基于学生视角的课程思政教学效果影响因素研究——以哈尔滨工业大学(威海)微积分课程为例

课程思政对学生的价值观具有引领作用,微积分课程是学生的大学第一课,有必要在微积分课堂上开展课程思政教学。文章通过对授课过程中课程思政教学效果的调查,从学生的视角定量分析了影响课程思政教学效果的因素,并对关键因素进行了教学案例分享与经验总结,以促进后续教学改革方案的调整并为相关课程教师提供可供参考的教学案例、思路和建议。

旋转圆环槽中珠子的动力学性质研究

从非惯性系下的质心运动定理出发,建立空间转动坐标系,研究了珠子在绕竖直轴旋转的圆环槽中相对于环的运动所对应的理论,包括珠子相对于底部和侧壁的不同状态的运动方程,滚滑运动和纯滚动之间的转换条件,运动过程中的科里奥利力以及珠子的平衡位置.实验中忽略空气阻力和非弹性碰撞对珠子运动的影响,研究了环转速、环中心到珠子球心的距离和滑动摩擦系数对珠子运动进程和平衡位置的影响.采用珠子位于环槽内部的简化模型,增加了珠子运动的自由度.

大学物理实验中学生创新思维训练与提升

培养学生的创新意识及创新能力,首先要改变学生的思维方式。大学物理实验可以对学生进行有意识的创新思维训练。结合电表改装实验,介绍了大学物理实验中转变学生思维方式的方法。通过实验中创新思维训练,让学生树立根据物理现象分析物理原理、增强自主解决问题的意识,树立逆向思维和工程思维的意识,引导学生主动思考,不断创新,有利于充分发掘学生的潜能,培养他们积极主动的探索精神、科学的思维能力、创新能力及创新意识。

大学数学类课程授课模式思考:“雨课堂”形式

针对大学数学类课程的特点,分析采用“雨课堂”授课方式的优缺点.结合“雨课堂”授课方式对于大学数学类课程的不足,提出了相应改进建议,为大学数学类课程的有效课堂教学提供了针对性的操作方案.本文对“雨课堂”授课方式的优缺点分析,也可为授课教师根据自身学校具体情形决定是否采取该类授课方式提供参考.

大学物理实验报告成绩自动录入系统的设计与实现

大学物理实验课中动辄就有几万份实验报告成绩需录入教学管理系统,成绩录入一直是一项繁重的工作。通过Python编写实验报告成绩录入程序成功实现了学生学号和报告成绩的自动录入,不仅解决了繁杂的手工录入、按键点击等操作,而且实现了100%的录入准确率,具有非常好的实用价值。

红壤区裸露坡地不同类型次降雨的产流产沙规律

为探究红壤区裸露坡地在不同类型次降雨下的产流产沙规律,研究收集长汀县水土保持科教园红壤裸露坡地径流小区2013年1月至2020年12月共388场降雨—径流—土壤侵蚀观测资料,采用K-means将降雨划分为4类进行分析。结果表明:(1)主要降雨类型有A(短历时、大雨强、小雨量、低频次)、B(长历时、小雨强、大雨量、中频次)、C(中等历时、小雨强、小雨量、高频次)3类,B、C为研究区主要产流产沙来源,贡献85%以上的径流和土壤侵蚀量。(2)次降雨径流深及土壤侵蚀量与降雨量(P)、最大30 min雨强(I 30)和降雨动能(E)呈线性正相关,与降雨侵蚀力(EI 30)呈幂函数关系。但降雨特征对产流产沙的总解释度小于65%,且随着降雨历时的增加而减小。(3)降雨特征与产流产沙存在3种约束关系,其约束线表明降雨特征对次降雨潜在最大产流产沙的影响。其中,潜在最大径流深主要由P和E决定,潜在最大土壤侵蚀量的上限为800~900 t/hm^(2)。从降雨特征单因子影响、综合影响和约束效应3个方面分析了红壤裸露坡地的产流产沙特征,为红壤区水土流失防治提供了数据基础。

强激光与近临界密度等离子体相互作用中的无碰撞静电冲击波产生

本文通过一维粒子模拟(particle-in-cell)方法研究了强激光与近临界密度等离子体相互作用中的弱冲击波和强冲击波产生,并讨论了非相对论和相对论光强以及等离子体密度分布区间对无碰撞冲击波形成的影响.非相对论的弱驱动光与等离子体相互作用产生的是弱冲击波.由于电子加热不充分,电子能谱呈现出双温分布.较低温度的电子对弱冲击波的形成以及质子反射加速有重要作用.弱冲击波加速质子的能谱呈连续分布.在等离子体密度上升沿区间较大时,可观察到后孤子结构向离子声波结构演化并进一步演化为弱冲击波结构的过程.在相对论的强驱动光强下,电子加热比较充分可达到相对论温度,且呈现出单温分布.进一步分析密度分布区间大小对冲击波形成的影响时发现:1)当等离子体密度上升沿区间较大时,离子声波的势垒易被热电子屏蔽且离子声波结构在传输的过程中容易被后续的激光破坏而无法演化为无碰撞冲击波;2)当等离子密度分布区间较小时,离子声波中加速电场的有效距离(即德拜长度)和持续时间更长,这导致其结构在传输过程中更加稳定.当离子声波中加速的质子与靶后鞘层场加速的质子之间的速度差满足无碰撞冲击波的离子反射条件时,离子声波进一步演化为强的无碰撞冲击波,同时产生了准单能的质子.

基于滑模方法的不确定分数阶广义系统的鲁棒无源控制

本文研究了基于滑模控制的一类不确定分数阶广义系统的可容许性和鲁棒无源性问题。首先,设计了一种含有奇异矩阵的分数阶积分型切换函数,对其求分数阶导数推导出等效控制,进而得到滑动模态方程。其次,针对滑动模态方程和系统输出方程,利用线性矩阵不等式技巧,给出了系统滑动模态具有鲁棒无源性和可容许性的充分性判据,并进一步建立了鲁棒无源可容许的可解性条件。同时,设计的分数阶滑模控制律保证了闭环系统状态轨迹能够到达预设的切换面。最后,通过一个仿真实例验证了本文结果的有效性。

质谱成像技术在海洋生物中的应用进展

质谱成像是一种以质谱分析为基础的新兴分子影像技术,无须复杂的前处理过程即可对样品中多种被测分子的空间分布进行检测。目前,该技术已被广泛应用于医学、药学、微生物学、食品科学等诸多领域,其在海洋生物领域的应用也逐渐受到关注,为海洋科学基础研究提供了新机遇。本文在对不同质谱成像技术原理和特点进行简述的基础上,从海洋生物所产天然产物、关键代谢元素与体内污染物监测等方面,对近年来质谱成像技术在海洋生物中的研究应用进行了系统综述。

基于核KMeans和SOM神经网络算法的海况聚类分析

为了更加高质量地利用海况数据,避免由复杂因素导致的对海况误判问题,基于KMeans、核技巧、自组织映射(Self-organizing Mapping, SOM)神经网络构建了自组织映射混合核KMeans(SOM-Gaussian and Polynomial Kernel-KMeans, SGPK-KMeans)算法.克服了KMeans对复杂数据聚类效果不佳、核KMeans需要指定聚类数目和对初始聚类中心敏感的问题.通过海况数据聚类实验,将SGPK-KMeans算法的聚类效果与经典KMeans、单核KMeans和SOM神经网络算法进行对比分析.结果表明SGPK-KMeans对于海况数据聚类具有更加稳定的效果且能更加准确的识别出数据中的异常值.

软件可靠性增长模型研究综述

软件可靠性增长模型SRGM(software reliability and growth model)是目前建模可靠性及其过程提高的重要数学工具,对可靠性的评测、保证以及测试资源管控和最优发布研究具有重要作用.对SRGM的核心研究内容与建模流程进行分析,给出了SRGM基本功用.同时,梳理了SRGM的发展演变历程,进而对当前研究现状进行深入剖析,给出当前研究特征.从软件中总的故障个数、故障检测率FDR(fault detection rate)和测试工作量TE(testing-effort)这3个方面对影响SRGM的因素进行了分析.基于作者前期研究中提出的统一性框架模型,对当前典型的解析模型进行了分类比较和分析;对基于有限与无限服务队列模型的SRGM进行分析与讨论;对以率驱动事件过程RDEP(rate-driven event processes)为重点的仿真方法进行剖析.进一步地,为了验证与分析不同模型的差异,对26个典型的模型在公开发表的16个数据集上进行了实验.结果表明,SRGM的性能差异取决于失效数据集的客观性以及研究人员对测试过程进行不同假设下所建立的数学模型的主观性.最后,指出了SRGM面临的挑战、发展趋势和亟待解决的问题.

冠心病患者心脏电-机械活动时间序列的熵分析

基于物理模糊隶属度函数的改进模糊熵(refined fuzzy entropy,r FuzzyEn)在算法的稳定性和抗噪声性能上有显著提升。通过分析5分钟心动周期(RR interval,RRI)和收缩间期(systolic time interval,STI)序列,进一步检验了r FuzzyEn用于分析心脏电-机械活动时间序列的性能。同时,将物理模糊隶属度函数引入互模糊熵(cross fuzzy entropy,C-FuzzyEn),提出改进的互模糊熵(refined C-FuzzyEn,r C-FuzzyEn)算法。使用所提出的r C-FuzzyEn算法,分析了冠心病患者和健康志愿者的RRI-STI序列耦合性,并与传统的互样本熵(cross sample entropy,C-Samp En)和互模糊熵(C-FuzzyEn)进行对比。结果表明,相较于C-Samp En和C-FuzzyEn,所提出r C-FuzzyEn算法的区分能力显著提高,可用于区分冠心病患者和健康志愿者。

超音速高密度喷流对撞过程中的高效能量转移

在双锥对撞点火激光核聚变方案中,两个锥口相距约100μm放置的金锥内氘氚球冠靶在高功率纳秒激光烧蚀驱动下,获得沿金锥的球对称压缩和加速,形成沿着金锥轴向的超音速高密度喷流,出射喷流在两个金锥的几何中心发生对撞减速并形成聚变密度等离子体.在对撞过程中,高速运动喷流的动能转化为内能,实现对等离子体的预加热,与此同时,皮秒拍瓦激光产生的高能快电子从垂直方向入射并加热高密度等离子体,使其快速升温达到聚变温度,实现聚变点火.2020年在中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光联合实验室神光Ⅱ升级激光装置上,我们利用总能量为10 kJ的八路纳秒激光进行了两轮实验.实验利用包括X射线汤姆逊散射、硬X射线单色背光成像、X射线条纹和分幅成像等多种主动、被动诊断方法对超音速高密度喷流对撞过程进行了高时空分辨研究,实验测量发现,在单锥口形成的超音速等离子体喷流密度为5.5—8 g/cm^(3);在对撞过程中形成了阻滞时间约200 ps的高密度等离子体,中心密度达到了(46±24)g/cm3.通过对等离子的温度、速度的分析发现,对撞过程中动能到内能的转换效率高达89.5%.

一类具时滞SIR传染病模型的动力行为

分析传染病模型的稳定性,并考虑到已感染者对易感染者的作用的时滞影响.文中首先在R_0<1时,构造一个Lyapunov泛函,证明了无病平衡点的全局渐近稳定性.当R_0>1时,证明了正平衡点的局部渐近稳定性和持久性.

一类带有非线性接触率的SIR传染病模型的稳定性

分析传染病模型的稳定性,并考虑到已感染者对易感染者的作用是非线性的.文中首先研究了传染病模型解的正性和最终有界性.在此基础上,当基本再生数满足一定条件时,构造一个满足条件的Lyapunov函数,证明了无病平衡点的全局稳定性.

融合课程思政的大学物理实验学生创新能力培养路径实践

为了解决学生缺乏独立思考、教学模式固定等“痛点”问题,大学物理实验课建立了以思想政治教育为指导,以解决具体问题为导向,以各种教学平台和课后自主实验为载体,以教师分层次、个性化的引导为途径,以提高学生的创新能力和科学素养为目标,学生在开放式的教学模式下进行深度学习的新的教育培养模式.该模式以问题为导向引导创新,课内课外相融合逐步创新,以思政教育为引领,激发创新,使学生的知识、能力和素养得到全方位的锻炼.在此教学模式下,学生发表科研论文5篇,获得物理科技创新类竞赛国家级奖励10余项和省部级奖励50余项,教学成效显著.

朝代循环模型的分支方向及稳定性

对于具有时滞的朝代循环模型,当时间延迟到达或穿过临界值时,系统在正平衡点附近出现了一族周期解.应用规范型和中心流形理论给出决定该模型分支方向及分支周期解稳定性的显示表达式.

三种类型汽车的能耗和使用成本的建模研究

本文对电动,传统,混合动力三种类型汽车的能耗和使用成本问题进行了建模、求解及分析.首先定义了电动汽车的能量利用率ηE,根据能量守恒将所有电量转换成汽油消耗量,而传统车型则直接反映到汽油的消耗上,混合动力汽车则综合电动汽车和传统汽车的能耗模型,从而统一能耗水平评价标准.这样,我们就得到了三种不同类型车的能耗模型再进行模型求解以此来分析比较三种类型车哪一种节能效果好.对电动汽车来说,使用成本主要包括驾驶维护成本、报废处理成本,而对传统汽车来说,使用成本主要包括驾驶维护成本、报废处理成本、环境成本和其他成本,混合动力汽车则结合二者使用成本.因此,根据不同车型使用成本类型建立相应的数学模型,按照建立的公式,可以得到电动汽车的使用成本LCC1、传统汽车的使用成本LCC2和混合动力汽车的使用成本LCC3,从而进行模型求解.

飞秒激光制备光纤微孔传感器

为了实现高精度、低成本的液体折射率测量,采用飞秒激光水辅助微加工技术,制备出一种基于微孔结构的单模光纤液体折射率传感器。研究了传感器的传输损耗与孔内液体折射率及微孔长度的关系,利用射线理论分析了传感的机理,讨论了温度对传感器性能的影响。结果表明,该传感器在折射率1.333～1.413区间具有良好的线性响应,灵敏度达到157.48dB/RIU,且不易受温度串扰。该传感器具有结构紧凑、制备简单、高灵敏度、温度不敏感和低成本等优点,在生物化学测量领域中有着广泛的应用前景。

基于遥感卫星组网观测的海洋环境预报技术

基于海洋遥感卫星组网获取的高时空分辨率的风、浪、温盐流等观测数据,发展了大数据预报技术和数值同化模式预报技术,获取了高精度、高分辨率的预报结果,为马六甲海峡、斯里兰卡和霍尔木兹等海峡通道和支点的海洋环境提供安全保障。