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基于设计思维的初中人工智能活动课设计与实践研究

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基于设计思维的初中人工智能活动课设计与实践研究

作者：陈明君曲阜师范大学

学位级别：硕士

随着智能时代的飞速发展,人工智能技术逐渐渗透到人类生活的各个领域,进而引发教育形态变革。如今数字化校园兴起,为培养人工智能的专业人才,人工智能教育将纳入中小学课程体系。然而,由于我国基础教育阶段的人工智能课程尚在探索之中,... 详细信息

随着智能时代的飞速发展,人工智能技术逐渐渗透到人类生活的各个领域,进而引发教育形态变革。如今数字化校园兴起,为培养人工智能的专业人才,人工智能教育将纳入中小学课程体系。然而,由于我国基础教育阶段的人工智能课程尚在探索之中,存在缺乏顶层设计、师资力量不足等问题。在实际教学过程中教师教学方法单一,偏重于理论讲解、算法编写和智能技术体验,采用单一性评价不利于学生全面发展。设计思维教学法使学生以设计师的认知方式进行思考,通过制作产品获得直接经验,进一步提升创新思维、批判思维、系统思维、问题解决能力以及适应未来所需的终身学习力。因此,设计思维教学法能够改善人工智能课程的现存问题,充当科技与教育系统融合的媒介,开辟人工智能教育新路径。本研究综合运用了文献研究法、访谈法、问卷调查法和实验研究法。首先,立足时代特征阐述研究背景,梳理国内外相关文献了解设计思维的理论基础和研究趋势,并对设计思维模型进行分析、对比和综述。通过分析我国人工智能课程发展现状,找到设计思维和人工智能课程的契合点,并从教育目标、评价指向及两者关系角度分析其可行性。其次,在理论基础上深入基础教育阶段的人工智能课堂、课外培训机构和创客基地开展实地调研,对一线人工智能教师进行访谈,发现当前人工智能课程存在的问题。再次,依据斯坦福大学***设计思维模型,结合初中生的认知发展规律进行改进,设计“共情体验、需求定义、创意构思、原型制作、作品测试与发布会”六阶段非线性、递进式的教学活动。最后,为检验课程设计的科学性和有效性,2023年7月在T市青少年创客教育基地面向初中生开展为期19课时的教学。分别对实验班和对照班进行创意自我效能感和人工智能基础水平前后测,在课程中进行观察记录,组织作品评价,从多个维度收集学生的质性和量化数据,并以访谈的形式评估课程满意度,整合分析数据得出结论。数据分析表明:基于设计思维的人工智能活动课对初中生的人工智能知识和技能获得具有促进作用,并且学生的兴趣、创造性水平和问题解决能力都有所提升,真正实现了“从做中学”。将设计思维教学法与初中人工智能活动课相结合,有助于加速新型信息技术与教育教学融合,为中小学人工智能课程设计提供新思路。

关键词：人工智能设计思维人工智能活动课课程设计

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张家口市生态完整性评估及其影响因素分析

中国生态农业学报(中英文) 2024年

作者：薛倩楠王莹莹史明晰李皓河北师范大学生命科学学院河北省生态环境协同创新中心

城市化、农业生产等人类干扰造成区域生态系统退化，然而目前尚缺乏一套基于生态完整性的区域人类综合影响评估方法。本研究以首都水源涵养功能区和生态环境支撑区——张家口市为例，基于景观条件模型，采用耕地坡度、草地到最近居... 详细信息

城市化、农业生产等人类干扰造成区域生态系统退化，然而目前尚缺乏一套基于生态完整性的区域人类综合影响评估方法。本研究以首都水源涵养功能区和生态环境支撑区——张家口市为例，基于景观条件模型，采用耕地坡度、草地到最近居民点距离、公路等级、城区面积等6种人类干扰指标评估2000年和2022年区域生态完整性，并结合空间自相关、共性分析等多种定量方法，分析生态完整性的高低值聚集特征和主要影响因素。结果表明: 2000—2022年，张家口生态完整性整体呈东部高，中、北、西部低的格局，并且出现东部地区生态完整性进一步改善，其余地区生态完整性不同程度退化的两极化发展趋势。受生态修复项目影响，东部高生态完整性地区随林地块状分布; 受公路建设影响，中部和北部地区形成以市区为中心，沿公路向四周辐射的低生态完整性格局; 受农牧业生产影响，西部地区无明显的生态完整性聚集特征。因此，今后应根据生态完整性评估结果，针对性设计不同地区的具体管理措施，改善区域生态完整性。本研究可为区域生态系统人类综合影响评估提供一套科学方法和技术参考。

关键词：生态完整性人类干扰土地利用空间聚集首都“两区”

石墨烯增韧SiC陶瓷材料的制备及其力学性能研究

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石墨烯增韧SiC陶瓷材料的制备及其力学性能研究

作者：张明君北方民族大学

学位级别：硕士

SiC陶瓷材料具有高硬度、高强度、良好的耐腐蚀性以及耐磨损性,被广泛应用于航空航天、核能等高科技领域,然而其较低的韧性导致应用范围受限。石墨烯是目前已知最薄且最坚硬的二维材料,具有良好的力学、光学、电学和热学性能,是一种优... 详细信息

SiC陶瓷材料具有高硬度、高强度、良好的耐腐蚀性以及耐磨损性,被广泛应用于航空航天、核能等高科技领域,然而其较低的韧性导致应用范围受限。石墨烯是目前已知最薄且最坚硬的二维材料,具有良好的力学、光学、电学和热学性能,是一种优异的增韧材料。论文选择石墨烯作为增韧材料,采用无压固相烧结法制备石墨烯/β-α复合SiC陶瓷,通过SEM、EDS、XRD、Raman、体积密度、抗弯强度、断裂韧性、维氏硬度等测试手段,探究石墨烯添加量对复合SiC陶瓷的体积密度、物相组成、力学性能、增韧机制等影响规律。石墨烯和β-SiC二者协同作用增韧石墨烯/β-α复合SiC陶瓷,制备出高性能的复合陶瓷。添加1 wt.%-3 wt.%的石墨烯制备石墨烯SiC陶瓷,物相组成与拉曼分析结果显示,试样的物相组成由石墨烯相与SiC相组成,存在石墨烯的D、G、2D峰等特征峰,表明石墨烯在高温烧结后仍旧保持原有结构。随着石墨烯添加量的增加,断裂韧性均呈先上升后下降的变化趋势,当石墨烯添加量为1 wt.%时,石墨烯/α-SiC陶瓷最大断裂韧性达5.28±0.25MPa·m,石墨烯/β-SiC陶瓷最大断裂韧性达5.07±0.23 MPa·m,相较于未添加石墨烯的试样断裂韧性分别提高37.86%和35.56%。通过优化石墨烯、α-SiC与β-SiC的配比,利用石墨烯和β-SiC的协同特性改善SiC陶瓷的力学性能,制备高性能石墨烯/β-α复合SiC陶瓷。结果显示,未添加石墨烯时,随着β-SiC添加量的增加,β-α复合SiC陶瓷抗弯强度和断裂韧性均呈现先上升后下降的变化趋势,当β-SiC添加量为10 wt.%时,β-α复合SiC陶瓷抗弯强度与断裂韧性最高达520.1±8.3 MPa与4.85±0.26 MPa·m,比α-SiC的抗弯强度和断裂韧性分别提高27.88%和26.63%。随着石墨烯添加量的增加,石墨烯/β-α复合SiC的体积密度由3.14 g/cm缓慢下降至3.01 g/cm,当石墨烯掺量为1 wt.%时,石墨烯/β-α复合SiC陶瓷抗弯强度为451.1±9.3 MPa,高于1 wt.%石墨烯/α-SiC陶瓷和1 wt.%石墨烯/β-SiC;石墨烯含量增加,断裂韧性呈先上升后降低的变化趋势,石墨烯/β-α复合SiC陶瓷的最大断裂韧性达5.34±0.21 MPa·m,相较于未添加石墨烯的试样断裂韧性有效提高14.10%。石墨烯/β-α复合SiC陶瓷发生断裂的过程中,石墨烯主要通过拔出、裂纹偏转与桥接等机制实现增强增韧SiC陶瓷基体的目的,裂纹传输途中遇到石墨烯,片层结构能够阻挡裂纹继续扩展的路径,裂纹沿着石墨烯片层结构的方向发生偏转扩散,裂纹路径增加,主裂纹长度缩短,裂纹的集中应力被消耗殆尽,同时石墨烯也能够作为桥联单元连接裂纹的上下界面,其高弹性模量能够与裂纹两界面产生粘结力,消耗裂纹扩展能量,阻止裂纹的进一步延伸,达到增韧陶瓷基体的效果。β-SiC经过高温烧结,生成长轴状晶粒可以使得裂纹扩展的过程受到阻碍,裂纹方向发生偏转,石墨烯与β-SiC协同增强增韧。

关键词： SiC 石墨烯断裂韧性增韧机理力学性能

91W-Ni-Fe-Co合金的常温、低温力学性能及微观组织

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第8期55卷 3129-3141页

作者：成会朝石明君罗旭张广卫李昆刘彬中南大学粉末冶金国家重点实验室湖南长沙410083 西安华山钨制品有限公司陕西西安710043

通过粉末冶金方法制备91W-5.5Ni-3.3Fe-0.2Co和91W-5.5Ni-2.5Fe-1Co合金。采用硬度测试、室温低温拉伸试验、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)等方法,研究合金的微观组织演变和室温、低温力学行为。研究结果表明:在室温条件下,Co质量分数为1%... 详细信息

通过粉末冶金方法制备91W-5.5Ni-3.3Fe-0.2Co和91W-5.5Ni-2.5Fe-1Co合金。采用硬度测试、室温低温拉伸试验、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)等方法,研究合金的微观组织演变和室温、低温力学行为。研究结果表明:在室温条件下,Co质量分数为1%的合金的力学性能更优异,抗拉强度和伸长率分别为1 400 MPa和11.7%,拉伸断裂行为以钨解理断裂和黏结相撕裂为主。微观组织上,相比于低Co合金,高Co合金的晶粒更加细小,钨-钨连续度降低,黏结相体积分数提高,黏结相中钨溶解度增大,合金性能得到优化;随着温度降低,2种合金的强度提高,伸长率下降;在-60℃时,高Co合金的伸长率相比于低Co合金的伸长率提高了20%,同时,合金的断裂模式仍以韧性相撕裂为主,而低Co合金在低于-20℃时,断裂由钨解理断裂主导。在一定范围内,Co质量分数增加能抑制杂质元素在晶界处偏聚,提高钨晶粒塑性变形程度,降低低温脆性。

关键词：高密度钨合金钴力学性能断裂模式低温脆性

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泰安市种粮农户农业生产环节外包行为及影响因素研究

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泰安市种粮农户农业生产环节外包行为及影响因素研究

作者：李明君山东农业大学

学位级别：硕士

基于G-四链体/硫黄素T无标记荧光适配体传感器快速检测氟苯尼考

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中国食品学报 2024年第3期24卷 249-257页

作者：史明慧刘若冰崔琦琦于文龙王向红河北农业大学食品科技学院河北保定071000

硫黄素T(ThT)通过非共价相互作用与G-四链体结合,形成G-四链体/ThT复合物,呈现出较强荧光强度,而游离ThT荧光十分微弱。当存在氟苯尼考(FF)时,具有G-四链体结构的适配体(Apt)对靶标的高亲和力,使得Apt/FF复合物形成并释放ThT,荧光强度... 详细信息

硫黄素T(ThT)通过非共价相互作用与G-四链体结合,形成G-四链体/ThT复合物,呈现出较强荧光强度,而游离ThT荧光十分微弱。当存在氟苯尼考(FF)时,具有G-四链体结构的适配体(Apt)对靶标的高亲和力,使得Apt/FF复合物形成并释放ThT,荧光强度降低。基于这一特点,本研究设计一种灵敏快速的现场检测体系,用于检测氟苯尼考,即基于G-四链体/硫黄素T的无标记荧光适配体传感器。该适配体传感器的检测范围为0.0128~200 ng/mL,实际检出限0.0128 ng/mL,检测总时长10 min。同时,对实际加标样品(牛奶和鸡蛋)进行回收率计算,加标回收率在91.2%~117.1%之间。所建立的无标记荧光适配体传感器具有高特异性、成本低、耗时短等优点,可用于实际样品的现场检测。

关键词：适配体 G-四链体硫黄素T 氟苯尼考荧光

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不同状态下白念珠菌SAP2、MRR2与伊曲康唑耐药关系的研究

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中国皮肤性病学杂志 2024年

作者：解明君冯文莉山西医科大学山西医科大学第二医院皮肤性病科

目的初步明确在浮游状态和生物膜状态下白念珠菌毒力因子SAP2和转录因子MRR2对伊曲康唑（ITR）耐药的影响。方法对10株ITR单耐菌株，10株氟康唑（FCA）/ITR/伏立康唑（VRC）全敏感菌株进行SAP2、MRR2基因测序，分析其基因突变对耐药... 详细信息

目的初步明确在浮游状态和生物膜状态下白念珠菌毒力因子SAP2和转录因子MRR2对伊曲康唑（ITR）耐药的影响。方法对10株ITR单耐菌株，10株氟康唑（FCA）/ITR/伏立康唑（VRC）全敏感菌株进行SAP2、MRR2基因测序，分析其基因突变对耐药的影响；通过倒置显微镜及激光共聚焦显微镜观察不同时段下白念珠菌生物膜的形成，并通过酶标仪测定其OD值判断生物膜形成能力与耐药的关系。RT-PCR分别对浮游状态及生物膜状态下临床分离白念珠菌进行SAP2及MRR2表达量的检测，研究二者表达水平与ITR耐药的关系，并对浮游及生物膜状态下MRR2△/△菌株SAP2表达量进行检测，进一步明确MRR2与SAP2的关系。结果通过基因测序发现，SAP2基因无错义突变，MRR2基因测序出现12个错义突变位点；通过RT-PCR发现在不同状态下，耐药菌株组SAP2（浮游/生物膜：1.30±0.39/4.29±1.76）和MRR2（浮游/生物膜：0.95±0.14/1.77±0.80）基因的表达量均高于敏感菌株组（SAP2浮游/生物膜：0.80±0.48/2.59±0.93；MRR2浮游/生物膜：0.49±0.32/0.98±0.64，P<0.05），在生物膜状态下SAP2（3.44±1.63）和MRR2（1.19±0.99）基因的表达水平相比浮游状态下（SAP2/MRR2：1.05±0.50；0.81±0.62）均上调（P<0.05），且在浮游状态下，两基因之间有正相关关系（r=0.66，P<0.05），在浮游及生物膜状态下MRR2△/△菌株SAP2的表达（浮游/生物膜：0.80±0.06/2.15±0.23）相对于标准菌株ATCC11006（浮游/生物膜：1.14±0.07/2.90±0.10）均明显下调（P<0.05）；通过倒置显微镜及激光共聚焦显微镜观察生物膜形成过程发现，所有菌株均形成了菌丝及孢子相互交错的生物膜，并通过测定其OD值发现，耐药菌株组生物膜形成能力（0.24±0.02）明显高于敏感组（0.15±0.02，P<0.001），MRR2△/△菌株的生物膜形成能力（0.12±0.12）明显低于标准菌株组（0.16±0.00，P<0.001）。结论ITR耐药可能与白念珠菌MRR2基因突变有关；在浮游状态和生物膜状态下SAP2和MRR2的高表达都可影响白念珠菌对ITR的耐药，MRR2高表达对SAP2可能存在正向调控关系，从而影响其耐药。

关键词：白念珠菌耐药性生物膜 SAP2 MRR2 伊曲康唑

不同状态下白念珠菌SAP2、MRR2与伊曲康唑耐药的关系

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中国皮肤性病学杂志 2024年第10期 1074-1083页

作者：解明君冯文莉山西医科大学山西医科大学第二医院皮肤性病科

目的初步明确在浮游状态和生物膜状态下白念珠菌毒力因子SAP2和转录因子MRR2对伊曲康唑(ITR)耐药的影响。方法对10株伊曲康唑单耐菌株、10株氟康唑(FCA)/ITR/伏立康唑(VRC)全敏感菌株进行SAP2、MRR2基因测序，分析其基因突变对耐药的... 详细信息

目的初步明确在浮游状态和生物膜状态下白念珠菌毒力因子SAP2和转录因子MRR2对伊曲康唑(ITR)耐药的影响。方法对10株伊曲康唑单耐菌株、10株氟康唑(FCA)/ITR/伏立康唑(VRC)全敏感菌株进行SAP2、MRR2基因测序，分析其基因突变对耐药的影响；通过倒置显微镜及激光共聚焦显微镜观察不同时段下白念珠菌生物膜的形成，并通过酶标仪测定其OD值判断生物膜形成能力与耐药的关系。RT-PCR分别对浮游状态及生物膜状态下临床分离白念珠菌进行SAP2及MRR2表达量的检测，研究二者表达水平与伊曲康唑耐药的关系，并对浮游及生物膜状态下MRR2Δ/Δ菌株SAP2表达量进行检测，进一步明确MRR2与SAP2的关系。结果通过基因测序发现，SAP2基因无错义突变，MRR2基因测序出现12个错义突变位点；通过RT-PCR发现在不同状态下，耐药菌株组SAP2[浮游/生物膜：(1.30±0.39)/(4.29±1.76)]和MRR2[浮游/生物膜：(0.95±0.14)/(1.77±0.80)]基因的表达量均高于敏感菌株组[SAP2浮游/生物膜：(0.80±0.48)/(2.59±0.93);MRR2浮游/生物膜：(0.49±0.32)/(0.98±0.64),P<0.05],在生物膜状态下两基因的表达水平SAP2(3.44±1.63)和MRR2(1.19±0.99)相比浮游状态下[SAP2/MRR2:(1.05±0.50)/(0.81±0.62)]均上调(P<0.05),且在浮游状态下，两基因之间有正相关关系(r=0.66,P<0.05),在浮游及生物膜状态下MRR2Δ/Δ菌株SAP2的表达[浮游/生物膜：(0.80±0.06)/(2.15±0.23)]相对于标准菌株ATCC11006[浮游/生物膜：(1.14±0.07)/(2.90±0.10)]均明显下调(P<0.05);通过倒置显微镜及激光共聚焦显微镜观察生物膜形成过程发现，所有菌株均形成了菌丝及孢子相互交错的生物膜，并通过测定其OD值发现，耐药菌株组生物膜形成能力(0.24±0.02)明显高于敏感组(0.15±0.02,P<0.001),MRR2Δ/Δ菌株的生物膜形成能力(0.12±0.12)明显低于标准菌株组(0.16±0.00,P<0.001)。结论伊曲康唑耐药可能与白念珠菌MRR2基因突变有关；在浮游状态和生物膜状态下SAP2和MRR2的高表达都可影响白念珠菌对伊曲康唑的耐药，MRR2高表达对SAP2可能存在正向调控关系，从而影响其耐药。

关键词：白念珠菌耐药性生物膜 SAP2 MRR2 伊曲康唑

逆断层错动作用下双仓管廊结构力学特性和抗断设计研究

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土木工程学报 2024年第7期57卷 37-50页

作者：王志岗陶连金石城史明刘建功北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

断层蠕滑错动和地震作用对穿越断层及其上覆土层的浅埋地下结构的破坏是极其严重的。通过开展节段双仓管廊结构穿越45°逆断层的1∶30室内相似模型试验,对双仓管廊结构的位移、应变和接触压力分布规律等主要参数开展实时监测,并结合结... 详细信息

断层蠕滑错动和地震作用对穿越断层及其上覆土层的浅埋地下结构的破坏是极其严重的。通过开展节段双仓管廊结构穿越45°逆断层的1∶30室内相似模型试验,对双仓管廊结构的位移、应变和接触压力分布规律等主要参数开展实时监测,并结合结构的渐进破坏过程、破坏模式和分布特征进行深入分析,以清晰揭示逆断层错动作用下节段双仓管廊结构的力学响应规律和致灾机理。结果表明:柔性接头可较好地释放断层蠕滑错动产生的能量和强制位移,并减小施加在结构上的弯曲剪切复合作用。节段衬砌结构的相邻节段影响较小,仅在C~E块的接头处出现局部破坏,避免了结构出现整体坍塌。上盘区域内管廊结构的位移变化明显。靠近断层面的双仓管廊结构的内力响应显著,尤其是70~120cm管廊结构破坏严重,应作为重点设防区域。逆断层错动完成后,双仓管廊结构易出现张拉和压缩破坏,其开裂破坏形式主要有裂缝、环间错台和剥落掉块。可见采用柔性接头措施可有效提高穿越断层的地下结构的抗断性能和震后保通能力。

关键词：逆断层双仓管廊柔性接头模型试验力学行为

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