将第一性原理计算方法引入大学物理仿真实验教学

本文通过探究,给出了适合于大学物理仿真实验教学的第一性原理计算相关的内容,即在导体、半导体以及绝缘体材料中各选取一种典型物质,分析其在零温零压下的最优结构,并在此基础上计算分析能带结构,找到导电性的微观机理.将计算物理知识引入教学,不仅可以引导学生探究物质微观结构,也可通过对高新技术的了解拓宽视野,有助于培养创新型人才.

基于问题教学情境下的初中物理课堂教学实例--以“质量”教学为例

《义务教育物理课程标准(2022年版)》中的“课程实施”指出:教师应该依据学生发展阶段、教学内容特点、教学资源等情况,灵活选用教学方式,促进教学目标的有效达成。初中阶段的学生往往具有较强的好奇心,对自己看到的、听到的、经历的事情探知欲强,但其思维方式和思维逻辑还需要引导和培养。教师通过建构良好的“问题教学”,有利于激活学生思维,促进学生的思维逻辑性,帮助学生逐步掌握解决实际问题的思维路径。通过“质量”一节的教学设计体现问题教学的典型特征。

大概念统摄下的初中物理大单元教学设计——以“机械能”为例

核心素养的出台推动教学设计的改革,“大单元”教学设计可以更好地促进学生核心素养的发展,如何设计大单元教学活动值得进一步探讨.结合现有研究成果,梳理大单元教学设计的路径,并以具体案例展示如何进行大单元教学设计以提升课堂教学效果.结合新课标要求,对人教版物理(八年级下册)教材进行分析,划分本学期的大单元,以“机械能”单元为例,提取大概念统摄本单元教学,采取逆向设计的方法进行大单元教学设计.

研究型大学物理演示与探索实验室建设

对物理演示与探索实验室建设的功能和意义进行了探讨,并对如何建设研究型的演示与探索实验室进行了实践,取得了一定的成效。同时,进一步促进了大学物理理论教学和实验的紧密结合,为师范类物理专业大学生实践能力的培养搭建了新的模式和平台,具有一定的辐射和示范效果。

CAI在大学物理教学改革中的应用研究

大学物理对学生创新能力、探索精神、基础理论和实践能力的培养起着重要作用,而计算机辅助教学代表一种新的教育技术和教学形式,是教学改革的一种流行趋势。文章主要从大学物理多媒体教材、大学物理多媒体试卷评价系统、现代物理科技前沿及发展史窗口和大学物理仿真实验室等四个方面讨论了如何把计算机多媒体技术应用于物理教学改革之中,如何改变传统的教学和管理模式,提高教学效果等问题。

传感器技术在大学物理实验中的应用

传感器把非电学量(如光、力和温度等)的信号变动转换为电信号的变动,再经接口电路同微机连接,就可以实现对现场的实时监控。使传感器同计算机以及接口电路连接在一起,将其在物理实验当中进行应用,能够对实验的数据进行实时在线收集、处理及成像处理,便测量的精度得到提高,实验的过程得以优化。

大学物理实验“课程思政”教学实践探讨

课程思政是“立德树人”的一种育人方法,是焦点,不是终点,它的最高级层次应像是“盐和水”化学反应生出的新产物.大学物理实验课程思政“怎么做”,是教育工作者面临的最大挑战,以课堂教学环节为主线,通过课堂教学案例,从实验教学的知识背景、原理讲解、实验操作、实验报告和平时成绩等维度,介绍了大学物理实验“课程思政”课堂教学策略,最后提出教师自身素养是课程思政建设的关键因素,“教有法但无定法”,物理实验教师要在实践中不断地钻研与探索.

现代信息技术与高中物理教学的融合——以GeoGebra软件为例

在新时代的技术浪潮中,现代信息技术已渗透到社会生活的方方面面,也为打造优质的高中物理课堂提供了更多的可能性。本文就高中物理教学中常用的现代信息技术及其融合途径进行了总结,并以GeoGebra软件为例介绍了其在物理教学中的具体运用。

地方型本科院校大学物理实验线上线下混合式教学实践

大学物理实验是理工科的一门必修基础课,随着新工科建设如火如荼地开展,如何提高大学物理实验的教学质量,让学生主动学习成为教改的首要问题.本文尝试在教学中利用超星学习通+翻转课堂的线上线下混合式教学模式,通过教学实践发现,此种教学模式能有效地调动学生的学习兴趣,让学生有自信,主动地学习,成为学习的主人,同时也分析此种教学模式存在的一些问题,提出了相应的解决方案,为后续的实验和理论教改提供了一定的借鉴和指导作用.

中学物理跨学科实践研究综述

笔者通过整理分析我国中学物理跨学科实践研究的文献发现:自2022年开始其成果数量快速上涨,其研究内容大部分从中学跨学科实践本身出发;其次是对物理跨学科实践的中外对比以及新旧课标相关课程内容分析对比研究;存在着对跨学科教师的培养关注度较少、差异较大的学科之间的跨学科实践研究较少等问题.

大学生“低欲望躺平主义”的表征、溯因和破解策略

大学生“低欲望躺平主义”呈现出唯心主义、娱乐主义、功利主义、虚无主义等样态。它是现实生活内部矛盾、网络社会环境、亚文化和消费主义四个方面综合作用的产物。为了解决该问题,国家和政府要提升社会治理水平,党组织和共青团要重视网络空间的宣传工作,高校要坚守大学生思想政治教育主阵地,大学生要加强主体自觉性。

全球卫星互联网关键技术竞争态势与启示

当前,全球正围绕卫星互联网系统建设开展新一轮太空竞赛,其中低轨卫星通信是继卫星导航之后,世界强国在天基信息系统领域的下一个争夺焦点。研究卫星互联网关键技术在推动卫星和通信技术进步、应对全球挑战、引领未来发展等方面具有重大意义。本文通过构建卫星互联网关键技术体系,检索专利数据,从技术发展趋势、技术竞争主体、技术竞争区域和技术竞争领域等维度综合分析卫星互联网关键技术竞争态势。研究发现,我国卫星互联网发展存在起步较晚、关键技术缺失、产业集群不强、场景应用不足等问题。对此提出发展对策:提前布局未来技术,抢占新兴前沿领域;组建创新联合体,加强关键核心技术攻关;强化产学研深度融合,构建产业生态集群;突出通导遥交叉融合,打造多元化应用场景。

基于Logistic模型和SPC算法的关键技术识别与预测——以卫星互联网为例

识别关键技术有助于在制定技术和市场战略布局中获得先发优势,对我国经济发展、国家安全具有重要意义。文中提出一种融合生命周期与主路径分析的关键技术识别方法,是对已有的研究理论和方法的重要补充。首先,检索相关领域专利数据并进行技术划分;然后,综合运用Lo-gistic模型和SPC算法构建技术轨道,识别关键技术;接着,使用显性技术优势指数比较主要国家技术竞争态势;最后,结合关键技术与技术竞争态势绘制技术路线图,识别技术热点与前沿预测。以卫星互联网为例,阐述该方法的应用过程。研究结果表明,该方法能够较为准确识别出该领域关键技术,揭示全球技术竞争态势,有效实现技术热点识别和未来技术预测;识别出的卫星互联网关键技术,能够为国家发展政策制定与相关产业布局提供参考。

基于多阶有源带通滤波器和在线相关系数的负载在线智能识别

从时域建立了负载在线识别的数学模型,识别任务由硬件和算法共同承担。采用多阶有源带通滤波器进行硬件预处理,从而将功率相差很大的负载信号转换成可以在同一个条件下采集的电压信号。从皮尔逊相关系数出发定义了在线相关系数,将其作为唯一的时域特征参量,并提出“在线相关系数逐渐增大并最终等于1”的判决准则。利用最大值首位对齐法和均值法进行数据处理,采用逐次比较法和筛选法相结合进行识别。实验数据表明:基于带宽为340~900 Hz的五阶有源带通滤波器和STM32处理器中的在线相关算法很好完成了功率相差1500多倍的电磁炉、电饭煲、笔记本电脑、小灯泡等4种负载的任意在线组合的智能识别。

微磁学软件MuMax3与OOMMF及其应用

随着计算机科学技术的进步,微磁学作为磁学的一个重要分支近年来发展迅速.微磁学理论中的Landau-Lifshitz-Gilbert(L-L-G)方程能够有效分析磁矩的运动,但对于大多数较为复杂的自旋结构,研究者只能通过计算机软件进行数值模拟,如MuMax3和Object Oriented MicroMagnetic Framework(OOMMF)这2款最为常用的微磁学软件能够模拟出复杂的自旋结构.对比分析这2款软件,发现MuMax3和OOMMF的计算方法相同,都是利用有限差分法对材料进行离散化,但2款软件的运行环境、计算精度和计算速度存在较大的差异.MuMax3和OOMMF应用较为广泛,能够计算铁磁、反铁磁和亚铁磁等多种磁性材料的性质,可用于研究磁滞回线、温度效应和铁磁相变等多种物理机制.对MuMax3和OOMMF这2款微磁学模拟软件的介绍和对比发现,这2款软件各有优点,有利于科研人员系统地了解这2款软件,为科研人员在选择微磁学模拟软件时提供重要依据.

MEC架构下基于DDPG的车联网任务卸载和资源分配

为了缓解车联网中个体车辆计算资源配置过低而导致的任务处理时延较大的问题,提出了一种移动边缘计算(mobile edge computing,MEC)架构下的动态任务卸载策略和资源分配方案。以最小化全网任务处理时延为目标,将车联网中的任务卸载和资源分配问题建模为马尔可夫决策过程(Markov decision process,MDP),并利用深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)算法进行了问题求解。仿真结果表明,与执行者-评价者(actor-critic,AC)和深度Q网络(deep Q-network,DQN)这2种算法相比,DDPG算法以最快的算法收敛特性获得最小的全网任务处理时延。

基于堆叠稀疏去噪自编码器的混合入侵检测方法

针对高维数据场景下传统入侵检测方法特征提取困难、检测准确率低等问题,提出一种集成多种深度学习模型的混合入侵检测方法.该方法由特征降维算法和混合检测模型2部分组成.首先,利用堆叠稀疏去噪自编码器对原始数据进行特征降维,从而剔除可能存在的噪声干扰和冗余信息.然后,采用一维卷积神经网络和双向门控循环单元学习数据中的空间维度特征和时序维度特征,将融合后的空时特征通过注意力分配不同的权重系数,从而使有用的信息得到更好表达,再经由全连接层训练后进行分类.为检验方案的可行性,在UNSW-NB15数据集上进行验证.结果表明,该模型与其他同类型入侵检测算法相比,拥有更优秀的检测性能,其准确率达到99.57%,误报率仅为0.68%.

基于特征筛选的轻量级层次化钓鱼网站的检测方法研究

针对传统方法难以对大规模钓鱼网站进行批量检测的问题,提出基于特征筛选的轻量级层次化检测方法(lightweight hierarchical detection method based on feature filtering,LHFF).该方法首先使用互信息对原始特征集进行筛选,剔除冗余特征,并将筛选后的特征按照提取特征耗时长短划分为URL特征和网站特征,然后根据划分后的特征,使用轻量级层次化检测框架对钓鱼网站进行检测.实验结果表明,LHFF能够在保障良好检测性能的前提下,减少网站检测所需要的时间,满足对大规模钓鱼网站进行批量检测的需求.

风控热晕下复合贝塞尔高斯光束的模式串扰

采用多层相屏法和快速傅里叶变换法数值求解热晕方程,研究了复合贝塞尔高斯(cBG)光束大气传输过程中受热晕效应的影响。研究发现:由于热晕效应造成的光强和相位畸变,cBG光束会发生相位奇点移动和轨道角动量谱展宽,并产生模式串扰。当风速较小时,大气介质吸收激光产生的热效应较强,导致光束的模式串扰也较强。对于初始角量子数差值较大的cBG光束,其相对串扰能量较小,受热晕效应影响导致的模式串扰较弱。此外,还研究了旋转cBG光束的热晕效应,该光束的旋转特性使其在传输过程中四周都能得到均匀的扩展。因此,相较于非旋转cBG光束,旋转cBG光束的光强分布比更均匀,模式串扰更小。并且,随着旋转cBG光束的径向波数差值的增大,模式串扰减弱。综上,增大初始角量子数差值以及径向波数差值可以有效降低cBG光束的模式串扰。

第一性原理研究ZnS掺V的光学性质和电子结构

运用密度泛函平面波赝势方法(PWP)和广义梯度近似(GGA),对替代式掺杂钒(V)的闪锌矿(ZnS)的超晶胞电子结构进行了计算。研究了ZnS掺杂的光学性质及其电子结构,通过分析发现,光吸收的计算结果与运用配位场理论得到的计算结果以及实验数据符合较好;同时还对引入杂质前后电子结构的异同以及价键的一些性质进行了对比分析:因为杂质V的引入,态密度出现了几个新的峰,并且本体能带向低能方向偏移了大约2.5 eV,V所带正电荷为0.28,比任何一类Zn原子都要小,S—V键的共价性最强、键长最短。