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关键词:多媒体;自动授课;教学模式
由于多媒体教学的突出优点,如无尘化,美观化、表述方便等,计算机多媒体教学的普及相当迅速。目前利用计算机多媒体教学的主要形式有:使用PPT课件演示,教师课堂讲解教学;制作教学录像,学生看电影教学;收集大量教学素材,辅助教师教学等。然而,计算机多媒体教学仍有不足之处:教师上课前备课工作量加重;有些用于教学的软件操作复杂,一些教师不易掌握;传统教学的大量重复劳动基本上没改变;不同教师上课的教学效果的差距依然比较大;教学的继承性和团队合作性很差;课后学生回忆课堂知识时的遗忘问题没办法解决等。因此,笔者设计了一个教学方案对多媒体教学进行改良,并希望抛砖引玉。
教学方案的流程
方案如图1所示,共分六个模块,分六步骤完成实现,具体如下:
第一步:首次开课,教师传统授课。某课程首次开课前,组织多名教师一起准备教学素材、制作辅助教学课件,安排某一位经验丰富的教师执行教学(计算机多媒体教学)。
第二步:课件生成。在第一步教学过程中,在教学的计算机上安装课件录制软件,录制包括视频和音频在内的全过程,当教师完成第一步后则自动生成自动播放课件。
第三步:课件调试与优化。课件生成后,组织多名教师对自动播放课件进行修正和优化,之后再进行调试。
第四步:课件自动授课,教师辅导。再次讲授同一门课时,课件自动完成课程教学内容的讲授,教师则进行课程的组织、课上和课后的辅导,教师在辅导中掌握学生学习效果,了解学生的学习情况。
第五步:教学效果评定。教学过程结束后,教师对学生学习情况进行评估,对学习效果进行评定,进而得出课件的教学效果。
第六步:课件改良。根据教师辅导经验、学生学习情况评估结果和学生学习效果评定结果对课件进行进一步改良,得到改良后的课件;转回第四步反复执行,完成多次教学。
方案关键点分析
与传统的多媒体教学不同,本方案的优点体现在其自身的四个关键点上。(1)教师不是单一个体,而是课程的教研组团队。虽然首次开课的教师是由本课程教学中非常有经验的某教师(如某个教授)担任,但课件的录制、调试和改良工作是教研组团队一起完成。(2)用于自动播放课件的录制、修改和播放的软件操作非常简易。录制生成的课件不是VCD类型,而是存储容量小,修改非常方便的特殊软件类型,课件以时间轴为主线,以音频的一句话为基本单位,能实现音频和视频同时修改。课件播放时交互性强,前进和后退以音频的一句话或若干句话一次性定位,能随时暂停却又不会停在一句话中间,可随时增加需显示的文字和图形等。(3)课程的多次开课,直接由课件自动播放完成授课全过程。任课教师充当教学秩序组织者、课时课后学习辅导者和学生学习情况观察者的角色。(4)教学效果评定科学。教学效果由组织上课的多名教师负责评定,评定包含若干可见的硬指标(如学生学习情况、作业情况、成绩情况等)。
方案引申
改良教学方案的优点有:在教研组内建立共同研究教学的氛围,大幅度降低教师的备课和授课环节的劳动强度,为课程建设增添软件资源。同时引申出“教研组运作方案”和“教学课件制作方案”以改变教师的教学侧重点。
教研组运作方案(如图2所示)以教研组为主体,对教学进行研究,利用团队的力量制作出可以自动教学的课件。学生上课学习过程中,学生面对的不再是单个教师的教导,而是整个教研组的全体教师的智慧,从而减少因不同教师对学生学习影响带来的差距。在这种运作方案下,一个学校对单一课程的教学的水平不再因教师的一时失误而受影响。从而保证学校的教学水平表现从根本上与教学实力一致。
教学课件制作方案如图3所示,初次制作课件需要较大时间的设计、录制和调试,当课件做完后,还需在教学时根据实际的教学反映对课件进行局部性的改良。因此,本方案运作后的最大优点是给教学带来高继承性。例如,某校计算机系开设《数据结构》课程,则由某一《数据结构》课程教学经验丰富的教师A为甲班上课,录制整个教学过程,生成一个原始教学课件,教研组对课件调试和优化,得到一个较完善的课件。某一助理教师B带该课件组织乙班学生上课,由于课件自动播放,则无需教师A参与授课,乙班上课质量将达到甲班上课水平,而教师B却只做辅导和组织工作,同时,教师B还需观察学生学习情况,课后根据学生学习情况对课件加以改良,具体修改工作由包括教师A和教师B在内的教研组完成,这样,改良后的课件再次使用时,上课的质量将超过教师A上课的水平,依此反复,课件的教学效果将越来越好,最终成为非常完善的课件。
案例分析与评价
自动播放课件用于普通全日制高等教育的教学若一位新教师带着自动播放课件上课,课前,教师需要打开课件学习,掌握知识和了解上课的过程等。上课时,教师将课件通过多媒体设备自动播放,使用课内作业对学生加以引导以及观察学生反映。课后,教师参与课件改良,提高课件的教学效果。在整个教学过程中,教师不是考虑如何讲授内容,而是思考如何组织教学过程,致力于让学生学好。又因为课件是由教学经验丰富的教师团队完成,可保证教授的质量。因此,该新教师所上的课都将会是教学效果很好的课。若所有教师依此模式教学,则教学的侧重点会是从“如何教”转变成“如何学”,则学校的整体教学水平将提高一个层次。
自动播放课件用于成人函授教育的教学成人函授教学的特点是面授时间短,使用课件教学后将获得两个好处:(1)延长了学员的面授时间,学员能在非面授时间打开课件,类似面授地学习知识。(2)接受与普通全日制学生同等水平的教学,因为采用课件自动播放教学,所以能做到所讲的内容与形式基本和普通全日制教学相同。由此可见,在这种模式下,成人函授的教学质量可在更高程度上得以保证。
总结与问题思考
本教学方案所提出的课件与目前远程教育的课件有些类似,但其优越之处在于课件的继承性好、课件的自动授课时交互性强(目前远程教育所用的课件大多为看电影的性质,而假如用于模拟教师上课,其交互性差)、课件集中了教研组的团队智慧等。因此本教学方案从根本上改变了现有的教学模式,解决了现有多媒体教学的许多不足之处。然而,本教学方案的实施需要一定的条件:首先是教师教学观念的改变,自古以来的个体教学要改变成合作团队教学。其次是教学报酬分配制度(例如教学报酬和课件制作报酬在教学过程中的比例如何?)的制定是本教学方案真正实施的关键性因素。再次是知识产权保护的问题需要考虑。
参考文献:
[1]钱昆明.媒体应用技术教程[M].北京:高等教育出版社,2001.
[2]王宝玲.计算机辅助教学及多媒体课件的开发[J].云南大学学报(自然科学版),2003,(26):81-84.
[3]王春阳.多媒体辅助教学的几个误区[J].教学与管理,2004,(21):96.
(中国海洋大学材料科学与工程研究院,山东 青岛 266100)
【摘 要】通过两步法在乙醇中合成以巯基乙酸(TGA)为配体的CdSe量子点,然后通过包覆ZnS壳,对其核壳化进行研究。结果分析表明:乙醇中合成的CdSe量子点具有优异的荧光性能,所得到的核壳结构CdSe/ZnS量子点其荧光性能进一步提高。
关键词 CdSe;量子点;乙醇;核壳结构
基金项目:山东省自然科学基金(ZR2013EMM017)。
作者简介:唐锦锦(1990—),女,硕士研究生,主要从事纳米材料研究。
通讯作者:田进涛(1971—),男,研究生导师。
0 引言
量子点因其独特的光学和电学性能而引起人们的广泛关注。关于量子点的应用,现如今已可应用于太阳能电池[1]、生物传感器[2]、蛋白质检测[3]、离子探针[4]、光控开关[5]等领域,而这些都离不开高质量量子点的合成。关于量子点的合成方法,分为水相和有机相合成法。水相合成法因其应用便利、低成本、低毒害的优点,近年来发展迅速[6]。有机相合成法一般采用高沸点的有机试剂作为溶剂[7],成本高且毒害性大,但合成的量子点具有窄且对称的发射光谱,具有很好的荧光性能[8]。而在量子点的研究中,CdSe量子点一直是科研工作者的研究热点。因此,在对比水相及有机相合成法的优缺点后,由水是小分子得到启发,我们用乙醇这种有机小分子作为溶剂来合成CdSe量子点。通过对量子点表面进行包壳而得到的核壳结构量子点,其荧光性能和稳定性比单一量子点更好[9]。为了得到更高质量的量子点,我们对乙醇中合成的CdSe量子点进行ZnS核壳化研究,合成核壳结构的CdSe/ZnS量子点。
1 实验
1.1 仪器和试剂
实验仪器:Fluorolog 3-P荧光光谱仪,U-3010型紫外-可见分光光度计。
实验试剂:氯化镉(CdCl2·2.5H2O)、硫脲,分析纯,国药集团试剂有限公司;硒(Se)粉、巯基乙酸(TGA)、硼氢化钠,分析纯,上海阿拉丁试剂有限公司;氢氧化钠、无水乙醇,分析纯,天津博迪化工股份有限公司;硫酸锌(ZnSO4·7H2O),分析纯,上海凌峰化学试剂有限公司。
1.2 实验方法
首先,通过两步法在乙醇中合成CdSe量子点[10]。Se的前驱体:15mL无水乙醇通氮气20min后,加入0.012g的Se粉和0.048g的NaBH4,在氮气气氛下搅拌至黑色粉末消失,获得含有Se的NaHSe前驱体溶液。Cd的前驱体:在氮气气氛下,0.070g的CdCl2·2.5H2O溶解到235mL乙醇中后,加入0.065mL巯基乙酸(TGA),然后加入0.160g的NaOH,得到Cd的前驱体。在室温下用注射器快速将Se的前驱体混合到Cd的前驱体中,然后加热到70℃,回流0h,20min,30min,1h,2h,3h时各取样一次。
关于核壳结构CdSe/ZnS量子点的合成,其中所用到的CdSe量子点为70℃下回流1h后的样品。实验步骤如下:室温下将0.036g的ZnSO4·7H2O加入50mL氮气去氧后的无水乙醇中;对50mL CdSe量子点乙醇溶液进行离心,去除上清液后与已除氧的20mL乙醇混合,然后加入到硫酸锌乙醇溶液中;最后加入0.110g硫脲。将温度升至70℃,在反应2h,3h,4h,5h,6h时分别取样一次。
2 结果与讨论
在乙醇中合成CdSe量子点时,量子点随回流时间增长而得到的紫外-可见吸收光谱和荧光光谱如即图1a和图1b。由图1a可知,在乙醇中合成的CdSe量子点,其紫外-可见吸收光谱中的吸收峰并不显著,只能称之为吸收肩,并且其吸收肩位置随着回流时间的增长几乎不变。这说明在乙醇中合成的CdSe量子点,其粒径变化不大。由图1b可知,在乙醇中合成的CdSe量子点,其荧光峰的位置主要是在520nm左右,随着反应时间的延长没有明显的变化(518-523nm),这同样可以说明在乙醇中CdSe量子点尺寸的变化不大。正因为量子点的尺寸变化不大,说明其粒径分布窄,从而可以发出颜色比较纯的荧光。反应温度升至70℃后,CdSe量子点的荧光强度明显增强,并且随着回流时间的增长,量子点的荧光强度几乎是不断升高。这是因为:在乙醇中合成CdSe量子点时,随着反应时间的延长,量子点表面包覆的TGA增多,量子点的表面缺陷减少,使得其荧光强度增强。
图2a为CdSe量子点和CdSe/ZnS核壳结构量子点的紫外-可见吸收光谱。由图2a可知,在乙醇中对量子点进行包ZnS壳时,其吸收肩的位置由包壳前的403nm,在包壳后变为419nm,发生了明显的红移。这说明:在CdSe量子点表面包覆上ZnS壳后,颗粒的尺寸变大。在荧光图谱即图2b中,对CdSe量子点包覆ZnS壳时,量子点的荧光峰位置由包壳前的527nm,变为542nm,红移了15nm。产生红移现象的原因是:由于ZnS包覆在了CdSe量子点核的表面,使得量子点的尺寸变大。另外,很明显可以看出包壳前后量子点的荧光强度发生很大变化,包壳后其荧光强度提高了两倍多。并且随着反应时间的增长,核壳结构量子点的荧光强度也逐渐增强。这是因为:随着ZnS壳厚度的增加,核壳结构CdSe/ZnS量子点的粒径逐渐变大,其表面缺陷逐渐减少,从而使得量子点的荧光强度也随之提高。
图3为乙醇中合成的CdSe量子点和核壳结构的CdSe/ZnS量子点离心后分散到水中,经测试后所得到的荧光光谱。由图3可知,乙醇中合成的CdSe量子点分散到水中后,其荧光强度下降;而乙醇中合成的核壳结构的CdSe/ZnS量子点分散到水中后,其荧光强度不但没有降低,反而得到了提升。产生这种现象的原因是:对CdSe量子点包覆ZnS壳后,因为ZnS壳具有钝化作用,使得核壳结构的CdSe/ZnS量子点分散到水中后,其表面未遭到破坏,所以荧光强度并未下降。综上所述:核壳结构的量子点的荧光稳定性要明显优于单一的量子点。
3 结论
乙醇作为一种有机小分子,在乙醇中合成的CdSe量子点其荧光性能优异。但是单纯的CdSe量子点表面缺陷比较多,且稳定性差。因此为了进一步提高CdSe量子点的荧光性能,我们以CdSe为核,ZnS为壳,成功制备出了核壳结构的CdSe/ZnS量子点。结果证明这不仅可以提高量子点的荧光性能,并且其荧光稳定性也有所加强。
参考文献
[1]Prashant V, Kamat. Quantum Dot Solar Cells: Hole Transfer as a Limiting Factor in Boosting the Photoconversion Efficiency[J]. Langmuir,2014, 30:5716-5725.
[2]Christina M. Ratiometric CdSe/ZnS Quantum Dot Protein Sensor[J]. Anal Chem, 2014,86:2380-2386.
[3]俞英.3-巯基丙酸修饰的CdSe/ZnS量子点的合成及测定牛血清白蛋白的研究[J].分析科学学报,2009,25(1):59-62.
[4]Li Jun. Luminescent CdTe quantum dots and nanorods as metal ion probes [J]. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. 2005,257-258:267-271.
[5]Wang S H, Nitric Oxide Switches on the Photoluminescence of Molecularly Engineered Quantum Dots [J]. Am Chem Soc, 2009,131,11692-11694.
[6]Rogach A L, Franzl T, Aqueous synthesis of thiol-capped CdTe nanocrystals: state-of-the-art[J].Phys Chem C, 2007,111:14628-14637.
[7]Qu L H, Peng X G. Control of photoluminescence properties of CdSe nanocrystals in growth[J].Am Chem Soc, 2002,124(9):2049-2055.
[8]Murray C B, Norris D J, Bawendi M G. Synthesis and characterization of nearly mono-disperse CdE (E =S, Se, Te) semiconductor nanocrystallites [J]. Am Chem Soc, 1993,115:8706-8715.
[9]郁美娟,刘维学,王德平,等.巯基乙酸稳定的 CdSe/ZnS 核壳结构量子点的制备与表征[J].硅酸盐学报,2007,35(7):822-827.
关键词:电子商务;会计计量;相关性
1电子商务对会计的影响
1.1会计信息的范围大大地扩展
在电子商务中,企业利用网络化技术平台,通过internet/intranet,从关联企业、供应商、经销商、客户、银行、合作伙伴等关联方直接获取企业商务活动的大量信息,通过自动文档技术,建立有关客户、产品、服务、供应商等信息的数据库,使会计信息的范围大大地扩展。在这种情况下,财务会计信息系统的输入端的信息采集不再需要大量财会人员根据原始凭证录入。系统的实时处理技术使得信息的采集伴随着网上交易、结算的发生及企业系统内部价值的流动而同时完成。
1.2大大提高了会计信息的获取、处理、更新和交换速度
在电子商务中,买卖的双方利用XML技术签定贸易合同,与银行、运输、税务、海关等方面进行电子单证的交换。交易后,双方可以通过电子商务服务器跟踪发出的货物,银行按照合同处理双方收付款进行结算,出具相应的银行单据等。在交易过程中,企业的会计信息系统可以及时通过与电子商务软件的接口获取数据、提供信息、满易的需求,这样就大大提高了会计信息的获取、更新和交换速度。在电子商务环境下,一方面,企业的生产、销售、财务、人事等业务部门在网络环境下协同工作,所产生的各类信息存储于集成的数据库中,信息用户可以通过对数据库的实时访问,获取自己所需要的数据;另一方面,会计系统也可以主动通过intranet把会计信息向企业的内部网页上,通过internet把信息向企业的外部网页上,甚至主动把会计资料通过网络传至税务等部门,替代传统的纸面或软盘报送的方式,因而使得电子实时报告系统成为可能。并且,企业通过网络系统所提供的强大的信息处理和传输能力,在企业的同一个系统中可以根据不同用户对会计信息的个性化需求提供相应的会计信息,使得会计信息更具个性化。另外,由于网络化平台的支持和超文本、信息链接、以及多媒体技术的应用,有效地改变了传统的财务报告结构,把有顺序的线性结构变为相互交叉的网状结构,既有效的防止了会计报表间的数据重复,又可以阅读直观的图表与图像信息甚至声音资料。从而使得会计信息的阅读更方便,更动态。而且,企业的交易在网络上进行,当业务发生,产出电子凭证后,电子凭证的传递、接收及被会计信息系统获取等过程,不再需要人工的介入,减少了发生差错的机会,在很大的程度上提高了会计信息的准确性,使会计信息的客观性和真实性得到极大的提高,同时,这种电子凭证可以收集业务活动的全部信息,既减少了差错,又防止了重复收集业务数据,大大提高了企业会计信息系统的真实性、高效性、完整性。
1.3电子商务对会计组织和人员的影响
迅猛发展的电子商务在改变人们的日常生活模式的同时,也带来了企业的管理与组织的变革,由此也带来了会计组织与工作方式以及会计人员职能的转变。电子商务对会计组织的影响主要有如下四方面:(1)提高工作效率。通过网上银行使资金结算工作效率大幅度提高,会计信息的交流更方便和直接,网上交易信息的及时获取提高了财会系统的应变能力。(2)改变工作方式和工作环境,地理上分布的财会职能不再受交通条件的制约。(3)工作任务的调整和合并。面向电子商务的信息技术的使用使许多由人完成的任务现由机器完成,许多工作岗位将消失和合并。工作任务的改变是组织发生变革的基础。(4)新的环境产生了对财会人员新的要求。电子商务信息的传递与处理均要通过对计算机的操作来完成,这就要求会计人员既是一名出色的计算机操作员,又是一名高水准的会计师并能熟练掌握各种会计软件的操作。此外,传统财务会计的结构化、半结构化的核算功能在先进的IT技术下是很容易实现的,这将使会计人员从烦琐的日常数据操作工作中解脱出来,使其更加偏向于决策、管理职能的执行。当然,除了对历史信息进行分析之外,先进的IT技术下的实时功能为会计人员的事中控制监督提供了广阔的实时信息源,使其能够及时了解企业内部各信息子系统的运作信息及其供应链上的供应商、分销商的有关信息,以便作出相应的决策。人工智能的发展和先进技术的应用,使庞大复杂的专家系统融入到管理倍息系统中,会计人员的事前预测决策职能的执行有了强而有力的技术支持。因此,财务部门作为一个独立的组织机构的规模将逐渐缩小,会计岗位设置需要重新调整,更多的财会人员将成为各业务部门和企业综合管理部门的成员,为加强业务过程的财务管理和综合管理提供会计服务。而且,Internet上的公司多数是国际企业间的相互合作,涉及不同的语言、商务、会计处理方法和社会文化背景,这同样要求网络会计人员必须熟悉国际会计及商务惯例,并具有较为广博的国际社会文化背景知识。
2电子商务下会计计量的可靠性与相关性
2.1收入计量及收入时间难以确定
传统销售收入的计量是依据企业与购货方签订的合同或协议金额来确认,无合同或协议的,依据购销双方都同意或能接受的价格加以确认。①而现代电子商务的销售往往既无合同又无协议,双方均通过电子商务(网络)的形式形成交易,网上的价格可以随时被修改、删除或变更,销售计量难以得到真实、合法的保证,且随时有收不到或收不足价款的可能。因而,电子商务的收入计量在实际中难以进行。同样,电子商务购销时间亦难以确定,传统的会计核算对每一项销售收入的确认均有明确的规定,比如,销售商品收入的确定条件是“商品的所有权和风险已经转移给对方”,企业就应该确认为收入,“分期收款发出商品”是以合同签订的到期日 为收入的确认时间。②
2.2收入的帐务处理难以进行
在对传统的销售收入进行帐务处理时,要考虑销售收入是否符合“收入的确认条件”,符合新规定的四项条件的,企业应及时确认收入,并进行相应的帐务处理。③然而,在电子商务的销售交易中,由于核算人的核算对象、核算时间、核算地点等多方面因素难以认定,这就给核算单位的帐务处理带来一定的困难。比如,网上买卖书刊,买卖双方只要购买该书的数据权,通过网上下载就可以随时浏览阅读;由于整个交易的虚拟和无形化,使得我们难以确认谁应是核算人,哪些属于核算对象,何时为核算时间。由于这些不确定因素,使传统的会计核算难以进行。
3完善电子商务下会计计量的可靠性与相关性的对策
3.1加强会计人员队伍的建设
电子商务的应用将打破国界、距离与时间的限制,彻底改变企业经营模式。毫无疑问,新形势下财会人员依然是企业经济活动反映和控制的主力军,但是,目前我国财会人员队伍却不能满足新形势的需要,必须不断更新观念,完善自我,才能在新世纪的激烈竞争中胜任本职工作,满足会计发展的需要。
3.1.1加强对会计管理职能的把握
在电子商务环境下,信息技术的应用正在注入到商务运作的每一个环节中去,信息技术的革命己经引起了会计的急剧变化,电子计算机处理信息的能力迅速扩大,企业的会计信息系统不仅能提供传统的会计信息,同时也能够提供丰富的管理信息。通过信息系统,会计信息的使用者可以了解更多企业的财务管理的信息。现阶段的会计人员不仅是会计信息的提供者,所完成的也不仅是一种受托责任,会计人员正在越来越多的与企业的日常管理活动紧密相连,他们更应该是优秀的会计信息的使用者,他们应当把时间更多的花费在如何将从业务活动中收集而来的会计信息转变为管理决策有用的信息。信息环境使得会计的管理职能有了发挥的舞台。因此,在电子商务环境下,由于信息处理手段的现代化,信息传递的方便和简洁化,信息管理与分析的迫切化,更加强调会计人员的管理智能。
3.1.2提高会计人员要综合能力
在电子商务环境下由于生产的知识化、资产的无形化和经济全球一体化,对会计人员的分析、判断、控制和决策能力有了更高的要求。随着会计工作中不确定因素的增多,业务处理的多样化,处理难度的增加,以及会计管理职能的增强,电子商务环境下的会计人员不能再仅仅是死记硬背准则和制度,而要有远见,具备分析、判断、交流等能力。因此,在电子商务环境下需要会计人员具备综合能力,主要体现在:学习能力、管理能力、交流能力、智力与人际关系能力等方面。
3.1.3提高会计人员知识结构
电子商务环境下会计人员的知识结构应该包含四个层次:常规知识、信息技术知识、商务知识及会计、审计专业知识。
(1)常规知识
深厚、广博的常规知识是一个人受教育水平高低的重要标志,同时也体现了人的素质。作为会计专业的从业人员应该掌握以下的常规知识:外语、数学、经济学、会计学、政治、哲学、国际关系学、交际、礼仪等。
(2)信息技术知识
在电子商务环境中,掌握信息技术知识不仅是职业需要也是生活需要,因此我们把它从常规知识中单列出来加以强调。会计人员必须掌握以下信息技术知识:信息检索与获取、办公自动化、与商务相关的信息技术知识(电子数据交换、电子汇兑、信息安全、电子商务系统等)、管理信息系统、计算机文化基础、常用软件工具使用、网络技术、数据库技术、软件开发与维护、系统分析与设计。
(3)商务知识
包括金融、税收、法律、营销、管理、宏观经济和商务礼仪等。(4)会计、审计专业知识会计、审计专业知识包括:会计史、财务会计、管理会计、成本会计、财务管理、税务、审计、信息系统、会计理论、职业道德等。要强调的是,会计人员所掌握的专业知识不能停留在书本、准则与制度上,要融汇贯通,应用职业判断,分析、解决非常规问题,灵活应变。
3.1.4培养会计人员良好的职业道德与自律性
电子商务模式下,财会人员要面对各种数据并对其进行处理,而这些数据都是反映企业财务状况和经营成果等具有实际价值的数据。因此,要求财会人员必须保证数据的合法安全,并具有良好的自律意识、法律意识和职业道德。保证自身不会危害企业经济信息的安全。
3.2未来现金流量现值计量
如果将资产的本质界定为“未来经济效益”,理想的计量属性应当首推未来现金流量的现值。在未来现金流量的现值的计算中,需要运用年预计现金流量、预计年限和适用的年贴现率。这三个变量虽然都带有很大的主观因素,但电子商务环境可能会逐步令上述三个变量变得客观和有据可依,进而使未来现金流量的现值成为一种科学的估值方法。对于有形资产来说,采用未来现金流量的现值无疑更能符合投资者了解投资回报率和公司价值等需要。因此,人们会对未来现金流量的现值这一计量属性产生极大兴趣。
3.3从观念上改变传统的会计时空观
电子商务在我国的发展速度和应用仅仅才十多年,有不少的生产、经营者对其认识不足。因此,既要从战略的角度认识发展电子商务的重要性,又要从现实的角度认识电子商务的不足。仅仅十多年,电子商务已在商业企业、交通运输、邮电通信、物流仓储、社保医疗、餐饮旅游等方面得到较为广泛的应用,连锁经营、物流配送及零售领域等方面在世界范围内每年产生几十亿的利润,销售额的增长也达20%以上。④这些数字足以说明电子商务的作用是不可低估的。(1)集团大公司、大企业、跨国跨区企业,通过电子商务能突破时间和空间的障碍,达到提高管理水平、降低成本、实现超范围区域利润的目的。(2)传统的会计核算和财务管理发生巨大的变化。传统的购销合同、服务合同、原始凭证、记账凭证、会计账簿、会计报表在电子商务活动中已基本消失。现代电子商务环境下,会计核算是一个集供销商、经销商、银行电子货币等为一体的网络体系,基本不再存在货币的直接交易,取而代之的是电子货币进行网上买卖和网上结算;传统会计核算的签字、盖章、复核、出入仓等控制制度和措施已大大减弱,已由“传统的核算型会计”向“现代管理型会计”转变。
参考文献:
[l]〔美]阿瑟.斯加利,威廉.伍兹著,刘薇译,《BZB交易场》,现代出版社2001年版。
[2]张云龙,王延清编,《电子商务原理与应用》,南京大学出版社19 99年版。
[3]张进编,《电子商务概论》,北京大学出版社2001年版。
[4]刘春长编著,《电子商务》,中国城市出版社1999年版。
[5]曾强著,《电子商务的理论与实战》,中国经济出版社2000年版。
① 范习东·电子商务环境下会计发展的趋势[J]·中国农业会计, 2006(1)·
② 朱顺泉·论电子商务对会计理论的影响[J]·湖南财经高等专科学校学报, 2002(5)·
为了更好地适应石油运输市场的发展需要,满足日益增长的运量对运力的需求,进一步扩充公司海洋运力规模,提高市场竞争力和市场占有率,经过广泛深入的市场调查研究,我公司在已建成投入使用3艘、在建3艘4万吨级原油和成品油两用船的基础上,拟再投资购置2艘4万吨级原油和成品油两用船,以增强公司发展后劲,改善公司经营结构。现将此项目可行性研究分析报告如下:
一、分析的前提条件和方法
1、前提条件
(1)公司所遵循的我国有关法律、法规、政策及公司所处的地区区域性社会环境仍如现时状况而无重大变化;
(2)公司经营所涉及国家或地区目前的政治、经济、法律、法规、政策及其社会环境仍如现时状况而无重大改变;
(3)在预测期内,有关信贷利率、汇率和税收政策无重大变化;
(4)公司经营运作不受诸如燃料、物料、润料大幅涨价等不利因素的影响;
(5)公司生产经营发展计划能如期实现。
2、分析方法
(1)项目概况
(2)项目建设的必要性和可行性;
(3)项目经济效益分析;
(4)项目的风险分析及对策;
(5)综合评价。
二、项目概况
随着国民经济的迅速发展,相关产业对石油及其产品的需求与日俱增,目前我国石油资源的主要来源是国内陆上油田、海洋油田,以及从国外进口的原油,其中海洋油和进口油增长迅速,而目前承担沿海的运力大多吨位偏小,而且老旧严重,将逐步退出油运市场,运力增长落后于运量的增长。
为满足运输市场的需求,调整公司经营结构,提高公司经济效益,增强公司发展后劲,公司拟投资购置2艘4万吨级油轮。该油轮主要从事我国沿海、海进江和近洋航线的原油和成品油运输,航线主要为:承运渤海湾地区至青岛、广州、湛江、南京等地原油;承运东海、南海地区至南京等地的原油;承运我国北方(大连、锦州、营口等地)至广东等地的成品油;承运远东航线(新加坡至韩国、日本等地)的成品油以及我国出口汽油,进口柴油、航空煤油。该项目投资总额约57,890万元,所需资金通过自有资金、银行借款等方式解决。
二、项目建设的必要性
我国是仅次于美国的第二大石油消费大国。随着国民经济持续快速发展,国内石油需求量明显增长。数据表明,1986-1997年全国石油年消耗量从9,730万吨增长到18,600万吨,年均增长6%。据预测,到XX年和XX年,我国石油需求量将分别达到30,000万吨和35,000万吨。
我国石油资源的主要来源是国内陆上油田、海洋油田,以及从国外进口的原油。目前,我国东部地区依然是原油生产的主力地区,原油产量占陆上产量的85%以上,但大庆、胜利等东部主力油田已进入中后期,东部原油产量在全国产量中的比重不断下降;西部地区油田产量不断上升,成为我国石油工业的战略接替地区;海上油田贯彻“油气并举、向气倾斜”的政策,加快建设开发,近几年产量逐步提高。我国已开发的海洋石油产区主要位于南海和渤海,主要的油气田有:渤海的绥中36
1、秦始皇32
6、蓬莱193等;南海的惠州、西江、陆丰等。预计XX年海洋油产量将达到3,000-3,500万吨,其中渤海湾地区将达到2,000-2,500万吨,增长迅速。特别是蓬莱193油田其储量达5-6亿吨,XX年正式投产后,年产量可达1,500-2,000万吨。仅此一项就需新增原油运力40万载重吨左右。而且国内原油开采量远远不能满足经济发展的需要,我国从1993年就成为石油净进口国,且呈现逐年增长的趋势。XX年我国进口原油达到创记录的9,112万吨,较上年增长31.3%,仅XX年1-6月份,全国港口接卸进口原油就达5,948万吨,比XX年同期增长39.3%。据专家预测,到XX年我国原油进口量将达到1.5亿吨以上。进口原油的绝大部分将通过水运直达国内港口或通过港口进行中转,这势必将大幅增加对进口原油一程和二程运力的需求。
从我国石油进出口运输情况来看:一是近年来,我国出口汽油年约500万吨。XX年中石化出口约250万吨,中石油出口约250万吨;XX年合计约480万吨。根据国内石油消费和生产情况,我国的汽油出口近年来将仍能维持在目前的水平。上述出口,通常用3-4万吨船舶在锦州、大连、天津、上海、宁波、广州、南京等港装货。二是我国出口的石脑油XX年约50万吨,XX年约80万吨,市场基本在日本和韩国,主要在大连的西太平洋炼厂,用3-4万吨船舶装货。三是我国进口航空煤油XX年达160万吨,多用3-4万吨船在韩国、新加坡、菲律宾、日本装货,在我国上海、天津、秦皇岛等港卸货。据专家和研究机构分析,未来XX年民用航空煤油的消费将从XX年的470万吨,增加到XX年的750万吨,XX年的1,050万吨,年均增加约50-60万吨。受国内生产能力和炼油加工产率的限制,预计进口航煤油将继续保持增长,估计每年增加约20万吨左右,因此,航空煤油的进口运输至少不会低于每年150-160万吨的水平。四是随着我国乙烯工业的发展,石脑油的需求缺口将不得不依靠进口来补充。国家发改委批准的XX年进口规模至少达到130万吨,以后将会继续增加,估计未来5年要达到每年400-500万吨的进口规模。除从中东地区进口需要用8-10万吨级的成品油轮运输外,从邻近地区的进口,经济实用的运输规模将是3-4万吨级船舶。五是我国目前每年进口燃料油大约为1,500万吨,多为3-6万吨船舶在俄罗斯、韩国、新加坡、马来西亚、印尼、泰国装货进口,超过一半的进口量到黄埔卸货,其余在上海、深圳、厦门、宁波、南通等港卸货。
从我国邻近区域的成品油和半成品原料的运输市场情况来看:不考虑亚洲区域经济增长所带来的石油产品需求的增加,按XX年的实际进出口统计水平考虑,本区域的燃料油和石脑油需要大量从区域外采购运输,燃料油区域外进口量达到年2,500万吨,石脑油区域外进口量也超过年2,500万吨。汽油、航空煤油、柴油估计主要从新加坡向南亚地区运输和出口。可见,本区域的石油运输市场发展对运力的需求是较大的。
本公司目前主要从事长江南京以上原油运输业务,近二年长江石油运输收入平均约为5.6亿元,占主营业务收入的74%左右,主营业务结构过于单一的风险仍然存在。同时,沿江石化企业为了实现发展战略的需要,拟计划在长江沿线修建原油输油管道,管道运输的替代风险已经明朗化。在沿江管道建成后,预计将减少公司现有长江石油运输量的70%即约1000万吨左右。因此,公司为规避市场风险,完全有必要加快业务结构调整步伐,快速扩充海上运力,增加公司市场竞争能力。
三、项目建设的可行性
从国内外贸成品油轮船队情况来看,中海油运、油运公司及南京水运将是3-5万吨级清洁成品油运输的主要国内承运人和船东。三家公司目前现有船舶50艘,运力合计132万载重吨。这些船大多吨位偏小,老旧严重,1976年以前建造的有27艘,计50万吨左右。在“十五”期内,这些老旧船舶船龄都将达到30年,特别是交通部2号令出台后,这些船舶都将逐步退出油运市场。考虑5年内新增运力和运力报废状况,在较长一段时期内运力增长将大大落后于运量的增长,且在运力报废与新增运力的空档期间,运力更为紧张。
从今后几年清洁成品油轮船舶供应情况的变化趋势来看,据英国吉布森经纪公司目前统计,2.5-5万吨级成品油轮在XX年前的船舶定单交付量为3-4万吨级53艘,195.4万载重吨,4-5万吨级船舶91艘,414.4万载重吨,原渣油运输船无定单。21年或以上船龄的成品油轮共215条,744.1万载重吨,原渣油轮75条,254.1万载重吨。按照XX年7月已实施的marpol公约规定,单壳油轮必须分阶段退出运输。如果按平均25年的使用年限考虑,XX年至XX年需每年拆解约43艘148.8万载重吨的成品油轮和15艘50.8万载重吨的原渣油轮,三年合计要拆解129艘446.4万载重吨的成品油轮和45艘151.4万载重吨的原渣油轮。上述情况表明,原渣油轮供应量将低于拆解量。
发展石油运输需要有大资金的支持,在这一点上本公司的优势比较明显。XX年末资产负债率为27.1%,XX年经营活动产生的现金流量净额约2.8亿元,每年自有资金沉淀量较大。经测算,拟购置的2艘4万吨原油/成品油两用船投资总量约为57,890万元。此项投资资金,公司将根据船舶建造付款周期,通过自有资金、银行贷款等渠道,制定合理可行的资金运作方案,保证造船资金能按时到位。
该项目投产后能产生良好的经济效益。经测算,2艘船全部投入营运后,可实现年运输收入12,800万元,净利润2,130万元,对公司利润增长将有较大的支撑。(具体情况详见“经济效益预测”)
四、经济效益预测
(一)单船效益测算
单位:万元
1
货运量
60万吨
2
运输收入
6,400
3
运输成本
3,800
4
营业税金
106
5
管理费用
384
6
财务费用
520
7
利润总额
1,590
8
净利润
1,065
9
投资额
28,900
10
投资利润率
5.5%
11
静态投资回收期
11.2年
(二)单船运输成本测算
单位:万元
1
燃料
1,250
2
润料
60
3
物料
60
4
港口杂费
410
5
工资及附加
250
6
折旧费
1,526
7
修理费
90
8
保险费
130
9
劳保及其它
24
10
合计
3,800
(三)测算依据
1、运输收入6,400万元
(1)营运率按90%计算,全年营运330天,平均营运周期20天;
(2)平均载重吨3.6万吨,全年总运量为60万吨;
(3)平均运价为106.7元/吨
2、运输成本3,800万元
(1)全年燃料费用1,250万元,单价:燃料油0.18万元/吨,轻柴油0.4万元/吨,重柴油0.28万元/吨。
(2)全年润料费用为60万元,单价:0.98万元/吨;
(3)物料费用为60万元;
(4)港口杂费410万元(含费);
(5)工资及附加为250万元;
(6)折旧率为5.28%,年折旧费为1,526万元;
(7)年修理费为90万元,保险费130万元;
3、营业税金按运输收入的3.33%计算,为106万元(以内外贸各占50%计算);
4、管理费用按运输收入的6%计算,为384万元;
5、财务费用以贴息贷款利率3.6%计算,按船价的50%计入;
6、所得税率按33%计算;
(四)财务效益指标
项目
单位
计算结果
1、年营运费用
万元
4,704
2、净现值
万元
13,967
3、动态投资回收期
年
15.88
4、产量保本点
万吨
44.1
5、收入保本点
元/吨
78.4
五、风险分析及对策
(一)市场风险及对策
1、运输价格波动的风险及对策
风险:根据国家计委、交通部联合下发的计价格
(XX)315号文规定,从XX年5月1日起,国内水运市场全面放开水运价格,运价完全由市场进行调节。随着水运市场竞争加剧,运输价格存在波动风险,从而对公司的未来经营产生较大影响。此外,国际运输市场价格受世界经济变化等多种因素影响,波动性加大,对未来参与近洋外贸运输可能带来风险。
对策:在沿海石油运输方面,公司将与主要客户根据燃油价格变化共同协商确定运输价格,从而使运价保持在相对稳定的水平,有效防范运价波动带来的风险。对于国际运输价格波动,公司将及时调整运力和航线,提高服务质量和扩展服务范围,控制各项经营与管理成本,加强与其他船公司之间的合作,将国际运价波动造成的风险控制在最小范围。
2、经济周期影响的风险及对策
风险:公司所从事的石油运输业属国民经济的基础行业,受国民经济发展周期性波动的影响较大,国民经济发展这种周期性波动,可能对本公司的经营产生直接影响。
对策:本公司将加强对宏观经济的研究,力求能较为准确地预测经济发展动向,合理规划公司主营业务发展规模,使公司运力发展计划始终与运量的发展保持适当的比例。
(二)经营风险及对策
1、主要燃、润料价格波动风险及对策
风险:本公司营运成本主要构成要素为燃料(如柴油、燃料油等)、润料(如机油及其它油等)、造船及船舶维修材料及机电设备的购置维修费用等,其中燃料和润料约占总成本的30%左右。由于燃、润料价格由市场机制决定,受市场变动影响较大,因此将对船舶经营产生一定影响。
对策:公司将合理调度船舶,适当提高负载率,大力采取节能措施,降低船舶能源单耗,推广使用经济适用型燃料油,同时建立稳定的燃油供应渠道,降低采购成本,增强抵御市场价格波动风险的能力。
2、对主要客户依赖的风险及对策
风险:公司的主要服务对象为沿海、沿江的石化企业,这些企业对运输市场的需求变化,将直接影响到船舶的经营状况。
对策:公司将立足自身管理和技术优势,以优质服务来吸引客户,建立相互依存的关系。公司还将强化与客户的产权纽带作用,密切与客户企业关系,共同发展;同时公司在继续执行“进一步与大公司、大货主联营合作”的经营方针基础上,积极开拓新的航线,发展新的客户,分散客户结构过于集中的风险。
3、航运安全的风险和对策
风险:公司经营过程中存在发生船舶搁浅、火灾、碰撞、沉船等各种意外事故的可能性,原油运输属于危险品运输,其风险更为突出。
对策:公司除了办理船舶保险外,还按照solas74公约的要求建立了完善的安全管理体系,并通过每年的内审、外审检查以保证该安全管理体系的有效性。同时,公司通过制定船舶防火、防碰撞等一系列安全防范措施,强化职工的安全意识并实施跟踪管理,加强现场监督,力求将事故隐患降到最低。
(三)政策风险及对策
1、环保政策风险及对策
风险:由于我国目前对环境保护的力度趋于增强,不排除以后会颁布更加严格的防止船舶及水域污染的法律、法规。这就可能使船舶增加设备和购买保险的投入,对船舶经营业务和效益产生一定的影响。
对策:公司将密切注意各海外航线途经国家及联合国制定的有关环保方面的新法规及规则 ,避免在环保方面的任何违法及违规行为,同时加大对环保技术改造的投入,将环境污染风险控制在最低限度。
2、宏观经济政策风险及对策
风险:航运业作为基础行业,受国家宏观经济政策的影响较大,一旦进入经济调整期,国家采取紧缩的经济政策,市场放缓,导致对运输的需求下降,船舶经营业务可能由此减少。
对策:公司所处的航运业属国民经济的基础行业,国家对本行业一直采取鼓励政策。今后,公司将努力加强对国家有关政策、法规的研究,增强适应政策、法规变化的能力,更好把握发展趋势,尽可能减少政策变化给公司经营带来风险。
(四)其他风险及对策
偿还债务的风险及对策
风险:4万吨油轮的投资主要通过自有资金及银行贷款等方式解决,如在还款期内船舶或公司的经营状况发生不利变化,将可能发生债务到期无法偿还的风险。
对策:公司将积极寻求多种融资途径,降低银行间接融资的份额;同时将努力搞好船舶经营,提高营运收入,保持充足的现金流量。
在量子的世界中,对于一个微观的粒子,测量过程本身将不可避免的给我们要测量的物体造成一个显著的扰动,而且即使在原则上,我们也完全没办法把这一扰动减小到零;另一方面,观测行为本身又会破坏粒子原来的状态,让你永远不可能知道粒子本来的状态是什么。这就是量子不可克隆原理:你不能够复制一个未知的量子态,而不改变量子态本身。量子不可克隆原理是量子加密的基础。如果我们把想要保密传输的信息,加载到一个个不可能被准确观测和复制的量子态上,而任何的窃听行为都会改变原本传输的数据。那么最后我们取一部分数据出来,检查原本传输的信息是否被破坏,就能够检测到窃听者是否存在。
整个量子通信中,具有短期内真实的应用潜能的就是量子保密通信,其中最有用的部分就是量子密钥分发。经典通信使用最广泛的公钥密码,是假定一些数学难题,最典型的是假定大型数据分解的数学难题。但是,随着计算能力的不断提高,特别是未来量子计算机如果实现的话,这种数学难题的复杂性就迎刃而解了,换句话说,经典保密通信基于的数学方法不能获得严格的数学证明。在这个背景下,量子保密通信最大的卖点就是它的安全性获得了严格的数学证明,这也可以从其量子力学的基本原理来解释。
量子通信另一个核心内容是隐形传输,是利用了光子等基本粒子的量子纠缠原理来实现保密通信过程。纠缠是一种诡异的超距离相互关联的现象:两个纠缠在一起的粒子,即使被完全隔离,当观测一个粒子的状态时,另一个粒子的状态也会发生瞬时的改变。换言之,两个粒子的量子状态是完全关联的。量子物理让人最不可思议的地方在于,事物的状态并不是唯一确定的。对于宏观的硬币而言,只可能存在两种状态:正面朝上或是反面朝上。但对于一枚量子硬币,它可以既是正面朝上又是反面朝上。对于两枚纠缠在一起的量子硬币,如果发现其中一枚是正面朝上,另一枚也一定是正面朝上;当发现一枚是反面朝上,另一枚也一定是反面朝上;如果发现一枚既是正面朝上又是反面朝上,另外一枚也一定既是正面朝上又是反面朝上。因此,纠缠所包含的关联性,要比我们通常理解的宏观上的关联性强得多。
事实上,纠缠的两个粒子尽管可以在很远的距离上一个影响另一个,但它们无法传递任何信息。以密钥为例,当双方共享同一套密钥时,并没有发生信息的传递,直到加密的文本传来,密钥才有意义。量子通信和传统通信的唯一区别在于,量子通信采用了一种新的密钥生成方式,而且密钥不可能被第三方获取。
向全球的量子通信网迈进
发展量子通信技术的终极目标是构建广域乃至全球范围的绝对安全的量子通信网络体系。通过光纤实现城域量子通信网络连接一个中等城市内部的通信节点、通过量子中继实现邻近两个城市之间的连接、通过卫星与地面站之间的自由空间光子传输和卫星平台的中转实现遥远两个区域之间的连接,是实现全球广域量子通信最理想的路线图。
在这一路线图的指引下,欧洲、美国和中国等在过去几年中均进行了战略性部署,投入了大量的科研资源和开发力量,进行关键技术攻关和实用化、工程化探索,力争在激烈的国际竞争中占据先机。光纤量子密码技术目前正从点对点量子密钥分发的初级阶段向实现多节点网络内的量子安全性方向深入发展阶段,全球各地正在加紧进行量子通信系统的实用化和工程化建设。
由美国国防部高级研究署(DARPA)支持, BBN公司(具有很强的军方特色)技术部联合波斯顿大学与哈佛大学共同开展了量子保密通信与IP 互联网结合的五年试验计划。该计划主要内容是以BBN技术部、波斯顿大学和哈佛大学作为三个节点以构建融合现行光纤通信网、互联网和量子光通信的量子互联网,并在此基础上实现保密通信。
在欧盟的《量子信息处理和通信:欧洲研究现状、愿景与目标战略报告》中给出了欧洲未来五年和十年量子信息的发展目标,例如将重点发展量子中继和卫星量子通信,实现1000公里量级的量子密钥分配。欧洲空间局计划到2018年将国际空间站上的量子通信终端与一个或多个地面站之间建立自由空间量子通信链路,首次演示绝对安全的空间量子密钥全球分发的可行性。欧盟在2008年9月了关于量子密码的商业白皮书,启动量子通信技术标准化研究,并联合了来自12个欧盟国家的41个伙伴小组成立了SECOQC工程。
实用化进程:与经典通信的融合
从目前的实际应用来看,将量子通信网络与现有网络进行融合是最优的发展战略。互联网在设计时并没有深入地考虑安全性,这造成当今的网络安全问题十分突出。量子通信是人类能掌握的最保密的通信技术,量子通信和经典通信网络的融合研究对于提升未来网络的安全性具有重要的意义。
量子通信和经典网络的融合需要解决物理层和组网技术、中继技术和通信应用技术等几个方面的融合问题。对于未来网,应当从基础设施的建设和利用上就考虑和量子通信的融合。由于传统的光通信可能在很长一段时间内仍然是主要通信技术手段,在光通信网络上实现量子通信网络,将是融合的基础。
实际的量子通信中,量子通信与现有通信的融合是一个相互取长补短的过程,量子通信不会完全替代现有的通信技术,而是在现有的技术上在物理层、网络层、应用层将两者进行了融合。
从物理层来说,可以从光源、探测器和信道方面考虑。在光源方面,利用单光子源或者单离子源,或者将激光光源衰减到单光子量级应用到实际工程中;在探测方面,因为是单光子信号源,需要特测器有单光子量级特征,对量子密钥分发中的连续变量进行测量;在信道方面,对于不同的光源用不同波长的商用光纤即可满足条件。
从网络层来说,一方面我们可以采取独立的信道和统一的网络结构,也可以用一根光纤既传递量子信号又传递经典信号;除了光纤技术,还需要采取例如基于纠缠交换的量子中继技术来解决量子通信的远距离传输这一核心问题;此外,在组网的往来上,可以采取电路交换或者波长复用技术,并且增加量子路由器来进行控制。
从应用层来看,我们可以跟现有的互联网安全协议结合,用量子密码来替换现有协议中的初始密码,这样既可以得到更高的安全性也可以保持实际的通信速率。现在实际用到的量子保密分发的方法都是用诱骗态量子密钥分发的方法。而一旦用量子的方法产生密钥,则必须与后继的经典通信结合才能实际应用。比如,我们用量子密码生成种子密钥,然后用经典的方法进行扩张,这样既保证了种子密钥的安全,同时也有很高的通信效率。
量子通信在中国
量子信息因其传输高效和绝对安全等特点,被认为可能是下一代IT技术的支撑性研究,并成为全球物理学研究的前沿与焦点领域。基于我国近10年来在量子纠缠态、纠错、存储等核心领域的系列前沿性突破,中科院于2011年启动了空间科学战略性先导科技专项,力争在2015年左右发射全球首颗“量子通讯卫星”。
中国科学技术大学教授潘建伟、彭承志、陈宇翱等人,与中科院上海技术物理研究所王建宇、光电技术研究所黄永梅等组成联合团队,于2011年10月在青海湖首次成功实现了百公里量级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发。实验证明,无论是从地面指向卫星的上行量子隐形传态,还是卫星指向两个地面站的下行双通道量子纠缠分发均可行,为基于卫星的广域量子通信和大尺度量子力学原理检验奠定了技术基础。
如果应用量子通信这项高科技,中国军方能瞬间传送军事信息而又确保万无一失。通过这项保密力度极强的科技的应用,能大幅度提升军队的指挥和控制能力,使得中国在信息战能力方面超越美国。
发射量子通讯卫星早就被中国科学界列为一项核心任务。早在2011年9月,中国科学院院长、党组书记白春礼在谈到中国能否抓住第六次科技机遇时透露,中科院计划在未来十年发射五颗科学卫星,其中,量子通讯卫星的卫星发射将列为重中之重。
由于量子信号的携带者光子在外层空间传播时几乎没有损耗,如果能够在技术上实现纠缠光子再穿透整个大气层后仍然存活并保持其纠缠特性,人们就可以在卫星的帮助下实现全球化的量子通信。这样一来,这种世界上最为保密的通信手段将会覆盖世界任何角落。
什么是量子态隐形传输?
量子态隐形传输,借助的是在量子世界中存在一种类似“心电感应”的现象,即通常所说的“量子纠缠”。“量子纠缠”的概念,是由爱因斯坦等人在1935年提出的,爱因斯坦称其为“鬼魅似的远距互动”。拿两个处在“纠缠态”的电子来说,它们的运动方向相反、速度相同,不论距离有多远,只要一个的自转方向改变,另一个必定随之改变,其中没有任何时间差。这种量子之间的“诡异”特性却被现代科学家巧妙利用于远程通信技术。他们把两个同源的量子分开,对其中一个施以“信息”,那么,远在千里之外的另一个量子也会有同样的“反应”,通过读取它的反应,可以实现远超目前水平的通信技术。
量子态隐形传输研究历程
1980年,法国物理学家阿兰・阿斯佩克特首次用实验证实了“量子纠缠”现象的存在,阿斯佩克特因此被授予2010年沃尔夫物理学奖。1997年,奥地利蔡林格小组在室内首次完成了量子态隐形传输的原理性实验验证。2004年,这个小组利用多瑙河底的光纤信道,成功地将量子态隐形传输距离提高到600米。2010年,由中国科技大学和清华大学研究人员组成的联合小组,成功实现了16千米的“量子态隐形传输”,而这个距离是当时世界纪录的27倍!该实验表明,科学家向全球化量子通信网络的最终实现迈出了重要一步。
保密性“万无一失”
科幻作家首先想到的,是用“隐形传输”让人或者物体神秘消失,科学家们则想到利用这一特点传递信息,因为量子通信技术能做到保密性“万无一失”。
量子通信是加密不是传输
量子通信是加密概念,而不是传输概念,更不是什么超光速通信。
举一个简单的例子来说明。假设你有两个朋友,一个在广州,一个在北京,你自己则在中间的上海。你们三个人事先说好,你会随机给这两个朋友中的一个人寄一个苹果,另一个人寄一根香蕉。那么当你的广州朋友收到苹果时,他会瞬间知道你给北京朋友送的是香蕉。在你广州朋友打开盒子看到苹果的那一个瞬间,确实是以比光速还要快的速度获得了关于你北京朋友收到了香蕉的这个信息,但这个“信息”并非实际存在的信息,甚至接收到第一个信号还要依靠传统的邮寄运输模式。
当然真正的量子通信要远比两个水果复杂得多,但本质完全一样,量子通信从来不是超光速传递信息,而是无论采取何种方式都必须依靠经典通信技术参与,所以更无“颠覆”一说。
量子通信区别于经典通信,实质上是量子的“不可破解性”。比如上个例子中的“苹果”和“香蕉”,可以看成是两个纠缠起来了的量子,一个人拿到了其中一个,就可以判断出另一个。但如果不知道“苹果”和“香蕉”的纠缠关系,哪怕截获了整个苹果,也猜不出另一方收到的是什么水果。
在现实应用里当然没有两个水果那么简单,“苹果”会变成一个无穷复杂的量子,那么能和其对应的“香蕉”,就是另一个无穷复杂的惟一量子,两个量子就是“纠缠态”,所以量子通信里量子的用途,最终是保密而不是传输。
量子通信和量子计算
是两回事
量子技术在现实应用方面,一直有两大主要分支,第一是量子通信,第二是量子计算。这两者听上去也很容易混淆,但其实代表着完全不同的两种技术路数。总体来说,中美两国恰好是选择了两个不同的方向。
在量子通信产业化方面,中国无疑领先于美国。
量子通信的商用性主要就体现在数据保密上,比如,网上银行数据的远程灾备应用、金融机构信息数据的采集应用、金融信息交易应用以及银行同城数据生产和灾备应用等。目前量子通信里面研究的主要进展,就是把一对纠缠态量子之间的距离尽可能拉长。比如,中科大潘建伟院士团队实现的“多自由度量子隐形传态”研究,刚刚被评为2015年度国际物理学领域的十项重大突破之首。潘建伟团队将量子之间的安全距离进一步扩展到了地面200千米以上,这在低耗能的太空意味着2千米的距离,量子通信卫星由此成为可能,下一步就是大规模量子网络。
但是美国为什么要搞量子计算?这和硅谷这几年全力投入机器学习和人工智能的风潮有关系。虽然量子计算的应用其实很受限,但和人工智能的核心部分却异常匹配,可能是未来真正强大的人工智能出现的基础。
所以,虽然量子通信是当之无愧的信息安全利器,但相比起来,量子计算一旦被攻破,则可能是类似蒸汽机之于工业文明那样的新一代科技引擎,甚至是人类文明的一大步。
加拿大籍华裔杰出科学家、北京宽特量子科技有限公司首席科学家、北京旷特量子科学研究所所长武华文研究员在该领域实现了创新性的突破,并且在国内已经实现了工业化生产。
这是一项堪称神奇的技术。专家指出:这种传递技术已经超出人们的学识范围,物质的信息被传递后可以在另一处与其它物质发生合成、分解、记忆效应,而物质本身并不减少。
从2003年开始至2010年武华文研究员主持了五届北京地区的量子信息研讨会,并在2007年第四届研讨会上提出了量子信息对应效应理论。他认为量子信息有五种特征,分别为放大性、缩小性、存储性、全息性和传递性。对量子信息施加能量后可以有针对性的传递,产生的量子效应可以使物质结构含量增多、减少、合成新物质和存储信息场。这个创新理论完全来源于量子信息技术的多种领域的上千次实验。
动物实验得验证
通常提高动物血清酮含量只有注射或服用酮类药物。而采用量子信息技术,接收固体粉未状素的本体信息,作为量子治疗仪的信号源,以电磁波为载体,通过电磁波的能量和所携带的固体素的本体信息,传送给小鼠。在不消耗固体酮的情况下,大幅度提高了小鼠血清血睾含量。
实验过程如下:
小鼠来源于中国医学科学院血液学研究所实验动物室,随机分成两组,每组30只。一组为实验组,另一组为对照组。排除饮食等因素的干扰,两组具有可比性。
对照组不进行任何治疗,实验组每天连续传递酮本体信息6小时共5天,从第六天开始每天每组随机取6只小鼠,摘除睛球取血,分离血清测出血清血睾酮含量(nmol/L),共取血5天结束。
所有实验数据以平均±标准差表示,采用t检验进行统计学分析。
利用武华文的专利产品――量子治疗仪采用最佳输出强度对小鼠血清酮有明显提高,应用量子治疗仪治疗5天后,实验组小鼠血清酮连续5天均高于对照组,最高可达到对照组的20倍以上,并且在治疗后第4、5天仍然高于对照组,两组差别极其显著。
以上内容发表于中国科技核心期刑《中国实验动物学报》2008年第1期。
经实验证实:量子信息效应可以使物质含量增多,即信号源物质是什么,经量子仪器传递后的波动能量使其它物质含量增多的也是什么,信号源与反应结果有对应效应。
酒业实验显奇效
新疆三台酒业有限公司有一批700余件,已库存的三台白酒(一件6瓶酒)。此酒是按照国家标准,总酯≥2.50g/L生产的。现在是2.378g/L,不能按优级酒出售,只级按一级酒出售,利润大幅度下降。当时只能按照次品存放在仓库内,国家标准如下:
白酒在原地不动,不打开包装的情况下采用脂类信息传递给白酒,总酯由2.378g/I升高到2.5102g/I,超过了优级酒的标准,为了观察总酯是否稳定,放置6个月后再检测,符合国家标准,按照优级酒价格进入市场。
为了从理论上认识酒的变化,武华文来到中国科学院物理所光物理实验室进行激光拉曼光谱测量,分析报告中指出:“对原酒和应用量子技术处理后酒的拉曼散射光谱分析对照;发现经过量子技术处理后的酒,它的拉曼光谱与原酒的拉曼光谱有明显的变化,说明量子技术对酒类的处理是有作用的。”
上述实验不仅客观上论证了量子信息对应效应的存在,也为酒业的工艺修正提供了一条新路子。
消除建筑材料、服装材料甲
甲是装修的主要污染源,2007年武华文研制出能消除甲的量子仪器。它可以消除刨花板、密度板、木板、室内游离甲。它的最大特点是:(1)量子仪器传递的量子信息波动能量可以穿透家具等实体物质,从源头分解甲污染;(2)绝对不会造成因为喷涤多种溶液而产生的二次污染;(3)治理施工方便、快捷、基本上无需挪动家具;(4)治理空间大;(5)治理费用低于其它技术;(6)适用范围广,如家具、玩具、服装、皮革材料等。
消除甲种类表如下:
这证实量子信息效应可以使物质含量减少,即有分解物质结构的作用。既信号源是什么物质,有什么功能,传递后也具有它的功能特性。
量子功能水的推出
2010年5月,旷特牌矿泉水、旷特牌山药糖脂康片正式成为商品,这两种都是食品,但是把山药糖脂康溶解在旷特矿泉水中成为量子顺势产品(中国第一个顺势疗法产品),有降低血溏、调整便秘等作用。由于是全新科技,很多人还不能理解接受这种新理念。
[关键词] 原子物理学 教学改革 实践教学
随着科技的飞速发展,原子物理学已经成为21世纪重要科学技术的共同基础之一,它在高新科技中的基础地位和重要作用日益显现。同时它在培养学生的创新精神和科研能力方面也有着不可替代的作用,所以原子物理学成为了物理学专业的基础课程之一,也成为了其他理工科专业的必修课程之一。
一、原子物理学课程的性质与我系开设的历史回顾
原子物理学为物理学专业的基础课。它上承经典物理,下接量子力学,属于近代物理的范畴,是学习理论物理和从事材料科学、信息科学、光学、激光技术、化学、生命科学、能源科学、环境科学以及空间科学研究的基础。在内容体系的描述上,原子物理学采用了普通物理的描述风格,讲述量子物理的基本概念和物理图象以及支配物质运动和变化的基本相互作用,并在此基础上讨论物质结构在原子、原子核以及基本粒子等层次的性质、特点和规律。我院在上个世纪80年代就开设原子物理学课程,在90年代中期,为了全面讲解近代物理学的知识,我们曾经以近代物理学代替了原子物理学。到20世纪90年代末,又把原子物理学作为一门独立课程进行了设置。2002年,我院开始招收物理学专业本科学生,原子物理学成为一门专业基础课。为了提高原子物理学教学的效果,我们从2003级学生开始着手对原子物理学课程进行教学改革,2003级和2004级是探索阶段,在2005级、2006级、2007级加大了改革的力度。
二、原子物理学课程教学改革的实践
1.调整课程结构,整合教学内容,增加现代化的知识
调整课程结构,整合教学内容是教学改革的核心工作。在原子物理学的教学改革中,我们始终坚持把调整结构整合内容作为教改的中心工作。我们在教学中发现,随着科技的迅猛发展,许多高新科技都用到了原子物理学的基本理论,而我们大部分院校使用的教材是圣麟先生编写,1979年,出版的《原子物理学》,该教材虽然是1987年获国家教委一等奖的优秀教材,但是由于编写时间较早,缺少一些新知识、新技术的介绍,教学内容需要整合和充实。我们本着“加强基础,结合前沿,促进创新”的精神,对原子物理学的教学内容进行了大胆的调整和整合,重新编写了教学大纲和考试大纲,加强了科学前沿和高新技术的引进。精简和整合了传统教学内容,如旧量子论和中学物理已经涉及到的东西;大量引入了科技前沿和新成果,如里德堡原子、μ原子、反原子、反物质、粒子加速器、新粒子的探索、电子自旋成像等;引入多学科综合性问题,如隧道扫描显微镜,纳米科技,激光技术、原子的冷却等;引入应用领域问题,如激光技术,X射线造影,核磁共振,核电站的建设、太阳能的利用、中子弹的研制等;引入我们自己的科研工作,如纳米晶丝的磁性、铁磁非晶丝的磁化、磁晶各向异性等,介绍近些年诺贝尔物理学奖获得者的学术成就等。同时,我们还尝试了原子物理学和量子力学打通的工作,与量子力学课程组进行了研究。这样经调整整合后,其教学内容在已知与未知、过去与未来、基础与前沿等之间保持了一种恰当的张力,以针对性、应用性、实践性和满足后续课程(量子力学、固体物理等)学习需要为前提,既保留了该门课程的基本知识框架、知识间的内在联系,又反映了本学科领域最新科技成果和研究前沿方向,构建了支持学生终身学习的知识平台,促进了学生创新意识、实践能力和综合素质的培养,充分体现了教学内容的先进性和现代化,经过几年的实践,收到了良好的效果。
2.改革教学方法,培养学生的学习能力
有了先进的教学内容,如何让学生接受消化成了我们要研究的一个突出问题。按照学校的总体培养方案,原子物理学课程的教学时数越来越少,从每学期的72学时,减少到了54学时,48学时,再考虑到法定节日耽误的课时,一个学期48个学时都难以保证。而原子物理学是一个从经典物理到现代物理的一个过渡课程,有时用旧量子论处理问题,有时又必须用量子力学理论处理问题,这样就给学生造成了一个接受和理解的难度,有时甚至是造成了混乱和困惑,学生无所适从。为此我们对教学方法进行了研究。
第一,树立研究型教学思想,培养学生的学习能力,体现先进的课程理念。在原子物理学的教学中,我们首先更新观念,树立“以人为本,以学生为中心”的现代教育教学理念和以素质教育为主的研究型教学思想,以满足社会需要、学习者个人发展以及学科自身特殊性为前提,强调基本素质、基本知识、基本能力和基本技能并重,强化了课程理念的先进性。
第二,在教学方法上,一改过去“教师唱主角满堂灌”的“注入式知识教育”为适应培养学生学习能力的“研究式素质教育”。正好我系2005级以后物理学专业学生的班容量不是很大,给我们改革教学方法提供了方便。我们采用了精讲式、启发式、研究式、探索式、渗透式等多种教学方法,增加了讨论课、学习报告的学习形式。对一些奠定基础的、在历史上起到重要作用的、在知识体系中不可或缺的内容必须精讲、启发;对一些前沿性的、应用性的、综合性的、没有定论的东西则采用研究、探索、渗透的方式;每学期设置2次讨论课,1次学习报告课,把学生在学习中遇到的感兴趣的、通过查阅资料能够解决的问题以及没有定论需要继续研究的问题在讨论和报告中处理;而有些知识则是采用不讲的方式,由学生自学,由连续型细节式授课转变为跳跃型平台式授课。这些教学方法的改进,极大地拓宽了学生的视野,提高了学生的学习积极性,促进了学生学习的主动性,培养了学生的学习能力和创新精神。
第三,在教学手段上,跳出了“一支粉笔一块黑板一张嘴”的填鸭式,编制了多媒体课件、电子教案等,利用现代化的网络技术来辅助教学,同时也注意纠正了“以机代人、人机共灌”的极端多媒体教学方式,这样由过去单一的课堂教学转化为多形式的互动交流,既解决了课程容量与教学时间的矛盾,同时又激发了学生的学习兴趣。培养了学生的学习能力和研究能力。
3.把原子物理学的教学与学生的毕业论文有机结合
为了激发学生的学习兴趣,我们把原子物理学的教学与学生的毕业论到了有机结合。近几届学生的毕业论文都有选自原子物理学课程的。有一些综述型的题目,如:原子物理学与量子力学的衔接、物质的结构层次、组成物质的最小单元、里德堡原子与μ原子、反原子与反物质等;有一些应用型的题目,如太阳能与我市太阳能利用、核电与我国的核电站、现代医疗与原子物理学等;也有一些研究型的题目,如:兰姆位移的实质、电子自旋对原子光谱的影响、纳米晶丝的磁性与原子磁矩、铁磁性物质参杂后的磁性等。
4.把近代物理实验与原子物理学课程打通
我系也和其他大部分院校一样,在开设原子物理学课程的同时,开设的另一门独立实验课程是近代物理实验,它由实验老师独立完成。在原子物理学进行教改的时候,我们发现近代物理实验许多都是和原子物理学有关系的,许多就是原子物理学理论的一个验证或是应用。为使原子物理学的理论和实验更加紧密地结合,增强学生对原子物理学理论的感性认识,经过系领导的同意,我们和近代物理实验老师合作,共同组成了原子物理学课程组,实现了原子物理学的理论教学和实验教学的同步,既深化了学生对理论的理解,也降低了实验课程的难度。效果颇佳。
5.编制了一些课程扩充资料
为了帮助学生理解课程内容,我们参考其他院校的做法,编制了作业题解答、课外习题集、考试试题库、卷库,并且选定了一些科技期刊和阅读材料提供给学生阅读和学习,开宽学生的眼界。
三、对原子物理学课程教学改革的思考
虽然对原子物理学课程的教学改革,我们取得了一些效果,但是总感觉教学改革进行的还不彻底,还有许多不尽如人意的地方,还有许多工作要做,关于这些我们做了如下思考。
第一,对原子物理学教学内容体系能不能来一个大的改革。首先,旧量子论的内容跳过不讲,直接用量子力学的理论来讲原子物理学。既在光谱的实验规律、弗兰克-赫兹实验、史特恩-盖拉赫实验、黑体辐射实验、康普顿效应等的基础上给出量子力学,然后用量子力学理论去研究原子的能级、光谱、电子自旋、原子核结构等问题。而把玻尔的旧量子论作为一个历史情节介绍,降低旧量子论的比重。其次,增加前沿动态。因为我们没有后续的原子核物理、粒子物理,所以特别应该增加原子核的方面的知识;增加粒子物理方面的知识;增加应用性的知识;增加外场中原子的行为和现象的介绍,增加新核素、新粒子的观察与探索等内容。
第二,一定要把原子物理学与量子力学打通,整合成一门理论课,并且把原子物理学、量子力学、固体物理学、近代物理实验组合成一个课程群。使之在培养学生的科研能力、学习能力和创新能力上做出更大的贡献。首先,原子物理学和量子力学必须打通,因为目前的分工看,原子物理学是量子力学的先行课程,成为了量子力学的基础,而量子力学又是处理原子问题的有力工具,二者相互渗透,没有先后。如果能够把原子物理学和量子力学打通成一门理论课程,那样既可以完善原子物理学中的理论,又可以增强学生对量子力学的感性认识,使得两门课程的体系更加完整,学习难度会自然降低。其次,要认真研究如何实现原子物理学、量子力学、固体物理学、近代物理实验这一课程群,并以此为依托申报省级以上的教改立项课题。这几门课程的理论是相通的,只是适用对象不同,所以会衍生出许多不同的知识,这个课程群建成后,能够使学生的知识体系更加紧凑和完善,使几门课程的知识互通,能够降低学习难度,能够使学生方便地接触到科技前沿,激发学习兴趣,对毕业后从事高新科技或是教授大中学的相关课程都是大有裨益的。
第三,如何进行考试改革。学生成绩的考核方式直接决定着学生的学习态度,我们要改传统的“结果性”考核为“过程性”考核。加强对学生学习过程的监测,注意发现那些有创新精神、勤奋刻苦的学生,注意发现那些有一定特长、有潜力、不循规蹈矩的学生,加强培养,加强引导。
第四,如何进行实践性教学内容的改革。实践性的教学在培养学生创新精神和创造能力方面具有不可替代的作用。如何充分发挥实践性教学的作用一直是我们努力探索的一个课题。我们要使实践性教学走出实验室,使实验课程走出验证的初级阶段,开设综合性、开放性、创新性实验,这一点需要一定的物质基础,值得我们去研究。
第五,关于教材的选择与处理。教材可以说是教学的抓手,是最为重要的教学资源。就目前看,比较通用的原子物理学教材是圣麟先生编写的《原子物理学》和杨福家院士编写的《原子物理学》,这两个版本的教材各有自己的优点。我们的观念是“教学是用教材教,而不是教教材”,今后,我们计划改以前固定一种版本教材为两种版本交替使用。这样有一个好处是上下连续两届学生可以互相借阅,使学生在学习时基本上都能够有两本教材,方便了学习。
以上这些只是我们在原子物理学课程改革中的一些做法和想法,有的甚至可能还很不成熟,希望得到各位同仁的支持和帮助。
参考文献: