔历史的最新成果。在第一卷的第六章,大量引用古代希腊、罗马关于古代新疆的史料,使我们习惯于汉文史料的中国学者耳目一新。其第一卷内容是:1)导论,2)研究史,3)石器时期,4)青铜器时期,5)早期铁器时期,6)古代(希腊、罗马)史料中的新疆,7)公元前三世纪到公元后六世纪的新疆,8)7-10世纪的新疆,9)伟大的丝绸之路。第二卷的内容主要是关于新疆古代的民族、文献和宗教。第三卷内容是关于古代新疆的社会经济。第四卷是关于新疆民族的服饰。
1991年由多位前苏联学者集体编写的《维吾尔族简史》(Kratkaya Istoriya Uygurov)写得不错,由下面7章组成:1)导论,2)原始公社制度时期的新疆,3)公元前一千年下半期到公元后第一千年初期新疆民族历史的态势,4)公元5-10世纪的早期封建王国,5)诸封建王国的形成,6)蒙古统治下的维吾尔族,7)9-13世纪时期的维吾尔文化。
最近获悉2001年在阿拉木图出版了喀马罗夫K. Kamalov的《8-9世纪的古代维吾尔人》(Drevnie Uygury VIII-IX vv.)。
联合国教科文组织(UNESCO)于80-90年代组织出版了多卷本的《中亚文明史》(History of Civilizations of Central Asia)(迄今为止已出版五卷六册)。其中的第四卷分别载有西诺(D. Sinor)教授撰写的《回鹘汗国》和我撰写的《高昌王国》。
1990年由西诺教授主编出版的《剑桥早期内亚史》(The Cambridge History of Early Inner Asia)有澳大利亚维吾尔学家马克拉斯(Colin Mackerras)撰写关于回鹘的专章(此人1972年根据两唐书曾撰写出版了《回鹘汗国》一书)。
1992年美国学者郭尔登(Peter Golden)出版了《突厥人民历史导论》的专著(An Introduction to the History of the Turkic Peoples),其中第六章为回鹘史。
1992年德国学者沙尔立普(W. Scharlipp)发表了书名为《中亚的早期突厥人》(Die Fruehen Tuerken in Zentralasien)的著作,其中关于回鹘史的部分内容为:1)回鹘人的早期历史,2)(蒙古高原)回鹘汗国,3)新疆和甘肃的回鹘王国,4)现存回鹘文献:世俗文书和宗教文献。
2000年由国际东方学会组织出版的《前伊斯兰时期诸突厥民族历史》一书[21]中载有我的长篇论文《古代突厥草原汗国》(德文)和西诺的《蒙古高原回鹘汗国》、德国茨木(P. Zieme)教授的《高昌回鹘王国》(德文)、以及哈米了屯的《甘州回鹘王国》(法文)等[22]。
以上简单介绍了西方学者近二百多年对回鹘(维吾尔)历史研究的概况。我认为我们在研究维吾尔历史中对西方和日本学者的有关论著注意的不够。这有多方面的原因。其中之一就和我国学者的外语功力差、不注意国外新的研究成果及使用回鹘等新疆古代语文材料有关。汉文史料对研究新疆史、维吾尔史是重要的,但不是唯一的。何况一百多年来大量新疆出土的文物都流失国外,他们有近水楼台之便,在这方面不断有新的专著出版。希望我国年青一代维吾尔学学人能更上一层楼,青出于兰胜于兰,为我国维吾尔学的发展做出贡献。
* 此处西方主要指俄国和欧美。此外日本学者也对回鹘史的研究做出了很大的贡献,我拟另外撰文介绍。
[1]Histoire de Gentchiscan et de toute la dinastie des Mongols , Paris , 1739.
[2]Memoire sur l’origine des Huns et des Turcs , Paris , 1748; Histoire general des Huns , des Turcs , des Mongols et des autres Tartares Occidentaux , 4 tomes ,Paris , 1756-1759.
[3] Histoire de la Tartarie , Paris , 1779.
[4] Descriptions geographique , historique , chronologique , politique et physique de l’empire de la Chine et de la Tartarie chinoise, La Haye , 1736.
[5] Ueber die Sprache und Schrift der Uiguren ,Paris ,1820.
[6] Opisanie Chzhungarii I Vostochnogo Turkestana… 1829; Sobraniy svedenii o narodakh obitavshikh v Sredney Azii v drevnie vremena , 1851.
[7] Histoire des Mongols…, 1834-1835.
[8] Zemlevedenie K. Rittera… vyp. I-II , 1869-1873.
[9] K voprou ob uygurakh , in Radloff: Das Kudatku-bilik , 1893.
[10] Istoricheskiy ocherk uygurov,1899.
[11] 1) Ocherk istorii Semirech’ya, 2) Otchet o poezdke v Srednyuyu Aziyu, 3) Turkestan , 4) O khrestianstve v Turkestane v domongol’skiy period, 5) Kirgizy, 6) Istorriya turetsko-mongol’skikh narodov.
[12] Opisanie puteshectviya v Zapadnyy Kitay,t. I-II , 1896, 1899.
[13] Un traite manicheen retrouve en Chine ,Journal Asiatique , 1911-1913等等.
[14] Histoire generale dela Chine, Paris , 1920-1921.
[15] Histoire de l’Extreme-Oient, 2 tomes , 1919; L’empire des Steppes,Paris , 1939(后一书的英文本题作The Empire of Steppes—A History of Central Asia ,1970).
[16] Obchshestvennyy stroy mongolov-- Mongol’skiy kochevoy feodalism , L. , 1934.
[17] Arabskie I persidskie istochniki ob uygursko-turfanskom kniazhestvev IX—Xvv., Trudy otdela vostoka gosudarstvennogo Ermitazha, vyp. IV , L. , 1947.
[18]详见拙文《维吾尔学大师葛玛丽教授逝世十周年》,《西域研究》,2003,4。
[19] 此章我在很多年前曾译成中文,发表在社会科学院民族研究所的《民族史译丛》,6,1978。
[20] Vostochnyy Turkestan v drevnenosti I rannem srednevekov’e, Moskva, 1988.