DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 3. 结果与讨论 3.1. 药剂投加量对pH影响 由图3中可以看出将废酸液调制中性范围，三种固体药剂的使用情况，其中Ca(OH) 2 的投加量最大，变化范围为22%~23%；NaOH的投加区间为17%~18%；CaO投加量最少，在13%~14%。pH值都随药剂投加量的增加而增加，三种药剂投加后，与酸洗废液剧烈反应，放出大量的热，有液体飞溅。反应过程中氧化钙易于结块，难以溶解，实验过程中发现氧化钙的反应速率明显低于其余两种药剂。 3.2. pH对污泥、滤液各指标影响 pH变化对各指标的影响情况如下表4所示。 综合表中分析指标可以看出，加入NaOH药剂时的滤液产生量较其余两种药剂大，而污泥产量较大的是使用Ca(OH) 2 作为中和药剂时。该中和法处理酸洗废液所得污泥为无机污泥，污泥比阻值均小于0.4 × 10 9 s 2 /g，属于易过滤污泥。该方法产生的废水盐度较大，极易结晶析出。研究滤液中的盐分，对于不含有害成分的滤液，可以通过工业企业的高盐管道直接排入到海水中，而如果液体中含有能够在水环境或动植物体内蓄积，对人类健康产生长远不良影响的有害物质是，必须采取一定的措施使其达到排放标准后再进行排放。 3.3. 滤液中重金属残余量研究 3.3.1. pH对滤液锌含量的影响 针对三种不同药剂，不同pH与锌离子浓度变化关系曲线如图4所示。 图2. 图解法求b值示意图 图3. 滤液pH随药剂投加量的变化情况 图4. 锌离子浓度随pH变化情况 Table 4 Table of the corresponding index changes of three kinds of reagent 项目 投加量 pH 滤液体积(mL) 含水率(%) 滤饼重(g) 污泥比阻(s 2 /g) 盐度(%) NaOH 12.2 6.71 32.5 45.11 19.98 1.39E+08 27.6 12.4 7.3 32 45.45 20.18 1.45E+08 28 12.6 7.46 29 48.33 20.41 2.08E+08 28.4 12.8 7.75 28 49.59 20.48 2.15E+08 29.2 13 8.05 27.5 48.67 20.51 2.49E+08 29.5 13.1 8.73 27 48.92 20.52 2.53E+08 29 13.2 9.26 27.5 49.03 20.5 2.51E+08 28.8 Ca(OH) 2 15.5 6.25 19.5 50.33 27.1 2.08E+08 37 15.7 6.72 19 50.25 27.4 2.99E+08 36.6 15.8 7.66 20 50.16 27.46 2.59E+08 37.2 16 8.52 19 49.86 28.1 3.50E+08 36.8 16.2 9.31 19 49.42 28.47 2.89E+08 37.8 CaO 10.2 6.6 21 49.49 21.71 2.91E+08 40.8 10.3 7.66 20 49.79 22.34 1.52E+08 41.2 10.5 8.07 19 50.88 22.68 2.33E+08 40.4 10.8 9.16 18 50.06 22.03 2.85E+08 41.6 11 9.46 18 48.54 23.88 3.63E+08 43.2 表4. 三种药剂各指标变化分析表 随pH的升高，Zn 2+ 浓度呈现不同程度的降低，在整个pH变化范围内，氢氧化钙的处理效果最好，当pH为8.52时，锌离子最低浓度为4.32 mg/L。氢氧化钠药剂使用时，最低浓度可达4.38 mg/L，氧化钙使用时最低浓度为6.43 mg/L。Zn(OH) 2 是两性氢氧化物，在强碱条件下会继续与OH − 反应而溶解，所以当pH过大以后，锌离子浓度反而升高。 3.3.2. 滤液pH对铁含量的影响 pH与铁离子浓度变化关系曲线如图5所示。 由图可看到，铁离子浓度随着pH的升高而减小，三种药剂对比来看，仍然是氢氧化钙固体作为药剂时处理效果最好。氢氧化钙对应的处理效果中，最低浓度可以达到25.7 mg/L，相对于原液中的高浓度铁离子，该方法已经达到了将近99%的去除率。 3.3.3. pH对铅含量的影响 pH与铅离子浓度的变化关系曲线如图6所示。 从图中可以看出，对于铅离子的去除情况，NaOH药剂处理效果最佳，Ca(OH) 2 次之。总体来说三种药剂对于铅的去除效果还是很好的，利用氢氧化钠的最低浓度可达0.558 mg/L，氢氧化钙最为药剂使用时，浓度最低为0.568 mg/L，氧化钙对应的最低浓度为0.875 mg/L。 3.3.4. pH对铬离子含量的影响 pH与铬离子浓度变化关系曲线如图7所示。 对于铬离子的去除情况，三种物质作为对比药剂来看，氢氧化钠的处理效果最优，Ca(OH) 2 相对于 图5. 铁离子浓度随pH变化情况 图6. 铅离子浓度随pH变化而变化的情况 图7. 铬离子浓度随pH变化而变化情况 CaO来说去除情况较好。金属铬的氢氧化物同样呈现了两性金属氢氧化物的特点，铬浓度也先随pH的升高而减低，当pH继续升高，铬浓度也有所上升。NaOH、Ca(OH) 2 、CaO三种药剂对应的铬离子浓度最低点分别为1.04 mg/L、1.39 mg/L、1.44 mg/L。 3.3.5. pH对镍含量的影响 pH与镍离子去除情况的变化关系曲线如图8所示。 三种药剂综合比较来看，镍离子浓度都随着pH的增加而减小，pH值在7.00~8.00之间时，NaOH的处理效果更好。但是在该实验过程中不易控制利用NaOH将pH调节到8.00~9.00。当pH继续增加，氢氧化钙对于镍离子的处理效果要优于氧化钙，最低浓度可以达到5.88 mg/L，相对于原酸洗废液27.100 mg/L的浓度来说，仍具有较高的去除率，为滤液进一步处理减轻负荷。 图8. 镍离子浓度随pH变化情况 Table 5 Summary of the usage of each dru 项目 NaOH Ca(OH) 2 CaO 投加量/g 13.10 16.00 10.80 pH 8.73 8.52 9.16 滤液体积/mL 27.0 18.5 18.0 污泥含水率/% 49 50 51 污泥干重/g 20.52 28.10 23.03 污泥比阻/×10 8 s 2 /g 2.53 2.99 2.85 盐度/% 29.0 36.8 41.6 Ni/mg/L 6.02 6.49 6.15 Zn/mg/L 4.38 4.32 6.43 Fe/mg/L 27.3 26.5 34.3 Pb/mg/L 0.634 0.637 0.901 Cr/mg/L 1.36 1.39 1.44 表5. 各药剂最佳处理情况汇总 综上所述，在分别使用三种药剂作为中和剂的情况下，一方面可以调节改变废酸液的pH使其达到排放标准，同时生成沉淀污泥的形式去除溶液中重金属元素。通过综合前面的实验结果，进一步分析得到各种药剂的最佳处理效果汇总表5如下。
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user: 4. 结论 1) 利用碱性药剂与酸洗废液进行中和反应，对滤液中重金属含量进行测定分析。Ca(OH) 2 、NaOH、CaO三种药剂最佳投加量分别为23%、19%、15%，对铁、锌离子的去除率均能达到98%以上。 2) 对于滤液中镍离子，NaOH药剂处理效果较好，去除率为84%，比其余两种药剂高。 3) Ca(OH) 2 、NaOH对于铅和铬两种金属元素的去除率为93%、97%，处理效果要优于CaO。
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user: 摘 要 吗啉及其N-烷基衍生物是重要的精细化工中间体，已广泛应用于橡胶、医药与农药等领域。本文根据吗啉及其N-烷基衍生物的结构特点，将其合成方法概括为：C-O-C键合的醚化法、C-N-C键合的仲胺化法和N-烷基化法，分析了各种方法的工艺特点，并指出了吗啉及其N-烷基衍生物合成工艺的发展趋势。 关键词 :有机胺，醚化，胺化，N-烷基化 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 吗啉及其N-烷基衍生物在常温常压下是油状液体，呈碱性，多数与水互溶，也能溶于大多数的有机溶剂 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] 。吗啉及衍生物可用于制造橡胶助剂、金属腐蚀抑制剂、杀虫剂、除草剂、杀菌剂、润滑油冷却剂、表面活性剂、纤维处理剂等，广泛应用于医药、石油、化工行业 [ 2 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] 。随着这些行业的快速发展，吗啉及其衍生物的需求量将越来越大。 为此，众多研究者致力于吗啉及其N-烷基衍生物的合成路线的探索，旨在寻找一条经济、环保、操作简单、高收率的合成路线。目前国内已有研究人员总结了吗啉的合成工艺 [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] ，但以国内工艺概况为主，且文献多是上世纪90年代左右的，因此本文补充了近年来国内外吗啉合成研究方面的相关进展。
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user: 2. 吗啉及其N-烷基衍生物的合成工艺 吗啉分子同时具有仲胺与醚的结构特征 [ 1 ] ，如S-1所示，而甲基吗啉、乙基吗啉等是吗啉的N-烷基衍生物，为叔胺类化合物 [ 14 ] ，如S-2所示。 因此，本文根据吗啉的结构特点，将其合成方法分为以下几种：C-O-C键合的醚化法、C-N-C键合的仲胺化法，以及以吗啉为母体的N-烷基化法。 2.1. 醚化法 2.1.1. 二乙醇胺及其N-烷基衍生物的强酸催化脱水法 二乙醇胺及其N-烷基衍生物在强酸催化剂作用下有脱水反应，由于醇胺物质本身是一种有机碱，在过量的浓硫酸中加热至150℃以上可得到吗啉产品 [ 9 ] [ 15 ] 。当原料为二乙醇胺时可制得吗啉；为N-烷基二乙醇胺时可制得N-烷基吗啉，文献中研究的烷基包括了甲基、乙基、丙基等，所得到的产物为重要的有机原料，如甲基吗啉，就是生产医药、织物处理剂等的原料。由二乙醇胺合成吗啉的反应方程式如下： 1977年波兰专利 [ 16 ] 提出了以烷基二乙醇胺为原料制取N-烷基吗啉的方法，烷基可以是甲基、乙基、丁单或苯基。此专利中用氯化氢或盐酸替代硫酸作催化剂，获得较好的产品收率。例如，N-甲基二乙醇胺与氯化氢在200℃作用2.5 h，制得98% N-甲基吗啉。但这种无机酸催化工艺，要消耗多于计量的酸，而且最后需要用碱中和，消耗多，环保压力较大。 有中国专利 [ 17 ] 最新公开了N-甲基吗啉的循环制备法。以N-甲基二乙醇胺与浓硫酸在配料比1:1.1~1.2、反应温度150℃~180℃条件下，反应6~8 h冷却后返滴加N-甲基二乙醇胺和铵盐转移剂使N-甲基吗啉完全游离进行减压蒸馏，得到N-甲基吗啉。该工艺方法可循环利用浓硫酸催化合成N-甲基吗啉，改进了普通二乙醇胺酸催化的缺点，具有进一步研究的价值。 2.1.2. 二乙醇胺伯醇环化缩合法 此外以二乙醇胺与C1-4伯醇为原料，经环化缩合也可制得N-烷基二乙醇胺 [ 18 ] 。反应方程式如下： 1987年美国专利 [ 19 ] 提出以二乙醇胺与甲醇为原料，以负载磷的TiO 2 为催化剂，反应温度为250℃~400℃，压力为20 MPa，混合溶液通过填有催化剂的固定床反应得到N-甲基吗啉，二乙醇胺转化率99%以上，N-甲基吗啉反应的选择性为57%。 该方法采用固体酸催化剂替代了无机酸，一种用催化反应替代计量反应的绿色工艺，是合成吗啉工艺的清洁化发展的方向之一。 2.2. 仲胺化法 2.2.1. 二甘醇催化氨解环化法 二甘醇催化仲胺环合法是以二甘醇和胺化剂为原料，在催化剂和临氢的条件下，在200℃~250℃和1~10 MPa条件下，完成环合反应 [ 20 ] [ 21 ] 。胺化剂主要有氨或伯胺，制得的产物有吗啉或N-烷基吗啉，常用的伯胺有甲胺、乙胺或丙胺等，其反应式如下： 该法所用原料二甘醇来自于环氧乙烷水合制乙二醇的副产物 [ 15 ] 。根据操作压力的不同，以二甘醇为原料的合成路线又可分高压液相法、低压汽液相接触法、常压气相法3种。根据文献报道，二甘醇合成吗啉及其N-烷基衍生物的工艺经过十多年的研究，低压法的工艺属较为先进的工艺 [ 20 ] 。但是就目前为止，该工艺的催化剂在活性、稳定性和选择性等方面尚存在很多不足之处，在反应生成的粗产品中除生成少量二甘醇氨外，还有醚类杂质，其沸点与吗啉类产品沸点相近，给粗品的分离带来难度。因此，为提高产物的选择性，相关催化剂的研究受到重视；另一方面，结合分离技术，将分离出的有用组分进行衍生提高附加值，如本课题组课将二甘醇氨化产生的副产物二甘醇胺，经N-甲基化反应转化成重要的聚氨酯发泡催化剂N，N-二甲基二甘醇胺(DMAEE)，具有良好的应用前景 [ 22 ] 。 美国空气化工产品有限公司在专利EP0036331中 [ 23 ] 公开了以γ-Al 2 O 3 为载体，Ni、Co和Cr为活性组分的吗啉合成催化剂；德国的巴斯夫公司在公开号为DE3125662的专利中 [ 24 ] 公开了以Al 2 O 3 为载体，Co、Ni和Cu为活性组分的胺化催化剂，用于仲胺化法合成吗啉，收率达86.06%；吉化集团公司 [ 25 ] 开发出一种高性能催化剂，其专利表明，载体主要采用天然的膨润土酸化制备的无定型SiO 2 ，活性成分为Ni、Co、Cu，在胺化温度为180℃~280℃，系统压力为1.7 MPa以上的条件下，原料二甘醇的转化率为99.10%~99.60%，吗啉收率达94.14%，具有较好的工业化应用价值。 2.2.2. 二氯乙醚环化法 以二氯乙醚为原料，经胺化与环化可制得吗啉及其N-烷基衍生物 [ 12 ] [ 26 ] 。胺化剂为氨可制得吗啉，为伯胺可制得N-烷基吗啉。反应式如下： 该方法的技术难度较小，但原料来源较少，价格较高，且毒性较大，除此之外，反应的原子经济性差，限制了该法的工业化应用。 2.3. N-烷基化法 以吗啉为原料，与烷基化试剂(如卤代烃、醇、醛或酮等)反应可以制备N-烷基吗啉 [ 27 ] ，分别总结如下。 2.3.1. 吗啉与卤代烃反应 张想竹等 [ 28 ] 以吗啉与氯甲烷为原料在低于30℃的反应温度下制得N-甲基吗啉。吗啉与氯甲烷、氢氧化钠的摩尔比分别为1:1.1:1.5。Khan等 [ 29 ] 以氯丙烷为烷基化试剂，THF为溶剂，用碳酸钾调节反应液PH，使混合液在室温反应回流48 h制得N-丁基吗啉，经后处理所得的丙基吗啉收率为81%。 2.3.2. 吗啉与羰基化合物的还原N-烷基化 吗啉与醛、酮等羰基化合物反应，在还原剂作用下生成N-烷基吗啉。张想竹等 [ 30 ] 以吗啉、多聚甲醛和甲酸于115℃温度下反应20 min制得N-甲基吗啉，产物收率可达95% (反应式如下)。Heshmatollah Alinezhad等人 [ 31 ] 以甲醛和自制备的N-甲基哌啶锌硼氢化合物于常温下进行N-甲基化反应6 min，产物收率可达到80% 2.3.3. 吗啉与醇反应制备N-烷基吗啉 Del Zotto等人 [ 32 ] 以吗啉和甲醇进行烷基化反应，以Ru的三苯基磷配体为催化剂，反应几乎可以定量地完成，但此方法所用的催化剂价格昂贵，制约其应用。陈新志等 [ 33 ] 以吗啉与低碳醇为原料，Cu-Ni/A1 2 O 3 为催化剂，醇胺摩尔比为3:1，反应体系氢压为0.9~1.2 MPa，反应温度为220℃，空速为0.15~0.20/h时，制得的N-烷基吗啉的总收率在78%~93%。 2.4. 其他方法 2.4.1. 环氧乙烷催化氨化法 以硅铝为催化剂，环氧乙烷与氨或伯胺可直接在水蒸气、CO、N 2 、H 2 甲烷等共存条件下反应，反应温度为250℃~500℃，即可制得吗啉以及N-烷基衍生物等产品 [ 1 ] 。 2.4.2. 双氰甲基醚催化加氢法 以Ni为催化剂，甲醛与氰化氢在低于3.5 MPa压力下反应，也能得到吗啉 [ 12 ] 。
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user: 3. 总结 本文基于吗啉及衍生物的结构特点，总结其主要合成方法：C-O-C键合的醚化法、C-N-C键合的仲胺化法和N-烷基化法。合成吗啉及N-烷基衍生物的方法之间虽然相互联系，但各有特点，对相关工艺的评价总结于表1 [ 12 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] 。 上述吗啉及衍生物的合成工艺特点，对选择技术先进性、经济性好、绿色高效的工艺路线具有指导意义。随着技术发展和创新，我国吗啉及其衍生物在数量与品质上有较大规模发展 [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] 。目前吗啉衍生物主流生产路线是：二乙醇胺醚化和二甘醇仲胺化。这两种方法都是向着采用高性能的固体酸催化剂、以及在此基础上的连续固定床反应过程发展。 Table 1 Evaluation of synthesis of morpholine and its N-alkyl derivative 方法 主要原料 特点 产物 醚化法 二乙醇胺衍催化 反应较简单，但原料价格相对较高，酸用量大，腐蚀性大、副产物多、污染大。酸循环技术对工艺的改进值得重视。 吗啉或N-烷基吗啉 二乙醇胺、醇 技术难度大，催化剂要求高，工艺过程尚待改进。 N-烷基吗啉 仲胺化法 二甘醇、氨(伯胺) 原料易得、固体酸催化的连续固定床工艺，一般需在压力下进行，催化剂是关键技术。该工艺已得到规模化工业应用。 吗啉或N-烷基吗啉 二氯乙醚、氨(伯胺) 剧毒原料，原料价格较高，生成氯化铵等强腐蚀难处理的副产物，对环境造成较大的危害。 吗啉或N-烷基吗啉 二甘醇胺 原料价格较高，较少采用。 吗啉 烷基化法 吗啉、卤代烃 收率较高、工艺简单，原子经济性较差，三废较多。 N-烷基吗啉 吗啉、醛或酮 收率较高、工艺简单，发展方向是采用催化加氢胺化替代甲酸还原胺。 N-烷基吗啉 吗啉、醇 副产物是水，是理想的N-烷基吗啉生产路线，应重视固体酸催化的连续化固定床烷基化。 N-烷基吗啉 其他方法 氰化氢、甲醛 原料简单，成本低，但涉及剧毒原料，在有条件情况下采用。 吗啉 环氧乙烷、氨(伯胺) 反应条件苛刻，副产物多，收率较低。 吗啉或N-烷基吗啉 表1. 吗啉及其N-烷基衍生物的合成工艺评价
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user: 摘 要 我国历次个人所得税改革的重心是提高免征额和完善超额累进税率，尚未从纳税单位上改革。本文比较了个人为纳税单位和家庭为纳税单位两种不同纳税单位模式的优缺点，探讨了我国当前的国情，分析改革纳税模式的迫切性与可行性，分析了推行以家庭为纳税单位可能面临的障碍及应对措施。 关键词 :混合所得税制，费用扣除，纳税单位，社会公平
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user: 1. 引言 我国现行的个人所得税制是以个人为纳税单位，按照11类所得分别适用不同税率计算。虽然分类税制核算简便，但税款征收效率高，费用扣除标准不科学，总体上不能发挥税收的公平效益，无法实现纳税人的纵向和横向公平，不利于和谐社会的构建。随着我国经济的快速发展，个人所得逐渐呈现多元化、收入来源多样化，结算方式的隐蔽性造成非货币形式的灰色收入增多。同时以个人为纳税单位容易造成家庭成员之间转移分散财产逃避纳税，这不仅造成大量税源的流失、减少国家财政收入，还丧失了税收调节社会贫富差距、实现社会公平的效益 [ 1 ] 。当前我国的分类所得税制和以个人为纳税单位的模式存在着诸多弊端，因此大多数人呼吁实施以家庭为纳税单位的综合所得税制。
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user: 2. 两种纳税单位模式的含义及优缺点 (1) 两种纳税单位模式的基本含义 以个人为纳税单位是仅以一个自然人的身份申报纳税，只考虑个人的收入进行申报个税，未考虑家庭的总体收支水平。而以家庭为纳税单位是以一个家庭为最小单位进行纳税申报，综合考虑家庭收支状况，将家庭总收入扣除家庭费用标准、税收抵免额和家庭宽免额后的净收入纳税依据。 国际上大多数国家都实施以个人为纳税单位模式，以个人为纳税单位的分类所得税制的典型国家主要有英国、中国、加拿大、日本、丹麦、芬兰、奥地利、比利时意大利、澳大利亚、荷兰等。以家庭为纳税单位的综合所得税制的典型国家有美国、西班牙、法国、德国。而美国经历多次改革，建立起兼顾公平与效率的家庭纳税单位税制，被认为是世界上相对成熟的税制 [ 2 ] 。然而也有部分国家(如英国、丹麦、芬兰、比利时、意大利、澳大利亚)曾经实施以家庭为纳税单位，经过实践发现家庭课税模式存在违背税收中性造成婚姻惩罚、限制个人社会伦理选择、造成劳动力供给波动的弊端，于是逐渐改革实施以个人为纳税单位模式。 (2) 两种纳税单位模式的优缺点 从不同国家对课税单位的选择可以探析出不同纳税单位模式的优缺点。分析如下： 以个人为纳税单位的优点有：① 计算简便，实施源泉扣税，征收成本低。② 保持税收中性，不影响纳税人对婚姻的选择，确保纳税人伦理选择自由性。③ 有利于提高家庭中边际税率较低者的劳动力供给；以个人为纳税单位存在的主要缺点有：① 未考虑纳税人的真实负担能力，无法实现税收横向公平。② 诱导家庭成员之间转移财产逃避纳税，不利于公平和谐社会的构建。以家庭为纳税单位的优点有：① 考虑家庭所有成员的收支状况，实施量能纳税，实现税收的公平分配原则，体现纳税单位真实负担能力，提高家庭成员的福利水平，有利于家庭的和睦。② 贯彻以人为本的思想，体现人性化，推动和谐社会的构建。③ 实现了纳税人的横向与纵向公平；以家庭为纳税单位存在的主要缺点有：① 计算繁杂，要求纳税人具备较高的税务知识，自行申报，增加纳税成本。② 容易导致婚姻奖励或婚姻惩罚。③ 一定程度上扭曲家庭中收入较低者的税收负担能力，挫伤其劳动积极性，导致其减少劳动力供给 [ 3 ] 。④ 由于信息不对称难以精确掌握家庭成员的财产变动情况，收集信息成本高，税款征收难度大。 尽管两种模式下都存在一些弊端，但从社会公平发展视角看实施以家庭为纳税单位模式是我国今后税制改革的方向。实施以家庭为纳税单位体现了量能赋税和国家的公平治税原则 [ 4 ] ，综合考虑了家庭的收支水平，实现纳税单位横向与纵向公平，促进和谐社会主义的构建。
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user: 3. 我国改革纳税单位模式的迫切性和可行性 我国历次的个税改革主要以提升减免额和完善累进税率为切入点，仅仅提升减免额无法从根源调节收入，实现横向公平，也不能扭转个税实质上成为“工薪税”的局面，更加不能改变税收的逆向调节。以个人为纳税单位未考虑家庭规模结构、家庭的真实负担水平，有失公平，无法有效调节收入，不利于社会的公平。因此我国需要坚持以人为本的思想原则，以家庭为纳税单位，综合考虑纳税人的税收负担能力，降低中等收入阶层的税收负担 [ 5 ] 。 任何个人的消费行为和经济行为都离不开家庭的可支配收入，在我国渐进式的推行以家庭为纳税单位将更好的体现税负公平原则，实现税收横向公平，促进家庭的健康有序发展，推动社会的可持续发展。以家庭为纳税单位的呼声越来越强烈，尤其是中等收入阶层的强烈诉求。迫切希望以家庭为纳税单位，建立一套科学合理的个人所得税体制是时代的呼唤。 2016年财政部部长在两会上指出了我国个人所得税改革的方向，明确指出我国即将实施分类综合所得税制，在费用扣除上不仅要考虑个人的生计费，还需要综合考虑家庭成员的各项支出。这为我国渐进式地推行以家庭为纳税单位模式提供了契机。综合所得税制的推行是以家庭为纳税单位模式的重要前提条件 [ 6 ] 。 目前，我国基本上实现实名制储蓄存款，各类金融机构与税务机关的联系不断加强，银行与税务机关共享纳税人财产信息，充分掌握纳税人资信状况，同时纳税人的收入结算方式主要以转账支付形式，提高财产分配的透明度，促进纳税单位模式的改革。互联网的迅猛发展为税务机关提供了便捷的征管平台，通过互联网技术可以实现信息共享，提高税款征收效率，降低纳税人纳税成本。当前税务所提供的纳税服务水平逐渐提高，为我国推行以家庭为纳税单位的双向申报提供了纳税咨询服务和代理纳税申报。代理涉税服务的发展为以家庭为纳税单位提供辅助支持。综合我国当前的国情分析我国具备实施以家庭为纳税单位的一些基础条件，这些条件为改革纳税单位模式提供可行性 [ 7 ] 。
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user: 4. 推行以家庭为纳税单位可能面临的问题 改革当前的纳税单位模式，需要经历一段艰难的过度期。通过探讨推行以家庭为纳税单位需具备的基本条件，结合我国的特殊国情分析我国在改革纳税单位模式时可能面临的障碍。 (1) 难以掌握家庭结构及家庭收支变动信息 家庭结构多样化，家庭成员之间变化节奏加快，成员间流动性强，尤其是面对空巢老人、留守儿童等复杂的家庭结构，税务机关难以准确的掌握家庭成员的收支变动情况。随着人口老龄化加快和第二胎政策的推行使得我国家庭结构再次面临巨大的压力，家庭费用扣除标准的制定较难，费用扣除的设计和制定既要求适用较广的范围又能简便计算，方便纳税人自行申报，较低纳税成本。 (2) 缺乏征纳信息共享平台 缺乏信息共享平台，导致征纳双方信息不顺畅，缺乏关键的财产信息导致税务机关无法精确地评估纳税人的收支状况，导致大量税款流失。同时税务机关与其他相关部门(如国土、房产、银行、公安等部门)尚未建立信息共享，不能准确、及时地评估纳税人的财产和监控其税源。导致税款征收成本增加，增强了税款征收难度。 (3) 诚信缺失纳税意识淡薄 纳税人的纳税意识淡薄，个人信用缺失，制造虚假的原始凭证，进行虚假申报或违反税收法律法规进行偷逃税。纳税人丧失诚信，向税务机关人员行贿，实施不当的税务筹划，达到少交税款的目的。这些行为恶化了我国税收征管环境，导致腐败现象频频发生。 (4) 妇女边际税率的变相提高 妇女的收入水平相对较低，对税率的变化敏感，以夫妻联合申报方式变相提高了妇女的边际税率，加重她们的税收负担，降低了劳动积极性，导致妇女劳动力供给减少。推行以家庭为纳税单位模式可能会对整个社会的劳动力供给产生波动。
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user: 5. 推行家庭为纳税单位的对策 (1) 针对不同家庭结构，完善费用扣除标准 我国的人口老龄化进程加快以及二胎政策的贯彻，导致我国家庭结构变化迅速，税务机关需要针对不同的家庭结构设计不同层级的优惠政策。如针对特困家庭，实施宽免额和抵税额扣除，提高特殊家庭的费用扣除标准 [ 8 ] ，可以缓解特殊家庭的经济负担，这不仅可以完善我国的社会保障制度，缩小贫富差距提高贫困家庭的幸福指数，而且还可倡导积极养老的优良美德，促进家庭和睦相处，推动社会公平。 费用扣除标准范围应包含家庭的合理支出。将家庭总收入扣除家庭中承担的赡养老人、养育子女、教育医疗保险等社会保障支出、住房贷款利息费用后的余额作为应纳税所得额。同时，还应根据不同地区经济发展水平设定不同层次的费用扣除标准 [ 9 ] 。针对物价不断上涨，应建立弹性税制，降低通货膨胀对家庭可支配收入和生活的影响。分别对收入与费用扣除标准实施弹性化处理，对其进行浮动管理消除通货膨胀对家庭福利的不良影响。 (2) 建立税务信息化系统 建立纳税人财产实名登记制度，如对纳税人的房产、土地使用权、汽车、储蓄等进行实名登记，避免纳税人因转移、隐藏财产导致税源流水。同时通过财产实名登记制度，税务机关可以精确掌握纳税人的财产状况，提高对税源监控的效率，消除纳税人对取得的灰色收入或不法收入的转移与隐瞒。依托“互联网+税务”的模式，全方位提高税务服务水平，以互联网为载体，建设多屏全网场景式服务平台。借助互联网信息平台，加强税务机关与社会公共部门的协同合作，实现税务信息资源共享，全面把握纳税人的基本财产信息，有效防控纳税人偷逃税的违法行为。 (3) 建立纳税信用评级制度和健全税收监管机制 税务机关要加强纳税义务宣传教育，有针对性的对纳税人在纳税申报方面进行培训，使之能顺利完成自行申报，缴纳税款。建立个人纳税信用评级制度，对依法及时申报足额缴纳税款的纳税人给予较高的信用评级，奖励具有高信用评级的纳税人，让其享受更多的税收优惠。通过设立信用评级制度，提高纳税人的纳税积极性。 对纳税意识淡薄，偷税逃税违反税收相关法律法规的纳税人实施严格的惩罚措施，加强对其监督管制。加强对税务机关队伍的培训，利用互联网技术提高税收征管水平，加大对偷逃税的稽查力度，税收征管人员需要保持良好职业道德，创造良好有序的税款征收环境。 (4) 实施双向申报，借助涉税代理服务 实施纳税人与其扣缴义务人分别向税务机关申报个人所得和纳税情况，在纳税人与扣缴义务人之间建立双向稽查审核体系。双向申报可以节约税务机关的征税成本，提高税款征收效率。税务代理为纳税人提供专业的纳税申报服务，通过涉税代理进行申报，既能降低纳税自行申报的成本，降低纳税人因误解税收政策陷入税务风险，又能维护纳税人正当利益，同时有利于构建税收征管环节中的相互监督制约机制。 (5) 妇女的劳动所得收入单独申报 以家庭为纳税单位，容易产生婚姻惩罚税，降低妇女劳动积极性 [ 10 ] 。针对这一现象我国内地可以借鉴台湾地区实施夫妻的劳动收入分别申报，对其他项目所得实施夫妻联合申报，对妇女的劳动所得收入单独申报，确保其税负不因家庭联合申报而增加，从而提高妇女的劳动积极性，减少其对整个社会劳动力供给的波动性。
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user: 摘 要 本文制备六种不同分子量和末端基团的载鲑鱼降钙素PLGA微球(SCT-PLGA MS)，优选合适微球用于废用性骨质疏松症在骨折损伤部位缓释药物。载药微球平均粒径均为120 μm，形态圆整；包封率均高于60%，载药量约为0.5%；差示扫描量热(DSC)测试结果表明SCT包载在于PLGA微球中，并以无定形态存在；体外释放结果表明分子量为20 kDa的-COOH末端载药微球(SCT-PLGA-20 COOH MS) 40 天累积释放百分率达79%以上，具有良好的缓释作用；体外降解中SCT-PLGA-20 COOH MS pH值随时间延长下降速率高于其他微球。因此，本研究中SCT-PLGA-20 COOH MS有望用于治疗废用性骨质疏松症。 关键词 :PLGA微球，鲑鱼降钙素，缓释 Copyright © 2017 by author and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 老年患者尤其是绝经后妇女易出现原发性骨质疏松症。其主要表现为骨量减少，致使骨脆性增加，易发生骨折，导致其转化为废用性骨质疏松症。鲑鱼降钙素(Salmon calcitonin， SCT)可有效调节血钙水平和骨代谢，减少骨质流失 [ 1 ] 。但肌肉注射或静脉注射SCT的临床效果不佳，为提高SCT 在废用性骨质疏松症的治疗效果，可以通过缓释载体递送药物到骨折损伤处。聚乳酸聚羟基乙酸(Poly(D， L-lactic-co-glycolic acid， PLGA) 生物相容性良好，在体内最终转化成二氧化碳和水排出体外，具有骨传导性和骨诱导性，并可制成长效缓释微球(Microsphere， MS)，提高多肽、疫苗、激素等生物大分子药物的生物利用率 [ 2 ] 。PLGA的分子量以及末端官能团等理化性质均可显著影响MS中的药物释放和降解行为 [ 3 ] 。因此，选择合适分子量和末端基团的PLGA十分重要。 本研究通过复乳法制备不同分子量和不同末端SCT-PLGA MS，考察PLGA理化性质对SCT载药量、体外释放和体外降解的影响，优选PLGA载药微球用于治疗废用性骨质疏松症。
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user: 2. 方法 2.1. 材料 PLGA (LA:GA = 50:50)，分子量分别为20 kDa、40 kDa和60 kDa，特异性粘度分别为0.28 dl/g、0.37 dl/g和0.45 dl/g，末端基团为羧基(-COOH)和烷基(-CH 3 )，购自山东医疗器械研究所；SCT购自上海苏豪逸明制药有限公司；聚乙烯醇(polyvinyl alcohol， PVA) 购自Sigma-Aldrich公司；微量BCA试剂盒(Micro BCA)购自赛默飞世尔科技公司。 2.2. SCT-PLGA MS的制备 称取0.3 g不同分子量和不同末端基团的PLGA (20 kDa-COOH、40 kDa-COOH、60 kDa-COOH、20 kDa-CH 3 、40 kDa-CH 3 和60 kDa-CH 3 )，加3 mL 二氯甲烷溶解，加入0.60 mL 4 mg/mL SCT溶液，超声3 min (输出功率150 W，工作2 s，间歇2 s)，形成W/O型初乳，立即将其注射到75 mL 0.06% (w/v) PVA溶液中，形成W/O/W型复乳。机械搅拌5 h使二氯甲烷完全挥发，静置，去离子水洗涤沉淀三次，冻干后4℃保存，得终产物SCT-PLGA-20 COOH MS、SCT-PLGA-40 COOH MS、SCT-PLGA-60 COOH MS、SCT-PLGA-20 CH 3 MS、SCT-PLGA-40 CH 3 MS和SCT-PLGA-60 CH 3 MS。对照组加入与SCT溶液等体积的蒸馏水得未载药PLGA微球(blank-PLGA MS)。 2.3. SCT载药量和包封率 2.3.1. 标准曲线 按照Micro BCA试剂盒说明制备标准曲线。配制2 mg/mL的SCT溶液，精密量取50 μL，加入DDW稀释至0.5 mL，制得浓度为200 μg/mL贮备液。依次稀释，得浓度分别为40、20、10、5、2.5、1和0.5 μg/mL的SCT标准液，DDW作为空白对照。 以25:24:1(v/v/v)混合溶液A、B和C，配制Micro BCA工作液。吸取150 μL标准液，加入150 μL工作液，37℃温育2 h，量取200 μL，酶标仪测定562 nm处吸光值，以吸光值(A)对SCT浓度(C， μg/mL)线性回归，制备标准曲线。 2.3.2. SCT载药量和包封率 外水相法测定SCT-PLGA微球的载药量与包封率。制备SCT-PLGA MS，洗涤前，量取3 mL悬液，13，000 rpm离心3 min，取150 μL上清液，Micro BCA法测定562 nm处吸光值，由标准曲线计算SCT浓度。分别按下列公式计算载药量(Loading Capacity， LC)和包封率(Encapsulation Efficiency， EE)： 其中W、W 0 和W 1 分别表示PLGA质量、SCT总质量和上清液中SCT质量。 2.4. SCT-PLGA MS的表征 2.4.1. 粒径和跨距 将微球置于载玻片上，光学显微镜观察微球，计数300个，采用系统软件测量微球的平均粒径并计算D 10 、D 50 和D 90 。D 10 、D 50 和D 90 分别表示有10%、50%和90%的微球粒径小于该值所示的粒径。 2.4.2. 扫描电子显微镜 (SEM) 将少量SCT-PLGA MS固定于铝质圆台，喷金，SEM观察，加速电压20 kV。 2.4.3. 差示扫描量热 (DSC) 空铝坩埚为参比，另一铝坩埚中放入精密称重后的PLGA(20 COOH)、SCT、SCT-PLGA-20 COOH MS、SCT与blank-PLGA-20 COOH MS物理混合物(5~6 mg)，扫描范围为0~200℃，升温速度为10℃/min，氮气流速为30 mL/min。 2.5. SCT-PLGA MS的体外释放 称取30 mg SCT-PLGA MS (20 COOH、40 COOH、60 COOH、20 CH 3 、40 CH 3 和60 CH 3 )，置离心管中，加入2 mL 0.2 mol/L PBS缓冲液(pH 7.4，含0.06% (w/v) NaN 3 )，37℃下以100 rpm恒温振荡，分别于1、3、7、10、15、20、23、26、30、33、36和40 d取样，并以2 mL PBS更换释放介质，继续温育。释放样品13，300 rpm离心3 min，量取上清液150 μL，Micro BCA法测定SCT浓度，计算累积释放百分率(%)。 2.6. SCT-PLGA MS的体外降解 称取30 mg SCT-PLGA MS (20 COOH、40 COOH、60 COOH、20 CH 3 、40 CH 3 和60 CH 3 )，置离心管中，加入2 mL 0.2 mol/L PBS缓冲液(pH 7.4，含0.06% (w/v) NaN 3 )，37℃下以100 rpm恒温振荡，分别于1、2、3、4、5、6和7周测定上清液的pH值。
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user: 4. 结论 复乳法合成SCT-PLGA MS，平均粒径大于120 μm，形态圆整；SCT-PLGA-20 COOH MS虽突释显著，但累积释放量较高，体外降解迅速，有望用于治疗废用性骨质疏松症。
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user: 摘 要 本文针对留学生数控实践课程教学改革后的PBL教学模式要求，探索新的与之相适应的有效考核方式。研究根据PBL模式的特点，确定考核方案的设计原则。围绕PBL模式的流程展开，建立统一结果评价与过程评价的考核体系，构建考核指标，逐一确立考核指标的考核标准。文章对考核开展的关键问题进行分析，为考核的实施提供参考。实践证明，新的考核模式可以对学生的表现进行较为客观的评价，学生学习的积极性也得到了很大的提高。 关键词 :PBL模式，考核方式，考核体系，考核标准
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user: 1. 引言 数控实践课程是一门实践性很强，融知识、能力培养和素质教育于一体的综合性实践课程。在课程中，学生可以将理论与实践相结合，通过实践检验理论知识，以加深理论知识的理解。经过十余年的改进和发展，我校机械工程实践中心目前已经能够较好地组织和开展学校各专业的数控实践课程，通过调动学生的积极性和自主性，使他们的兴趣被激发，从而使实习效果达到最佳。随着学校留学生教育的规模化，中心也开始开设留学生数控实践课程。为了使留学生数控实践活动系统、有序地进行，中心开始将课程进行改革。
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user: 2. 留学生数控实践课程教学现状 目前留学生数控实践课程的教学计划与实习安排完全照搬自机械专业的普通本科生的计划与安排。机械专业的本科生已具备一定的机械基础知识，大多数同学掌握的知识水平基本相同，能够较好地理解教师讲授内容，因此在以往的教学过程中，都是围绕某个零件的分析和操作进行的。这些零件由易到难，教师分析一个零件，学生进行编程，然后教师进行示范，学生操作。这一种模式在普通本科生实习中应用得非常好，大多数学生的实习进度保持一致。但是在留学生实习过程中，这种模式却不合适。留学生专业虽然也为机械专业，但是所掌握的知识显然还没达到普通本科生的水平。因为参加工程实践的留学生数量较多，需要多位教师分组指导课程。而且各个学生所掌握的知识水平参差不齐，对新内容的理解程度也不一样，教师很难用统一的节奏进行教学。课程的进度无法预估，各组的教学计划并不统一。有些同学要花很长时间才能掌握一个零件的操作，这就必然会占用其他同学的实习时间。对于实习内容相对较少的一组，学生就会提出异议。另外，由于学生掌握情况不一致，对学生的考核标准也无法制定，大大降低了学生实习的积极性。
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user: 3. PBL模式下的新课题 根据实际情况，中心提出了基于PBL理念的留学生数控实践课程。PBL (problem-based learning)，基于问题的学习，以问题为中心，让学生围绕问题展开学习，以自主学习和小组协作学习相结合的探究式学习方式，在解决问题过程中学习隐含于问题背后的科学知识，培养处理信息、解决问题和自主学习的能力，最终完成知识体系的建构、能力的培养和学习习惯的习得 [ 1 ] 。 PBL模式，是为了满足留学生在数控实践活动中，尽快适应学习环境，通过教师指导、同学配合以及自身努力，从而更好地进行实践活动而推行的一种教学模式。中心根据留学生的学习特点和要求，按照PBL的教学理念，制定适合的教学计划和训练内容，设计教学过程、改革教学方法，以问题为中心，学生为主体，打破以往的教学模式和教学节奏，激发学生学习动力，引导学生把握学习内容，让学生学会正确的思维与推理方法，提高自学能力。具体体现在，教师先把所有的理论知识先讲解完，然后学生根据自己的实际情况安排练习操作，教师进行指导。每个小组可以安排自己的实习进度和练习内容 [ 2 ] 。 教学的目标是全面提高教师的教学水平和学生的知识水平。基于PBL理念的留学生数控实践课程的教学目标是通过小组成员的配合，在教师的指导下，对选定的既定问题进行分析、分解，在解决问题的过程中进行知识、能力、方法、习惯多方面的培养，充分调动学生积极性。以问题解决为本位，培养学生创新能力、分析和解决问题等多方面实践能力 [ 3 ] 。 考核是学生学习过程全方位的、立体化的学习评价和质量监控。良好的考核模式，可以在很大程度上调动学生学习的积极性，对学生的表现进行客观的评价，能为教学改进提供参考。在PBL模式下，教学模式已经从传统的带教模式转变为支持模式，沿用传统的考核模式不适合 [ 4 ] - [ 10 ] 。
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user: 4. PBL模式下考核方式的探究 4.1. 考核方案设计原则 改革后的考核不但重视考核结果，同样重视考核过程。因此评价方式需要具备多样性，即多种评价并用的方式。最终问题的解决结果是学生学习的成果，可以体验出一个小组解决问题的能力，由于各个小组解决的问题是由小组成员共同决定的，因此完成的效果也可以在一定程度上反应出对自身能力的预估水平。所以结果性评价方式也不可或缺。 由于改革后的教学模式采用小组协作的学习方式，对小组成员的考核除了考虑到小组整体的问题解决成果的考核，还必须注重过程性评价。小组成员的考核可以通过教师对学生和学生间的评价对整个问题解决过程中学生的知识、能力、习惯和合作进行考核。 因此考核方式要采用兼顾问题解决结果与过程，通过教师与学生的共同评价来全面考核小组成员。 4.2. 考核方案的特色 紧紧围绕PBL模式展开，就教学模式的每一方面、每一流程都能覆盖到。PBL流程分为集中授课、提出问题、分析问题、解决问题和考核。在集中授课阶段，教师构建知识体系并系统讲授，知识体系包括理论知识和实践知识。学生理论知识的掌握情况由教师通过程序编写来考核，实践知识的掌握情况由教师通过机器操作来考核。在提出问题阶段，教师确定学习目标体系，将不同难度的产品加工作为学习目标。产品的难度和分值一一对应，学生选择的产品难度来考核。在分析问题和解决问题阶段，通过小组讨论和分工来确定问题解决方法。同学间配合和分工完成情况通过小组学生间的评价来考核。
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user: 5. 考核方案的实施 5.1. 考核体系的建立 原先的教学模式是带教模式。教师是课堂的主宰，是知识的传授者，学生是知识的被动接受者。教师按照书本结构或者自己的知识经验预先设置好整个教学过程的程序性，重视结果，忽略过程。原先教学模式下的考核以结果性评价为主，评价内容与评价主体单一化。学生最后的成绩由教师根据学生做的工件并在一定程度上考虑学生各方面的表现考核而成。 改革后的考核将以结果为主转变为结合结果评价与过程评价的统一考核体系，如图1所示。单一的由教师评价转变为教师与学生共同评价。结果评价就是看学生做的工件，过程评价则是考核工件由编程到制作完成的整个过程。PBL模式下，结果是小组成果，因此结果评价等同于小组考核评价。小组考核评价与学习目标体系相对应，难度高的得分高。考核具有客观性。过程评价则分为教师考核和学生间评价两部分，教师主要考核学生程序编写及机器操作的规范性及零件精度，学生间评价主要是评价同学间配合，各自分工完成情况，考核具有主观性。 5.2. PBL模式下的考核标准 在考核体系中，结果与过程同样重要，结果评价和过程评价的占比为各50%。而小组成果与学习目标的难度等级相对应，不同的学习目标难度等级对应不同的分值。教师评价部分中程序编写、机器操作和零件精度分别占总分值的百分之十，学生间评价部分中的同学间配合、分工完成情况也分别占总分值的百分之十。为了较为准确地评价每个学生的表现，评分有依据，需要对每一个指标的评价标准进行确立，如表1所示。 5.3. PBL模式下考核的关键问题 原先的教学模式下，考核方式没有明确的考核标准，主观性比较强，效果并不好。PBL模式下考核方式分为客观部分和主观部分。最关键的问题就是把主观考核部分客观化，明确考核标准，量化考核指标，同时，需要保证评价主体考核的客观性、公正性。
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user: 6. 结语 实践证明，采用新的考核方式具有积极的效果。在新的考核体系中，各项指标不再是取决于评分主体的模糊指标，考核标准更为明确，指标量化，易于评分，可以对学生的表现进行较为客观的评价。新的考核体系贯穿于新的教学模式整个流程，学生在整个学习过程中的表现都可以得到评价，从而能够使 图1. 考核体系 Table 1 Assessment criteri 考核指标 考核标准 分值 程序编写 程序完整、规范 A 程序需要稍加修改 B 程序有原则性错误，需要多处修改 D 机器操作规范 机器操作规范 A 机器操作基本正确，无安全隐患 B 机器操作有很多小动作，有安全隐患 D 零件精度 零件精度在公差范围内 A 零件精度在公差范围外 D 同学间配合 配合较主动，配合较好 A 配合被动 D 分工完成情况 能完成小组分工并帮助其他人完成 A 能完成自己的任务 B 不能完成自己的任务 D 表1. 考核标准 学生感觉到自己的努力与成果成正比，学生的学习积极性有了很大的提高，能够更投入地参与到实践活动中去。
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user: 摘 要 信息论与空时编码是信息学科新设的一门专业基础课。针对该课程需学生兼具广泛数学理论与通信工程本科专业背景的特点和学生的现状，从教学的目的和内容出发，探讨了Matlab仿真实验与常规教学手段相融合的教学方法。结果表明：授课条理清晰、程序讲解和实例分析并重、多与学生交流，把握学生的学习动态，促使教与学互动是达到学以致用的教学目标的关键。 关键词 :信息论与空时编码，Matlab，研究和实践
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user: 1. 引言 未来移动通信系统 [ 1 ] 要求能把各种不同的系统进行整合，并能在多种无线环境下提供很宽的业务。业界公认，要达到这样的目的，通信系统必须采用一系列不同于当今移动网的技术，以满足高速数据传输的要求 [ 2 ] [ 3 ] 。 多天线技术可以有效地改善系统的容量及其性能，而且可以显著地提高网络的覆盖范围和可靠性。衰落环境中，发射机和接收机配有多天线可以获得分集的好处。在发端和收端同时用多个天线，就构成了多输入/多输出(MIMO， multiple input multiple output)系统。MIMO因为能提供分集的好处，而开启了新的一维空间。MIMO可以提高系统的容量 [ 4 ] [ 5 ] 。 空时编码是实现MIMO系统的常用方式之一，现在已经提出了不少关于MIMO空时编码的方案。为此，各高校与信息学科相关的专业的知识结构也作了相应调整，都先后以“MIMO通信系统编码”作为研究生必修或选修的专业基础课。 然而，“MIMO通信系统编码”是一门兼具广泛数学理论与通信工程本科专业背景的课程。我校是一所省属高校，电气与信息工程学院拟以这门课为选修课的研究生来自全国各地，程度参次不齐，且大都不具备“信息论与编码” [ 6 ] 等相关知识。 针对这种情况，根据《模式识别与智能系统》、《检测技术与自动化装置》、《控制理论与控制工程》等专业研究生培养目标和要求，决定开设一门兼顾“信息论” [ 7 ] 与“空时编码” [ 8 ] 的课程，即“信息论与空时编码”。 结合本课程的性质、要求和实际学时，教研室同仁反复商讨，并经学院教学委员会审核制定了《信息论与空时编码》教学大纲，明确了“从信息论 [ 7 ] [ 9 ] 角度分析研讨新的或者改进的空时编译码 [ 5 ] [ 8 ] 算法，以改善MIMO系统的性能、减小空时编码系统的复杂性，更好地适应未来通信系统的要求和信道实际情况的理论途径”为目的的教学任务。教学实践表明：授课条理清晰、逻辑推理严谨、中西合璧的讲授最新研究成果、Matlab仿真实验和实例分析相结合的学以致用的教学手段在活跃课堂气氛同时，是将课程化枯燥无味为生动形象和提高教学效果的关键。掌握学生的学习动态，促使教与学互动是将数学公式化枯燥无味为生动形象的关键。教学实践进一步表明：只要把握好这几个环节，教学效果就会不断提高。
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user: 2. 中西合璧讲授最新研究成果 2.1. 精选主要参考教材 选择电子工业出版社的信息论–基础理论与应用(第4版) (傅祖芸编) [ 9 ] 、MIMO通信系统编码((美)Tolga M. Duman等著. 艾渤等译) [ 8 ] 和Artech House的Space-Time Codes and MIMO systems (M. Jankiraman著) [ 5 ] 作为主要参考教材。这三本参考书注重基本概念、基本定理和基本分析方法的论述。其中，信息论部分通过严密推理和巧妙证明阐明定理和结论的完美，做到物理概念清晰，逻辑性、系统性强，数学结构严谨完整又避免纯数学的枯燥乏味；而空时编码部分则用词精炼，既尽量避免非常复杂的推导过程、数学表示以及非常特殊的系统，又注重与MIMO系统相关的基本原理。从而，使课程在内容的编排上，由浅入深、循序渐进，适合于选作我校研究生的教材。 2.2. 合理舍去巧排内容 本课程总学时为40。其中信息论部分为20学时，空时编码原理及相应编译码程序讲解和分析部分为20学时。显然，信息论与空时编码所包含的面很广，有限的课时不可能一一涉猎，考虑到信道纠错编码的部分内容、网络信息论和酉空时码及差分空时码等适合学生在后续课程作进一步研究时学习，所以笔者选了信息的定义和度量；各类离散信源和连续信源的信息熵：有记忆、无记忆、离散和连续信道的信道容量；香农信息论的三个基本定理：无失真信源编码定理、限失真信源编码定理和信道编码定理以及信道纠错编码的基本内容和分析方法；MIMO信道特征；空时编码设计准则和编译码原理及英文原著解读等作为教学内容。 本课程的教学环节包括课堂讲授，学生自学，文献综述和编程。通过上述基本教学步骤，要求学生掌握信息论的基本理论和概念，如熵、互信息熵、自信息量等。掌握信息在信息论角度的定义、统计度量；掌握信道与信道容量、信息率失真函数等信息论理论；掌握空时编码方法，如空时分组码编码方法，空时格码编码方法，分层空时码编码等基本空时编码设计准则及原理和具体实现方法。理解MIMO信道特征，初步具备阅读英文原著的能力，为进一步将所学内容应用于相应专业的具体课目打下坚实基础。
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user: 3. Matlab仿真和实例分析相融合的教学方法探索 针对本课程的空时编码既需要十分严谨的理论分析，又涉及较多的编程技巧，我通过讲解空时分组码，空时格码和分层空时码的编译码程序的特性，并兼顾典型空时码字实例分析，促使学生能理论联系实际地理解和掌握所学知识 3.1. 程序讲解和Matlab仿真 空时编码所包含的面很广，我们选择常见的三种空时编码方案：空时分组码(STBC， space-time block code)、空时格码(STTC， space-time trellis code)、垂直分层空时(VBLAST， vertical bell laboratories layered space-time)码作为教案，讲解基于Matlab编写的源代码。通过生成随机信息、映射成所选的星座、构造相应的码字、多天线发射、信号在不同衰落特点的信道上传输、接收机检测信号的方法剖析以程序构建的MIMO通信系统的基本原理，并以3个典型实验的结果对比不同空时编码技术的特点。这些实验的默认实验条件如表1所示。 3.1.1. 空时分组码仿真实验 当N t = N r = 2 (图中用2*2表示，下文的图中也采用这种表示方式)、N t = 3，N r = 1、N t = 3，N r = 4且发射机采用BPSK调制时，空时分组码的误码率(BER， bit error rate)随信噪比(SNR， signal-to-noise ratio)变化的关系曲线如图1所示。此外，当N t = N r = 2时，我们仿真了在无法精确估计信道特征(ICE， Imperfect Channel Estimation)和天线间存在相关性(AC， Antenna Correlation；且天线相关系数ACC (ACC， Antenna Correlation Coefficient) = 0.5)条件下，空时分组码的性能。 3.1.2. 空时格码仿真实验 当N t = N r = 2，发射机分别采用4状态4PSK调制和8状态4PSK调制时，空时格码的误码率(BER) 随信噪比(SNR)变化的关系曲线如图2所示。此外，我们还仿真了在无法精确估计信道特征(ICE)和天线间存在相关性(ACC = 0.5)条件下，空时格码的性能。 3.1.3. 垂直分层空时码仿真实验 当N t = N r = 2，发射机采用QPSK调制，接收机分别采用迫零(ZF， zero-forcing)、最小均方误差(MMSE， minimum mean square error)、最大似然(ML， maximum likelihood)检测时，垂直分层空时码的误码率(BER)随信噪比(SNR)变化的关系曲线如图3所示。此外，我们还仿真了天线间存在相关性(ACC = 0.5)条件下，采用最大似然检测时垂直分层空时码的性能。 通过这三个仿真实验使同学们初步建立了如下概念： 1) 空时码字的特性不但与多输入/多输出系统的收、发天线数有关，还与其自身构造机理相关； 2) 信道的传播特征和天线间的相关性会影响空时码字的性能； 3) 相移键控的进制数和网格编码的状态数都会影响空时格码的性能。 Table 1 The default condition for three typical experiment STBC STTC VBLAST 信道衰落特征 瑞利衰落 瑞利衰落 瑞利衰落 调制方式 BPSK 4状态4PSK或8状态4PSK QPSK 发射天线数 N t N t N t 接收天线数 N r N r N r 帧长 130个符号 130个符号 由天线数和调制方式决定 帧数 100 100 1000 表1. 3个典型实验的默认实验条件 图1. 当N t = N r = 2、N t = 3，N r = 1、N t = 3，N r = 4且采用BPSK调制时，空时分组码的误码率随信噪比变化的关系曲线 图2. 当N t = N r = 2且采用4状态4PSK调制和8状态8PSK调制时，空时格码的误码率随信噪比变化的关系曲线 图3. 当N t = N r = 2且采用QPSK调制时，分别采用迫零、最小均方误差和最大似然检测的垂直分层空时码的误码率随信噪比变化的关系曲线 总体而言，空时码字的误码率会随着信噪比的增加逐步减小。 3.2. 实例分析注重效果 诸多学者基于速率、中断概率或分集/复用增益的折中等角度探讨了空时编码的各类编码准则。然而，这些准则的推导过程略显繁琐，课堂效果不佳。为此，笔者在授课中，以如下实例着重分析空时码字的构码特点。 3.2.1. Alamouti空时分组码 信息经调制(M进制星座映射)形成符号；两个符号为一组[s 1 ， s 2 ]，编码后生成新的码组 (1) 第一个时隙，s 1 从第一个天线发送，s 2 从第二个天线发送；第二个时隙， 从第一个天线发送， 从第二个天线发送；于是，两个天线上发送的符号序列正交，即 (2) 随后，我们在课堂上进一步将上述结论推广，对空时编码给出了一个非常形象化的定义，即：空时编码就是利用多根天线和多个时隙，通过不同的空间和时间发送信息的一种方式。 3.2.2. 空时格码 授课以图4所示的4状态4PSK调制空时格码为例，通过图中格码的节点与状态；每个节点左边的符号与可能的输入；每组符号的两个分量与天线的输出符号间的对应关系；输出符号如何由图中顶端的二进制输入比特驱动；编码器的状态如何转换，通俗易懂地描述了空时格码的编码原理。 3.2.3. 垂直分层空时码 讲课中，通过分析图5所示的垂直分层空时码编码器的特点，说明了该编码器的层的数目为N T ，空间速率为bN T 。由于，每一层与一根固定的发射天线相关，因此，该结构能为不同数据速率和/或不同用户提供服务。在此基础上，通过简要分析图3所示的3类检测方案的特性，并基于分集增益(式(3)中用d gain 表示)与误码率及信噪比的关系，即 图4. 4状态4PSK调制空时格码 图5. 垂直分层空时码编码器结构 (3) 得出了垂直分层空时码空间分集增益在1和N R 之间变化的结论。式(3)中P e 表示误码率。