人机争论探究法:一种争论式智能会话机器人支持的学生高阶思维能力培养模式探索

大量学生利用生成式人工智能生成作业,导致了学生高阶思维能力难以有效培养。在人机会话中嵌入“争论噪音”,将是解决这一问题的可能途径。研究采用准实验研究设计,基于高阶思维、建构主义和争论学习理论,利用文心一言、学习分析和腾讯QQ等技术工具,开发了争论式智能会话机器人,构建了人机争论探究法教学模式。结果表明,实验组的学习成绩、批判性思维能力、问题解决能力和学习态度显著优于对照组,但是创新能力效果不显著。为提高人机争论学习效果,教师需要构建特定的高阶思维学习支架,优化人机争论学习的算法机制,培养学生的人机争论素养,研制师生机三元协同争论机制。

用T4C模式培养高阶能力:对杜威教学法的重建

约翰·杜威的五步教学法在教育领域具有重要意义。本研究重新审视了杜威的五步教学法,强调该教学法忽视的杜威哲学中的要素:民主、共同体中的交流与合作、对工具的使用、对结果的反思,以及最终作品的产生和共同体的改善。本文通过深入研究杜威著作,结合其中蕴含的其他重要要素提出了T4C模式。T4C模式强调个体的探究性学习(C1代表批判性思维和问题解决,杜威称之为反思性思维或实践)是在共同体中利用工具(Tools,如概念、技术等)以合作(C2)和交流(C3)的方式开展的。这种探究性学习的预期结果是获得创造性的新体验和新工具(C4)。T4C模式为现代社会所迫切需要的工具使用能力、批判性思维、交流能力、合作能力和创新能力等高阶能力,提供了培养框架,其本质在于用高阶能力培养高阶能力,有助于实现杜威社会政治理想中民主与教育的根本关联。

基于培养新型高阶中医药人才的中药炮制教学改革

在实现中华民族伟大复兴中国梦的大背景下,我国政府出台多项政策推动中医药发展,同时也对培养符合时代和社会需求的中医药人才提出更高的要求。中药炮制是中医药的重要特色,该课程在中药人才培养中具有重要的地位。文章以培养新型高阶中医药人才为教育目标,从教学理念、教学方法、评价体系3个方面对中药炮制教学进行了大胆的改革与实践。结果表明,在教学相长的同时,教学改革不仅大大增强了学生们的专业自信、文化自信,更激发了学生们改革创新的意识、对行业发展的思考和对民族复兴的责任感。

科学高阶思维的本质探寻与分层解构

科学高阶思维作为科学素养的核心要素,是科学教育与科技创新人才培养的重要内容。基于此,研究通过探寻科学高阶思维的本质,论证了思维结构的系统性、思维发展的层次性、思维表征的间接性、思维方式的学科取向性,进而演绎出基础思维方式,经由学科通达至高阶思维的发展路径,构建了思维发展的BDH层级框架。科学高阶思维可解构为科学推理、科学论证、科学建模三项关键维度,其所蕴含的各项基础思维方式需在科学探究实践中逐步达成。在深入理解三种科学高阶思维的内涵后,研究提取出24种基础思维方式,其中通用类10种、推理类5种、论证类5种、建模类4种。最后,研究构建了科学高阶思维实践发展模型,并以学科内容“水循环”为例,展示了基于“5E”教学模式,将学科内容与基础思维方式有效融合的具体实践探究过程,阐释了以基础思维方式作为基本单元的科学高阶思维培养过程和设计范式。

指向高阶思维的六步问题解决法教学探析

培养学生高阶思维常见的问题有课堂教学对培养学生高阶思维能力关注不够、高阶思维的培养滞后于考试评价改革等。指向高阶思维的六步问题解决法可以促进学生审辩思维和创新思维发展,提高其解决问题的能力。在实践中,指向高阶思维的六步问题解决法应遵循问题与情境原则、挑战与创新关联原则、教与学协调原则;指向高阶思维的六步问题解决法的教学设计要树立以学定教、以学为主的理念,从教学思路、教学目标、教学内容、教学环境等几个方面来实施。

高阶伪随机信号在对地通讯中的应用

对地通讯(Through-The-Earth Communication,TTEC)以大地为传播介质,使用低频电磁波来传输信息,在地下工程建设调度、预警、救援中有着重要作用.高阶伪随机信号可同时包含数十个频率,其具有易于实现、频率可控、抗干扰能力强的特点,有应用于对地通讯的潜力和价值.鉴于此,本文提出一种基于高阶伪随机信号的对地通讯新方法.通过在高阶伪随机信号中设置静态频组和动态频组,利用静态频组保证多个主频的平均幅值以维持发射稳定性,利用动态频组对通讯信息编码,传输有效信息.在实际工作时,发射端将通讯信息编码转换为高阶伪随机信号,利用长导线源向大地发射,接收端利用电极或者线圈接收电磁信号,经模式识别、时频变换、反向解码转换为有效通讯信息.通过仿真测试和在济南市某煤矿井下试验,完成有效通讯信息的发射、传输、解译等过程,实现了基于高阶伪随机信号的对地通讯方法,验证了方法在地下工程通讯的可行性和可靠性.

研究生高阶思维培养的项目式教学模式研究

项目式教学模式的设计以项目研究为基础,遵循问题导向性、交叉融合性、前瞻研究与动态建设的原则,强调学生的自主探索与协同合作,是培养研究生沟通、合作、创新、批判、决策等高阶思维的最佳教学模式。调研了研究生的兴趣项目,以学生的学习能力、实操能力、理论知识掌握能力、独立思考能力、独立解决问题能力五个核心维度进行评价。实践效果表明:项目式教学对学生在学习能力、实操能力与理论知识应用能力的培养方面效果尤为突出,对独立思考能力与独立解决问题的能力培养稍弱,是后期教学改革的重点;充分说明了此种教学模式符合当代研究生的学习需求及其个人能力发展需要。项目式教学可为教师开展教学设计与案例研讨、教学资源建设与运用、教学改革,以及研究并遵循教学之道提供借鉴。

一种低温度系数高阶补偿基准电压电路设计

基准电压对模拟系统的性能与精度有着至关重要的影响.一般的曲率补偿仅能消除与温度相关的二阶项,难以满足某些电路对高精度的要求.现有的电路存在温度系数较高的问题,亟须对更高阶进行补偿.本文提出了一种新的高阶曲率补偿方法,通过利用CMOS晶体管亚阈值特性设计,成功实现了一种低温度系数电压基准电路.该方法首先利用两个不同温度系数的电流流过相同的亚阈值区CMOS晶体管,产生两个具有不同温度特性的栅源电压.然后,通过对这两个不同温度特性的栅源电压进行相减,产生对数电压,并与一阶补偿电压进行加权叠加,从而实现高阶补偿.为了提高电源抑制比(PSRR),该电路采用了高增益负反馈回路,避免了传统电压基准电路中放大器的使用,进一步地降低了功耗.本设计基于0.18μm CMOS工艺,在Cadence软件下完成电路设计、版图设计与仿真验证.仿真结果显示,该电路正常工作电压范围为1.6~3 V,在2 V的工作电压下,基准电压输出295 mV,在-45~125℃范围内温度系数为1.26 ppm/℃,PSRR为51.1 dB@1 kHz,最大静态电流为8.9μA.结果表明,该基准电压电路能够满足高精度集成电路系统的需求.

一种用于电液位置伺服系统控制的高阶滑模控制器的设计

这里提出了一种用于电液位置伺服系统控制的高阶滑模控制器的设计,以提高电液位置伺服系统的控制准确度。从电液伺服系统的构造出发,分析了其组成结果与工作过程。以外界输入电压为依据,求取了滑阀的动力学模型,通过液压缸两个子缸压力差值形成的负载压力,计算出了滑阀动态运动时产生的流量,并通过负载压力得出了负载的位移平衡方程,进而以滑阀位移、负载位移及输入电压等系统的状态参数,获取了电液伺服系统的动力学模型。引入超螺旋控制器和广义超螺旋控制器的一般表达形式,以输入电压误差及负载位移误差为依据,构造了系统的滑动面函数,并将滑动面函数的导师与超螺旋控制器相结合,构造了基于超螺旋控制器的滑模控制器,为了提高系统的收敛速度,在基于超螺旋控制器的滑模控制器的基础上,借助广义超螺旋控制器,构造了高阶滑模控制器,以对电液位置伺服系统进行控制。实验结果表明,所提算法不仅具有较好的响应速度,而且对电液位置伺服系统的控制准确度较高,在对目标轨迹跟踪时,所提方法比模糊干扰观测器方法的跟踪准确度提高了33.11%。说明所提方法对电液位置伺服系统具有较好的控制性能。

高阶精度非线性加权格式权函数研究综述

在简述用于捕捉间断的非线性格式发展历程的基础上,依托五阶精度WENO格式,介绍了非线性加权格式在候选模板集选取、光滑度指标计算方法及其与非线性权的函数关系等方面做出的努力。对于非等宽候选模板集的情况,给出了保证非线性加权格式精度的非线性权的量阶关系,强调了光滑度指标计算方法对格式精度和效率的重要性,提出了进一步开展多宽度模板集非线性加权格式研究的建议。

基于高阶空间交互网络的光伏组件热斑故障检测

针对传统红外热斑故障检测算法由于特征表达能力不佳造成算法易受复杂背景干扰以及对密集目标、小目标故障检测精度低的问题,提出一种基于高阶空间交互的光伏组件热斑故障检测网络。首先,设计高阶空间交互模块,并将其引入YOLOv5主干网络进行全局交互建模,提升网络对密集目标的检测精度;其次,为突出复杂背景下故障目标的关键特征,设计基于协同注意力的特征提取模块重构颈部网络;然后,在颈部网络设计多尺度特征增强融合模块以提高检测网络对不同尺度特征的充分利用;最后,设计自适应特征融合检测头以提高模型对小目标的感知能力。实验结果表明,相较于7种经典检测算法,所提出的算法检测精度最高,精度可达84.3%。

基于高阶累积量ESPRIT算法的指数衰减正弦信号参数估计

工程应用中环境噪声多表现为高斯有色噪声,而针对高斯白噪声进行处理的算法失效问题,提出了一种高斯色噪声环境中用于多分量衰减正弦信号频率和衰减因子估计的四阶累积量ESPRIT算法。首先,推导出四阶累积量与观测样本中的自相关矩阵和互相关矩阵之间的关系,求出其四阶累积量矩阵。其次,通过对四阶累积量进行广义特征值分解,根据广义特征值即可得到信号衰减因子和频率的估计值。最后对所提算法进行了仿真实验验证,在混合信噪比为0 dB时,所提算法针对多分量衰减正弦信号角频率和衰减因子的平均估计误差分别为0.002 0πrad和0.002 0。在高斯白噪声和高斯色噪声背景下与ESPRIT算法和Prony算法相比具有更强的噪声抑制能力和更高的估计精度。

基于概率逻辑推理的高阶互补云API推荐方法

云时代,云API作为服务交付、数据交换和能力复制的最佳载体,已成长为当今面向服务软件开发和企业数字化转型不可或缺的核心要素.然而动态开放网络中持续增长的云API在给开发者提供了更多选择的同时,也将其淹没在海量的云API选择之中,设计有效的云API推荐方法就此成为API经济健康发展中迫切要解决的现实问题.但是,现有研究主要利用搜索关键词、服务质量和调用偏好进行建模,生成质量高功能单一的云API推荐列表,没有考虑服务化软件实际开发中开发者对多元化高阶互补云API的客观需要.高阶互补云API推荐旨在为多个查询云API生成多元互补云API列表,要求推荐结果与查询云API均互补,以满足开发者的联合需求.针对此问题,本文提出基于概率逻辑推理的高阶互补云API推荐方法(Probabilistic Logic Reasoning for High-order Complementary Cloud API Recom⁃mendation,PLR4HCCR).首先,通过云API生态真实数据分析论证云API互补推荐需求的必要性和互补关系建模中替补噪声的客观存在,为云API互补推荐问题研究提供动机和数据支持.其次,采用Beta概率嵌入对云API及其之间的关系约束进行编码,以刻画云API间互补关系的不确定性和支持互补逻辑推理.接着,设计由投影、取反和交并三个基本逻辑算子构建的互补关系逻辑推理网络,使查询集中的每个云API获得非对称互补关系感知和替补噪声消解约束下的互补云API表示.然后,引入注意力机制为查询云API的互补云API分配不同权重,增强高阶互补云API基向量的表征能力.在此基础上,采用KL散度度量高阶互补云API基向量与候选云API之间的距离,并根据KL散度排序生成高阶互补性可感知下的云API推荐结果.最后,我们利用两个真实云API数据集在不同阶互补推荐场景下进行实验,实验表明,与传统启发式推荐方法和深度学习推荐方法相比,PLR4HCCR在互补关系感知推理和替补噪声消解方面均具有较大的优势,继而使其在低阶、高阶和混合阶互补云API推荐中均展示出更优的推荐效果和更强的泛化能力.进一步,超参数敏感性实验、实例分析和用户调查验证了方法的有效性、实用性和可行性,这使结合高阶互补关系的云API推荐方法PLR4HCCR不仅更有可能生成开发者满意的结果,而且可有效提升云API服务提供者的收益.

基于高阶幂的单快拍LDACS系统波达方向估计

L波段数字航空通信系统(L band digital aeronautical communication system,LDACS)是未来航空宽带通信重要的基础设施之一,针对LDACS信号容易受到相邻波道大功率测距仪(distance measuring equipment,DME)信号干扰的问题,提出了联合正交投影干扰抑制与单快拍稀疏分解的波达方向(direction of arrival,DOA)估计方法。通过子空间投影抑制DME干扰,然后使用单快拍数据构建伪协方差矩阵,对伪协方差矩阵求高阶幂,之后进行奇异值分解,并利用约束条件求解稀疏解得到期望信号来向的估计值。所提方法使用高阶伪协方差矩阵降低了噪声影响,仅用单快拍就可以准确估计LDACS信号的入射方向。仿真结果表明,改进单快拍高级幂(improved single snapshot high order power,ISS-HOP)L1-SVD算法的估计精度优于ISS-HOP-MUSIC算法。该方法可以有效抑制DME干扰,提高OFDM接收机性能。

高阶思维视域下高中数学问题设计策略

思维能力的培养离不开问题,有效的问题设计是发展高阶思维的有力抓手.从知识形成“联结点”、探究问题“关键点”、问题变式“发散点”这三处设计问题,可将数学课堂问题设计与学生高阶思维的培养结合起来.

高阶煤吸附孔结构特征及其对甲烷吸附能力的影响

孔隙结构对煤层吸附甲烷的能力有显著影响,但目前对高阶煤吸附孔结构特征及其对甲烷吸附能力的影响研究较少。以贵州兴安煤业有限公司糯东煤矿高阶煤样为研究对象,采用低温N2吸附和低温CO_(2)吸附试验,结合分形理论研究了高阶煤吸附孔的孔隙结构特征,并通过高压等温甲烷吸附试验,分析了煤储层物性、孔隙结构特征和分形维数对甲烷吸附能力的影响。结果表明:①高阶煤储层孔隙形态较为单一,多数为两端开放的平行板孔和狭缝型孔,微孔在煤的孔隙结构中占主导地位,其孔体积和孔比表面积占比均大于98%,为气体的富集提供了空间。②以不同孔径段的孔体积占比为权重计算高阶煤孔隙的综合分形维数,微孔分形维数在综合分形维数中占主导地位;煤样孔隙结构具有明显的分形特征,孔隙非均质性较强。③Langmuir模型能很好地描述高阶煤的吸附行为,煤储层物性、孔隙结构和分形维数对甲烷吸附能力影响显著,Langmuir体积与最大镜质体反射率、镜质组含量、灰分含量和水分含量呈线性正相关关系,与惰质组含量呈线性负相关关系;Langmuir体积与吸附孔的孔比表面积和孔体积均呈线性正相关关系,Langmuir体积与分形维数呈弱线性关系。研究结果可为黔西南地区高阶煤层气勘探开发及煤矿瓦斯灾害防治提供理论指导。

结构动力问题的高阶精确时步群积分方法

高阶精确时间积分方法可为与时间相关的高频复杂动力行为提供高精度的预测结果,但既有高阶精确时间积分方法普遍存在计算工作量偏大的问题,难以满足实际结构线性和非线性动力分析日益增长的计算需求。该文提出了一种基于时步群的高阶精确时间积分方法,将p(p≥2)个相邻的未知时步组成待求解的时步群,以结构动力方程积分解为基础构建逐时步群求解结构动态响应的时间积分方案。在对每个时步群进行积分的过程中,无需联立求解方程,仅通过矩阵乘法运算即可一次性地计算得到时步群内全部p个时步的动态响应。数值特性分析以及线性与非线性算例试验均表明,该文算法精度高、稳定性好、数值耗散可控,在选择较大的时间步距情形下依然能够稳定地获得高精度的计算结果。相较传统二阶精度时间积分方法,该文算法的计算效率亦有较大幅度地提高。

埃尔米特梁单元的分块对角与高阶质量矩阵

埃尔米特梁单元常用的集中质量矩阵,是由挠度自由度对应的一致质量矩阵元素通过行求和或节点积分构造.然而,数值结果表明该集中质量矩阵在求解包含自由端的梁振动问题时,会出现频率精度掉阶现象.本文首先从保障质量矩阵最优收敛性的数值积分精度出发,分别针对三次和五次梁单元,发展了质量矩阵的梯度增强节点积分方案.利用梯度增强节点积分方案,可以得到具有分块对角形式的单元质量矩阵,而其组装的整体质量矩阵除边界节点外仍然呈现对角形式.对于两种单元,其分块对角质量矩阵分别具有4阶最优精度和6阶次优精度.再者,将标准一致质量矩阵和具有同阶精度的梯度增强节点积分质量矩阵进行优化组合,建立了具有超收敛特性的高阶质量矩阵.最后,通过数值算例系统验证了三次和五次单元的分块对角与高阶质量矩阵的频率计算精度.

英语语篇教学中的高阶思维培养——以Comfort food一课为例

在高中英语语篇教学中,高阶思维的培养要落在思维的逻辑性、批判性与创新性上。可以在整体理解中引导学生进行推断与概括,培养思维的逻辑性;在内涵挖掘中鼓励学生作出评判并表达观点,培养思维的批判性;在拓展延伸中提升学生在新情境下迁移所学知识解决新问题的能力,培养思维的创新性。

考虑高阶振型效应的大跨度钢桁拱桥瑞利阻尼参数取值研究

为了解高阶振型效应对大跨度钢桁拱桥地震反应的影响机制,以及在采用直接积分法时构建合适的瑞利阻尼矩阵,以某490 m跨径钢桁拱桥为背景,采用SAP 2000软件建立全桥弹性动力计算模型。针对主拱圈上(下)弦杆轴力、弯矩,研究振型参与质量最大的7阶(第1、4、8、11、13、23、49阶)振型反应与总反应的占比关系,并对构建瑞利阻尼矩阵的特征频率选取方法展开研究。结果表明:主拱圈上、下弦杆拱脚区域的轴力主要由1阶振型(第1阶)控制,由拱脚向拱顶过渡,逐渐转变为由2~4阶振型控制,高阶振型效应显著;同一阶振型对主拱圈上、下弦杆轴力贡献率及分布规律的影响不同;对于复杂钢桁拱桥,采用振动方向上振型参与质量较大的2阶振型特征频率构建瑞利阻尼矩阵可能因高估了高阶振型阻尼比,导致除拱脚区域以外的拱圈弦杆杆件轴力计算结果偏小,结构偏于不安全;采用直接积分法对复杂钢桁拱桥进行地震反应分析时,建议选取多阶控制振型构建相应的瑞利阻尼工况,并对其计算结果取包络用于抗震设计。