关于实验研究类毕业设计(论文)的一些思考
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【课题成果】
关于实验研究类毕业设计(论文)的一些思考
陶志阔,陈琳 (南京邮电大学电子科学与工程学院,江苏南京210046)
摘要:本科毕业设计(论文)是大学教学阶段的一个重要环节,本文针对实验研究类毕业设计(论文)进行一些 了思考,以具体问题为例,阐述了整个设计(论文)实施过程中对于不同阶段如何开展好具体工作。 关键词:实验研究;毕业设计;半导体材料;制备与表征 中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674—9324(2012)10—0087—02 本科毕业设计(论文)一般安排在大学期间的最后 学习阶段,是实现本科培养目标的重要教学环节。通过 毕业设计(论文)这一过程,学生一方面对大学期间所 学的知识进行总结与运用,另一方面更深层次地接触 科学研究方法、工程设计方法与实践技能等知识,从而 进一步培养学生分析问题和解决问题的能力。这既是 课堂教学的延续,也是毕业后继续从事工作的预演,可 以为学生毕业后的后续工作打下一定的基础。同时,毕 业设计(论文)是培养学生综合运用所学知识处理实际 问题的一个教学过程,也是在教师指导下独立进行科 学研究或工程实践并取得成果的过程。一般来讲,毕业 设计(论文)分理论研究、工程设计、产品开发和实验研 究四大类。不同于理论研究、工程设计和产品开发,实 验研究类毕业设计(论文)的核心是实验,这就需要针 对某一科学问题,进行实验探索或实验验证。就笔者所 在的教学单位而言,其内容之一就是开展基于相关实 验技术,进行新材料制备、并对其中蕴含的科学问题进 行探索的工作。本文就以一种新型材料——Fe掺杂GaN 材料的制备以及性能研究为例,探索不同阶段如何开 展好实验研究类毕业设计(论文)工作。 一、前期:课题的选择与开展 对于毕业设计(论文)的前期工作,学生需要弄清 楚的主要是两个问题:第一,选题缘由,即为什么选择 这一课题;第二,如何开展这一课题。弄清楚了这两个 问题,才能够很好地撰写开题报告以及开展前期工作。 (一)选题缘由 实验研究类毕业设计(论文)的选题主要依赖于所 属单位的具体实验条件,其次要针对国际、国内的一些 前沿热点问题展开,再次要照顾到学生的个人兴趣。笔 者所在的专业其特色是电子科学技术中光与电的结 合,这一特色也是多学科在一定程度上的交叉。光与电 的结合已经广泛应用于各个领域,比如光通信,比如固 态照明工程,比如光伏产业。作为本专业的本科生,已 经进行了相关专业课程的学习,比如《固体电子学》、 《半导体物理》、《激光原理》等课程。作为整个大学期间 课程的总结,以及后期工作的预演,其毕业设计(论文) 可以针对某类光电器件进行设计、进行性能模拟,或是 在一定条件下进行器件的实现;同时,也可以针对某类 新型光电材料展开研究,学习材料分析过程所需要的 科学方法,挖掘其中蕴含的物理问题,借此将所学的内 容很好的融合到实践中。本文所讨论的GaN基半导体材 料可以作为一个合适的对象,来开展实验研究型的毕 业设计(论文)。 作为第三代半导体光电材料 GaN尤为惹人关注, 在高功率器件、白光照明以及紫外探测领域都有广泛 应用,而磁性离子掺杂GaN材料研究也是这一领域内的 一个重要分支。作为磁性离子掺杂GaN材料的代表,Fe 掺杂GaN材料不仅可以实现光与电的耦合,也可以实现 电与磁、光与磁的耦合,是一个理想的研究平台,毕业 设计(论文)通过对该材料的制备以及相关性能研究, 可以对整个本科阶段基本物理课程做一个总结和回 顾,又可以在材料制备与表征过程中锻炼动手能力,培 养科学思维。 (二)如何开展 毕业设计(论文)是在教师指导下独立进行科学研 究并取得成果的过程,尤其是实验研究类毕业设计(论 文),其重要目的之一就是培养学生独立进行实验的能 力。对于课题开展的初期阶段,学生的工作主要是大量 的文献阅读以及在老师的指导下适量的尝试性实验操 作,进而能够掌握独立进行实验操作的能力。 以Fe掺杂GaN研究为例,前期文献阅读主要集中在 两个方面:材料的特性以及材料的制备。材料特性方 面,最终目的是研究Fe掺杂GaN的各方面物理性能,但 在课题开展前期,阅读的内容既要广也要深。阅读要广 指的是,虽然研究的是 掺杂GaN材料,但对Mn掺杂 GaN、Co掺杂GaN以及其他离子掺杂GaN也要进行一些 了解,从而弄清楚GaN基体的掺杂特性;另一方面,对Fe 掺杂ZnO、Fe掺杂GaAs等Fe掺杂材料也要进行了解,从 而弄清Fe离子在半导体晶格中的离子特性,以及Fe离 子的其他一些掺杂特性。然后才能结合这两方面的内 容对Fe掺杂GaN相关知识有一个全面的把握。阅读要深 指的是,通过阅读不仅要知道材料的各方面物理特性, 更要弄清楚导致特性出现的具体因素,比如制备工艺 参数如何影响各方面物理性能,比如微观结构如何影 响各方面物理性能等等,要知其然,更要知其所以然。 材料的制备方面,要贴合本专业实验室条件来开展。本 文主要针对应用离子注入制备的掺杂GaN材料展开。而 学生前期开展的工作,主要是了解以上几种材料制备 方式的具体过程,了解不同制备方式如何影响材料的 各方面物理性能等问题。
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应用型人才培养模式下数字信号处理课程改革与实践
田晓燕,陈雷,黄永平 (河北大学电子信息工程学院,河北保定071002)
摘要:在分析我校独立学院应用型人才培养目标下数字信号处理课程所面临的问题基础之上,结合我校实 际,提出对授课方式、理论教学、实践教学三方面的具体改革措施。通过采用板书、多媒体、网络相结合的教学方 式,对课程进行优化整合的同时引入MATLAB工具,使课堂和实验教学取得良好效果。 关键词:应用型人才;数字信号处理;改革 中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674—9324(2012)10—0088—02 培养“应用型人才”已成为我国高等院校特别是独 立本三学院的共识。本科应用型人才强调的是将理论 转化为实际工作的能力或者运用理论解决实际工作问 题的能力。与理论型人才相比,应用型人才的专业理论 不要求太深,但要求更广;不要求有进行理论研究和理 论创新的能力,但更注重解决实际问题的能力。 随着计算机 微电子技术的发展,半个世纪以来, 理论性和工程性都很强的数字信号处理学科得到了飞 跃式的发展,其地位和作用变得越来越重要,成为通 信、雷达、声呐、电声、电视、测控、生物医学工程等众多
二、中期:课题的实施 对于实验研究类毕业设计(论文)的实施,最重要 的是要明确实验的各个阶段和具体任务,明确每一阶 段所需要完成的工作,以及采用的研究手段等等。对于 本文所讨论的毕业设计(论文)的具体工作,主要集中 在材料的制备与表征两个阶段。由于毕业设计(论文) 时间有限,学生的具体实验任务不能过于繁重,研究问 题不能过于分散,要使学生在有限的时间内研究某一 方面的具体的问题,并取得一定成果。就本文所讨论的 Fe掺杂GaN材料的研究而言,我们需要研究的是材料各 方面的物理性能。这里,在材料制备过程中有一系列不 同方面的参数可以改变,比如离子掺杂浓度,比如后期 退火温度;物理性能有光学性能,有电学性能,以及磁 学性能等等。这也就使得可以研究的方向性各有不同, 比如这里我们可以针对后期退火温度与材料的性能关 联展开研究,而对于离子浓度,我们可以采用文献已有 报道的一般情况下选择的注入离子浓度范围。这样可 以在有限的时间内具体研究并解决某一方面的问题, 从而完成一个完整的本科毕业设计(论文)工作。 相对于材料制备阶段,材料分析表征阶段更加耗 费时间和精力,同时,这一阶段也是检验整个本科阶段 相关知识掌握程度的一个阶段,是把书本上的相关物 理知识、化学知识具体化的一个过程,也是一个不断碰 到新现象新问题并着手解决的一个过程,而伴随这一 过程的是新的知识的主动学习,新的问题的产生与解 决。比如本文讨论的针对材料的实验研究工作,材料的 具体物理性能有微观结构、光学特性、电学特性以及磁 学特性等等,这就需要学生就对多方面的知识都有所 学科和领域的重要理论与技术基础。目前《数字信号处 理》课程已成为我院通信工程、电子信息工程、生物医 学工程、自动化专业非常重要的一门专业必修课。_l’21 一、数字信号处理课程教学现状分析 由于各种原因,目前应用型本科院校《数字信号处 理》课程教学中普遍存在_定问题,主要表现为:其一, 大部分学校为了保证课程的完整性分设《信号与系 统》、《数字信号处理》两门课程,但授课的重复性和不 相关性问题严重。其二,该课程具有涉及内容多、概念 抽象、设计复杂等特点,不少学生对此课程有怕学、厌
了解。研究微观结构的首选手段是x射线衍射仪,其工 作原理与结果分析都要用到固体物理中晶格结构相关 方面的内容;研究光学特性可以采用光致荧光谱来分 析,这就需要固体物理中的能带理论以及半导体材料 中关于离子掺杂的相关内容;研究材料的电学性能,就 要用到半导体物理与器件中霍尔效应等内容。而这些 过程一方面让学生重温所学到的知识,使学生通过本 科毕业设计(论文)工作将所学的书本知识转化为实际 应用的知识,另一方面在知识的再现和运用过程中又 会发现问题进而解决问题,使学生在巩固现有知识的 基础上主动学到了新的知识,并增强了分析问题与解 决问题的能力。 三、后期:课题的深化及总结 对于实验研究类毕业设计(论文)的后期工作,主 要是研究问题的深化以及实验结果的总结。研究问题 的深化建立在对已研究问题的透彻分析和讨论的基础 上,是已研究问题的升华,直接反映了学生对前一问题 的研究深度以及对这一研究方向的理解和把握。比如 本文所讨论的Fe掺杂GaN材料研究,在研究了材料的各 方面物理性能的基础上,下一个需要思考和解决的问 题就是应用这些性能来进行器件的设计,例如材料的 具体磁性与不同微观结构有关,那么下一步工作就可 以尝试通过控制材料的微观结构从而来控制材料的磁 性,进而再使之具有相关的器件功能。最终通过课题的 深化和总结完成一篇合格的本科毕业设计(论文)。 基金项目:南京邮电大学引进人才科研启动基金 项目(NY210076,NY209009);南京邮电大学教改项目 (JG0331IJX23) 一
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