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计算物理硕士培养方案

2015-07-02  点击:[]

一、培养目标

培养适应国家建设需要,德智体全面发展,结合资源勘探、石油天然气、材料、电子信息等工程和基础领域中的物理问题进行研究,掌握坚实宽广的计算物理基础理论和系统深入的专门知识,具备严谨的科学态度和敬业精神,具有独立从事科学研究工作能力,能够在工程或基础研究领域做出创新性成果的高级科学专门人才。

二、基本能力和素质要求

掌握坚实的物理学基础、系统的专业知识以及基本的实验技能,熟练掌握外语专业文献查阅;熟悉计算物理专业相关方向的国内外研究动态和发展前沿,具有独立从事科学研究、担负有关专门技术开发的能力和一定的创新能力;具有实事求是、吃苦耐劳的科研精神,严谨务实的科学作风;具有较好的的文字撰写能力、口头表达与沟通能力。

三、培养方式与方法

硕士研究生培养采取理论学习和科研并重,导师负责制与课题小组集体指导相结合的方式,充分发挥导师的指导作用和研究生的主观能动性,建立和完善有利于发挥学术群体作用的培养机制,着力培养研究生的科研能力和独立工作能力。研究生在学期间应积极参加校内外学术活动(学术讲座、学术报告会、学术会议、社会实践等)。加强研究生的自学能力、科学研究能力和表达能力的训练和培养。

四、学制

学术型硕士研究生的学制一般为3年,最长不得超过5年,其中课程学习1年,论文工作不少于1年,研究生学习实行弹性学制。

五、研究方向

1、计算凝聚态物理

凝聚态物理主要研究固态材料(如导体、半导体和绝缘体)中电子的电荷、自旋、轨道以及晶格振动自由度在不同的相互作用下所可能形成的各种物质形态及其物理性质,以及由大量经典粒子聚集构成的软凝聚态(液态、液晶、玻璃态和凝胶等)体系的结构、功能、动力学行为,尤其是各种相的性质以及不同相之间的转变等基础性问题。本方向的研究内容主要有:

(1)相态理论与计算:针对油藏流体多相、多组份特征,以分子间相互作用势能模型和流体的状态方程为基础,采用分子模拟技术,研究油藏流体的相平衡、扩散和吸附等问题,为油藏流体的相态预测及其它物理性质研究提供新的数学算法;

(2)半导体材料的设计与计算:应用密度泛函理论、格林函数理论模拟计算材料的结合能、能带结构、光学性质、电学性能、晶格常数,预测材料的性能,为实验提供前瞻性依据;

(3)原子团簇的结构与电子性质:采用密度泛函理论的从头算法对小团簇的结构与电子性质进行计算,或者基于经典力学的分子动力学方法模拟纳米团簇热力学性质;

(4)氢脆的量子力学机理研究:基于密度泛函理论,研究硫和硫化氢与铁之间相互作用的微观机理,分析高含硫环境中钢材损伤的量子力学原理,为新型钻井设备研制提供理论依据;

(5)介观纳米体系的量子输运理论:借助运动方程理论,通过求解格林函数,研究介观纳米体系,特别是耦合量子点系统中的电子极化输运过程及Kondo(近藤)效应。

2、计算电磁学

基于麦克斯韦方程组,建立逼近实际问题的连续型数学模型,合理地利用理想化或工程化假设,准确地给出问题的定解条件(初始条件、边界条件),然后采用相应的数值计算方法,经离散化处理,将连续型数学模型转化为等价的离散型数学模型,应用有效的代数方程组解法,求解出该数学模型的数值解(离散解)。再经各种后处理过程,得出场域中任意点处的场强,或任意区域的能量、损耗分布,以及各类电磁参数值等,以达到理论分析、工程判断和优化设计等目的。本方向的研究内容主要有:

(1)电磁学计算算法研究:基于麦克斯韦方程组,建立逼近实际问题的数学模型,设计、研究、开发高精度、高效率电磁计算算法;

(2)计算电磁学应用研究:研究高效精确电磁计算算法在目标特性、微波成像及遥感、地球物理勘探、电磁环境预测、天线分析和设计等方面的应用;

(3)电磁逆散射与电磁成像:研究电磁散射和逆散射算法,目标散射中心三维成像技术。

3、计算光物理

激光与物质相互作用出现的各种非线性光学效应及其产生机制与应用途径是各国开展前沿研究的重点内容,研究成果将在激光技术、信息与计算机图像的处理与存储、光计算、光通信、机械加工、精密测量等方面有着重要的应用。本研究方向基于电磁场理论和非线性光学,采用激光光学、傅里叶光学等理论进行计算光物理的研究,主要包括:

(1)传输与变换:应用衍射积分理论和非线性薛定谔方程,研究光脉冲的传输与变换及其在传输介质中的非线性效应;

(2)光纤通信:通过求解电磁场波动方程,研究激光在光纤中传输的非线性效应、孤子激光器、光纤通信;

(3)光信息处理:基于傅里叶光学理论,开展光信息、全息术、自适应光学技术、光学遥感技术、光互连、数字光学计算、目标及传输特征数据库及光计算技术的研究。

4、小波分析与数字图像处理

小波分析是建立在泛函分析、Fourier分析、样条分析及调和分析基础上的新的分析处理工具,它继承了傅里叶分析的思想,使用一系列尺度可变的函数作为基函数来逼近任意信号。它的时频分辨率可变,具有多分辨率分析的特点,具有良好的时频定位特性及对信号的自适应能力,能够同时在时间和频率上做局部变换,因而能有效地从信号中提取有用的局部信息,适合探测正常信号中夹带的瞬态反常现象并展示其成分。本方向的研究内容主要有:

(1)物理特征量提取与分析:从物理现象的图片中,提取感兴趣的物理特征量,对自然现象进行特征描述,用图像处理、分析及识别的方法解决物理现象的定量描述问题。

(2)光电图像处理:通过使用小波变换去掉光电图像中的冗余信息,实现对光电图像的压缩、分类、去污、识别与诊断;

(3)测井图像处理:对测井图像进行小波滤波处理,提高信噪比,自动提取目标参数,为地质分析奠定基础;

(4)三维图像重建: 研究对CT、核磁共振扫描图像进行三维小波重建的途径,提高成像分辨率,有效提取特征目标。

六、课程设置

1、硕士研究生培养方案的课程设置要在本科教育的基础上,充分体现学术型研究生层次的特点,课程体系要有足够的宽广度和纵深度,并具有前沿性和应用性。

2、设置2-3门核心课程,要求学生必须选学。

3、每门课程学分一般为2学分。培养方案总学分一般为24-28学分。

4、硕士研究生培养方案中全校公共课与全校公选课学分不得超过总学分的50%。课程设置见附件。

七、科研实践环节

在培养硕士研究生的科研实践环节上,导师或学术团队应积极营造创新、合作和竞争的环境氛围。充分发挥校内外科研和实践基地的作用,践行知行统一,将科学实验、科研训练、学术培养和社会实践贯穿于整个培养过程,培养硕士生的科学实验能力、科研能力、创新能力和团队协作及组织能力。

1.硕士研究生在学习期间,要参加一定的教学和社会实践。实践内容除了各种形式的教学实践外,也可以参加社会调查、承担校内外的科研、设计、调研、咨询、技术开发和服务等活动。实践能力的培养可以与研究生兼任助教、助研和助管的工作结合起来。实践工作不记入课程学分,为申请学位的必备环节,考核成绩采用五级记分制评定。实践环节一般不得免修。

2.硕士研究生在学习期间,要积极参加导师或学科组承担的科研课题的研究工作,关注本学科的发展,撰写有关摘要和笔记。

3.硕士研究生在学习期间,要积极参加学术活动,至少听5次学术报告,做1次(小组内或小组外)学术报告。

4.硕士研究生在学习期间,必须在公开刊物上至少发表一篇专业学术论文(独撰、第一作者或导师为第一作者,学生为第二作者)。

八、论文工作

学位论文是对硕士研究生进行科学研究的全面训练,培养综合运用所学知识分析问题和解决问题的重要环节,也是衡量硕士生能否获得学位的重要依据之一。

1、选题

硕士研究生的学位论文选题应在导师指导下进行。首先在规定的理论学习完成后,在导师指导下进行相关方向的文献综述,广泛搜集、查阅文献资料,进行归纳总结,了解和掌握本学科的前沿、发展动态、现有的成果及存在的问题,为后面的论文选题、开题论证和论文研究工作奠定一定的基础。选择对行业或学科具有重要应用价值或理论意义的课题,应尽量结合导师的科研项目。论文选题必须经导师同意并通过论证。

2、开题报告

硕士研究生一般应于第四学期内完成学位论文开题报告,在开题报告会上广泛征求意见,由相关学科专家审定后确定研究课题内容。

学位论文开题报告内容要求:拟选课题的国内外研究动态、水平;所选课题的目的、意义;研究内容和研究方法;预期达到的结果、水平;论文工作安排;进行该课题研究所具备的条件等。

开题报告的审议由理学院组织实施。

3、制订学位论文工作计划

研究生在导师指导下拟定论文工作计划,计划中应对完成论文的研究方法、实验方案与手段、经费与设备、论文撰写、完成期限和预期达到的结果等,做出详细的安排和说明。

4、学位论文中期考核

学位论文的中期考核是加强硕士生学位论文工作过程管理的重要环节,是对硕士生学位论文工作的一次阶段性考核。

(1)中期考核时间

学位论文中期考核的时间一般应在完成学位论文开题报告后的半年左右进行。

(2)中期考核的组织和实施

中期考核工作由理学院组织实施;

硕士生必须在中期考核时对论文工作进行阶段性总结,阐述已完成的论文工作内容和所取得的阶段性成果,同时介绍论文发表情况,并制定与研究课题有关的下一步论文发表计划和拟发表论文等内容;

硕士生的中期考核报告必须以书面形式送交。导师对该生的中期报告给出评语,评语应包括对该生已有工作的评价、计划完成情况,以及对后续工作的估计;

中期考核小组一般应由原开题报告专家论证小组成员组成。考核小组根据硕士生的中期考核报告和导师的评价,对硕士学位论文的阶段性工作进行评价;

学位论文中期考核可结合研究生的学术讨论或专题研究报告会进行。

(3)学位论文中期考核结论可分为优秀、合格、不合格三档。对于中期考核不合格者,考核小组应提出整改方向,并在一个月后再次进行论文中期检查,如仍不合格,则应中断硕士生培养。

5、发表论文要求

在硕士研究生论文答辩之前,每位硕士生必须在公开刊物上以自己为第一作者或导师为第一作者、自己为第二作者发表论文1篇。未能按要求发表论文者,将不能进行学位论文送审和申请答辩。

6、学位论文预审、评议、答辩和学位

硕士学位论文的评审、评议和答辩等按《中华人民共和国学位法》中的有关规定进行。

九、课程教学大纲

参见《西南石油大学硕士研究生课程教学大纲》。

十、本学科文献资料阅读目录

[1].Physical Review Letters

[2].Physical Review B

[3].The Journal of Physical Chemistry B

[4].Applied Physics Letters

[5].IEEE Transactions on Antennas and Propagation

[6].IEEE Transactions on, EMC(Electromagnetic Compatibility)

[7].Progress In Electromagnetics Research

[8].Journal of the Optical Society of America A (JOSA A)

[9].Journal of the Optical Society of America B

[10].Applied Optics

[11].Optics Express

[12].Optics letters

[13].Optics Communications

[14].IEEE Transactions on Image Processing

[15].Computer Vision, Graphics, and Image Processing (prior to 1991)

[16].Computer Vision and Image Understanding

[17].Pattern Recognition

[18].EURASIP Journal on Applied Signal and Image Processing

[19].Journal of Electronic Imaging

[20].IEEE Signal Processing Magazine

[21].原子与分子物理学报

[22].物理化学学报

[23].电子学报

[24].光学学报

[25].物理学报

[26].中国图象图形学报

附件:计算物理课程设置

类别

课程

编号

课程名称

课程属性

学时

学分

学期

备注

必修课

22222102

中国特色社会主义理论与实践研究

全校公共课

36

2

必修

22222101

硕士英语(符合条件选修应用英语)

全校公共课

120

4

必修

20701302

数值计算方法

全校公共课

40

2

必修

20701301

应用泛函分析

全校公共课

60

3

必修

20701318

现代物理中的数学方法

专业核心课

40

2

必修

20701319

电磁场计算方法

专业核心课

40

2

必修

其它必修环节

学术报告

详见研究生必修环节管理规定

科研实践

社会实践

文献阅读

选修课

22222208

自然辩证法概论

全校公选课

18

1

至少选一

22222209

马克思主义与社会科学方法论

全校公选课

18

1

22222202

国际会议英语

全校公选课

60

2

选修应用英语必选

22222201

学术论文英语

全校公选课

60

2

20701105

随机过程

全校公选课

40

2

任选四门

20701106

矩阵分析

全校公选课

40

2

20701320

张量分析

全校公选课

40

2

20701321

图像分析与处理

专业选修课

40

2

20701322

非线性光学

专业选修课

40

2

20701323

相变理论

专业选修课

40

2

22222205

-22222207

二外(俄语、日语等)

全校公选课

120

4

非英语一外必选

补修本科主干课

实函与泛函

不记学分

数学物理方程

微分方程

算法分析与设计

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