基于以学生为中心的“大学物理”教学改革与实践——以石家庄铁道大学土木工程学院本科生为例

针对“大学物理”因传统的教学模式所带来的教学手段单一、教学内容局限、重结果轻过程等方面存在不足的现状,作者秉承“以学生为中心”的教学理念,基于“知识传授、能力培养、素质提高”协调发展的三位一体的教学目标,从教学设计、教学内容、教学手段、课堂互动四个方面阐述对“大学物理”这门课程的教学改革与实践。实践结果表明,改革后的教学课程极大地提高了学生的学习主动性和课堂参与度,有效提升和促进了课堂教学效果。

大学概率论与数理统计教学方法的探讨

本文通过分析概率论与数理统计的学科特点,针对现在的社会问题和学生的学习情况,从教学的趣味性、生活性、启发性、研究性四个方面进行探索,来调动学生学习的积极性及提高课堂效果。

生活化物理实验在大学物理教学中的实践探究

生活化的物理实验与大学物理的理论教学相融合不仅能提高学生对物理知识的理解和掌握,提升学习物理的兴趣和信心,更对学生创新思维和创新意识的培养起到了推动作用.对标新工科培养人才的要求,紧紧抓住教育部工程认证中以学生为中心的教育理念,以培养更高质量的工程技术人才为最终目标,整理了在大学物理教学中使用到的生活化物理实验教学案例,供相关教研人员参考.

傅里叶级数理论成因分析

在《热的解析理论》等原始文献的基础上探讨傅里叶成功创建其级数理论的原因。傅里叶对函数观念的变革性的认识为其建立级数理论扫清了障碍;受早期声乐理论中简单模式叠加观念启发,傅里叶成功求解了半无穷矩形薄片中的热传导问题,找到了建立其级数理论的思路;他通过解决圆周上离散物体的热传导问题,将三角级数展开式从无穷可微函数扩展至"任意函数";求解热传导方程的需要推动了傅里叶级数理论的建立、拓展与完善。

一种基于模糊决策的大学毕业生学习成绩评测方法

科学地评价大学毕业生的学习成绩,不仅可以为用人单位考查大学生的学习能力提供有力依据,还有利于准确获得教学质量的反馈信息,更有利于大学生对自身的正确认识。利用了模糊数学中的综合评判方法,按照培养计划将所学课程分为德、智、体三个模块,各个模块内部又分为选修课和必修课两个部分,再考虑考试课和考查课的区别,在一级评价中,根据模块内部的各门课程的学分,计算出模块内各门课程的权重。在后面的各级评价中根据模块的重要性分别赋予权重,并使用降半阶梯形法得到评价矩阵,最终建立了一个四层的大学毕业生学习成绩的模糊综合评价系统。使用这种方法对石家庄铁道大学数理系数学与应用数学专业11级毕业生的学习成绩进行模糊综合评判,实践结果表明该评价系统的结果科学合理可靠,能够给用人单位对学生能力的考察提供可靠依据,正确地反馈学校教学质量信息,同时帮助学生科学地评价自我、认识自我。

理工科大学生数学文化素质教育研究

长期以来,高校数学教育者偏重于强调数学的"工具性",把传授数学基础知识和基本运算技能作为主要任务而忽略对学生的理性思维能力、创新精神、创新能力等数学素质的培养。因此,开展数学课程教学改革,充分挖掘数学文化的教育功能,提高大学生的数学文化素养,正逐渐成为高等学校深化大学生人文素质教育的重要内容。

大学物理及实验课程的思政探索与实践

以大学物理和大学物理实验课程为研究对象,以课程思政为目的,采用创新型教学方法,结合互联网信息技术,将社会主义核心价值观、习近平新时代中国特色社会主义思想有机融入课程教学活动之中,实现全方位、全过程、多角度全面育人。

基于OBE教育理念的大学物理开放实验教学模式探索

大学物理实验是理工科学生重要的基础实验课程,对学生能力培养起着不可替代的作用。在国家大力提倡建设新工科的时代背景下,我们基于成果导向的教育理念,对如何更好地完成大学物理实验教学进行了改革与探索,提出了大学物理开放实验教学模式,研究并明确了其中各教学环节间的衔接与联系,为相关教学及教研人员提供了参考。

数学建模思维在大学物理教学中的应用

模型是物理学理论的基础,是我们研究物质世界运动规律的基石。数学建模思维就是在解决实际问题时,恰当地建立模型并用合适的数学手段求解模型,这也是我们希望学生通过大学物理课程的学习而获取的核心能力。本文分析了大学物理教学中使用数学建模思维解决物理问题的标准流程,并总结和整理了大学物理课程涉及的主要模型及其适用范围,供相关教学及教研人员参考。

大学物理中振动和波动方程求解的重难点分析

简谐振动和简谐波是大学物理的重要组成部分,其方程的求解,一直是学生学习的重难点,主要是因为初相位难以确定.旋转矢量法能直观、方便地研究简谐振动,是确定初相位的重要工具,而根据振动曲线或者波形图正确判断振动方向是基于旋转矢量法求解初相位的关键.通过实例阐述了旋转矢量法和振动方向判断方法在简谐振动和平面简谐波求解中的运用,为学生直观、快速且准确地理解和解决简谐振动和简谐波问题提供了良好的思路,将对大学物理教学提供重要的参考.

分数阶Rayleigh-Duffing系统的主共振

利用多尺度法研究了谐波激励下分数阶Rayleigh-Duffing系统的主共振。首先,利用多尺度法得到系统的一次近似解析解,通过数值仿真发现解析解与数值解吻合较好,验证了近似解析解的准确性;然后,建立了稳态解的幅频方程及相频方程,基于Lyapunov稳定性理论得到了稳态解的稳定性条件;最后,通过数值仿真并结合幅频曲线,分析发现非线性刚度系数、线性阻尼系数以及分数阶阶次等参数对系统动力学特性有重要影响,这对此类系统的优化和控制有重要意义。

囊袋式注浆对盾构下穿高速铁路路基沉降的控制效果

高铁路基的沉降变形是影响运营安全的重要因素,盾构下穿既有高铁线路施工可诱发高铁路基沉降变形。为有效控制高铁路基沉降,基于数值模拟探究了囊袋式注浆作为高铁路基沉降主动控制措施的有效性。结果表明:注浆囊袋对其周围土体的影响具有局部性,地层等效塑性应变随注浆体埋深的增加而增大,且塑性区厚度通常小于注浆囊袋膨胀厚度的3.0倍。囊袋的埋设深度和膨胀直径对路基抬升整治范围有影响,囊袋埋设越浅其膨胀后对路基抬升的影响效果越明显,且路基表层的隆起变形曲线符合高斯方程。提出了盾构下穿高铁路基时囊袋式注浆控制措施下路基沉降预测模型,可指导盾构下穿高铁路基的沉降控制。

基于等效面积法的三孔并行海底隧道渗流场解析研究

目前对海底隧道渗流场的研究大多基于单孔隧道,考虑到实际工程常采用三孔并行的排布方式,而隧道互相靠近时渗流场会发生干扰,若采用单孔隧道模型其涌水量计算误差可能超过40%。该文对三孔并行海底隧道渗流场进行理论分析,首先分析了理论解析过程中采用等面积法将多心圆形断面简化为圆形断面的合理性;进而提出三孔并行海底隧道渗流场分析模型,以叠加原理为基础,采用镜像法推导出三孔并行海底隧道渗流场解析解,并将公式进行了退化和数值验证。研究结果表明:按照等面积法将多心圆形断面简化为圆形断面分析对隧道总涌水量影响较小;该文解析解具有一定的精度,可以快速预测三孔并行海底隧道涌水量;由于隧道间的泄压作用,三孔并行海底隧道主隧道周边涌水量分布呈现出非对称性。

基于BP算法的二维阵面推进网格划分方法的优化与应用

在计算流体力学中,网格质量和生成效率对整个算例数值结果精度及运算效率的影响至关重要.本文在BP算法非结构网格阵面推进法的基础上,为达到优化效果,利用阵元法向建立节点筛选算法对生成的网格分类筛选,并构建神经网络结构以及重新设置损失函数和激活函数.最后,利用优化后的方法生成了若干二维非结构三角形网格(以圆柱传热问题、NACA-0012翼型流动问题和一组单节理裂纹扩展问题为例),采用特定方法测试了网格质量和生成耗时,并将其与传统阵面推进法和优化前的结合神经网络阵面推进法进行对比.结果表明,在保证网格质量不下降的前提下,尤其在针对复杂外形网格划分中,优化后的方法较传统阵面推进法缩短了约43%生成时间,较优化前的结合神经网络阵面推进法缩短约25%生成时间,可见网格生成效率明显提高.

基于自信息熵的直觉模糊决策系统的属性约简

针对在直觉模糊集中,利用下近似构建的约简只考虑了下近似而忽略了上近似,从而导致一些信息丢失的问题,基于直觉模糊集的上、下近似提出了3种熵度量,并将其应用于直觉模糊决策信息系统的约简之中。在直觉模糊决策信息系统上定义用于描述直觉模糊关系的3种不确定性度量,分别为平均决策指数、平均安全决策指数以及平均风险决策指数,并在此基础上依次提出了条件信息熵、条件粗糙熵和自信息熵,基于自信息熵给出了相应的约简定义以及属性约简算法。在多个数据集上的实验表明,所提出的属性约简算法与其他算法相比,约简结果更具有优越性以及鲁棒性。

铌酸锂晶体的缺陷结构

铌酸锂是集电光、声光、压电和非线性等性能于一体的人工晶体,在光子学及光电子学等领域具有广泛的应用前景,被誉为“光学硅”或“光子学硅”。近年来随着基于薄膜铌酸锂的集成光子学的迅猛发展,铌酸锂晶体受到更加广泛的关注。然而铌酸锂是一种典型的非化学计量比晶体,其含有大量的本征缺陷,严重影响了晶体性能;同时,铌酸锂晶格对众多杂质离子都有良好的固溶性,而且晶体的性质随着杂质离子的种类和浓度不同产生显著变化。如同单晶硅等半导体材料的缺陷工程,缺陷已经并且必将继续对晶体的性能及铌酸锂集成光子学产生重要影响。本文对铌酸锂晶体的缺陷结构做了一个简要的回顾,尤其是近期涉及薄膜铌酸锂晶体的相关内容,涵盖了本征缺陷结构、非本征缺陷结构、缺陷结构的表征、缺陷结构的理论计算、缺陷结构与晶体性能的构效关系等方面,以期对当前的铌酸锂集成光子学研究贡献微薄之力。

分数阶时滞反馈下Rayleigh-Duffing系统的主共振

利用平均法研究了在参数激励和外激励下,具分数阶时滞反馈的Rayleigh-Duffing系统的主共振.首先,通过平均法求得系统的近似解析解,并且通过数值方法验证了解析解的准确性.建立了稳态响应的幅频方程,并基于Lyapunov稳定性理论得到了稳态解的稳定性条件.最后通过数值仿真并结合幅频曲线分析了系统参数对系统动力学行为的影响.结果表明:参激幅值和外激励幅值造成的多解现象并不相同;时滞对系统幅频曲线的影响具有周期性.

有剩余保修时间阈值的可更新产品检测和预防更换建模与优化

基于两阶段的故障过程概念,对可更新保修产品,进行了有剩余保修时间阈值的周期检测和预防更换建模与优化。产品保修期分为两阶段:检测更换期和最小维修期。检测更换期开始于产品开始运行,当剩余保修期等于阈值时结束。最小维修期是检测更新期结束后直到保修服务终止的一段时间。在检测更换期,制造商进行等间距的周期性检测。如果检测发现产品处于缺陷状态或发生故障,将立即更换。在最小维修期,制造商为了降低服务成本,不实施检测和更换,对发生的故障只进行最小维修。从制造商角度出发,得到使单位时间内平均保修费用最小的剩余保修时间阈值和检测间隔。

一类非线性金融系统的多尺度效应研究

文章基于一类经典非线性金融系统,考虑慢变投资参数扰动,发现金融系统运行中存在奇异非混沌簇发振荡、混沌簇发振荡现象。利用分岔理论和快慢分析法,给出了自治系统调节快慢非自治系统行为的动力学机理。BP型奇异非混沌簇发振荡与自治系统的叉形分岔和稳定焦点吸引子有关,同时非自治系统振荡的奇异性是由于受到自治系统叉形分岔产生的对称焦点吸引子的吸引,导致非自治系统单向访问对称吸引子出现“随机性”,即随机地出现上上行、下下行的运动模式。随着参数的变化,BP-HP混沌簇发振荡出现,这与自治系统的叉形分岔、Hopf分岔、稳定焦点和稳定极限环吸引子密切相关,同时非自治系统双向访问对称吸引子都出现“随机性”,即上上行、下下行、上下行、下上行这四种运动模式会随机出现,导致奇异非混沌簇发演变为混沌簇发。最后,给出了单位投资成本扰动幅值变化对分岔和簇发振荡产生的影响规律。

基于不确定理论的结构性人民币存款产品的定价

结构性人民币存款产品和人民币存款不同。它是一种能使投资者在承担一定风险的基础上,获得比人民币存款更高收益的金融产品。在不确定理论的框架下,分别对无收益率上限的保本型股票指数挂钩结构性人民币存款产品与股票指数挂钩结构性人民币存款产品进行定价,并给出了相应的数值例子。最后,应用Matlab软件对这两种金融产品进行了风险分析,为投资者购买该类产品提供了合理的建议。