DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 地质背景 区域上，唐山海岸带沿岸线呈带状分布，东起滦河口，西至洒金坨，陆地岸线长达229.72 km (图1)。由于处于构造运动活跃区，地壳破碎，全新世活动断裂发育，以沉降作用为主要构造背景。受控于全新世以来频繁的气候变化和海平面升降的影响，海陆交互沉积特征明显，在广泛发育冲积平原、冲积扇以及河流、湖泊等陆相沉积的基础上，又经历多次海水入侵，发育了厚度不等的三角洲相、浅海相与滨海潮滩相等海相沉积层。地貌类型以冲积、湖积、海积平原、三角洲、湿地、泥质岸滩、浅滩以及粉砂质沙洲为主 [ 18 ]。海岸类型属于平原型淤泥质海岸。现代沉积速率湿地约为0.1 cm/a、瀉湖约为0.5 cm/a、潮坪则高达约1.3~3 cm/a [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]。 图1. 研究区位置及观测点和采样点分布简图 Table 1 Geomorphology and sediment types in the study are 三级地貌类型 四级地貌类型 微地貌类型 沉积物类型 潮上带 (沿海平原) 堆积平原 稻田、林地、工业用地 淤泥、黏土 侵蚀洼地 湿地、盐田、虾池 淤泥、黏土 潮间带 潮滩 泥质潮滩、粉砂质潮滩、瀉湖 淤泥、粉砂质黏土 潮下带 水下岸坡 砂泥质堆积体、侵蚀沟槽 淤泥、粉砂质黏土、粉砂 水下阶地 侵蚀残余脊、冲刷沟槽 淤泥、粉砂质黏土、粉砂 浅海 出露水面堆积体 岛屿、沙洲、人工岛 淤泥、黏土、粉砂质黏土 隐没水下堆积体 浅滩、沙脊、海釜、航道 淤泥、粉砂质黏土、粉砂 表1. 研究区地貌与沉积物类型
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user: 3. 研究方法与样品分析 本研究采取宏观和微观相结合的方法，宏观方面通过详细的野外踏勘，长期的现场观测，记录海岸带自然景观的变化；微观方面，通过对观测点沉积物的地球化学采样分析，解析快速工业化进程背景下海岸带沉积指标元素的变化，探讨人类活动对海岸带环境产生的影响。 沿唐山海岸带以陡河口为起点，滦河口为终点设计31个采样点位，包含芦苇塘、养殖场、入海口、人工岛、港口、排污口、沼泽、华北理工大学和盐场等不同类型区域。利用特制的无扰动原位取样设备进行取样。每个点位采集表层0~30 cm沉积物样品500 g，样品装入聚乙烯袋中常温保存。在华北理工大学石油工程实验室进行自然风干，除去杂草等杂质以二分法取样，通过玛瑙研钵进行研磨，再通过200目筛网进行分选，最后把制好的样品粉末送至东北大学和中国地质大学(北京)，利用东北大学测试研究中心的AB-104L、X射线荧光光谱仪(PW2404)等设备进行常量元素分析，利用中国地质大学(北京)的生物地质与环境地质国家重点实验室的Optimass-9500型ICP-TOF-MS等相关仪器进行微量和稀土元素的分析测试。
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user: 5. 讨论 沉积响应是一个缓慢而长期的过程，有待持续的观察和研究。尽管唐山海岸带指标元素均值与30多年前变化不大，但落实到不同采样点，变化还是显而易见的。如Fe元素有18个采样点超过1993年均值，最高含量是其4.95倍；有10个采样点Nb含量超过均值，最高为其6.36倍；8个采样点Mn超标，最高3.83倍。其余元素在不同的采样点也均有不同程度的超标现象。 从重金属含量特征看，唐山海岸带沉积物中4种常见重金属的采样结果为：Cu、Cd、Pb和Zn的含量分别为(4.3~40.4) × 10 −6 、(0.02~0.2) × 10 −6 、(12.9~47.7) × 10 −6 、(28.5~175.2) × 10 −6 ，其均值分别为15.18 × 10 −6 、0.086 × 10 −6 、25.49 × 10 −6 、58.03 × 10 −6 ，均小于海洋沉积物一类标准值(表4)，从变化趋势图(图3)中可见Cu、Cd、Pb和Zn的含量分布趋势相近但具体到各采样点，变化特征更为明显。与2009年相同区域观测数据相比，12个采样点Pb含量超过2019年均值；16个采样点Cu超过2019年均值；14个采样点Zn超过2019年均值。对应到具体观测点，滦河口、陡河口、唐山港及曹妃甸矿石码头周边重金属含量偏高；打网岗、月坨岛、菩提岛等与背景值相差不明显；曹妃甸湿地区域偏低，而在华北理工大学、人工岛、南堡工业区等围海造地区域也低于背景值。Cu和Zn含量与沉积物中的有机质存在正相关性，两者被水体中可溶性有机质相结合，而其在河口、渔场和人工岛的含量较湿地、港口和曹妃甸矿石码头周边都高，Pb、Hg、As与有机质赋存无相关性。4种重金属的高值出现在陡河口和嘴东经济开发区沿线，该区域的多为淤泥和粉砂质黏土，受到水动力条件较弱和海水稀释作用不明显的影响，从河口到工业区的入海污染物中重金属元素易附着在细颗粒沉积物上造成重金属的积聚。 Table 4 Content characteristics of heavy metals in coastal zone (×10−6 项目元素 As Pb Hg Cd Cr Cu Zn 指标≤ 第一类 20.0 60.0 0.20 0.50 80.0 35.0 150.0 第二类 65.0 130.0 0.50 1.50 150.0 100.0 350.0 第三类 93.0 250.0 1.00 5.00 270.0 200.0 600.0 2009年均值 5.21 28.41 / / 25.86 15.80 49.68 2019年均值 4.94 25.49 0.016 0.086 65.79 15.18 58.03 背景值 2 13.96 0.05 0.088 / 22.1 65.15 表4. 海岸带重金属含量特征(×10 −6 ) 图3. 重金属含量变化趋势图 有14个采样点As含量超过2009年和2019年均值；有5个采样点Cr含量超过1993年均值，最高为7.09倍，其高值区较为分散，存在于华北理工大学和港口边缘区，可能与大规模人工扰动有关。值得注意的是唐山海岸带沉积物中Cd的含量均值虽然在背景值(0.04~0.136) × 10 −6 范围内，但在临港工业区、嘴东经济开发区、陡河口和养殖区出现高值，Cd毒性水平较高，对人体危害较大，此区域居住人口和水产养殖产品加工与农田较多，应在污染物排放予以重视。
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user: 6. 结论 1) 唐山海岸带区域近年来快速的工业化进程，促使沉积条件发生改变，海岸带局部冲淤条件变化，造成打网岗、曹妃甸、京唐港、菩提岛等区域向海侧侵蚀加剧，向陆侧淤积加快。 2) 快速的工业化进程导致沉积物中指标元素发生迁移和累积。Fe、Mn、Nb等指标元素在不同采样点不同程度超过1993年观测值；重金属元素在滦河口、陡河口、曹妃甸港、京唐港等观测点偏高，在湿地、近年围海造地区域偏低。启示快速工业化进程可能造成某些元素在新的沉积环境条件下富集，也有可能因受到稀释而含量降低。
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user: 摘要 本研究以花生为实验材料，释放花生蛋白N-糖链，并对花生蛋白N-糖链进行质谱分析，从而对花生蛋白进行深入研究。结果表明，花生总蛋白含有10条蛋白条带，并在花生总蛋白中检测到10条糖链，其糖链结构组成为H 8 N 2 ，H 9 N 2 ，H 3 N 2 ，H 3 N 2 Xyl，H 4 N 2 ，H 3 N 2 FucXyl，H 4 N 2 Xyl，H 5 N 2 ，H 6 N 2 ，H 7 N 2 。这10条糖链均为N-糖链，且均为中性糖。本文对花生总蛋白N-糖链进行质谱分析，对花生蛋白N-糖链的研究具有重要意义。
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user: 1. 引言 目前，花生是我国乃至全球种植最广泛的经济作物之一 [ 1 ]。花生蛋白中球蛋白约占90%，水溶性清蛋白约占10%，球蛋白又包含花生球蛋白和伴花生球蛋白 [ 2 ]，花生蛋白的营养价值高且富含多种人体必需氨基酸 [ 3 ]。花生蛋白具有乳化性、吸油性、吸水性、凝胶性等重要功能性质，是一种常用食品基料，花生蛋白中各自功能特性的蛋白材料可在不同类型的食品中应用 [ 4 ]。但是，花生蛋白也是我们日常生活中一种非常重要的过敏原 [ 5 ]。目前，已被发现的花生过敏原蛋白就有11种，其中有2种是主要过敏原，分别是Ara h1和Ara h2 [ 6 ]，而鸡蛋中的主要过敏蛋白为卵黏蛋白和卵白蛋白 [ 7 ]。研究发现，致敏蛋白大都是N-糖基化蛋白，且N-糖链在过敏中起着重要作用。因此，研究花生蛋白中的N-糖链对研究花生蛋白致敏有着非常重要的作用。 首先，对大豆蛋白的N-糖链进行释放。目前，常用酶法和化学法两种方法来对N-糖链进行释放。酶法中常用的酶分苷糖酶和蛋白酶两种，其中苷糖酶可特异性作用于苷糖键，且苷糖酶分为内切苷糖酶和外切苷糖酶，而蛋白酶则是选择性地水解肽链，形成含有糖链的肽段。化学释放法则是主要选择肼解法，需要在90℃且无水的条件下反应4 h，反应条件较酶法更苛刻且不安全，所以化学法应用并不广泛 [ 8 ]。 然后，对收集的N-糖链进行纯化。常用的糖链纯化方法有反向色谱法、正向色谱法、层析法、化学捕获法，离子交换色谱法、高效液相色谱法。本文中所用的方法为反向色谱法，因为糖链的亲水度高，在反向柱中不易保留可以直接从反向柱中穿透出来，以达到纯化糖链的目的。所用的反向柱有C18和C8固相萃取小柱 [ 9 ]。 最后，糖链的分离分析方法。糖链的分离分析方法有电泳法、液相色谱法、质谱法。电泳法是通过高压直流电场驱动带有电荷的样品移动，进而实现分离的，它可以在一定程度上分离纯化糖蛋白糖链，并且可以得到相关的结构信息，具有效率高，消耗样品少等特点 [ 10 ]。液相色谱被广泛应用于糖链的制备、分离、纯化等研究，液相检测器一般是紫外检测器，检测前需要把糖链进行柱前衍生，如果液相装备有蒸发光散射检测器可直接检测分析没有荧光吸收的糖链。主要用于电离糖链的质谱法有电喷雾电离质谱和基质辅助激光解析电离质谱两种。 本实验选择花生作为实验材料，释放花生蛋白糖链，并对花生蛋白糖连进行质谱分析，为今后开发低致敏性花生蛋白制品提供依据，对花生蛋白致敏性研究具有重要的意义。
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user: 2. 材料与仪器 2.1. 实验材料与试剂 新鲜干燥红皮花生购于超市；透析袋(截留分子量8000~14，000 KDa)购于Union Carbide Co.公司；磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、氯化钠、氯化钾、盐酸购于天津天力公司；Acr (丙烯酰胺)、Bis (甲叉双丙烯酰胺)、Tris (三羟甲基氨基甲烷)、SDS (烷基硫酸钠)、DTT (二硫苏糖醇)、溴酚蓝、TEMED (四甲基乙二胺)、AP (过硫酸铵)、PMP (1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮)均购于Aladdin公司；蔗糖、考马斯G-250、甘氨酸均购于普利化工有限公司；丙酮、甲醇、氨水、二氯甲烷、冰乙酸、乙腈等均为国产分析纯。 2.2. 仪器与设备 FMS型粉碎机(台湾弘荃机械有限公司)；DF-101S型恒温磁力搅拌(郑州生化仪器有限公司)；PHS-3C型PH计(上海仪电科学仪器有限公司)；Scientz-18N型冷冻干燥机(宁波新芝生物科技公司)；DYY-6C型电泳仪(北京六一仪器厂)；Premium HA 125 SM型电子天平(天美公司)；Sigma 3-18KS型高速冷冻离心机(德国Sigma公司)；YPD-300D型旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂)；7020-03型C18固相萃取柱(北京化标源科技有限公司)；SCIEX X500R QTOF型质谱仪(AB SCIEX公司)。
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user: 3. 实验方法 不要使用空格、制表符设置段落缩进，不要通过连续的回车符(换行符)调整段间距。 3.1. 花生蛋白的提取 花生去皮于粉碎机中粉碎，花生粉末和丙酮1:10 (m/v)的比例，在烧杯中添加丙酮和花生粉末，烧杯用保鲜膜包裹在4℃搅拌两小时，搅拌速度为300 rpm，静置弃去上清液，反复脱脂至上清液澄清，5000 r/min离心30 min得到沉淀，将沉淀置于通风橱中晾干，得到脱脂粉末。配置PBS缓冲液(取磷酸二氢钾0.24 g，磷酸氢二钠1.44 g，氯化钠8 g，氯化钾0.2 g，加去离子水800 mL充分溶解，然后加浓盐酸调至7.4，最后定容至1000 mL)，按花生脱脂粉末和PBS缓冲液1:7 (m/v)的比例，在烧杯中添加花生脱脂粉末和PBS缓冲液，于4℃搅拌24小时，搅拌速度为300 rpm，静置取上清液，4℃下5000 r/min离心30 min，收集所得上清液。使用pH计校准液校准pH计后，加盐酸将收集到的上清液PH调至4.55边调PH边搅拌，使沉淀完全后，4℃下5000 r/min离心30 min，收集沉淀，将沉淀用适量水溶解后装进活化好的透析袋，置于装满水的烧杯中透析48 h期间需多次换水，透析好后将透析液倒进培养皿中，置于冰箱中冷冻，待完全冻住后，将培养皿放在冷冻干燥机中冻干24 h即可得到花生蛋白粗品，粗品需−20℃保存。 3.2. SDS-PAGE电泳鉴定蛋白 配置SDS-PAGE电泳所需溶液：30%分离胶贮液(取Acr 30 g，Bis 0.8 g，定容至100 mL)，浓缩胶贮液(取Acr 10 g，Bis 0.5 g，定容至100 mL)，分离胶缓冲液(取Tris 36.3 g水溶，调pH 8.8，定容至100 mL)，浓缩胶缓冲液(Tris 6.0 g水溶，调pH 6.8，定容至100 mL)，上样缓冲液(SDS 1 g，DTT 1 g，溴酚蓝20 mg，蔗糖40 g，0.25 M且pH为8.5的Tris-HCl缓冲液20 mL，定容至1000 ml)，G-250染色液(1 g考马斯G-250，182 mL甲醇，182 mL蒸馏水，36 mL冰乙酸)，电极缓冲液(Tris 0.15 g，甘氨酸0.72 g，SDS 0.025 g，定容至250 mL)配好后放置4℃冷藏。 固定好电泳玻璃板后检漏，配置10%SDS，10%AP，分离胶(分离胶贮液8 mL，分离胶缓冲液2.5 mL，10% SDS 0.2 mL，10% AP 0.1 mL，蒸馏水9.18 mL，TEMED 0.02 mL)，充分混匀后注胶并水封。分离胶凝结后，配浓缩胶(浓缩胶贮液3 mL，浓缩胶缓冲液1.25 mL，10%SDS 0.1 mL，10% AP 0.05 mL，TEMED 0.02 mL)，充分混匀后加浓缩胶并插入样梳。称取样品5 mg，加0.5 mL上样缓冲液，溶解后在100 ℃水中加热10 min，浓缩胶凝结后，向槽内倒入电泳缓冲液，拔出样梳，每孔内加样10 μL，接通电源，稳压120 V进入分离胶后，电压改为90 V。电泳结束后，将凝胶板放在培养皿内，倒入染色液，染色4 h，染色完成后，将胶片放于盛有水的烧杯中在100℃水浴锅中加热0.5 h，可得到花生总蛋白胶片。 3.3. 花生蛋白糖链的提取 称取1392 mg PMP，样品10 mg于4 mL离心管中，在通风橱中加入配置好的50%甲醇–氨水溶液(取4 mL离心管加入2 mL甲醇，2 ml氨水摇匀)至4 mL，震荡使样品溶解，然后将离心管置于水浴锅中80℃反应48 h，反应结束后，取两个4 mL离心管每个离心管中分装样品2 mL，每个离心管中各加二氯甲烷2 mL，用二氯甲烷萃取，分别取上清液于4 mL离心管中，各用200 μL移液枪加冰乙酸20滴震荡摇匀，再加二氯甲烷加至4 mL，震荡摇匀后静置，待有明显分层后，取上清液于1.5 mL离心管中，转速5000 r/min离心30 min，取上清液至烧瓶中用旋转蒸发仪蒸干，再用4 mL蒸馏水溶解后，分别加入2 mL至4 mL离心管中，每个离心管中各加二氯甲烷2 mL，用二氯甲烷萃取，分别取上清液于4 mL离心管中，各用200 μL移液枪加冰乙酸20滴震荡摇匀，再加二氯甲烷加至4 mL，震荡摇匀后静置，待有明显分层后，吸取上清液至1.5 mL离心管中，转速5000 r/min离心30 min，取上清液至烧瓶中用旋转蒸发仪蒸干，蒸干后用1 mL蒸馏水溶出过C18柱(如果是新柱子先用20%乙腈洗12 mL，再用25%乙腈洗12 mL，再用蒸馏水洗12 mL)，将溶解的1 mL样品上柱，用蒸馏水洗6 mL，再用25%乙腈洗3 mL，干燥即得花生总蛋白N-糖链样品 [ 11 ]。 3.4. 糖链的质谱分析 取收集到的糖链样品，用乙腈稀释样品后用一次性过滤器过滤，设置进样量为10 µL，用ESI-MS法进行分析。ESI-MS参数：离子源电喷雾质谱电压4 KV，鞘气N2流速20.0 arb；辅助气体N2流速为10.0 arb，毛细管温度300℃，毛细管电压350 V，毛细管透镜电压250 V，样品进样量为10 µL，流动相为50%甲醇，流速为20 µL/min。
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user: 4. 结果与分析 4.1. 花生总蛋白SDS-PAGE鉴定 如图1所示，经过脱脂，浸提，等电点沉淀几个步骤后得到的花生蛋白含有10个条带，条带非常明显的则含量较高，条带不清晰的则含量较少。图中第一条蛋白带即为本实验的目标蛋白，说明在花生总蛋白中，该蛋白的含量较高。 图1. SDS-PAGE鉴定花生总蛋白 4.2. N-糖链的质谱分析 如图2所示，花生总蛋白中检测到10条糖链，质谱峰m/z为：1045.42H 8 N 2 (PMP) 2 ，1126.10H 9 N 2 (PMP) 2 ，1263.58H 3 N 2 (PMP) 2 ，1395.50H 3 N 2 Xyl(PMP) 2 ，1425.50H 4 N 2 (PMP) 2 ，1541.50H 3 N 2 FucXyl(PMP) 2 ， 1557.08H 4 N 2 Xyl(PMP) 2 ，1587.08H 5 N 2 (PMP) 2 ，1749.08H 6 N 2 (PMP) 2 ，1911.67 H 7 N 2 (PMP) 2 。其中m/z 1045.42和1126.10为双电荷[M+H+K] 2+ 型离子峰，其余各峰均为[M+Na] + 型离子峰。 图2. 蛋白糖链的质谱分析 4.3. N-糖链的相对定量分析 由图3可见，糖链的含量差别较大，H 4 N 2 Xy1型糖链含量最高约为34%，H 5 N 2 型糖链含量约为21%仅次于H 4 N 2 Xy1型糖链，而H 7 N 2 型糖链含量最少约为1%。H 3 N 2 型糖链，H 4 N 2 型糖链和H 3 N 2 Fucxyl型糖链的含量较为接近。其中H 3 N 2 X1、H 3 N 2 F1X1糖链为复杂型(complex)糖链，占总糖链的20.1%；H 3 N 2 糖链为核心型(core)五糖结构，占总糖链的6%；H 4 N 2 X1糖链为杂合型(hybrid)糖链，占总糖链的34%；其它的糖链为高甘露糖(high-mannose)链，占总糖链的39.9%。如表1所示，表中包括了花生蛋白糖链的单糖组成(Monosaccharide composition)、质谱峰(m/z)、离子型(Ion)、糖结构(Proposed structure)及糖型(Type)。 图3. 蛋白N-糖链的相对定量分析 Table 1 Summary of monosaccharide composition， structure and sugar type of protein glyca Monosaccharide composition m/z Ion Proposed structure Type H 3 N 2 1241.58 1263.33 1279.08 [M+H] + [M+Na] + [M+K] + core H 3 N 2 X1 1373.42 1395.42 [M+H] + [M+Na] + complex H 4 N 2 1425.42 [M+Na] + high-mannose H 3 N 2 F1X1 1541.33 [M+Na] + complex H 4 N 2 X1 1557.42 [M+Na] + hybrid H 5 N 2 1587.42 [M+Na] + high-mannose H 6 N 2 1749.50 [M+Na] + high-mannose H 7 N 2 1911.42 [M+Na] + high-mannose H 8 N 2 1045.37 [M+H+K] 2+ high-mannose H 9 N 2 1126.08 [M+H+K] 2+ high-mannose 表1. 蛋白糖链的单糖组成、结构和糖型总结
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user: 5. 结论 实验以花生为材料，通过脱脂，浸提，等电点沉淀得到花生蛋白，通过SDS-PAGE电泳得到花生蛋白含有10条蛋白带。提取花生蛋白糖链后，用ESI-MS法解析了花生蛋白糖链的组成及相对含量，花生蛋白共含有10条糖链，其糖组成分别为：H 8 N 2 (2%)，H 9 N 2 (3%)，H 3 N 2 (6%)，H 3 N 2 Xyl (15%)，H 4 N 2 (4.9%)，H 3 N 2 FucXyl (5.1)，H 4 N 2 Xyl (34%)，H 5 N 2 (21%)，H 6 N 2 (8%)，H 7 N 2 (1%)。这10条糖链均为N-糖链，且均为中性糖。
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user: 摘要 当前互联网和通信技术飞速发展，MOOC这种新颖的学习方式在高校的应用日益兴起，特别是在今年的疫情防控期间，MOOC发挥了极其重要的作用。从大学生学习知识的层面来看，MOOC具有内容丰富、知识紧凑、课时短、无时间限制、地点灵活和课程可选择等特点，可以有效地提升学生学习的兴趣、效率和效果，但大学同时还包括人文素养和沟通交流能力的培养。在此背景下，有必要厘清MOOC对大学意义的影响，进而探讨当代大学生在MOOC时代对大学意义的认识变化，为培养大学生的全面发展，树立正确的学习观和发展观提供依据。本文运用抽样技术、问卷调查、文献调查等多种方法，以成都信息工程大学为例对大学存在的意义调查研究，旨在能够从大学生的视角对MOOC时代大学的意义进行解读。
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user: 1. 大学意义的内涵 现代大学起源于欧洲中世纪，意大利于1087年建立了第一所正规大学——博洛尼亚大学。中国近现代大学的起源始于洋务运动兴起后的西学东渐。于1895年开办的北洋大学堂开启了中国大学教育的航程。大学经过几百年的发展，如今已经遍布全球，大学的意义随着宗教、文化、历史时代、地理区域和科学技术等政治、经济、社会因素的影响不断变化。本文通过对相关文献的梳理，将我国当代大学意义的内涵概括为以下八方面：1) 传授专业知识；2) 提升综合素质；3) 培养实践能力；4) 提升人际交往能力；5) 锻炼创新创业能力；6) 加强独立学习、培养批判性思维；7) 引导学生明确个人未来职业方向；8) 培养独立生活能力。
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user: 2. MOOC对大学的影响 2.1. MOOC的特点与优势 MOOC作为近年兴起的新型在线教育平台，集合众多高水平大学的教学资源，为学生提供了丰富、优质的在线学习资源。MOOC具有以下特点：1) 大规模；2) 开放；3) 在线；4) 高效等。相较于传统大学而言，MOOC也具有其显著优势：1) 打破传统课堂人数限制，满足大规模教学需求；2) 无学习门槛限制，海量优质教学资源共享；3) 突破时间、空间限制，实现随时随地学习；4) “微课程”的知识较为紧凑，更适合互联网时代下大众碎片化的阅读模式。 2.2. MOOC对大学教学的影响 MOOC注重激发学生学习的主动性、强调自主学习，这对传统大学课堂“传授知识”的教育理念、模式、方法无疑都是巨大的冲击 [ 1 ]。具体表现为：1) 提高了学生的主体性 [ 2 ]。从以教师为主导控制、传授知识的课堂“翻转”为以学生为中心，自主选择、自主学习的课堂。2) 对完善课程教学设计有着重要意义 [ 3 ]。在MOOC中，平台会记录学习者的学习活动，这些数据为完善课程设计提供了科学依据。 2.3. MOOC对大学教师的影响 MOOC对大学教师的影响主要表现为：1) 推动了教师角色的转变。使之从知识的传授者逐渐转变成为知识的引导者。2) 助力提升教师授课质量。MOOC具有开放共享性的特点，要想经得起学习者的推敲，教师就必须注重提升课程质量。3) 对授课教师个人能力提出更高的要求。教师要具备除线下课程必备的丰富专业知识、良好的演讲能力外的一些其他能力。但有关人士也指出：MOOC模式是在“革教师的命”。MOOC模式可能会加重教师负担 [ 4 ]，且不免“无情淘汰”一些不适合MOOC模式的教师或让其变为“助教” [ 5 ]。 2.4. MOOC对大学生的影响 1) 满足学生的个性化学习需求。学生可按照个人兴趣和需求，选择相应课程进行学习；2) 突破大学“围墙”，体验名校精品课程，感受名校教师的教学水平与独特人格魅力；3) 为培养跨学科、复合型人才提供有利条件 [ 6 ]。MOOC教学内容广泛，课程无明确专业界线，为跨学科学习、培养多方位能力的学生提供了有利平台；4) 提供交流互动平台，促进学习交流。在MOOC衍生出的巨大线上社区中，学生们以多种方式进行互动，促进了学习者之间的交流 [ 7 ]。
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user: 3. MOOC对大学意义的影响 3.1. 传授知识方面 MOOC课程丰富、无门槛限制，学生可以在MOOC平台上轻松获取自己想学的课程资源，在一定程度上更好地满足学生的个性化学习需求。加之课程可回放的属性，学生可反复、多次熟悉对应内容，极大地体现了MOOC学习的优势。目前，众多高校的部分课程都采用了线上(MOOC)与线下相结合的教学模式。这表明MOOC的使用在一定程度上弱化了大学对于学生传授知识的意义。 3.2. 实践教学方面 MOOC课程种类丰富且优质，但作为一个在线学习平台，其在线形式难以完成对学生的实践教学。值得注意的是，学生进入社会、职场不能仅纸上谈兵，所学理论、知识需用来解决实际问题。与此同时，大学作为实体存在，能够为学生提供实验室等空间场所进行实践教学，以让学生更好地掌握、运用知识。可见，在实践教学方面，突出了大学的重要意义。 3.3. 培养职业技能方面 大学开设的专业课程及就业指导性质的课程，能使学生对专业知识有初步了解，引导学生树立未来职业的大致方向。但仅有方向，没有针对性的培训使得学生进入社会后仍需耗费较长时间探索甚至是重新学习新的知识与技能。而MOOC给了学生选择课程以进行针对性学习的机会，满足学生对专业技能的需求，为学生踏入社会奠定坚实基础。这就弱化了大学在培养学生职业技能这一方面的意义。
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user: 4. 调查案例分析 为深入了解学生对大学的期望以及对MOOC的使用情况，从学生的角度探究大学对于学生的意义、MOOC对于大学的影响，本次调查运用抽样技术，在成都信息工程大学随机发放自编问卷《MOOC背景下对大学意义的调查研究》。问卷共19道题，内容大致分为四部分：① 基本信息，包括被调查学生的年级、学校及专业；② 大学部分，包括被调查学生入学前对大学的期望、入学后期望与现实的偏差等；③ MOOC部分，包括被调查学生使用MOOC的原因及频率、被调查学生认为MOOC存在的优缺点等；④ 大学和MOOC综合部分，包括被调查学生愿意选择哪种方式学习，被调查学生认为没有大学是否可行等。此次问卷调查以网络问卷为主，校园问卷为辅，实收问卷413份，有效问卷413份。 4.1. 调查结果分析 4.1.1. 大学 调查显示，学生对于学习知识并提高综合能力的期望占比最高，达到了77.24% (见图1)，且有77.24%的学生表示大学最应该培养学生的专业知识与技能(见图2)。 图1. 上大学前对大学最大的期望[多选题] 图2. 认为大学阶段最该培养/学习/锻炼哪个方面的能力？[多选题] 由此可见，对学生而言，大学最重要的意义在于传授知识，其次是提升人际交往能力。 然而，调查数据显示，仅有4.36%的同学表示对大学的认识以及入学前后对大学的期望没有偏差。对于认为有偏差的同学而言，这种偏差主要体现在学习方面，其次是社交与生活方面(见图3)。 图3. 对比入学前你读大学的梦想和你入学后读大学的亲身体验，你觉得最大的不同体现在哪个方面？ 图4. 除传统大学课堂外，是否采用过其他的在线学习方式？[多选题] 此外，根据调查问题“除传统大学课堂外，是否采用过其他的在线学习方式”的回答数据显示，仅有11.14%的学生表示没有通过其他在线学习方式进行过学习(见图4)，可见，大学并不能满足学生的个性化学习需求，大学传授知识方面的意义也受到了在线学习的冲击。 4.1.2. MOOC 根据调查，被调查学生中有86.68%的同学接触过慕课，且使用过MOOC的同学表示，MOOC带给自己最大的益处在于专业知识的学习(见图5)。 由此可见，MOOC能够在一定程度上弥补大学在传授学生知识方面的欠缺。这就体现了MOOC对大学意义的影响——对传授知识意义的弱化。 不过，调查显示(见图6)，MOOC对于学生而言最大的缺陷在于无法对学生进行有效约束，其次，录播形式的学习使得老师与学生难以直接互动，在线课程也无法提供必须借助实体环境才能完成的实践教学。而传统实体大学能够为学生提供各种丰富可用的实验器材，为实践教学提供足够的资源以满足所需。在一点上，大学的重要意义得到了突出。 图5. 请问你认为MOOC为你带来了什么益处？[多选题] 图6. 请问你认为MOOC的缺陷有？[多选题] 对于问题“如果MOOC上某门/某些课程的合格成绩可以当作学校相应课程的学分，你会选择哪种方式”，有62.47%的学生选择两者相结合的方式进行学习。可见大学讲堂无法满足每个人不同的求知欲望，而MOOC又存在一定的限制，比如无法对个人学习进行有效地约束，实践等难以实现，所以当两者相结合时，才能最大限度满足学生的需求。 4.1.3. 综合分析 MOOC能在一定程度上满足学生对专业知识的需求，可学生的使用频率相对较低，根据问卷调查，主要原因有以下几点。 1) MOOC作为在线视频教育平台，对自觉性和自控性不强的学生没有约束，导致他们的学习情况不可控。2) MOOC“隔空对话”的交流形式使得师生之间的直接性互动不强。3) 在线教学无法提供需要借助实体环境才能完成的实践教学。 如今，高校基本会采用线上加线下的模式进行授课，但学生们并未获得太多自主选择权，即使个人的兴趣爱好以及发展要求有所不同，高校也无法因材施教以满足学生的期望。而在MOOC进行自由学习时，学生得到的证书似乎只是摆设，难以得到所在高校的认可，这也导致部分学生除了完成课程任务外，并不太愿意花过多时间进行其他知识的扩展学习。MOOC无法对学生学习情况实行有效地控制，这就导致了突击刷课、软件代刷、人工代刷以及作业作弊等情况。此外，学生还可能因为时间安排不妥当，选课不适当等理由退课。 在当下的疫情防控期间，假期一再被延长，大学生实现了一直以来“在家上网课”的梦想。但由于思念学校好友、在家学习效率低下等众多原因，返校成为了大多学生的期盼。以此可见，大学在学生心目中有着极为重要的地位，尽管MOOC在传授知识这一方面对大学意义有所冲击，但它仍无法取代传统大学。
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user: 5. 总结 MOOC对于传统实体大学的意义确有一定冲击，但也产生了一定积极影响。显然，高校所能带给学生的远不止专业知识，大学对学生而言仍具有不可替代的重要意义。但作为一种在线学习平台，其优势显而易见。于学生而言，无论是从专业需求还是兴趣爱好等角度出发，MOOC都不失为一个好的学习平台。故教师可引导学生了解、使用MOOC，加强学生对MOOC等一系列优质在线学习平台的利用。与此同时，学生也应该听取老师的建议与指导，合理利用学习时间进行高效学习，以达到最佳的学习效果。
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user: 摘要 为探究硅单晶在低温下的热学性质，本文提出了用晶格动力学进行硅单晶热学性质计算的思路，并运用他人计算得到的最近邻和次近邻原子间个数有限的相互作用力常数，推导了完整的晶格动力学力常数矩阵和晶格动力学矩阵，并求解晶格动力学矩阵的本征值问题，得到了比热与温度的关系的数值计算结果。结果表明，本文计算得到的比热与他人通过实验得到的数据吻合，因此我们推导得到的晶格动力学矩阵是正确的，从而也能用于硅单晶的其它热学性质的计算。
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user: 1. 引言 利用具有负热膨胀性质的材料，就可以制备具有任意膨胀系数的复合材料，来调节材料的膨胀系数，甚至实现零膨胀，从而实现对材料热膨胀性质的裁剪和调控，满足众多领域对各种具有特定热膨胀性质的材料的需求。因此负热膨胀材料具有广泛的应用前景 [ 1 ]。硅单晶是非常重要的半导体材料，在集成电路和MEMS中一直扮演着重要角色，并在低温下有负热膨胀性质。对硅单晶的热膨胀性质的研究，将有助于对基于热膨胀性质的MEMS热驱动部件正确地进行设计，也有助于对装配或使用过程中所产生热应力进行预测而防止这些热应力对集成电路和MEMS的破坏。然而到目前为止，人们对硅单晶的负热膨胀性质的物理机制还不甚明了。 在对热膨胀性质进行理论研究的早期，人们用了过于简单的单原子或双原子的简单振子模型，因而很难保证研究结果的准确性 [ 2 ]。近年来人们广泛采用经典分子动力学研究热膨胀性质，由于该理论方法是建立在经典牛顿力学基础上的，忽视了量子效应，因而对低温下的热膨胀性质的计算也不正确 [ 3 ]。目前也有人采用从头计算方法计算力常数，再用准简谐近似(QHA)来研究固体材料的热膨胀性质 [ 4 ] [ 5 ]。由于QHA方法没有为热膨胀和非线性力常数之间提供简单明了的关系，人们不可能借助于QHA方法对硅单晶体在低温下的负热膨胀性质的物理机制做出合理的解释。 热膨胀源于原子间的非线性力常数和非和谐势能。我们曾提出了一种观点 [ 6 ]，认为硅晶体中的最近邻原子间存在的两体势中的非和谐势能随键长的增加而减小，所以在全温度范围对键长提供了正热膨胀的贡献，并且随温度从0 K增加，这部分热膨胀系数也从零开始增加；硅晶体中的一个原子和两个与之最近邻原子间存在三体势，该三体势中的和谐势能随键长的增加而增加，所以在全温度范围提供了负热膨胀的贡献，并且随着温度从0 K增加，这部分热膨胀系数也从零开始减小(负得更多)；在低温下，由于三体势引起的负热膨胀系数绝对值超过了两体势引起的正热膨胀系数，所以硅单晶总体呈现负热膨胀；而随温度的进一步升高，由于两体势引起的正热膨胀系数超过了三体势引起的负热膨胀系数绝对值，所以硅单晶总体呈现正热膨胀。但当时由于缺少来自于硅单晶中原子间相互作用力常数的直接数据支持，因此我们对硅单晶负热膨胀机制的解释还只能归于是一种假设。 由于在晶格动力学中，将晶格振动的能量量子化为了符合玻色统计的声子，即考虑了量子效应，所以用晶格动力学进行热膨胀性质的计算，结果肯定比分子动力学准确 [ 7 ] [ 8 ]。另外，由于在晶格动力学中，晶格原子位移等都有解析表达式，因此借助于量子力学微扰论，可以得到热膨胀系数的解析公式，使数值计算的工作量远远低于分子动力学的计算工作量，我们还可以从解析公式入手，分析硅单晶低温负热膨胀的机制。除此之外，晶格动力学也可以用于硅单晶的比热、热传导等热学性质研究。由于晶格动力学是建立在对晶格动力学矩阵本征值问题的求解基础上的，因此本文将运用Rignanese等人计算得到的最近邻和次近邻原子间个数有限的相互作用力常数 [ 5 ]，推导、计算完整的晶格动力学力常数矩阵，并在此基础上推导和计算晶格动力学矩阵，再求解晶格动力学矩阵的本征值问题，得到了比热与温度的关系的数值计算结果，并将之与他人通过实验得到的数据进行比较，从而对我们推导得到的晶格动力学矩阵的正确性进行评价，为后续硅单晶热膨胀等其它的热学性质的计算做必要准备。
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user: 2. 硅晶体结构及原子间线性力常数矩阵 硅单晶体具有金刚石结构，原子质量为m，每个原胞中有两个互为最近邻的硅原子，处于位置 ( l x ， l y ， l z ) a / 2 的原子A被称为1类原子，而处于位置 ( l x + 1 / 2 ， l y + 1 / 2 ， l z + 1 / 2 ) a / 2 的原子B被称为2类原子，其中， l x 、 l y 和 l z 为整数，a为晶格常数。根据硅单晶体的结构，可得原子O的其它三个最近邻原子B、C和D的位置分别为 ( l x ， l y + 1 ， l z + 1 ) a / 2 、 ( l x + 1 ， l y + 1 ， l z ) a / 2 和 ( l x + 1 ， l y ， l z + 1 ) a / 2 ；原子A的其它三个最近邻原子b、c和d的位置为 ( l x + 1 / 2 ， l y − 1 / 2 ， l z − 1 / 2 ) a / 2 、 ( l x − 1 / 2 ， l y − 1 / 2 ， l z + 1 / 2 ) a / 2 和 ( l x − 1 / 2 ， l y + 1 / 2 ， l z − 1 / 2 ) a / 2 。 晶体中原子围绕平衡位置进行热运动，设原胞l中原子 χ 在 σ 方向上的瞬时振动位移为 u l χ σ ，在线性近似下，与晶格振动有关的晶体的原子间相互作用势能可展开为： U = 1 2 ∑ l χ σ ∑ l ′ χ ′ σ ′ ∂ 2 U ∂ u l χ σ ∂ u l ′ χ ′ σ ′ u l χ σ u l ′ χ ′ σ ′ (1) 其中 χ 为1或2，分别代表每个原胞中的两个原子，例如，原子A和O组成一个原胞，A为1类原子，O为2类原子。 l = ( l x ， l y ， l z ) 代表不同的原胞， 为x、y或z， u l χ σ 代表l原胞中原子 χ 在 σ 方向上的振动位移， ∂ 2 U / ∂ u l χ σ ∂ u l ′ χ ′ σ ′ 被称为线性力常数， l χ 和 l ′ χ ′ 原子间的9个力常数，构成一个线性力常数矩阵 Φ l χ l ′ χ ′ = ( ∂ 2 U ∂ u l χ x ∂ u l ′ χ ′ x ∂ 2 U ∂ u l χ x ∂ u l ′ χ ′ y ∂ 2 U ∂ u l χ x ∂ u l ′ χ ′ z ∂ 2 U ∂ u l χ y ∂ u l ′ χ ′ x ∂ 2 U ∂ u l χ y ∂ u l ′ χ ′ y ∂ 2 U ∂ u l χ y ∂ u l ′ χ ′ z ∂ 2 U ∂ u l χ z ∂ u l ′ χ ′ x ∂ 2 U ∂ u l χ z ∂ u l ′ χ ′ y ∂ 2 U ∂ u l χ z ∂ u l ′ χ ′ z ) (2) 由上式可知， Φ l χ l ′ χ ′ 和 Φ l ′ χ ′ l χ 互为转置矩阵，因此两者只需求其一。 同一原胞中的原子A、O是最近邻原子，它们之间的线性力常数 ∂ 2 U / ∂ u l A σ ∂ u l O σ ′ 可构成一个矩阵，采用Herman符号系统 [ 9 ]，可表示为 Φ O A = ( α β β β α β β β α ) (3) 根据硅单晶结构的对称性，可以直接给出原子O与最近邻原子B、C和D，以及原子A与最近邻原子b、c和d之间的线性力常数矩阵 Φ O B = Φ A b = ( α β ¯ β ¯ β ¯ α β β ¯ β α ) (4) Φ O C = Φ A c = ( α β β ¯ β α β ¯ β ¯ β ¯ α ) (5) Φ O D = Φ A d = ( α β ¯ β β ¯ α β ¯ β β ¯ α ) (6) 原子A与B互为次近邻原子，采用Herman符号系统，它们之间的线性力常数矩阵可表示为： Φ A B = ( λ δ ¯ δ ¯ δ μ ν δ ν μ ) (7) 根据晶体的对称性，将晶格分别绕x轴转动180˚，可得与原子B、C和D相对应的原子 B ′ 、 C ′ 和 D ′ ，然后沿y轴转动180˚，由原子B、C、D、 B ′ 、 C ′ 和 D ′ 分别得原子 B ″ 、 C ″ 、 D ″ 、 B ‴ 、 C ‴ 和 D ‴ ，它们构成了除原子B、C和D外的原子A的另外9个次近邻原子。原子 B ′ 、 C ′ 和 D ′ 的位置分别为： ( l x ， l y − 1 ， l z − 1 ) a / 2 、 ( l x + 1 ， l y − 1 ， l z ) a / 2 和 ( l x + 1 ， l y ， l z − 1 ) a / 2 ，原子 B ″ 、 C ″ 和 D ″ 的位置分别为： ( l x ， l y + 1 ， l z − 1 ) a / 2 、 ( l x − 1 ， l y + 1 ， l z ) a / 2 和 ( l x − 1 ， l y ， l z − 1 ) a / 2 ，原子 B ‴ 、 C ‴ 和 D ‴ 的位置分别为： ( l x ， l y − 1 ， l z + 1 ) a / 2 、 ( l x − 1 ， l y − 1 ， l z ) a / 2 和 ( l x − 1 ， l y ， l z + 1 ) a / 2 。根据硅晶体结构的对称性，可得以下原子A和所有次近邻原子间的线性力常数矩阵 Φ A B = Φ B ′ A = Φ O b = Φ b ' O = ( λ δ ¯ δ ¯ δ μ ν δ ν μ ) (8) Φ A B ″ = Φ B ‴ A = Φ O b ″ = Φ b ‴ O = ( λ δ δ ¯ δ ¯ μ ν ¯ δ ν ¯ μ ) (9) Φ A C = Φ C ′ A = Φ O c = Φ c ′ O = ( μ ν δ ν μ δ δ ¯ δ ¯ λ ) (10) Φ A C ″ = Φ C ‴ A = Φ O c ″ = Φ c ‴ O = ( μ ν ¯ δ ν ¯ μ δ ¯ δ ¯ δ λ ) (11) Φ A D = Φ D ′ A = Φ O d = Φ d ′ O = ( μ δ ν δ ¯ λ δ ¯ ν δ μ ) (12) Φ A D ″ = Φ D ‴ A = Φ O d ″ = Φ d ‴ O = ( μ δ ¯ ν δ λ δ ν δ ¯ μ ) (13) 设晶体中每个原子都作相同位移 u β ，则晶体中任一原子 l χ 受力 F α ( l χ ) 为零，即 ∑ β ∑ l ′ χ ′ Φ α β ( l χ ， l ′ χ ′ ) u β = 0 (14) 由于上式中 u β 可取任意值，可得 Φ ( l χ ， l χ ) = − ∑ l ′ χ ′ ≠ l χ Φ ( l χ ， l ′ χ ′ ) (15) 根据(15)式和式(3)~(13)，可得 Φ ( l χ ， l χ ) = − ( 4 α + 4 λ + 8 μ ) ( 1 0 0 0 1 0 0 0 1 ) (16) Rignanese等人 [ 5 ] 由第一性原理出发计算得到了硅晶体原子间相互作用线性力常数，结果表明，超出次近邻原子之外的原子间相互作用线性力常数与近邻和次近邻原子间的线性力常数相比可以忽略。因此只考虑近邻和次近邻原子间的相互作用，根据以上各式即可确定所有线性力常数矩阵。
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user: 3. 晶格动力学矩阵 根据(1)式，可得原子 l χ 在 α 方向所受作用力公式 F α ( l χ ， t ) = − ∑ l ′ χ ′ α ′ Φ α α ′ ( l χ ， l ′ χ ′ ) u α ′ ( l ′ χ ′ ， t ) (17) 根据牛顿第二定律，得晶格原子运动方程。 m u ¨ α ( l χ ， t ) = − ∑ l ′ χ ′ α ′ Φ α α ′ ( l χ ， l ′ χ ′ ) u α ′ ( l ′ χ ′ ， t ) (18) 由于在大块晶体中存在行波，因而可以将(18)式的解设为 u α ( l χ ， t ) = e α ( χ ) m e i [ k ⋅ R ( l ) − ω t ] (19) 其中， ω 为频率， k 为格波波矢。将(19)式代入(18)式，得 ω 2 e α ( χ ) = ∑ χ ′ α ′     D α α ′ ( χ ， χ ′ | k ) e α ′ ( χ ′ ) (20) 其中，D为格点表象中的晶格动力学矩阵，其矩阵元为 [ 10 ] D α α ′ ( χ ， χ ′ | k ) = 1 m ∑ l ′     Φ α α ′ ( l χ ， l ′ χ ′ ) e − i a k ⋅ [ R ( l ) − R ( l ′ ) ] (21) 将硅晶体中的力常数矩阵代入(21)式，得以下格波表象中的硅单晶的晶格动力学矩阵元 D x x ( 1 ， 1 | k ) = D x x ( 2 ， 2 | k ) = 4 μ m cos k x a 2 ( cos k y a 2 + cos k z a 2 ) + 4 λ m cos k y a 2 cos k z a 2 − ( 4 α m + 4 λ m + 8 μ m ) (22) D x y ( 1 ， 1 | k ) = D y x ( 2 ， 2 | k ) = D y x * ( 1 ， 1 | k ) = D x y * ( 2 ， 2 | k ) = − 4 ν m sin k x a 2 sin k y a 2 + 4 i δ m sin k z a 2 ( cos k x a 2 − cos k y a 2 ) (23) D x y ( 1 ， 2 | k ) = D y x * ( 2 ， 1 | k ) = D y x ( 1 ， 2 | k ) = D x y * ( 2 ， 1 | k ) = β m [ 1 + e − i ( k x + k y ) a / 2 − e − i ( k y + k z ) a / 2 − e − i ( k z + k x ) a / 2 ] (24) D x x ( 1 ， 2 | k ) = D x x * ( 2 ， 1 | k ) = α m [ 1 + e − i ( k y + k z ) a / 2 + e − i ( k z + k x ) a / 2 + e − i ( k x + k y ) a / 2 ] (25) 用以上方法同样可以计算得到 D y y ( 1 ， 1 | k ) 和 D y y ( 2 ， 2 | k ) ，或 D z z ( 1 ， 1 | k ) 和 D z z ( 2 ， 2 | k ) ； D y z ( 1 ， 1 | k ) 、 D z y ( 2 ， 2 | k ) 、 D z y * ( 1 ， 1 | k ) 和 D y z * ( 2 ， 2 | k ) ，或 D z x ( 1 ， 1 | k ) 、 D x z ( 2 ， 2 | k ) 、 D x z * ( 1 ， 1 | k ) 和 D z x * ( 2 ， 2 | k ) ； D y z ( 1 ， 2 | k ) 、 D z y * ( 2 ， 1 | k ) 、 D z y ( 1 ， 2 | k ) 和 D y z * ( 2 ， 1 | k ) ，或 D z x ( 1 ， 2 | k ) 、 D x z * ( 2 ， 1 | k ) 、 D x z ( 1 ， 2 | k ) 和 D z x * ( 2 ， 1 | k ) ； D y y ( 1 ， 2 | k ) 和 D y y * ( 2 ， 1 | k ) ，或 D z z ( 1 ， 2 | k ) 和 D z z * ( 2 ， 1 | k ) ，经过将它们分别与(22)式、(23)式、(24)式和(25)式比较发现，它们可以分别由以上相应各式将x、y和z分别变为y、z和x，或z、x和y而得到，这与硅单晶的晶体结构是一致的，这也在一定程度上证明了本文的计算得到的晶格动力学矩阵是正确的。 由以上矩阵元可组成6阶的晶格动力学矩阵 D ( k ) ，对应于每一个波矢 k ，求解晶格动力学的本征值问题，可以得到6个本征值 ω j 2 ( k ) 和对应的单位本征矢 e ( χ | k j ) ，其分量为 e α ( χ | k j ) ，其中， j = 1 ， 2 ， ⋯ ， 6 。量子化后，晶格原子位移和晶格振动哈密顿可分别表示为 u α ( l χ ) = ∑ k j ℏ 2 N m ω j ( k ) e α ( χ | k j ) A j ( k ， t ) e i a k ⋅ R ( l ) (26) 其中 A j ( k ) = a j ( k ) + a j + ( − k ) ，为声子产生和消灭算符。 H = ∑ k j [ a j + ( k ) a j ( k ) + 1 2 ] ℏ ω j ( k ) (27)
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user: 4. 硅单晶比热计算与讨论 根据(27)式可得硅单晶的晶格振动内能公式 E = ∑ k j ( n ¯ k j + 1 2 ) ℏ ω j ( k ) (28) 其中， n ¯ k j 为声子布居数即平均声子数，符合玻色统计： n ¯ k j = 1 e ℏ ω j ( k ) / k B T − 1 (29) 设硅单晶中共有N个原胞，因每个原胞中有2个原子，则硅单晶质量为2Nm，根据比热定义可得以下比热公式 C = 1 2 N m ∑ k j n ¯ k j ∂ T ℏ ω j ( k ) (30) 由(29)式和(30)式可知，当温度 T → 0   K 时， ∂ n ¯ k j / ∂ T → 0 ，因此在极低温下，硅单晶比热为零；而当温度 T ≫ ℏ ω j ( k ) / k B 时， ∂ n ¯ k j / ∂ T → k B / ℏ ω j ( k ) ，因此在高温下，硅单晶比热逼近于常数 3 k B / m ，即888.03 J/K/kg。 由于在前面的所有推导和计算，都建立在原子在其平衡位置附近作小幅振动的假设的基础上的，因此只考虑了二阶势能亦即采用了和谐近似，并没有考虑三阶以上的非和谐势能项，所以有关比热公式和结果不适用于极高温的情况。对于极高温情况下出现的非和谐势能，可用量子力学中的微扰论加以解决 [ 8 ]。 求解晶格动力学矩阵的本征值问题得声子频率 ω j ( k ) ，再用(30)式计算0 K到1400 K温度下硅单晶的比热，以及在极高温下比热逼近于常数 3 k B / m 的渐近线。在图1中，为了判断本文计算结果的准确性，在该图中还列出了Shanks等人 [ 11 ] 和Anderson等人 [ 12 ] 的实验数据。由图1可知，在温度低于800 K的情况下，我们的理论计算结果与他人的实验数据很好地吻合，这既说明了在非极高温度的情况下，原子热振动幅度不大，因而非线性相互作用不明显，可以用在和谐近似下推导得到的比热公式进行计算，也说明了我们运用Rignanese等人用第一性原理计算得到的最近邻和次近邻原子间个数有限的相互作用力常数，所得到的完整的线性力常数矩阵是正确的，并且在此基础上得到的晶格动力学矩阵也是正确的；而当温度为800 K时，我们的计算结果与Shanks等人的实验数据略有偏离，并该偏离随温度的升高会继续加大，这主要是因为当温度较高时，非线性相互作用开始显现，而我们在公式的推导和比热的计算过程中都采用了和谐近似，并没有计入非和谐势能的影响。幸运的是，在工程实践中，硅基器件的使用温度一般远低于800 K，因此我们的模型与公式可以得到有效使用。 图1. 硅单晶比热与温度的关系
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user: 5. 结论 本文推导了完整的晶格动力学力常数矩阵和晶格动力学矩阵，在此基础上运用Rignanese等人计算得到的最近邻和次近邻原子间有限数量的相互作用力常数，即可求解晶格动力学矩阵的本征值问题，得到晶格振动频率和单位极化矢量，并可得量子化后的晶格原子位移公式和晶格振动哈密顿公式，为用晶格动力学研究硅单晶热学性质做了必要准备。本文还计算了硅单晶的比热，发现在温度低于800 K的情况下，理论计算结果与实验结果能很好地吻合，但当温度增加至800 K时，理论计算结果与Shanks等人的实验数据开始有明显偏离，并该偏离随温度的升高会继续加大，但由于在工程实践中硅基器件的使用温度一般远低于800 K，因此我们的模型与公式可以得到有效使用。
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user: 摘要 本文针对ZK大学面向卓越工程师的物流工程专业学位硕士研究生培养模式状况进行调研，发现培养模式体系的内部结构、运行机制存在不协调和相互不适应，导致系统未能实现功能最大化，进而提出从“培养目标、师资队伍、课程设置、教学组织、企业实践、论文选题与撰写、培养过程管理与服务”等方面，制定面向卓越工程师的ZK大学物流工程专业学位硕士研究生培养模式优化对策。
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user: 1. 引言 “卓越工程师教育培养计划”是实施《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010~2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010~2020年)》的重大改革计划 [ 1 ]，其目的是能够培养出各种类型的高质量人才，并期望他们具有创新能力，满足社会发展的需要，进而引导高等教育从社会需求出发来进行人才的培养，从而在工程教育人才培养质量方面能够有较大提升。卓越工程师培养方案贯彻“能力培养，特色鲜明”的指导思想，落实“面向工程、宽基础、强能力、重应用”的培养方针，实现从知识传授向创新能力、实践能力、管理能力培养的转变 [ 2 ]。 ZK大学物流工程于2013年入选第三批卓越工程师培养计划。目前，ZK大学在卓越工程师培养计划基础上，已初步制定了所培养人才的能力标准及其培养方案，对课程及实践教学体系改革进行了相关谋划。同时，在实践教学基地建设上，为进一步完善实验实训条件，学校与行业内知名物流企业合作，遵循专业人才培养的行业要求，建立联合培养体制，为计划的开展奠定了基础。但是从整体上看，目前ZK大学物流工程专业学位硕士研究生培养过程中依然存在“培养目标定位不够明确、培养模式(课程体系、实践环节、论文选题与答辩)与培养目标及物流工程卓越工程师能力要求还不够匹配、专业培养标准与毕业生质量评价体系还不够完善、毕业学位论文基本要求及评价指标还不够丰富、培养流程构建还不够系统、培养过程管控还不够及时、案例库与教学资料建设还不够全面、研究生实践基地与行业导师队伍建设滞后”等方面问题。全面深入开展基于面向卓越工程师的ZK大学物流工程专业硕士研究生培养模式的研究和实践；研究并形成具有一定特色的ZK大学物流工程专业学位硕士研究生培养模式。在经过一系列研究后，对其教育规律有了更深层次的理解，进而在培养理念创新与培养方式改革上取得突破性进展，以确保ZK大学物流工程专业学位硕士研究生的培养质量，完成教育改革的重要课题。