時間:2023-03-16 15:57:57
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇工程博士論文范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
相似段落一字不差
中國國家圖書館館藏的博士學位論文顯示,編號“TP242.2”的王洪瑞博士論文《液壓六自由度并聯機器人運動控制研究》第七章的絕大部分內容與編號“TP273”的吳健珍碩士學位論文《6-DOF并聯機器人非線性魯棒自適應控制》第三四章相關內容高度相似。
據記者統計,王洪瑞博士論文正文共123頁,第七章共六節(第92-121頁),版面字數約2.9萬字,除了部分小標題、“7·1”節結尾一段約270字、“7·2”節約300字、“7·6”節小結約120字和結論約1000字沒有在吳健珍論文中出現,該章超過90%的內容(約2.7萬字)與吳健珍論文的第三四章相關部分基本相同,多數段落甚至一字不差,主要差異也僅在于“因此”、“我們”、“我們知道”等過渡性詞語的有無。
此外,王洪瑞和吳健珍這兩位燕山大學的畢業生對于導師的描述都極為相似。在論文致謝部分,兩位作者都稱他們的指導教師有著“淵博的知識、敏銳的洞察力,富有創建(見)的學術思想”。在王洪瑞博士論文附錄參考文獻部分,列有數位燕山大學工學碩士的學位論文,但吳健珍的碩士學位論文并未出現。
校長是學生論文副導師
關鍵詞:風能資源,風圖譜,風氣候評估
丹麥Riso國家實驗室研制的WAsP(Wind Atlas Analysisand Application Programs)軟件是目前國際認可的進行測風數據處理、風能資源分析、風電場微觀選址、風機及風場發電量計算、風機最優化布置通用軟件。WAsP服務于風力氣象和風力相關產業超過21年,成為基于PC的風力資源評估軟件的標準。博士論文,風圖譜??梢栽赪indows 98、Me、NT4、2000 and XP系統下工作,現在有100余個國家超過1500的用戶在使用它。目前WAsP最新版本為9.0。
1 WAsP的原理
WAsP的原理有兩個流程組成:一個流程是輸入實測風數據,主要是指氣象站或測風塔實測一年的風速、風向資料,在該數據中包括了障礙物、粗糙度、地形地貌等因素的影響,剔除以上各因素的影響就可以得到某一標況下的風的分布,即生成該地區的風圖譜。風圖譜給出了該標準狀況下風速的概率分布,即韋布爾分布。另一個流程是研究風場中某特定點的風況特征,它以已有的風圖譜為基礎,考慮該點周圍地形地貌、障礙物、地表粗糙度對風的影響,就可以得到該點的平均風速和平均風功率密度等風況特征。在具體應用中,實測數據可以是原始的觀測數據,也可以是WAsP風觀察氣象工具所生成的風統計數據,還可以直接調用已有的該地區的風統計數據。障礙物、粗糙度、地形地貌都是通過輸入相應的特征描述所生成的數學模型來進行計算的。
2WAsP的功能模塊
2.1風觀察數據的統計分析
該模塊對氣象站或測風塔實測的數據進行分析,得到風數據統計表,該統計表給出了各扇區和全年風速的風頻分布。在WAsP9.0中可由OWC向導輸入原始數據生成OWC文件。
2.2風功率密度分布圖的生成
以風數據統計表為基礎,剔除障礙物、地表粗糙度及地形地貌對風的影響,通過計算得到某一標況下的風的分布,即風圖譜。
2.3風氣候評估
以已有的風圖譜為基礎,考慮某點周圍障礙物、地表粗糙度及地形對風的影響,就可以估算出該點的平均風速和風功率密度等風況特征。
2.4風力發電機組年發電量的計算
在初選機型確定后,根據廠家提供的風力發電機組功率曲線或由廠家提供參數,由WAsP生成的風力發電機組的功率曲線,結合風況估算得出的風況特征,就可以計算出風力發電機組在該點的理論年發電量。
2.5風電場的年總發電量。
結合風力發電機組的布置方案,考慮到各風力發電機組之間的影響,可以計算出風電場的年總發電量。
3風圖譜計算的基礎數據
3.1實測風資源數據:即原始的按時間序列的風速風向數據,應至少提供一年以上的數據。主要為風速風向每1h或3h的統計值。WAsP將風向數據歸類劃分到0-360°內的12各風向扇區內,每一扇區為30°,0-30°為第一扇區,以此類推,采用國際上通用的“bin”統計法將風速數據歸類劃分到相應扇區0-17m/s的風速段,每一風速段為1bin,0-1m/s為第一風速段,以此類推。根據需要,也可以將風向扇區劃分為16個。
3.2取得風資源數據的地點及設備距地面高度:主要是指實測點的經度、緯度、當地標準氣壓、溫度及海拔高度。
3.31:5000的電子地圖:有兩種方式調入,一種是由WAsP的地圖編輯器編輯而形成的地圖,另一種方式是通過地圖轉換工具轉換成WAsP可以識別的電子地圖。
3.4現場粗糙程度的描述
以粗糙長度(指風隨高度為對數變化時平均風速為零處的高度)描述粗糙程度。
粗糙度0級(Z=0.0002):光滑的水面和冰面。如海面、湖面等
粗糙度1級(Z=0.003) :非常開闊平坦的區域,阻風物很少。如戈壁、草原等
粗糙度2級(Z=0.10) :有少量的樹木及分散的建筑。如有少量樹木的農場等。
粗糙度3級(Z=0.40) :有大量的樹木及建筑。如林地、城區等。博士論文,風圖譜。
3.5現場障礙物的描述
地面障礙物如建筑物、防風帶等對風速、風向產生的衰減影響與障礙物到測風點的距離以及障礙物和測風點的高度有密切關系;WasP通過極坐標的方式來描述障礙物,為便于計算,一般將障礙物近似為具有一定長度、寬度和高度的矩形來考慮。計算中要考慮:障礙物到場地某參考點(可以是測風點,也可以是風力發電機組安裝地址)的距離及方位;障礙物相對參考點的高度;障礙物的寬度;障礙物的孔隙度等。障礙物實度越大,則孔隙度就越大;反之,障礙物實度越小,孔隙度就越小。
4風圖譜的生成過程
以一個名為“guazhou”的工程為例來說明怎樣生成一個風圖譜。
1.啟動WAsP9.0
WAsP9.0的界面分為四個區,左邊有兩個窗口,上面的窗口是工作空間(workspace)窗口,下面的是文件庫(library)窗口,最上面的是菜單和工具窗口,右面的窗口為編輯/顯示,工作空間窗口是一個工程所有文件的集成窗口,該工程可能包括幾個風電場。博士論文,風圖譜。
2.點擊file菜單選擇new workspace,在子目錄“project1”點擊右鍵選擇“rename”輸入文件名為“guazhou”。
3.在“guazhou”WAsP project上點擊右鍵選擇insert from file載入“guazhou” map 文件。博士論文,風圖譜。
4.在“guazhou” Project目錄上點擊右鍵,選擇菜單“insert new atlas”同3步驟改名為“guazhou”。
5.在“guazhou” wind atlas上點擊右鍵選擇insert new Met station命名為“guazhou 1”,此時會出現“guazhou1“子目錄,雙擊該子目錄,在對話框中輸入氣象站坐標值。博士論文,風圖譜。
6.在“guazhou1” Met station點擊右鍵選擇選擇菜單“insert new file調入“guazhou” observed wind climate文件。博士論文,風圖譜。
7.同步驟6調入“guazhou” Obstacle和“guazhou” Roughness文件。
8.在 “guazhou1” Met station目錄上點擊右鍵,選擇菜單Calculate the wind atlas
當計算結束,“guazhou1” Met station上的紅色圓圈將會消失,此時雙擊“guazhou” wind atlas目錄,在編輯/顯示窗口將出現風圖譜的計算結果圖表。
5 結束語
本文介紹了風電場風能資源分析軟件WAsP9.0的原理、WasP的功能模塊、風圖譜計算的基礎數據,并以一個實例說明了風圖譜的生成過程。WAsP9.0版本界面操作直觀,文件管理全面,使風電場的風能資源評估和風電場設計工作變得更為快捷。
參考文獻
[1]戎曉洪.風電場風能分析計算軟件7版(WAsP7.0)介紹[J].廣東氣象,2004,2.
[2]孫唯宓,周力煒.淺論WAsP軟件在近海風力資源預測上的應用[J].能源與環境,2008,2.
[3]李健英,楊永輝.WAsP軟件在風電工程中的應用.上海市水利學會第十二屆學術年會2005.
關鍵詞:選礦技術理論研究,工業實踐,問題,發展機遇
我國的選礦技術狀況可以概括為5個方面:一是貧、細、雜的資源特性,給礦物分選帶來難度,客觀上促進了選礦技術進步;二是多個領域的選礦理論研究達到國際先進水平;三是復雜難選礦石的選礦工業實踐有了重大突破;四是選礦廠的裝備水平相對落后;五是工業化的進程為礦業大國選礦技術的發展帶來了機遇。博士論文,工業實踐。本文就這一問題做簡要分析。博士論文,工業實踐。
1 貧、細、雜的資源特性,加大了礦物分選難度,客觀上促進了選礦技術進步
我國是一個礦產資源大國:目前已發現的礦產有171種;已探明儲量的礦產有158種,已探明的礦產資源總量約占世界12%,僅次于美國和俄羅斯,居世界第三位。
我國礦產資源總量豐富,但人均占有量低,資源稟賦差,先天不足,“貧、細、雜”是其主要特性。具體講,有以下特性:
(1)“小金屬”礦種資源豐富(如:鎢、錫、鉬、銻和稀土等儲量居世界前列),大宗礦產資源儲量不足(如:富鐵礦、錳、鉻、銅、鋁等)。
(2)礦產資源分布不均(鐵礦主要分布在東北和西南地區;銅礦以長江中下游和贛東北為主),新探明的資源大都在開發條件差的地區(如:西藏的玉龍銅礦,海拔4500米)。
(3)貧礦多、富礦少。
我國的鐵礦資源:富鐵礦儲量不到5%,貧鐵礦占95%以上。
我國銅礦石的平均品位只有0.87%。
我國鋁土礦資源以―水硬鋁石―高嶺石型為主。
(4)中小型礦床多,難以建設大型和超大型采選企業。
(5)單一礦種少,礦物共、半生關系復雜(如:湖南柿竹園礦的黑、白鎢礦物共生,還半生有鉍、鉬等),嵌布粒度細(如:云貴一帶蘊藏大量的卡林型細微粒金礦,在工業上回收難度大)。
總之,我國礦產資源稟賦差,表現為“貧細雜”的特性。博士論文,工業實踐。
不過事物都是一分為二的,“貧細雜”的特性一方面加大了選冶加工的難度;另一方面也促進了中國選礦技術的發展。
幾十年來,我國的選礦技術有了長足的發展:選礦理論研究處于國際先進水平;工業實踐取得了重大突破。
2多個領域的選礦理論研究達到國際先進水平
2.1 在浮選方面
王淀佐院士等學者,在“硫化礦浮選電化學”和“電位調控浮選”的理論研究方面,居國際領先水平;研究了“通過電位―PH匹配,調節和控制導致硫化礦表面疏水性和親水性的化學反應,達到浮選與分離”;研究成果,在實際應用中,也獲得突破性的進展。
孫傳堯院士等,多年來致力于“礦物浮選晶體化學理論”的研究,借助于現在表面測試技術,得出了“不同浮選條件下礦物可浮性與礦物主要晶體化學特性和表面特性之間的某些相關規律”,研究成果,在電氣石除雜、鋁土礦反復選脫硅等領域得到了大量應用。
2.2在重選方面
呂永信先生在“薄流膜選礦”方面,提出了“射流流膜分選新理論”,并發明了微細物料連續排礦射流離心選礦機,在長坡選廠用于分選―0.074mm錫石細泥,成為世界上取代微細粒錫石浮選工藝的第一個細泥重選系統,取得國際領先水平。
近年來,磁選的理論研究,主要圍繞高梯度磁選,建立了若干數學模型。廣州有色金屬研究院向發柱,用新的數值計算方法,對“高梯度磁選數學模型”進行了數值求解,提出了“模型參數與影響因素之間的關系表達式”,有效地解決了高梯度磁選機磁系設計中的難題。
3復雜難選礦石分選工藝有了重大突破
3.1 復雜多金屬礦石選礦
在“八五”、“九五”期間,經過長達10年科技攻關,我國成功研究出了獨創新技術――鎢、鉍、鉬復雜多金屬礦選礦技術(又稱“柿竹園法”)。柿竹園法成功地解決了“黑白鎢礦物同步浮選、并與含鈣礦物分離”的難題,是世界選鎢技術的重大突破。
此外,還有:①湖北大冶銅綠山礦的“浮選―磁選、尾礦再磨再選、選冶聯合”工藝有效地解決了復雜難選礦石中的銅、鐵、金、銀的綜合回收問題;②廣西大廠車河、長坡等選礦廠,采用的“磁、浮、重聯合流程”綜合回收鉛、銻、鋅硫化礦和錫石等技術。
3.2 紅鐵礦(貧赤鐵礦)選礦
齊大山選礦廠(遼寧鞍鋼),采用的“重選―強磁―陰離子反復選”新工藝,鐵精礦品位達到67.14%,鐵回收率75.68%
調軍臺選礦廠,采用“弱磁―強磁―陰離子反復選”工藝,鐵精礦鐵品位67.54%,鐵回收率82.30% 。博士論文,工業實踐。
目前,“陰離子反復選”工藝在國內其它一些鐵選廠相繼推廣應用。
3.3 鋁土礦選礦
“九五”攻關期間,我國鋁土礦的正反浮選脫硅工藝獲得了突破性進展,成功解決了“鋁土礦選礦脫硅中,粗粒鋁礦物的有效回收和微細粒硅礦物高效脫出”的技術難題。
中州鋁廠二期工程,采用“選礦―拜耳法”,與原工藝相比:流程簡單,工藝投資約減少28%;生產能耗減少50%以上。
選廠―拜耳法處理“中低品位的―水硬鋁石型鋁土礦”,位中國氧化鋁工業發展,開辟了一條新路。
4 存在的主要問題
我國礦山選礦廠,大都在上世紀70年代以前建成,由于受到當時的設計思想和國內制造業水平的限制,總體上看,裝備水平比較落后。例如,70年代以前國內浮選廠的浮選機幾乎清一色的仿蘇聯的A型浮選機,最小的1A,單槽容積0.13m3,最大的7A,單槽容積僅5.8 m3,。80年代以后北京礦冶研究總院等研制成功KYF、JJF、BF、SF等多種系列不同規格的浮選機,裝備了大部分金屬礦選礦廠,目前生產中應用的浮選機最大容積為50 m3,(用于金川6000t/d選礦廠)。而國外的大型浮選機可達150―200 m3,。博士論文,工業實踐。
此外,我國選礦廠自動化水平低,除鳳凰山選礦廠、酒鋼選礦廠、德興大山選礦廠外,基本上沒有。博士論文,工業實踐。
5 工業化的進程為礦業大國的選礦技術帶來發展機遇
工業化過程是人類大量消耗自然資源,快速積累社會財富,迅速提高國民生活水平的過程,一些學者對世界上100多年來工業化過程中經濟發展與礦產資源的消耗規律進行了研究,工業化階段礦產資源快速消耗大致呈“S”型曲線(如圖1)
歷史經驗證明,每一次金屬產品價格的上漲,總伴隨著一個經濟體的崛起。中國目前處于工業化中期階段,對資源的需求量顯著增加。
另外,21世紀礦產資源的需求涉及:一是中國、印度、印度尼西亞等約30億人口的發展中國家的快速工業化;二是先期工業化國家依然龐大的礦產資源消費基數;三是近20億人口最不發達國家渴求發展對資源消費的需求。
可以推斷:新一輪工業化浪潮更加廣泛迅猛,對全球資源供需產生重大影響將是前所未有的,必將為礦業發展帶來前所未有的機遇。曾經有人說礦業是一個夕陽產業,今天看來,礦業非但不是夕陽產業,而且礦業的春天已經來臨。
美國麻省大學(University of Massachusetts Amherst)阿默斯特校區(以下簡稱麻省大學)是馬薩諸塞州立大學系統五個校園中的主校園,是美國知名的研究型大學。該校創辦于1863年,坐落在美國東部美麗的新英格蘭地區。
麻省大學計算機系成立于1964年,其研究生教育也有超過40年的發展歷史。由最初的3名教授發展到現在擁有43名教授,其中包括9名ACM計算機學會(Association for Computing Machinery)院士(Fellow)、4名電子和電氣工程師協會(IEEE)院士、5名人工智能學會(AAAI)院士和2名美國科學促進協會(AAAS)院士。麻省大學計算機系在人工智能、網絡與分布式系統、計算理論等多個領域的研究處于世界領先水平。作為美國知名的計算機系,麻省大學計算機系的教育理念是“培養下一代能以創新的方法解決真實世界問題的計算機科學家”(cs.umass.edu/grads/msphd-requirements)。在這個核心思想的指導下,該系非常注重對博士研究生的培養,為了達到培養學生具備進行原創性科學研究(Original Research)的能力的教育宗旨,該系制定了一套非常嚴格的課程計劃,以培養學生堅實而廣博的基礎知識、良好的科學研究方法和思維習慣。麻省大學計算機系每年大約會收到1000份左右來自世界各國的優秀學生的申請,攻讀其博士學位,而錄取的人數一般保持在30名左右。完善和嚴格的博士研究生培養體系、開放而先進的教育理念,使麻省大學計算機系成為全美最具有競爭力的計算機院系之一。
麻省大學計算機系招收兩種形式的博士研究生:碩士/博士連讀研究生和直博研究生。只有在美國其他大學獲得相應計算機碩士學位,并修完麻省大學計算機系認可的相關課程的學生,才有資格申請直接攻讀博士學位;否則,學生在錄取后必須經過碩士/博士的連續培養才能獲得博士學位。
無論哪種形式,麻省大學計算機系博士生培養大體分為兩個階段:博士生資格學習階段和博士生研究階段。博士生資格學習階段主要是對學生進行基礎知識培養和基本研究能力訓練。學生只有在通過博士資格考試論證,成為正式博士候選(PhD Candidate)人后,才能進入下一步的博士論文研究階段學習。以下是麻省大學計算機系對碩士/博士研究生的培養要求:
(1)Actively participate in research under the guidance of an advisor(在導師的指導下,積極參與研究)
(2)Satisfy 6 Core Requirements (完成6門核心課程的要求)
(3)Complete 42 course credits (core courses taken to satisfy core requirements are included)(完成42個課程學分,其中包括核心課程的學分)
(4)Complete a 6-credit MS Project (完成6個學分的碩士研究項目)
(5)Graduate with an M.S. Degree(申請獲得碩士學位)
(6)Pass the Department Qualifying Exam- Portfolio(通過博士資格考試)
(7)Form a Committee(成立答辯委員會)
(8)Propose a Thesis(提交博士開題報告)
(9)Complete 18 Dissertation Credits (完成18個學分博士論文)
(10)Pass the Teaching Assistant Requirement(完成助教的工作要求)
(11)Pass the Residency Requirement (at least 9 credits in back-to-back semesters) (完成連續兩個學期修9個學分的要求)
(12)Defend and Submit a Thesis (博士答辯和提交博士論文)
本文將以麻省大學計算機系為例,探討美國計算機專業博士研究生培養的一個重要環節――博士研究生課程教育體系的特點,以期為提高我國的計算機專業博士生教育提供借鑒。
2掌握牢固的理論知識是培養優秀博士生的基礎
美國的計算機博士教育非常注重對學生基礎理論知識的培養,為了使學生掌握牢固而廣博的基礎知識,麻省大學計算機系要求每個碩士/博士研究生必須修完6門博士核心課程,而且成績必須達到B+以上。這些核心課程分別屬于計算機科學的三大領域:理論(Theory)、系統(Systems)和人工智能(Artificial Intelligence),課程設置具體如下:
(1) 理論核心課:計算理論(Computation Theory)、高級算法(Advanced Algorithms)
(2) 系統核心課:有三組課程,分別是:
編譯技術(Compiler Techniques)、現代計算機體系結構(Modern Computer Architecture)
數據庫設計和實現(Database Design and Implementation)、高級計算機網絡(Advanced Computer Networking)、操作系統(Operating Systems)
高級軟件工程I(Advanced Software Engineering: Synthesis and Development)、高級軟件工程II(Advanced Software Engineering: Analysis and Evaluation)、程序設計語言(Programming Languages)
(3) 人工智能核心課程:高級人工智能(Artificial Intelligence)、機器人學(Robotics)、信息檢索(Information Retrieval)、不確定環境下的推理(Reasoning and Acting under Uncertainty)、增強型學習(Reinforcement Learning)、機器學習(Machine Learning: Pattern Classification)
根據不同的研究方向,學生可以在六門核心課程的選擇上有所不同,但為了加強理論基礎和掌握知識的廣度,無論哪個研究方向的學生,都必須修完兩門理論核心課程和一門高級人工智能課程,同時,再根據自己的研究方向選修其他三門核心課程。例如,一個系統方向的博士研究生除了修完以上兩門理論和一門人工智能課程以外,還必須修完來自于系統方向不同組的三門系統方向的課程;而一個人工智能方向的博士生則必須修完另外兩門人工智能方向的核心課程和一門系統方向的核心課程。
每門核心課程由教師講授一學期,其中每星期2次課,每次2小時,3個學分。根據內容不同,每門課程一般要安排5~8次書面作業、1次期中考試和1次期末考試。其中,對系統方向的課程來說,每個章節完成后一般還有一次課程項目設計(Course Project),主要要求學生實現相應的算法和進行性能評價。由于核心課程要求高,課程學習內容多,導師和系里會建議學生每學期選學不超過一門的核心課程,所有6門核心課程則在三年內完成。如果成績沒有達到B+,麻省大學計算機系允許學生重修該核心課;但是,如果學生在規定的博士資格考試申請時間前沒有通過全部的6門核心課,則不再具備繼續攻讀博士的資格。
嚴格的核心課程作業、考試制度和淘汰制度,不但使學生牢固掌握了計算機科學各領域的基礎知識,培養了學生勤奮刻苦的專研精神,而且極大地豐富了學生的視野,為學生進入實際科學研究打下了堅實的基礎。
3靈活而完善的博士生選修課程體系是培養創新型人才的重要途徑
美國一流研究型大學博士生教育的目標是培養世界一流的科學家和拔尖創新型人才,為了實現這個目標,美國的博士生教育除了注重培養學生扎實和精深的基礎知識外,還非常注重培養學生的創新思維和發現新問題的探索精神及能力。
如果核心課程體系的設置是培養優秀博士生的基礎,是向學生傳授學科領域的重要基本知識和原理與技術,是學生全面掌握計算機基本理論與方法的重要途徑,那么,選修課的設置則是對學科基本知識的補充,是培養學生學習新的知識和了解并探索前沿研究方向,從而成為創新型人才的重要手段。
麻省大學計算機系的做法是,在博士研究階段,除了要求學生完成18個學分(6門)的核心課程學習以外,還要求完成24個學分(8門)的非核心課程(或稱為選修課)學習。這些選修課大多是關于本學科及相關專業前沿領域近3~5年的新研究方向、研究方法或新技術的相關內容的介紹,一般由教師在每學期開學前提出新的課程計劃,學生則根據自己的研究興趣和職業目標自由選課。通過課程的學習,學生能在最短的時間內了解本學科相關領域的最新研究現狀,更重要的是,在課程的學習過程中,教授會將許多新出現的問題在課堂上和學生討論,同時,通過2~3個課程項目培養學生獨立(或合作)解決新問題的能力,以及教會學生各種探索問題的研究方法。
在教學模式上,可以采用由教授主講的傳統方式,也可以采用以討論為主的方式。以教授為主講的教學模式在此就不再贅述,以下著重描述以討論為主的選修課教學模式。
以討論為主的Seminar是美國計算機院系的教授最常用的選修課教學模式。Seminar的課程設置沒有固定模式,但通常有以下幾方面的特點。
第一,課程的選題一般是近年新出現的有代表性的前沿研究課題。
第二,課程內容的選擇一般來自近年來該領域頂級國際會議的專題論文。
第三,課程內容的組織由教師完成。教師在確定題目后,一般會根據論文的情況將討論的內容分為多個子專題,每個子問題由3~4篇論文組成。課程的開始一般是綜述性的論文或在該領域出現的最早的學術論文,其目的是探討該研究方向出現的新的應用背景需求和所帶來的新的挑戰。其后的每個子專題則將對具體問題和方法進行深入探討。
第四,選課的學生人數一般在20~30人左右,而且通常是由學完了核心課程以后的高年級博士生組成。學生人數太少,論文的覆蓋面可能太小;學生太多,可能導致討論的深度不夠。同時,只有學完了基本理論后,學生才有可能具備較深入分析問題的能力。在Seminar的學習討論中,找到新的研究問題也是該課程設置的重要目的之一。
第五,課堂教學的模式基本上是教師和學生互動的教學方式。教師在第一節課引導學生對該領域的基本問題有了初步認識后,學生將對每篇論文進行評估(Review)、宣講(Presentation)和進行課堂討論。每篇論文的宣講時間是25~30分鐘,課堂討論時間是10~15分鐘。其中教師將引導學生對論文中所研究的問題和關鍵技術進行深入討論,學生參與討論的情況將作為課程考核的重要依據。
選擇合適的題目并對教學討論的內容(論文)進行篩選和組織對開課教師的要求非常高。為了準備一門新的Seminar課,教師一般需要預先通讀該研究方向所有重要國際會議的相關論文,然后根據不同的研究問題對論文分類,并將其中有代表性的論文提煉出來,作為課程學習的論文。在課程項目的設置上,教師會事先準備一些題目,如對某些算法的實現、評估和改進,實現原形系統等,同時也非常鼓勵學生在論文討論的過程中有針對性地提出自己的見解和新的解決問題的方法。
4合理的課程學習安排是培養高質量博士生的有效保證
美國的博士教育是以博士生的最終質量為評判標準,而不是以年限來規定學生的畢業時間。在美國計算機專業,培養一個碩士/博士生一般需要至少5年時間。由于強調博士生專業知識學習的深度和廣度,在整個博士學習階段,博士生都會積極參與課程的學習,并盡可能地將研究項目中的問題和課程學習聯系起來,用所學到的方法或思路來解決新問題。
以麻省大學計算機系為例,雖然學生的背景不同,但為了在保證質量的前提下幫助學生用最短的時間順利完成博士課程要求和博士論文要求,系里建議學生按如表1所示的時間表安排整個博士階段的學習計劃。
麻省大學計算機系不但在本系有完善的研究生課程體系,學生可以根據自己的研究興趣和職業規劃來自由選課,而且也鼓勵學生在其他相關院系選修本系沒有開設但對研究有用的課,如數學系或電子工程系的高級課程。總之,美國博士教育的一個重要特點是強調基礎知識的學習,鼓勵學生以積極的態度參與到課程的學習中,同時訓練學生在課程學習的過程中逐步學會發現問題和研究問題的方法。
5啟示和建議
美國的博士教育強調堅實的基礎理論知識、完善的知識體系和用于探索與創新的研究能力,而這些恰恰是決定博士畢業生日后發展潛力的關鍵。長期以來,我國計算機博士教育主要是通過參與科研項目的形式來對學生進行培養,這種“研究項目驅動型教育”在我國恢復研究生教育的初期起到了很好的推動作用,培養了大批科研人才。但隨著教育本質的回歸和創新型人才培養的需要,從總體來看,我國的這種單純強調研究項目的教育模式培養的博士生,質量與國際先進水平相比還有一定的差距。由于沒有嚴格的博士課程要求和淘汰制度,學生在學習階段往往會忽略對基礎知識的學習和對知識結構的完善。長此以往,必然會影響博士生的研究水平和發展潛力,最終將會影響國家的整體創新能力。
筆者建議,為了使學生掌握牢固的專業基礎知識,同時培養學生在某一學科領域的研究興趣和基本的研究能力,應該首先強調核心課程體系的建設,不論哪個方向的學生都必須通過一定數量的核心課程的學習,如算法、分布式操作系統、人工智能等,這些核心課程應由教師來講授;同時,應嚴格課程的考核制度和課程評價體系。對于選修課,由于其主要目的是擴展學生的視野,培養學生分析問題和研究問題的能力,所以應借鑒國內外Seminar課程的成功經驗,積極有效地激勵教師和學生共同上好Seminar課。
博士生教育是一項復雜而艱巨的系統工程,而其中的課程學習是研究生培養中非常重要的一個環節,如何通過嚴格的培養機制和靈活的培養方法,在給學生傳授基礎知識的同時培養學生分析問題和解決問題的能力;如何將合理的研究生課程體系和研究項目結合起來,嚴格博士生培養機制,完善博士生資格評估體系,從制度上保障博士研究生的質量;以及如何真正教會學生探索科學基本問題的方法,培養學生良好的科研習慣和勇于開拓創新的精神等,是我們在計算機學科建設中應該進一步思考的問題。
雖無大功大喜而標,一路走來,時至今日,除心存感激之余,夫復何求?
首先謹以最誠摯的敬意感謝我的導師歐陽自遠院士,是他以大家的氣度、深邃的思維、廣闊的視野造就了我能縱享中國科學院和上海交通大學強強之間的資源。
最要感謝的是我的導師上官文峰教授,研究從選題立題、實驗設計到具體實驗、結果分析直至文章撰寫和論文的修改都凝結了導師的心血和智慧結晶。上官文峰教授是一位良師益友,他嚴謹的治學態度、淵博的知識、創新的思維和高尚的人格給我留下了深刻的印象,并將使我受益終身。
感謝中科院地化所王世杰研究員給予到上海交通大學從事博士論文工作的理解和支持,感謝地化所教育處王寧研究員、帥世文副處長、夏紅梅老師、張老師給予的協助、關心和支持;感謝貴州大學化生學院的領導給予的關心和支持,感謝我碩士導師曾祥欽教授、陶文亮副教授給予的一貫關切和關懷。
感謝上海交通大學燃燒與環境技術中心的袁堅副教授在論文工作中給予的大量幫助和有益討論。感謝施建偉高級工程師,陳銘夏老師。感謝課題組的所有的兄弟姐妹們,他們是:胡海博士生、肖文浚博士生、許士洪博士生、劉恢博士生、王仲鵬博士生、蔣麗博士生、曹玲霖博士生、張海蓉博士生、張志翔博士生,馬曉東博士生、李東紅碩士生、林彥碩士生、馮清鵬碩士生、凌基薇碩士生,祝福他們科研有果,早日完成學業。
感謝我的室友齊守良博士生,三年同室的和諧和友好!感謝在上海工作的東哥(楊東),肥哥(楊露海)給以我兄長般的關愛和照顧。感謝所有關注我、關心我的朋友。
感謝我的奶奶、父親、繼母、姐姐、弟,是親情給予了我最大的感情支撐,感謝關心我,關懷我的所有親人!
誰言寸草心,報得三春暉!
誠惶誠恐之際,聊以自編此聯自勉!
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關鍵詞:賈第蟲,再生水,風險評價,膜生物反應器
藍氏賈第鞭毛蟲(以下簡稱“賈第蟲”)是一種致病性腸道原生動物,介水賈第蟲病的暴發時有發生[2],。根據美國1998-2002年賈第蟲觀測數據,報道的病例為全國每年19700-24200例[1],在1993-2002年之間,美國有21次源于飲水、7次源于娛樂用水的賈第蟲病爆發報道。雖然我國還沒有出現過源于飲用水的賈第蟲病暴發報道,2006年頒布的《生活飲用水衛生標準》(5749-2006)將其列在非常規檢驗項目中,限值小于1個/10升[3]。
近年來,城市污水再生利用已經成為我國解決越來越嚴重的水資源不足問題的重要手段之一。眾所周知,城市污水是人類活動排放污染物的載體,各種病原微生物最終都會進入城市污水。研究結果表明,一些污水處理廠及再生水出水中含有腸道病毒、腸道病原菌[4-6]以及隱孢子蟲和賈第鞭毛蟲[7-11]。城市再生水用于農業灌溉、市政雜用、商業娛樂等用途時,可能會直接或間接地與人體接觸。因此,城市再生水的微生物安全問題值得關注。對于腸道菌、病毒,氯消毒非常有效。但是,隱孢子蟲和賈第鞭毛蟲具有很強的氯耐受性。膜分離與活性污泥法有機結合的膜生物反應器(MBR)因為具有良好的顆粒物攔截效果,被認為是解決耐氯性病原微生物傳播的有效手段,并已經在工程上得到一定的應用。但至今為止,由于缺乏系統的評價,有關MBR出水的生物安全性并沒有一個定論。截止目前為止,對水中腸道微生物的調查以及定量風險評價已有大量研究,但是對再生水中賈第蟲的調查及風險評價還沒有全面深入的研究[12-14],在國內更是缺少這方面的報道和信息。國外對賈第蟲的風險評價評價研究也主要集中在飲水方面,也有少量再生水的研究[9]。
本研究針對我國北方采用MBR的某城市再生水廠(設計規模3萬噸/天)的出水進行了為期四個周的連續采樣,分析了水中隱孢子蟲和賈第蟲的存在水平,并采用劑量-效應指數模型對其中含量較高的賈第蟲感染風險進行了評價。
1材料與方法
1.1樣品采集
對我國北方某市A再生水廠進出水水樣進行采集。博士論文,膜生物反應器。該再生水廠的原水為城市污水,采用預處理-厭氧(A)-膜生物反應器(MBR)-加氯消毒工藝,MBR采用某國產中空纖維膜組件。目前實現部分出水(約7000-8000噸/天)補充景觀河道,預期部分還將將用于工業、綠地灌溉等。取樣期間的常規水質指標為:濁度0.548-1.57 NTU;溶解氧3.86-5.44mg/L;CODMn 5.843-10.338 mg/L;總大腸桿菌1.05×104 -9.25×104 MPN/L;糞大腸桿菌1.0×106-6.0×106 CFU/L。
2010年7-8月一個月內連續四周取再生水廠出水,第一個周為周一至周五,第二至第四個周,每周三取樣,共計8個樣品,樣品體積為10 L。水樣24小時內運抵實驗室,4℃冷庫保存。96小時內完成濃縮、純化、染色,中間暫停時于4℃黑暗保存。染色后48小時內完成鏡檢[15 ]。博士論文,膜生物反應器。
1.2顯微鏡檢計數
本研究采用密度梯度分離/免疫熒光技術進行隱孢子蟲和賈第蟲檢測 [16]。通過濃縮、分離純化、染色、分別在FITC、DAPI、DIC視野下對賈第蟲進行確認。再生水進出水的隱孢子蟲和賈第蟲回收率分別為18%-31%卵囊和24%-95%包囊,能夠滿足檢測要求。
處理每一批樣品以純水做空白,空白樣無兩蟲檢出,確保實驗過程無污染。同時以純水加標樣品作為陽性控制,鏡檢陽性樣品,50%以上的卵囊和包囊結構完整。
結果表示為濃度水平,即鏡檢的陽性數量(如果無卵囊檢出,認定數量為<1)/ 鏡檢樣品體積[17]。 檢測結果表明,MBR出水中僅存在賈第蟲。因此,風險評價僅考慮賈第蟲。
1.3 風險評價
檢出的出水賈第蟲濃度用于評價使用再生水灌溉的公共綠地致使賈第蟲感染的風險。
該風險評價采用的是劑量-效應指數模型[18]
P=1-exp(-N/K)式(1)
其中P為日攝入一定量病原體而感染的可能性,與平均暴露水平N相關;K-反映該污染物致病效力的參數, 其中Giardia 的K值為50.5(95% 置信區間, 27.9–102.1) [19]。
由日風險值用以下模型推算出多重獨立暴露途徑引起的累積感染風險。博士論文,膜生物反應器。
Pn=1-(1-P)n 式(2)
Pn為年感染幾率,n為暴露次數。
日平均暴露水平:
N = C×10-DR×V 式(3)
其中C-兩蟲濃度 (包囊/L); DR - 消毒效率。博士論文,膜生物反應器。根據再生水廠和中試出水中卵囊濃度來評價,再生水廠出水中包囊濃度為8個樣品平均值。再生水出水經過氯消毒、紫外(UV)消毒或臭氧消毒后直接回用。氯對賈第蟲包囊消毒效率為0.5 log[20],UV和臭氧的消毒效率均為3 log[21-22]。博士論文,膜生物反應器。用戶通過常規戶外活動使用的設施接觸再生水澆灌的植物,暴露量(V)按照公共綠地使用者一天內一次暴露于5 mL再生水[23]。暴露次數(n)為一周一次,即按全年52次計。另外,由于包囊厚壁對環境因素的強烈抵抗力,不考慮干燥、光照、捕食或其他因素對包囊滅活作用。
根據文獻報道,本研究以1.00×10-4作為可接受的風險值[24]。
2結果與討論
表2 A再生水廠出水的賈第蟲檢出濃度
一、努力提高學校的知名度
學校的知名度是吸引考生報考,擴大生源和提高招生質量的主要因素之一。學校的知名度越高,考生報考的人數,尤其是高素質考生的報考人數就越多,就越有利于提高招生的質量。
學校的知名度除了取決于學校的歷史積淀外,還取決于學校現實的辦學水平。由于歷史的原因,林業高等院校的知名度普遍不高。北京林業大學雖然是林科高等院校中唯一的國家重點大學,但在過去相當長的時間內是一所以林學為主導的單科性大學,學校的知名度不高,一定程度上影響了研究生的招生質量。近幾年,我校抓住了教育大發展的機會,在學校領導和廣大師生的共同努力下,學校已發展成為一所以林學、林業工程學等學科為特色,理、工、文、管、經、藝術協調發展的多科性全國重點大學。1997年學校進入國家重點建設的“211工程”;2000年教育部批準我校試辦研究生院,在全國林業院校中率先進入研究生院的行列;2001年開始實施“面向21世紀教育振興行動計劃”。學校的知名度有了很大提高,本科生和研究生的生源得到了擴大,招生數量和質量得到了明顯提高。1983年以前,我校每年招收科學學位研究生不足20人,但1999年上升為163人,2003年高達900人。僅1999年至2003年間的招生人數就擴大了5倍。以前報考我校的生源比較單一,主要是來自本校和其他農林院校的畢業生。近年來,包括來自北京大學、北京師范大學及全國其他綜合大學的考生逐年增加,研究生的生源擴大,招生質量得到了明顯的提高。
二、嚴把招生和培養質量
嚴把培養質量,是提高學校知名度,進而提高學校招生質量的重要環節。尤其是在各個學校招生規模迅速擴大的情況下,這一問題顯得尤為重要。有一種觀點認為,現在研究生生源競爭激烈,如果在報名條件、入學考試、錄取及其后學習、考核和畢業論文的要求上比較嚴格,將會影響本校的生源。但我們的體會是,只有嚴把學生入學和培養質量關,培養出的研究生能得到用人單位和社會的一致認可,學校才能真正吸引高素質的考生。些學校,只為盲目擴大生源,降低入學門檻和培養標準,短時期內達到了擴大招生規模的目的,但這種做法卻損害了學校的聲譽,長期下去,考生和社會最終會擯棄這些學校。正確的做法應該是,嚴把招生和培養質量關,為學生提供良好的學習和生活條件,使他們真正能學到知識,增長能力,順利地成為生產和科研上的合格人才。只有這樣,才能大量吸引高素質的考生報考,最終提高本校研究生的質量,實現研究生招生和培養的良性循環。
近年來,我校通過碩士生提前攻博、與國外高水平大學聯合培養研究生、資助研究生在國內外高水平雜志上發表學術論文、建立優秀博士論文評選制度、建立優秀論文激勵機制、資助出版優秀博士論文等措施,顯著地提高了研究生的質量。全國優秀博士論文是學校研究生培養質量的一塊試金石,目前我校已有森林培育學科和木材科學與技術學科的兩篇論文入選全國百篇博士論文,林業院校唯此一家,在全國農林院校中并列第二,在全國大學中排名并列第八。2002年1月參加北京市研究生英語學位統一考試,我校碩士生的一次通過率達到62.3%,博士生達到41.6%,已進入北京市高校先進行列。
三、多渠道籌集科研經費
研究生的培養和本科生不同,培養目的主要是為企業和教學科研單位培養具有獨立科研能力的高級科技人才。只有具備一定的科研項目和科研經費,研究生的培養質量才能得到保證。根據國家的有關規定,一名碩士研究生平均每年的培養經費為9000元,3年需要2.7萬元;一名博士研究生平均每年的培養經費為1.1萬元,3年需要3.3萬元。林業科學具有明顯的特點,它主要研究的對象樹木和森林生長周期長,進行科學研究環境艱苦、工作量大,需要的科研經費較多。因此,林業高等院校要保證研究生的培養質量,研究生導師就必須擁有較充足的科研經費。但近年來,隨著研究生招生規模的迅速擴大,一部分導師的研究經費明顯不足,使正常的研究生培養計劃無法落實。因此,我校要求研究生導師和學校有關部門在積極申報國家自然基金和各類國家科技項目的同時,加強和地方及社會上各單位的橫向科研合作,彌補科研經費的不足。
我校研究生院除了配合導師和學校有關部門廣開各類科研項目的申請門路外,從2001年開始,在全國率先設立了研究生培養基金,通過多種途徑、籌集經費,資助由于各種原因導致的研究生學位論文科研經費不足的學生。2001年資助33人,投資13萬元;2002年資助53人,投資20萬元;2003年資助70人,投資25萬元。我校計劃在多方籌集資金的基礎上,資助人數每年增加20%,資助金額每年增加25%,加大資助范圍和資助力度。
四、對專業學位強調應用能力的培養
農業推廣(林科)碩士專業學位是我國一種新型的學位類型。與林學及相關科學碩士學位相比,農業推廣碩士(林科)專業學位的主要特點是側重于應用,為林業技術推廣和林業發展培養高層次應用型人才。針對農業推廣碩士專業學位的特點,為保證招生質量,我校農業推廣碩士專業學位的招生嚴格按照以下程序進行:按照國務院學位辦下達的當年錄取限額,根據考生入學考試的總成績擇優確定擬錄取名單,并對擬錄取人員進行復試,復試著重考查考生從事農業推廣和農村發展工作的潛在素質、崗位經歷和業績。為了向農業生產第一線上的優秀人才傾斜,保證符合招生條件的優秀在職人員有更多的入學機會,真正達到農業推廣碩士專業學位的招生目的,對有中高級技術職稱,或獲得一定級別獎勵的基層單位業務骨干,在同等條件下,予以優先錄取。在培養方面,針對農業推廣(林科)研究生注重應用的特點,我校在云南、貴州、福建、江西、浙江、廣西、山東、山西、遼寧、河北、內蒙古、北京等地區建立了教學實習點,許多應用性和現場性強的課程均在教學實習點進行。在論文選題方面,要求農業推廣(林科)研究生的論文選題應直接來源于生產實際和具有明確的生產背景和應用價值,能解決實際問題,同時要具有一定的難度和先進性。上述措施的實施,使我校農業推廣(林科)碩士專業學位研究生的質量得到了保證,在林業生產單位和社會上建立了良好的口碑。隨著學校聲譽的提高,農業推廣(林科)碩士專業學位研究生招生人數穩步增加,近年來的招生人數一直居全國農林院校的第2位,生源的質量和數量都得到了保證。
五、就業狀況對學科招生質量的影響
一個專業的就業率和考生的報考數量和質量是呈正比的。如果某些學科和專業的社會需求量大,就業率高或就業前景看好,這些學科和專業的報考人數將會顯著增加,招生質量也會相應提高。反之,如果一些學科和專業的社會需求量小,就業率長期偏低或就業前景不好,這些學科和專業的報考人數將會減少,招生質量也會相應下降。
我校研究生的招生,在保證國家重點學科、重點專業及對國計民生和國家生態環境建設有重要基礎作用的學科專業外,在國家招生計劃允許的范圍內,向那些社會需求量大、就業率高或就業前景看好的學科和專業傾斜。例如,我校的城市規劃與設計、園林植物與觀賞園藝、林業經濟管理、計算機應用技術等專業近年來的招生和就業均很好,生源質量較高。我校已有計劃地提高這些專業的招生比例,將研究生的擴招名額適度地向這些學科傾斜。
六、積極有效的宣傳
有的放矢,積極開展宣傳活動,針對考生的各種問題,解疑釋惑,對學生的報考和招生質量的提高有積極促進作用。近年來,國家不斷加大生態環境工程建設項目的力度,相應的科學研究項目大量增加,林業戰線上對高級科技人才的需求量也大量增加,林業科學的高級科技人才大有用武之地。林業高等院校的研究生招生單位,應結合當前這一大好形勢,在符合報考條件的人員中廣為宣傳,積極引導高素質的考生投身到國家生態環境建設的宏偉事業中來。
1999年以來,我校在研究生招生方面進行了一系列改革,在全國建立了10余個招生基地,派專人在全國不同地區進行了數十次招生宣傳,宣傳地區的研究生報考和錄取人數明顯增多,取得了良好的效果。我們有效利用現代信息網絡招生信息或在影響面廣的報紙等媒體上進行招生宣傳。我校每年舉辦2次咨詢會,深入到院系學生中解答學生的各種問題,引導和促使一批素質較高的應屆畢業生報考本校研究生。
七、軟硬件條件的良好保障