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社会性科学议题在高中生物学情境教学中的应用研究

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社会性科学议题在高中生物学情境教学中的应用研究

作者：冯茂实黄冈师范学院

学位级别：硕士

第二次工业革命以来,全世界科学技术飞速发展,科学技术作为第一生产力,一方面科学技术不断发展并且改善人们的生活,另一方面,技术带来的伦理道德问题、技术管理问题、环境治理问题,资源分配问题等也逐渐进入大众视野,这些问题统称为社... 详细信息

第二次工业革命以来,全世界科学技术飞速发展,科学技术作为第一生产力,一方面科学技术不断发展并且改善人们的生活,另一方面,技术带来的伦理道德问题、技术管理问题、环境治理问题,资源分配问题等也逐渐进入大众视野,这些问题统称为社会性科学议题,因此如何在生物学教学中实施教学过程来带领学生认识、分析直至解决相关议题,进而培养学生社会责任素养,落实新课标理念,是目前中学生物学教学研究的方向之一。为了让更多教师能够认识到议题的作用并在课堂中开展相关教学活动,笔者将教师较为熟悉的情境教学策略与社会性科学议题相结合,提出社会性科学议题在高中生物学情境教学中的应用策略,并将其策略应用于课堂实践,为一线中学生物学教师提出教学建议,研究具体如下:第一,梳理社会性科学议题和情境教学两者文献研究现状。通过阅读国内和国外有关文献,明确社会性科学议题和情境教学的概念、相关理论基础及其国内、外研究现状,指出目前社会性科学议题和情境教学之间在研究方向上趋同,具体表现在内容以培养学科核心素养为目标,在教学方式具有多样化趋势,为后面开展社会性科学议题应用于高中生物学情境教学中的可行性研究奠定文献基础。第二,开展可行性研究:一方面在理论层面,通过梳理普通高中五本生物学教材的具体有关社会性科学议题的基本内容,说明社会性科学议题与情境之间的本质联系,另一方面在实践层面,通过随机选取三所不同层次的学校学生进行问卷调查和访谈两所不同学校10名中学一线教师,从学生和教师两个层面了解目前中学课堂中社会性科学议题和情境教学应用情况。调查结果总体显示:社会性科学议题应用整体不深,主要用于课堂导入阶段,其目的主要是激发学生学习兴趣,而情境教学课堂应用较好,但还有深入研究的空间,在课堂实践上可以采用情境教学的方法开展社会性科学议题相关教学活动,说明本研究的可行性,为后续形成具体应用策略提供依据。第三,提出具体应用策略并进行实证研究:首先从理论和实践层面阐明社会性科学议题和情境教学的联系,构建社会性科学议题在高中生物学情境教学的应用策略,在策略提出的基础上,通过“转基因产品的安全性”、“关注生殖性克隆人”和“生物多样性及其保护”三节内容,应用策略设计相应教学设计,通过随机选取HG中学部分班级作为教学设计实施对象,论证该策略的可行性,并提出应用建议。本论文通过提出社会性科学科学议题应用在高中生物学情境教学策略,一方面为从事相关研究人员提供了新的研究方向,极大地丰富了理论研究过程、另一方面为一线教师开展有关社会性科学议题教学活动提供具体方法和教学资源,在实践层面提高了学生的学习效果和强化了教师对于社会性科学议题的理解。

关键词：社会性科学议题高中生物学情境教学应用研究

基于陶瓷基复合材料铠甲的涡轮导叶热防护研究

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推进技术 2024年第2期45卷 143-150页

作者：孙智强吕东朱凯笛刘英实孔星傲大连理工大学能源与动力学院涡轮叶片创新实验室辽宁大连116024

为了加速推进我国高推重比航空发动机研制进程,突破已有高温合金+气膜冷却架构对涡轮叶片承温能力的限制,以及解决陶瓷基复合材料(CMC)涡轮叶片制造难度过大的问题,本文提出了一种在涡轮导向叶片前缘镶嵌CMC铠甲的热防护方案,并通过多... 详细信息

为了加速推进我国高推重比航空发动机研制进程,突破已有高温合金+气膜冷却架构对涡轮叶片承温能力的限制,以及解决陶瓷基复合材料(CMC)涡轮叶片制造难度过大的问题,本文提出了一种在涡轮导向叶片前缘镶嵌CMC铠甲的热防护方案,并通过多工况下的数值仿真,研究了其与典型气膜冷却相比在流动和传热上的差异。相较于后者,在相同的冷气压比1.03下,采用该CMC铠甲结构可以使得冷气质量流量显著降低58%;同时可以利用CMC铠甲与冷气的共同作用,使前缘区的叶片基体冷却效率由0.50显著提升至0.85;通过研究CMC材料导热系数对其自身温度分布影响,探讨了避免铠甲失效的极限燃气温度,相对保守的结果为2017K。有望通过对CMC材料和铠甲结构的进一步性能优化来满足第五代先进航空发动机的需求。

关键词：航空发动机涡轮导向叶片前缘冷却陶瓷基复合材料数值仿真

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桥墩柔性自浮式防撞装置基本结构尺度研究

桥梁建设 2024年第4期54卷 112-118页

作者：邹永超贾恩实武汉理工大学湖北武汉430063 南京工业大学江苏南京211816 中铁大桥勘测设计院集团有限公司湖北武汉430056

为对柔性自浮式防撞装置的结构尺度进行合理设计,提出了该类装置的桥墩抗撞方向截面总宽度最小保障尺度、中间保障尺度和完全保障尺度3种基本结构尺度的概念,并以此确定其合理取值范围。针对设防等级为3000吨级船舶的柔性自浮式防撞装置... 详细信息

为对柔性自浮式防撞装置的结构尺度进行合理设计,提出了该类装置的桥墩抗撞方向截面总宽度最小保障尺度、中间保障尺度和完全保障尺度3种基本结构尺度的概念,并以此确定其合理取值范围。针对设防等级为3000吨级船舶的柔性自浮式防撞装置,采用放样统计的方法,按85%保证率确定不同截面高度防撞装置的最小保障尺度取值;基于机械能守恒原理及有限元法给出完全保障尺度的经验计算公式;结合完全保障尺度及最小保障尺度的取值,考虑桥墩维修量及桥梁安全,给出中间保障尺度的建议值。提出防撞装置的基本结构尺度不应小于最小保障尺度,宜优先满足完全保障尺度,如无条件实现完全保障尺度时,可采用中间保障尺度。

关键词：桥梁防撞防撞装置结构尺度放样统计经验计算公式有限元法

钢管混凝土柱压-扭破坏尺寸效应细观数值分析

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中国科学：技术科学 2024年第4期54卷 747-760页

作者：金浏王仲实玉李冬雷宇霜祝华杰杜修力北京工业大学城市减灾与防灾防护教育部重点实验室北京100124

地震作用下,钢管混凝土柱容易受到扭转作用而发生压-扭破坏,扭矩作用将导致钢管混凝土柱的破坏加剧.本文首先建立了能够同时考虑混凝土非均质特性和混凝土/钢管接触行为的钢管混凝土柱力学分析模型及其数值模拟方法,进而模拟研究了钢管... 详细信息

地震作用下,钢管混凝土柱容易受到扭转作用而发生压-扭破坏,扭矩作用将导致钢管混凝土柱的破坏加剧.本文首先建立了能够同时考虑混凝土非均质特性和混凝土/钢管接触行为的钢管混凝土柱力学分析模型及其数值模拟方法,进而模拟研究了钢管混凝土柱在压-扭联合作用下的失效破坏行为和尺寸效应规律.主要分析了截面尺寸、轴压比、含钢率和截面形状对钢管混凝土柱破坏模式、名义抗扭强度及其尺寸效应行为的影响.结果表明:随轴压比的增大,钢管混凝土柱抗扭承载力呈现先增大后减小的趋势,且当轴压比在0.4左右时,抗扭承载力达到最大值;钢管混凝土柱在压-扭联合作用下存在一定程度的尺寸效应,且根据本文模拟工况,名义抗扭强度下降幅度可达24%;此外,随轴压比的增大,名义抗扭强度的尺寸效应行为呈现先削弱后增强的趋势.基于本文数值试验数据及作者前期研究工作,提出了考虑轴压比和含钢率影响的钢管混凝土柱名义抗扭强度尺寸效应公式.

关键词：钢管混凝土柱压-扭破坏轴压比尺寸效应细观模拟

长大桥梁非通航孔桥船舶撞击风险评估模型及工程应用

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世界桥梁 2024年

作者：贾恩实方海王永刚南京工业大学中铁大桥勘测设计院集团有限公司宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室

针对长大桥梁非通航孔桥船撞风险评估问题,基于风险指数评估方法,考虑船舶信息、航道信息、桥墩信息、水流和风力等关键影响因素,建立船舶碰撞非通航孔的风险评估模型。以某跨海长桥为背景,基于船舶交通流统计数据,从危险性、暴露性和... 详细信息

针对长大桥梁非通航孔桥船撞风险评估问题,基于风险指数评估方法,考虑船舶信息、航道信息、桥墩信息、水流和风力等关键影响因素,建立船舶碰撞非通航孔的风险评估模型。以某跨海长桥为背景,基于船舶交通流统计数据,从危险性、暴露性和脆弱性三方面,对3座主通航孔桥两侧的非通航孔桥船撞风险进行了定量统计分析。结果表明:A通航孔桥两侧非通航孔桥墩船舶撞击风险低,B通航孔桥和C通航孔桥两侧的非通航孔桥墩船舶撞击风险非常高。建议从通航管理、导助航设施、预警措施、拦截措施、应急处置等方面建立综合防护措施来降低非通航孔桥的船撞风险,避免发生船舶碰撞桥梁的事故。

关键词：长大桥梁非通航孔桥桥墩船舶撞击风险评估防范措施

UHPC芯柱板受力性能试验研究与有限元分析

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建筑结构学报 2024年第5期45卷 173-183页

作者：何庆锋宁鹏腾钟易李锦实易伟建湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 长沙远大住宅工业集团股份有限公司湖南长沙410013

为了研究UHPC芯柱板在模块建筑结构中的受力性能,设计并制作了一块足尺UHPC芯柱板,对其进行两边简支的受弯性能试验,获取UHPC芯柱板的承载能力、挠度、裂缝、破坏形态以及截面应变等。试验结果表明:UHPC芯柱板在四点弯曲加载试验中的荷... 详细信息

为了研究UHPC芯柱板在模块建筑结构中的受力性能,设计并制作了一块足尺UHPC芯柱板,对其进行两边简支的受弯性能试验,获取UHPC芯柱板的承载能力、挠度、裂缝、破坏形态以及截面应变等。试验结果表明:UHPC芯柱板在四点弯曲加载试验中的荷载-位移曲线可对应试件受力分为弹性、弹塑性、屈服三阶段;UHPC芯柱板主要破坏模式为弯曲破坏,在弹性阶段,受弯截面符合平截面假定。基于ABAQUS有限元分析软件对UHPC芯柱板受力性能进行数值模拟与参数分析可知,提升UHPC的抗拉强度与受拉纵筋配筋率可以增大板的承载力,两者与板承载力均呈线性增长;当上下面板厚度相同时,构件刚度与承载力会大幅提升,板厚度与承载力呈线性增长;芯柱及肋宽对UHPC芯柱板承载力的影响有限;随着跨高比增大,板整体刚度与承载力会大幅降低,跨高比对受弯承载力影响较小。

关键词： UHPC芯柱板四点弯曲试验有限元模拟受弯承载力

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电极间隙对脉冲电场处理器杀菌效果的影响

高电压技术 2024年第4期50卷 1760-1768页

作者：田野樊文硕卢伟健张冠军常正实西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室西安710049 广东西安交通大学研究院顺德528300

脉冲电场是新型非热杀菌技术,杀菌效率高、有效保留液体食品的营养成分,具有广阔的应用前景。电极间隙作为脉冲电场杀菌处理器的关键指标,决定处理器的电场分布和杀菌效果。为了获得最佳间隙参数,提升杀菌效果,为此设计了共场型脉冲电... 详细信息

脉冲电场是新型非热杀菌技术,杀菌效率高、有效保留液体食品的营养成分,具有广阔的应用前景。电极间隙作为脉冲电场杀菌处理器的关键指标,决定处理器的电场分布和杀菌效果。为了获得最佳间隙参数,提升杀菌效果,为此设计了共场型脉冲电场处理器,电极间距分别为3、5和7 mm,针对固定电导率(等效鲜榨柚子汁电导率)的2种典型细菌(金黄色葡萄球菌和大肠杆菌)菌悬液,研究了脉冲电场的杀菌效果。研究发现,3 mm电极间距所能施加最大电压为18 kV,5、7 mm的可达30 kV;处理时间为120 s时,3种间隙的杀菌效率均可达99.99%。因此,综合考虑电源性能、设备能耗和处理能力,首选3 mm电极间距为处理器的应用参数。评估外施电压幅值对杀菌效果的影响,发现细菌存活量的下降趋势可根据其下降速率分为“慢-快-慢”3个阶段。结合菌悬液上清液蛋白质含量的上升趋势,充分说明了电穿孔应为脉冲电场的主要杀菌机制。

关键词：脉冲电场杀菌电极间隙处理器结构杀菌效果电穿孔

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基于P-中心模型的城市轨道交通线网应急救援站选址研究

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城市轨道交通研究 2024年第9期27卷 80-86页

作者：吴莹陆愈实中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074

[目的]随着城市轨道交通线网的扩大,其系统风险变得更为复杂且不可控。为提高城市轨道交通系统的应急救援能力,需对线网内应急救援站的选址问题展开研究。[方法]将地铁覆盖区域按照城市道路环线进行分区限速,得到任意路径的速度矩阵,结... 详细信息

[目的]随着城市轨道交通线网的扩大,其系统风险变得更为复杂且不可控。为提高城市轨道交通系统的应急救援能力,需对线网内应急救援站的选址问题展开研究。[方法]将地铁覆盖区域按照城市道路环线进行分区限速,得到任意路径的速度矩阵,结合距离矩阵进行转换后得到时间矩阵。在此基础上,计算任意站点间基于时间的最短路径。考虑时间、救援关系、成本3个方面的约束条件,建立了以系统最大救援时间最小化为目标的P-中心选址模型。以武汉市城市轨道交通线网应急救援站选址为案例,应用该模型,并采用自适应遗传算法在MATLAB软件中进行编程求解,得出该线网应急救援站选址的最优方案。[结果及结论]与相似研究相比,该选址方案投入更少但效益更大,充分证明了所提的P-中心模型具有先进性。

关键词：城市轨道交通线网应急救援站选址 P-中心模型自适应遗传算法

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中国水稻甲烷排放空间格局演变与技术减缓潜力分析

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中国环境科学 2024年

作者：李思琪华而实陈敏鹏中国人民大学农业与农村发展学院

本研究基于清单模型估算了1980-2060年县域水稻种植甲烷排放量和单位稻谷产量甲烷的排放强度，分析了常规技术情景(TP)和极限技术情景(MTP)下的减缓潜力. 结果表明， 1980-2020年中国水稻甲烷排放量先降后升， 2020年比1980年下降19%，... 详细信息

本研究基于清单模型估算了1980-2060年县域水稻种植甲烷排放量和单位稻谷产量甲烷的排放强度，分析了常规技术情景(TP)和极限技术情景(MTP)下的减缓潜力. 结果表明， 1980-2020年中国水稻甲烷排放量先降后升， 2020年比1980年下降19%，同时排放强度下降46%. 到2060年，与基准(BAU)情景相比， TP和MTP情景下的甲烷排放量分别减排26%和70%，排放强度分别降低25%和64%. 1980-2020年中国县域水稻种植甲烷排放量和排放强度空间分布格局发生了明显变化，水稻种植甲烷排放量的重心向东北移动347km，排放强度的重心向东南移动411km. 湖南、湖北和江西等南方地区县域水稻种植甲烷排放量和排放强度均呈下降趋势; 新疆、山东和河南等原排放强度较高的地区，水稻种植逐渐被替代，排放强度降低; 东北地区甲烷排放量虽有增加，但排放强度始终保持在较低水平. 未来情景显示，稻田水分管理减缓潜力最大的，对总减缓潜力的贡献率超过60%. 高减缓潜力主要分布在排放量大的区域，例如，湖南、湖北、江西、黑龙江和广东等地区，其平均减缓潜力是其他地区的两倍.

关键词：水稻种植甲烷排放强度减缓潜力空间重心