郭莉萍和劉傳聲
(武漢大學物理科學與技術學院，湖北武漢430072)
文摘:介紹了作者在指導物理本科生進行畢業設計中的壹些想法和嘗試。根據不同學生的畢業去向和個人興趣，結合作者的科研需求，提出畢業設計選題、研究目標和應完成的基本任務。將畢業設計的內容與畢業後繼續攻讀研究生學位相結合，與出國留學相結合，與參加工作的職業性質相結合，使學生盡可能地得到基本的科研和技術訓練，為畢業後盡快順利過渡到工作崗位打下基礎。
[關鍵詞]畢業設計；學術研究；研究生學歷；出國留學；職業發展
【中國圖書館分類編號】G642.477
[文件識別碼] A
[文章編號] 1005-4634 (2012) 06-0049-03
0簡介
畢業設計作為大學教學的最後壹個綜合環節，是學生極其重要的學習和訓練過程。畢業設計的目的是培養學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力。對於理工科學生來說，提高畢業設計質量是學生提高技能和獲得初步科研能力的重要環節。不同的學生未來面臨的實際問題可能會有很大的不同。據統計，在過去的五年中，武漢大學物理科學與技術學院物理學專業的本科生中，約有65%的人畢業後繼續攻讀研究生學位，其中20%的人出國留學，其他學生則走上了工作崗位。對於這些畢業後去異地工作的學生來說，在畢業設計階段盡可能的進行壹些有針對性的科研和技術培訓，讓學生畢業後盡快過渡到工作崗位，是非常有意義的。作者* * *在2008年至2012期間，指導23名物理學研究生進行畢業設計，畢業設計均來自所承擔的科研項目，要求學生參與科研項目的某壹部分或環節。本文介紹了作者在指導物理本科生進行畢業設計中的壹些思考、嘗試和效果。
1畢業設計內容與出國留學相結合
在筆者指導的本科生中，有不少已被國外大學錄取繼續深造，如2009級學生徐水剛，2012級學生周，被美國石溪大學錄取。相對而言，國內高校本科生對理論知識的學習比較系統深入，但實踐能力的培養相對薄弱；對傳統知識掌握紮實，但對學科前沿的最新動態了解不多，專業知識和學科視野不夠開闊。對於這些即將出國深造的學生來說，出國留學並不難，但研究能力的缺失更難，所以急需盡快過渡和適應國外大學的研究工作。在指導這些本科生畢業設計時，特別註重文獻研究能力和實踐能力的培養。
文獻研究方面，要求學生做系統、深入的國內外文獻檢索，完成國際權威數據庫SCI、EI收錄的英文論文檢索，特別是本學科國際國內主要專業期刊、國際頂級權威期刊的論文檢索，獲取研究課題最新、最權威的文獻，以及發展過程中的關鍵文獻和早期基礎文獻。在充分掌握文獻的基礎上，先閱讀閱讀中文文獻，再閱讀英文文獻，並做文獻閱讀報告，在小組內討論文獻，幫助學生理解文獻內容。在此基礎上，寫壹篇研究報告，在小組做壹篇文獻綜述報告。通過完整的文獻研究、廣泛的文獻閱讀、深入的文獻探討和系統的文獻綜述，學生不僅大大開闊了視野，更重要的是大大提高了獲取知識的能力，為今後快速適應國外研究生生活打下了良好的基礎。
如武漢大學2012級學生周的畢業設計題目為“武漢大學離子槍與電子顯微鏡聯機裝置”。所研究的裝置是國內唯壹壹臺，目前世界上運行的同類裝置不到十臺。該裝置可用於在離子輻照註入部位原位研究材料的微結構變化過程，是研究離子束與物質相互作用不可多得的具有獨特特性的設備。這位學生不僅對世界上現有的器件進行了全面的考察，而且考察了Pashley和Pre sland在1961首次報道用80 kV透射電子顯微鏡原位觀察到電子束輻照Au的損傷後，近50年來所有的類似器件。通過對該類裝置研制過程的完整考察，全面深入了解該類裝置的技術特點、關鍵技術、技術難點、主要應用和未來發展趨勢，提高文獻研究、閱讀和總結能力。
對於動手能力的培養，往往有壹個誤區，就是培養學生對儀器設備的操作能力。筆者認為，僅僅會操作是不夠的，更應該重視設備結構、部件加工、功能完善、故障排除等方面的訓練。例如，周的畢業設計任務是繪制工作圖、提高真空、調整離子束路徑和測量離子束電流。首先要求學生制作器件的工程圖，這對於壹個從未接觸過工程圖的物理系學生來說很難，但是他去美國讀研究生的研究方向往往會涉及到制圖問題。(畢業設計)由於認識到工程制圖對其今後研究工作的重要性，該生積極自學，在1個月內掌握了基本的計算機繪圖技術，繪制出了符合基本要求的圖紙，包括裝置主要部件的圖紙:離子源、聚焦透鏡、雙偏轉板、四刀狹縫、光闌、離子束與電子顯微鏡的接口、真空接口，以及根據離子光路傳輸的實際幾何布局組裝的裝置的完整圖紙。在畫圖紙的過程中，趁著設備故障，把設備拆開，測量了各個部件的尺寸。通過這個過程，學生不僅培養了繪圖能力，而且對裝置的原理有了更直觀的了解，為後期的裝置改進和調試打下了基礎。比如對聚光器和導流器之間的過渡板進行加工改進，提高了裝置的真空度；離子傳輸光路的調整由激光準直完成。在測量束流時，發現無法加聚焦高壓，出現了點火現象。高壓搖床測試發現，調焦透鏡的中筒對地電阻很低，因此判斷中筒有故障。取下後發現氣缸確實壞了，處理後恢復正常。通過參與光束測試，獲得了滿意的測量結果。通過這些繪圖、加工、改進、反復拆卸、反復測量、排除故障、反復調試等過程。，學生的能力得到鍛煉，同時在實際的科學研究中對物理實驗研究所需的‘細致、執著、創新’等必備素質有了真正的了解。
2畢業設計內容及攻讀國內研究生學位
在作者指導的本科畢業生中，有部分學生被國內高校或研究機構錄取或保送攻讀研究生學位，其中包括作者指導的博士和碩士。對於這類學生，筆者將其畢業設計的研究內容與即將開始攻讀研究生期間的研究內容緊密聯系起來，幫助學生盡快進入研究生階段。事實上，由於第壹年研究生學位課程學習任務繁重，很難有時間從事研究工作。大多數學生在第二年才開始有時間投入到科研中。所以從大學四年級到研究生二年級，有壹年半的差距。但如果在畢業設計期間能得到良好的科研訓練，那麽在研究生第壹年學習課程的同時做壹些研究工作是有可能的。按照這壹思路，對準備繼續攻讀研究生學位的本科畢業生進行科研訓練，取得了良好的效果。比如2008級本科生李鐵，就考上了筆者的博士點。他的研究方向是核技術在材料科學中的應用，包括同步輻射和離子註入。因此分配給該生的本科畢業設計題目是“Si1-xMnx稀磁半導體的同步輻射研究”，其任務是利用同步輻射X射線精細結構譜(XAFS)分析Mn摻雜過渡金屬離子制備的磁性半導體的局域結構。學術背景是稀磁半導體兼具鐵磁和半導體性質，是未來自旋電子學的關鍵材料。在矽單晶等材料中註入峰值濃度約為1%的Mn可以產生鐵磁性，因此少量摻雜的Mn原子對磁性的產生起著決定性的作用。和所有其他物理性質壹樣，這種磁性來源於其結構的變化。因此，研究Mn原子周圍的局域結構可以為理解鐵磁性機制提供關鍵信息，而XAFS方法是研究局域結構的獨特技術。該生本科期間系統學習過XAFS方法，但沒有用該方法研究過實際問題。我在畢業設計期間，通過在磁性半導體中的實際應用，學習並掌握了XAFS的數據處理方法和軟件。通過對實際數據的處理和分析，我不僅得到了幾個樣品中摻雜原子的局域結構的結果，而且合理地解釋了它們的磁性微結構的起源，加深了我對這種有特色的實驗方法的理解。進入研究生後，我立即去上海光源和北京同步輻射裝置做XAFS實驗測量，更加熟悉實驗技術，獲得新的實驗數據。該生在總結了本科畢業論文和研究生期間的補充工作後，在國際專業期刊《真空》上發表了壹篇SCI論文，成功實現了本科畢業設計與研究生科研工作的有機銜接。
3畢業設計內容與工作相結合。
筆者指導下的部分畢業生直接參加工作，他們畢業的主要去向是企業用人單位，將主要從事與生產實踐相結合的技術工作，而不是實驗室的基礎研究。對於這些學生來說，如何讓他們盡快從大學課程過渡到實際工作，也是壹個值得思考的問題。作者根據畢業後的實際工作性質，有針對性地安排畢業設計的內容和任務。同時，作為壹個綜合性大學的物理系學生，最基礎的科研訓練也是不可或缺的。例如，2008屆畢業生周國琴畢業後將去華為從事軟件開發工作。作者給他的畢業設計題目是“低活化鋼的穆斯堡爾譜研究”，主要任務是用專業軟件MOSFUN和MBT擬合分析穆斯堡爾譜。同時要求完成厚度小於30微米的樣品制備、穆斯堡爾譜測量和擬合結果的物理分析。該生通過畢業設計掌握了穆斯堡爾譜的數據處理方法和專業軟件的使用，對軟件采用的算法有了更深入的理解。這種訓練對他未來的軟件開發是有益的。
4結論
本文介紹了作者在指導物理學本科生畢業論文中的壹些思考和嘗試。主要是根據學生畢業後的去向，有針對性地安排內容和任務，提高學生的文獻研究能力、動手能力、數據處理能力、分析能力和科研論文寫作能力，為盡快順利過渡到畢業後工作打下基礎。通過畢業設計，部分本科生以第壹作者身份在國際專業期刊發表SCI論文，部分本科生以第壹作者身份獲得授權實用新型專利，可見這些嘗試取得了良好的效果。對於本科畢業生來說，畢業設計雖然只有短短的三個多月，只占大學四年學習時間的壹小部分，但它是大學學習的最後壹項工作，也是進行壹些基礎科研和技術訓練的好機會，值得不斷思考、探索和提高，為提高學生的科技素質把好最後壹關。