在线开放课程优化交互学习的混合式教学设计

依据建构主义认知理论探索在线开放课程混合式教学的设计问题,提出优化交互学习达到有效学习的方案,将混合式教学定位为帮助学生实现自我知识建构的模式,强化运用交互学习的途径,提升学生自我学习探究与综合应用能力。

云计算资源的动态随机扰动的粒子群优化策略

云计算环境中的资源具有动态性和异构性,大规模任务资源分配的目标是最小化完成时间和资源占用,同时具有尽可能好的负载均衡,这是一个非确定性多项式(NP)问题。借鉴智能群体算法的优点,提出基于改进的粒子群优化(PSO)算法构建混合式群体智能调度策略——动态随机扰动的PSO策略(DRDPSO)。首先,将PSO的惯性权重常数修改为变量,实现对求解过程收敛速度的合理控制;其次,缩小每次迭代的搜索范围,在保留候选最优集合的前提下减少无效搜索;然后,引入选择操作,筛选出优质个体并传递到下一代;最后,设计随机扰动,提高候选解的多样性,在一定程度上避免了局部最优陷阱。在Cloud Sim平台上进行了两类仿真测试,结果表明,处理同构任务时,在大部分情况下DRDPSO的指标都优于模拟退火遗传算法(SAGA)和遗传算法(GA)+PSO算法,总执行时间比SAGA减少13. 7%～37. 0%,比GA+PSO减少13. 6%～31. 6%;其资源耗费比SAGA减少9. 8%～17. 1%,比GA+PSO减少0. 6%～31. 1%;其迭代次数比SAGA减少15. 7%～60. 2%,比GA+PSO减少1. 4%～54. 7%;其负载均衡度比SAGA减小8. 1%～18. 5%,比GA+PSO减少2. 7%～15. 3%,且波动幅度最小。处理异构任务时,三种算法表现出相似的规律:CPU型任务的总执行时间最多,混合型任务次之,IO型任务最少,DRDPSO的综合指标最好,较为适合处理多种类型的异构任务,而GA+PSO算法适合快速求解混合型任务,SAGA则适合快速求解IO型任务。所提DRDPSO在处理较大规模的同构和异构任务时,能够较为明显地缩短总的任务执行时间,不同程度地提高资源利用率,并适当兼顾计算节点的负载均衡。

肿瘤特征基因选择的互信息最值过滤原则与粒子群优化算法

基因数据小样本、高维数、高冗余的特点常导致特征基因选择出现"维数灾难"和"过拟合",针对这一问题,提出一种特征基因提取算法——互信息最值过滤原则-惯性权重粒子群优化(MIMVFC-IWPSO)算法。首先,借鉴过滤法的思路,通过计算互信息指标,依据互信息最值过滤原则(MIMVFC)获得特征基因候选子集(FGCS),缩小分类操作的范围,提高特征基因被覆盖的概率;接着,对粒子群优化(PSO)算法进行改进,引入惯性权重实现自调节可变惯性权重粒子群优化(IWPSO)算法,使得在算法迭代初期有着快速的全局优化能力,而在算法后期具有较强的局部搜索能力;最后,运用IWPSO从FGCS中提取核心信息基因子集(CFGS),并基于CFGS对样本进行肿瘤与正常组织的分类。采用3个公开的肿瘤基因表达谱数据进行实验,MIMVFC正确分类率优于信噪比(SNR)、t-检验和信息增益(IG)方法,与卡方统计值(Chi-Square)方法接近,而MIMVFC还能利用IWPSO进一步优化结果。基于相同的FGCS,与目前效果较好的二进制粒子群优化与防治基因算法(BPSO-CGA)相比,IWPSO的运算耗时有所增加,但所获得的CFGS规模减小,准确率提高;而与经典PSO相比,所获得的CFGS规模减小、运算耗时减少、准确率提高。实验结果表明MIMVFC-IWPSO具有较好的综合分类性能,能有效提高准确率和效率,可用于多种肿瘤的特征基因选择,辅助指导分子生物学实验设计和验证。

多受灾点应急救援车辆调度的优化遗传算法

在多个地区发生灾害后,迫切需要及时救援和物资的快速运输,从仓库调拨物资到受灾点,交通网络规模较大,运输货物类型多样,并且要满足各个受灾点的资源需求、实时路况、运抵时限要求等多个目标约束条件,车辆调度具有较大难度.为解决多重约束带来的困难,根据遗传算法的生物进化理论和群体遗传学机制,建立了车辆应急运输的多目标优化问题模型,设计合适的序列编码方式表示车辆行进路线及运输货物类型;建立了新的优化遗传算法,从编码方式的设计、适应度函数、选择、交叉和变异操作机制的设计三个方面做了创新改进,主动保持优良基因,根据阶段进展调节交叉和变异概率,有效提高好的新模式的产生几率,较好地克服了已有方法的早熟局部收敛所导致的结果偏差较大的不足.多个仿真实验结果表明,优化遗传算法比已有算法在满足送达时限以及送达时间的总长度等方面均有较大提高,对于复杂的调度任务,在保证运抵时限的前提下,可占用更少的车辆,花费更少的行进时间完成物资运输,从而满足多受灾点对物资的实时性需求.

基于解剖结构和动作电位的心室电活动仿真方法

组成心脏的心肌细胞具有自身的电活动特点,心脏通过传导系统协调全心脏心肌细胞的电活动,引起心脏的功能性机械运动。传统的医学实验方法难以复制心脏的电活动模型和直接观察心脏电活动的演变过程,而心电活动的仿真可以模拟心脏电兴奋的传播演变过程,对复杂生物系统进行直接观测。本文在分析心脏解剖结构的基础上,通过算法仿真兴奋在心肌细胞之间的传递过程,计算出各心肌细胞的电活动。本文设计了一个体现心肌纤维走向和心室细胞分层结构的几何结构模型,对不同层的心肌细胞赋予不同动作电位模型,实现了兴奋在心室肌细胞之间的传递和各心室肌细胞的电活动,并以剖切三维显示来观察兴奋过程。本文中的方法兼顾了计算量和效率,使得高分辨率的基于解剖结构和细胞电生理的心室电活动仿真在普通PC机上实现,取得了较好的仿真效果。

优化病理生理学实验课教学

病理生理学是一门医学基础理论学科 ,是沟通基础医学和临床医学的桥梁 ,理论性和实践性都很强。病生课要求学生运用医学基础知识来分析和认识疾病的发生发展和转归的过程。以往学生们普遍感到病生课程难学 ,分析原因有两个方面 :一方面是基础知识不够扎实 ;另一方面是对实验课不够重视。目前教育领域正在进行着巨大的变革和发展 ,教学内容增多 ,更新很快 ,教学方法和手段也在不断改进提高。有专家指出 ,医学教育必须改变单纯传授知识的传统观念 ,应当更加重视综合运用知识的训练 ,即能力的培养。实验课是医学教学中的一个重要部分 ,由于大部分实验是不允许在人身上进行的 ,这就需要在动物身上复制人类疾病的模型。病生课中安排了一定量的动物实验 ,通过动物实验使得学生学会和了解复制人类疾病动物模型的基本方法 ,掌握实验操作的基本技能 ,提高动手能力 ,为以后临床工作打下基础 ;同时加深对课堂讲授的理论知识的理解 ,巩固学习效果 ;通过具体操作和实验设计 ,还能培养独立思考和分析问题的能力。目前由于教学经费的相对下降 ,实验动物和实验仪器的购买受到限制 ,就更有必要调整、改进带教方法。在这两方面压力和策动下 ,我们努力进行实验课的教学改革...

基于解剖结构和动作电位的心室电活动仿真实现

心脏电活动的计算机仿真成为心电研究的一个热点。建立了一个带心肌纤维走向、心室细胞分层的心室几何结构模型,通过对不同层的心肌细胞赋予不同动作电位模型,采用并行算法用C语言编程,在PC机上实现了兴奋在心室肌细胞之间的传递和各心室肌细胞的电活动,通过心室的剖切三维显示来观察心室各部分的兴奋过程。该方法兼顾了计算量和效率,通过优化算法,使得高分辨率的基于解剖结构和细胞电生理的心室电活动仿真在PC机上实现,取得了较好的仿真效果。

分形方法在心电仿真中的应用

在基于细胞电生理的心电活动仿真中,传导系统非常重要,但由于Purkinje纤维分布的复杂性使得心室传导系统的构建非常困难。根据Purkinje纤维分布特点,用分形理论对心室传导系统进行了描述,并采用分形树模型,基于文法规则,提出了分形树的生成规则,通过分形树的曲面生长算法实现心室Purkinje传导系统的构建。该模型应用于三维心室电活动仿真中,取得了较好效果。

灾害救援实时最快通行路径算法

灾害救援需要物资人力的快速运输,而突发灾害常会影响到道路的通行状态,研究道路网络动态变化情况下救援车辆的实时最快通行路径算法,具有重要的经济和社会意义.针对灾害发生后道路状况多变突变的情况,提出一种实时最快通行路径求解算法ARFTP(Algorithm of Real-time Fastest Traffic Path),将结点进行分类筛选,依据相应准则进行运算,减少了需要重新计算的结点和路径数量.当车辆行驶在原定救援最快通行路径上时,实时收到路段变化信息,根据ARFTP求解策略可快速求出新的最快通行路径.通过仿真验证了算法的有效性和效率,对提高灾害救援运输效率具有一定的意义.

常规导联与头胸导联对急性正后壁心肌梗死心电图定位诊断的比较

目的观察在对急性正后壁心肌梗死心电图定位诊断方面,头胸导联是否具有与常规导联一样的价值。方法对于健康人和经冠状动脉造影和超声心动图确诊的急性正后壁心肌梗死患者,同步记录常规导联心电图和头胸导联心电图各一份,由两位不知情的资深电生理医生进行分析诊断。而后由观察者将两种体表心电图的诊断结果与冠脉造影的结果、以及健康人的结果相对照,分别计算出两种导联系统对急性正后壁心肌梗死心电图诊断的符合率和假阳性率,并作!2检验进行比较。结果本实验包括由全国12家大医院提供的急性正后壁心肌梗死患者32例,和健康人68例。常规导联心电图对急性正后壁心肌梗死的诊断符合率为93.8%(30/32)、假阳性率13.2%(9/68);而头胸导联心电图的诊断符合率为100%(32/32)、假阳性率0%(0/32)。头胸导联诊断急性正后壁心肌梗死的符合率高于常规导联,但无统计学上的显著性差异(P>0.05);假阳性率低于常规导联,且有统计学上的显著差异(P<0.05)。结论在对急性正后壁心肌梗死的定位诊断方面,头胸导联以其较低的假阳性率而优于常规导联。

道路突发中断情况下实时最短路径快速求解算法

针对灾害救援中突发道路中断所导致原有最短路径失效的情况,提出一种实时最短路径快速求解算法FARSP。当车辆行驶在原定救援最短路径上,收到某些路径无法通行的突发信息时,根据所设计的求解策略,将节点进行判断并实现分类,依据多个不同的处理规则分别展开计算,减少了需要重新计算的节点和路径数量,快速求出新的最短路径。多个案例的仿真实验验证了算法的正确性、有效性,与经典算法Dijkstra所获得的标准结果比较,本算法最短路径总长度相同率达到85%～100%,总长度误差率为0～4%,而速度比随着网络规模的增大而显著增长,最大可达24.2∶1。应用该算法在道路突发中断情况下能够高效求得新的实时最短路径,有效减少灾害救援运输时间,提高救援效率,从而更好地实施应急救助。

豚鼠离体心脏心电场分布的研究

目的确定豚鼠心电场的分布本质。方法将26只离体豚鼠心脏浸入蒸馏水和生理盐水中,将参比点置于远离心电场源的零电位,记录3个平面左、右心室侧和与之垂直的前后侧共4个方向上不同距离的心电图。结果每一平面4个方向上共16个点在两种溶液中都记录到以正波为主的心电图。结论排除导联参比点对体表标测的影响,心电场一致向外的分布方式表明心电场不是偶极场,可能是一个拟球面分布的单源场。

常规导联与头胸导联对急性下壁心肌梗死心电图定位诊断的比较

目的:观察急性下壁心肌梗死心电图定位诊断方面,头胸导联是否具有与常规导联一样的价值.方法:对于正常人和经冠状动脉造影确诊的急性下壁心肌梗死患者,同步记录常规导联心电图和头胸导联心电图各一份,由两位不知情的资深电生理医生进行分析诊断.而后由观察者将两种体表心电图的诊断结果与冠脉造影的结果、以及正常人的结果相对照,分别计算出两种导联系统对急性下壁心肌梗死心电图诊断的准确率和假阳性率,并作χ2检验进行比较.结果:本实验包括由全国十二家大医院提供的急性下壁心肌梗死患者48例和正常人52例.常规导联心电图对急性下壁心肌梗死的诊断准确率为93.7%(42/48)、假阳性率为19.2%(10/52);而头胸导联心电图的诊断准确率为97.9%(44/48)、假阳性率为0(0/52).头胸导联诊断急性下壁心肌梗死的准确率高于常规导联,但无统计学差异(P>0.05);假阳性率低于常规导联,且有统计学差异(P<0.05).结论:在对急性下壁心肌梗死的定位诊断方面,头胸导联以其较低的假阳性率而优于常规导联.

基于改进水平集图像分割方法的乳腺超声病灶提取

准确高效的乳腺超声病灶提取技术具有重要应用价值,但超声图像灰度不均匀、伪影重、噪声强、乳腺病灶区域与周围组织相似度较高等特有属性给自动分割带来很大挑战。RSF模型是一种较为成功的图像分割方法,但对初始轮廓和噪声较敏感,直接用于病灶提取有待改进。针对图像局部分割需求,通过预提取初始分割区域作为水平集的初始条件,有助于提高分割精度;以局部能量为主导,较好地处理灰度不匀的超声特质,增加全局能量项以使零水平集能够更好地定位在弱边界;引入灰度变化率作用以提高轮廓在灰度匀质部分的演化速度。分割实验结果表明,该方法能较为准确地定位乳腺超声病灶,有一定的临床参考价值。

不同参比点豚鼠体表心电图的比较

目的 比较不同参比点豚鼠体表的心电图。方法 取30只成年豚鼠，分别以中心电端和右前额为参比点，同步记录豚鼠第1、4、7肋间隙环胸3圈18个点的心电图。比较相同测试点中不同的参比点的两组心电图R（r）波振幅。结果 以右前额为参比点记录的心电图R（r）波振幅比以中心电端为参比点的心电图R（r）波振幅大，具显著性差异（P<0.05）。结论 右前额作为记录心电图的参比点要比中心电端优越。

家兔复制高血钾模型的给药装置的改进与使用

家兔复制高血钾模型的给药装置的改进与使用第一军医大学（广州５１０５１５）农德斌喻德旷尹炳生朱佐江田玉荣病理生理学教学实验中复制高血钾模型时，给ＫＣｌ液的途径多采用小儿头皮针作耳缘静脉推注或滴注，但前者推注ＫＣｌ液速度不易掌握，且不能保持恒速；后者在更...

基于有源RFID和LAMP技术的母婴安全监护系统开发

为保障新生儿的健康与安全,结合医院信息化发展的趋势与要求,提出一种基于无线射频(Radio frequency identification,RFID)技术和计算机网络应用的母婴安全监护系统(Maternal-infant Safety and Surveillance System,MISS)的构建方案。在具体的实现中,以有源RFID设备作为底层数据的采集终端,实现对婴儿状态信息的实时获取与存储,以开源LAMP(LINUX+Apache+MySQL+PHP)技术框架作为上层应用的开发基础,实现浏览器/服务器(Browser/Server,B/S)模式下系统软件的总体设计。母婴安全监护系统运维在网络平台之上,可以给监护人员提供便捷的访问服务以及实时可靠的监测信息,为实现母婴智能监护提供了有效的医务决策平台。

工学类专业课程思政案例设计与运用

课程教学既是专业知识技能的传授过程,也鲜明地体现了人才培养的价值取向。本文立足高校立德树人的根本任务,将工学类专业课教学与思政课教育目标有机结合起来,寻找课程思政教育的切入点,分析了工学类课程思政案例的内涵和特点,以系统工程的理念规划了课程思政案例层次,并创新设计了多个类型的思政案例和教学方法,充分发挥工学类专业课程教学和育人的双重作用,收到良好的育人效果,形成工学类课程思政教育新思维和新模式,获得专业教育与思政教育的双赢。

一种新的基于Snake模型的方法及病理细胞图像分割应用

Snake模型在图像分割中对于初始轮廓的设置要求高,并且难以逼近凹陷区域。设计了动态外部力,提出了奇偶点对规则,对于轮廓线上的任意关键点都能够计算出其所受到的动态外部力方向,简洁而有效地解决了这两个问题。此外,讨论并确定了轮廓线停止运动的条件,以及无效轮廓线的去除方法。用于病理细胞图像分割测试结果表明效果很好。