科研成果转化为教学资源对提升教学效果的作用:以药物分析学课程中色谱方法的教学为例

药物分析学课程是将多个课程联系起来形成新的综合知识节点的三维知识网,涉及知识体系庞大,知识结构灵活。其中,色谱分析法在这门课程中涉及面极广,要准确掌握其内容难度很大,这会导致教学效果不好。本着立德树人的教育宗旨和培养复合型高素质专业人才的目标,本文以药物分析学课程中色谱方法的教学为例,将与色谱方法相关的科研成果转化为教学资源,融入教学过程,将创新理念和科研思路渗透给学生,这不仅有利于学生理解并掌握知识,而且能够锻炼学生提出问题和解决问题的能力。本文进一步阐述了如何通过课程设计引入科学发展前沿并渗透科学问题,从而阐明将科研成果转化为教学资源对达成教学目标的促进作用。针对药物分析学课程知识更新速度快、理论与实践并重的特点,我们通过引入色谱科学发展前沿、渗透科学问题、采用问题式与任务驱动式相结合的教学方法对课程进行设计,并采用多元化考核、学生反馈、自我评价3个方面对教学效果进行评估。结果表明,将科研成果转化为教学资源对激发学生学习兴趣、提升学生解决问题的能力,以及达成课程目标具有显著作用,在很大程度上提升了教学效果,实现了学生知识、能力和素质的共同提高。

基于谱方法和单纯形算法的一类偏微分方程参数反演研究

根据观测数据反演偏微分方程参数具有重要的应用价值。通过基于快速傅立叶变换的谱方法实现对偏微分方程快速高精度求解,与观测数据结合建立待优化的目标函数,再用带边界约束的Nelder-Mead单纯形优化方法进行参数反演。通过算例证实了算法的有效性。

时空分数阶扩散偏微分方程的谱方法

扩散方程是物理学建模最基本的方程之一。研究时空分数阶扩散偏微分方程的谱方法数值求解,时间方向采用Caputo分数阶导数的L1插值逼近格式,构造了原方程在时间方向上的半离散格式,证明了半离散格式解的存在唯一性和稳定性,并给出了误差分析方面结论的相关证明。在半离散格式的基础上,空间方向采用Legendre谱方法离散得到原方程的全离散格式,进一步证明了此全离散格式的解存在且唯一,而是无条件稳定的,并严格证明了数值解与精确解之间的误差方面的结论。

广义Rosenau-Kawahara方程的有效谱方法

针对广义Rosenau-Kawahara方程提出了Legendre dual-Petrov-Galerkin谱方法,并基于对角化技巧,构建了快速有效算法。在此基础上研究了单个孤立波的传播、守恒律及波的生成等物理现象。数值结果验证了所提算法的有效性。

基于能力谱方法的输电塔抗震性能评估

针对输电塔-线体系,采取一种基于能力谱方法的抗震性能评估方法。首先,将输电塔-线体系简化为集中质点模型,并进行Pushover分析,得到其顶点位移-基底剪力关系曲线。然后,根据输电塔场地类别和设防烈度等,将设计反应谱转化为需求谱;建立控制指标与抗震性能之间的对应关系,将输电塔抗震性能划分为五级并建立相应的量化评价模型;按照能力谱方法绘制输电塔的能力谱曲线和需求谱曲线,确定输电塔结构性能点,进而对其抗震性能进行评价。最后,采用能力谱对某输电塔进行抗震性能评估,并采用动力时程分析方法对其进行验证。分析结果表明,能力谱方法分析结果与时程分析结果具有较好的一致性,满足工程精度要求。采用SRSS荷载分布时,在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下,能力谱法得到的输电塔顶点水平位移相对误差均在5%以内,建议采用SRSS分布模式对输电塔进行Pushover分析。

基于有限差分-谱方法的分数阶Burgers流体的非稳态驻点流动

研究了分数阶Burgers流体通过拉伸平板的非稳态驻点流动问题。将分数阶导数引入Burgers流体模型可以更好地模拟流动过程,但也增加了模型的复杂性和求解难度。首次运用有限差分-谱方法求解分数阶Burgers流体模型,离散格式构造简单有效。采用谱方法对控制方程中的空间项进行离散,利用有限差分方法分别结合L-1和L-2算法离散控制方程中的时间项,给出了两种离散格式,并且通过构造数值算例证明了离散格式的收敛性。结果表明,在靠近平板处,速度随着分数阶导数的增加而减小,而无穷远处的流体速度呈现出相反的趋势,体现了分数阶导数的记忆特性。此外,雷诺数越小,流体的粘度越大,导致流体速度越大。由于松弛时间参数的松弛特性,靠近平板处松弛时间参数对速度分布有抑制作用,远离平板处松弛时间促进流体流动。

基于残余谱方法的农村居民地遥感提取研究

视觉注意模型通过模拟人类的视觉注意机制而得到图像中最容易引起注意的显著区域.残余谱(spectral residuals,SR)方法是视觉注意模型中的一种,通过分析自然图片在频率域中的log谱来检测图片的显著性目标.将残余谱方法引入到遥感影像中用于获取农村居民地信息,通过比较高分1号、资源3号和WorldView 2这3个不同传感器的卫星影像,试分析遥感影像中不同的波谱和影像不同的获取时间对居民地提取结果的影响.结果表明:卫星影像中RGB组合提取的居民地效果更好,近红外波段在残余谱方法提取居民地时具有消极影响;8月获取的卫星影像用于居民地的提取相比于4月效果更好;残余谱方法用于农村居民地的提取对传感器的选择无明显倾向性.

数值方法求解微分方程的研究——基于切比雪夫多项式的谱方法

谱方法是处理微分方程的常用方法,本文以理论完善的谱方法为基础,详细介绍了切比雪夫多项式通过S-L问题的由来与切比雪夫多项式的部分性质,并利用这些性质将这些正交多项式作为基对函数进行展开,从而数值求解偏微分方程,我们利用案例来展现其具体的运算过程并验证其方法的有效性。

一类非线性双曲Schrdinger方程的谱方法与拟谱方法

考察了一类非线性双曲Schr dinger方程周期初值问题,构造了半离散、全离散谱格式及拟谱格式,证明格式的收敛性与稳定性,最后计算了像孤立子解.

质谱差谱方法及其在中药复方研究中的应用

采用HPLC-ESI-MSn分析得到了复方合煎液中有效部分提取物的指纹图谱数据,通过比对找出对复方指纹谱有贡献的有效成分峰.再用质谱差谱方法处理多级质谱数据,提取不同类型的中性丢失,实现了对复方有效成分化合物的快速分类鉴定.用该法研究了复方柴苓汤有效部分黄芩总黄酮和柴胡总皂苷.

卫星重力梯度向下延拓的谱方法

本文提出在平面近似下解算卫星重力梯度向下延拓问题的谱方法，并采用模拟数据进行了试算，结果表明该方法是有效的。

高温圆管轴对称导波频散特性的谱方法

针对传统寻根法分析圆管导波频散特性效率偏低以及高温环境对频散特性影响的问题,基于Navier位移运动方程及材料参数的温度依赖关系,推导并建立考虑高温影响的圆管轴对称导波的频散特性方程组;运用谱方法快速高效地分析和获取导波频散特性,同时设计相应的算法流程及图形化分析程序;基于谱方法和寻根法开展常温及高温2种工况下的数值算例仿真与分析,并提出一种更易分析的"频散强度"模型.算例结果表明:2种分析方法获取的频散特性完全吻合,而谱方法分析时间明显小于传统寻根法.本研究可为高温圆管轴对称导波检测参数的优化选择及后续信号分析提供理论支持.

极坐标系下泊松方程的拟谱方法

极坐标系下的泊松方程,由于坐标原点的奇异性,给谱方法的实施带来了很大的困难。本文提出了一种新的拟谱方法,在径向上求解区域为[-1,1],采用标准的Gauss-Lobatto配置点;而在角方向上配置点均匀分布在[0,π]内。通过对配置点及空间导数矩阵的处理,成功解决了坐标奇异问题。同时也避免了配置点在原点附近的集中,极大改善了矩阵条件数,减小了舍入误差,从而提高了解的精度。数值实验表明,该方法具有很高的精度。

基于谱方法的点胶过程建模

在电子封装过程中 ,时间 /压力型点胶机有着广泛的应用。它利用压缩空气将一定量的粘接剂(流体 )挤压到基板或基片上。由于整个过程包含气动、液动的作用以及其他非线性因素 ,使得点胶模型难以十分精确。该文基于谱方法对牛顿流体流动过程给出了一个近似模型。综合考虑阀的非线性、连接气管的延时、试管腔和流体的动态特性 ,就得到了一个简单有效的工业点胶机过程模型。仿真和实验验证了所提出的点胶过程模型的准确性。

基于谱方法分析有阻尼负载圆柱壳频散特性

以Chebyshev多项式系为基函数,采用谱方法离散弹性理论的波动方程,建立对应的广义特征值问题。依据壳体结构波运动、内部流体及外部阻尼材料在界面处的位移、应力连续条件,构造此复杂圆柱壳系统广义特征值方程。通过数值求解特征值获得对应频率下波数,进而获得圆柱壳结构的频散曲线。分别讨论充水与否、有阻尼负载圆柱壳的频散曲线,获得有价值结论。

基于谱方法的无向赋权图剖分算法

在多水平方法初始剖分阶段提出了一种基于谱方法的无向赋权图剖分算法SPWUG,给出了基于Lanc-zos迭代计算Laplacian矩阵次小特征值及特征向量的实现细节。SPWUG算法借助Laplacian矩阵次小特征值对应的特征向量,刻画了节点间相对距离,将基于非赋权无向图的Laplacian谱理论在图的剖分应用方面扩展到无向赋权图上,实现了对最小图的初始剖分。基于ISPD98电路测试基准的实验表明,SPWUG算法取得了一定性能的改进。实验分析反映了在多水平方法中,最小图上的全局近似最优剖分可能是初始图的局部最优剖分,需要加强优化阶段的迁移优化算法逃离局部最优的能力。

多点激励下结构随机地震反应分析的反应谱方法

基于随机振动理论,提出了多点激励作用下线性系统随机地震反应分析的均值反应谱方法,给出了结构峰值反应的均值、标准差以及反应平均频率的反应谱组合公式。这可以将反应谱方法推广应用到多点激励结构的抗震可靠度分析中。鉴于组合公式中谱参数和相关系数需要由烦琐的数值积分得到,本文进一步针对它们给出合理的简化计算式,从而使得建议的反应谱方法的计算效率大大增加。最后,以一个双塔斜拉桥为例,对本文方法进行了验证。基于建议方法的计算结果与MonteCarlo模拟结果吻合较好。与经典的多点激励反应谱方法(MSRS法)比较,本文方法具有其无法比拟的计算效率。

多维广义SRLW方程的Chebyshev拟谱方法分析

考虑了一类多维的广义对称正则长波(SRLW)方程的齐次初边值问题Chebyshev拟谱逼近,构造了全离散的Chebyshev拟谱格式。

应用近红外光谱方法在线测定煤中水分

应用近红外光谱方法进行煤质在线分析工作的研究,主要进行煤中水分的测定。阅读了多个光谱图,采用多元回归方法对数据进行了分析和处理,得出回归模型。模型的预测值和人工化验标准值之间的相关系数在0.97,模型的定标标准差为0.5。

一维Burgers方程和KdV方程的广义有限谱方法

给出了高精度的广义有限谱方法·为使方法在时间离散方面保持高精度,采用了Adams-Bashforth预报格式和Adams-Moulton校正格式,为了避免由Korteweg-deVries(KdV)方程的弥散项引起的数值振荡,给出了两种数值稳定器·以Legendre多项式、Chebyshev多项式和Hermite多项式为基函数作为例子,给出的方法与具有分析解的Burgers方程的非线性对流扩散问题和KdV方程的单孤独波和双孤独波传播问题进行了比较,结果非常吻合·