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核心素养视域下的初中物理习题教学现状与改进对策研究

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核心素养视域下的初中物理习题教学现状与改进对策研究

作者：赵梓丞西北师范大学

学位级别：硕士

《义务教育物理课程标准(2022年版)》指出物理课程培养学生的核心素养,主要包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面。因此,指向学生核心素养培养的初中物理教学成为备受关注的焦点。习题教学作为实现核心素养培养的... 详细信息

《义务教育物理课程标准(2022年版)》指出物理课程培养学生的核心素养,主要包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面。因此,指向学生核心素养培养的初中物理教学成为备受关注的焦点。习题教学作为实现核心素养培养的重要途径,在形成与巩固物理观念、提升科学思维水平、开展基于新问题情境的科学探究、养成科学态度与责任等方面具有重要促进作用。那么,基于核心素养的初中物理习题教学应如何开展、开展得如何,以及如何优化改进,将为提升核心素养的初中物理习题教学提供重要参考。本研究在已有相关研究基础上,结合建构主义学习理论、最近发展区理论等相关理论探析了核心素养视域下的初中物理习题教学应该具备的关键特征和要素,在此基础上编制了核心素养视域下初中物理习题教学现状学生调查问卷和教师访谈提纲,通过初测、修正形成正式问卷并实施调查。调查结果表明,当前样本学校习题教学整体表现处于中等水平,尚有较大提升空间。存在的主要问题有:学生所做物理习题难度偏大、数量偏多、习题选编针对性不强等,学生的物理核心素养培养效率较低,在习题教学中学生的个性差异未得到充分考虑。通过进一步研究发现,问题产生的原因主要有:物理学科内容本身难度较大,以及部分习题教学不注重核心素养培养;当前习题教学中学生核心素养的培养落实情况欠佳,行之有效的习题教学措施缺乏;男女生和不同年级的学生解决物理问题时,存在较大思维习惯差异。针对研究发现的问题,本研究提出相应解决对策如下:一是立足核心素养选择生活中典型性问题作为习题内容,培养学生解决真实情境问题的动机兴趣;二是创设直观情境、问题情境,提高习题教学的具身性,在真实情境中更好地发展学生的核心素养;三是尽可能再现实验,在求真务实的态度中发展科学探究能力;四是加强启发引导,采取“一题多变”,培养学生质疑创新及推理论证的科学思维素养;五是发掘丰富的题干素材,加强学生科学态度与责任的培养;六是充分利用信息技术手段,丰富习题教学的形式和效果。基于以上对策,本研究通过实践应用形成了有针对性效果的教学案例,切实提升在初中物理习题教学中提升学生的物理学科核心素养培养水平。

关键词：核心素养初中物理习题教学教学现状教学对策

基于改进支持向量回归的高浓磨浆系统游离度软测量建模方法

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基于改进支持向量回归的高浓磨浆系统游离度软测量建模方法

作者：赵梓丞东北大学

学位级别：硕士

高浓磨浆作为化学机械制浆生产的关键工序,属于典型的高能耗、低效率过程,其生产运行状况直接决定整个生产流程的纸浆质量和生产能耗。为此,研究高浓磨浆生产过程的建模与控制对于制浆过程的质量控制和节能降耗有着重要的意义。高浓磨... 详细信息

高浓磨浆作为化学机械制浆生产的关键工序,属于典型的高能耗、低效率过程,其生产运行状况直接决定整个生产流程的纸浆质量和生产能耗。为此,研究高浓磨浆生产过程的建模与控制对于制浆过程的质量控制和节能降耗有着重要的意义。高浓磨浆过程工艺机理复杂,具有多变量、强耦合、大时滞和非线性等特征,难以建立精确的数学模型。游离度作为评价纸浆质量的关键工艺指标之一,与纸浆质量特性和整个生产过程的能耗密切相关。然而,高浓磨浆过程中游离度难以通过现有测量手段直接在线检测,目前只能采用人工离线化验方式,但周期较长,难以满足基于游离度的高浓磨机实时监测和实时控制的要求。因此,必须采用有效手段,根据可测的关键生产过程参数建立高浓磨浆系统游离度软测量模型,实现游离度的在线连续估计,为进一步改进高浓磨浆的工艺和设备、实现整个造纸过程的节能降耗提供技术支持。针对上述问题,本文依托国家自然科学基金重点项目“面向节能降耗和纤维形态分布的制浆过程运行优化控制”,采用数据驱动建模技术,研究基于改进支持向量回归的高浓磨浆系统游离度软测量建模方法。本文的主要工作如下:(1)提出基于改进ε-SVR的高浓磨浆系统游离度软测量建模方法。首先,使用数据压缩、离群点剔除、数据标准化对采集到的数据进行处理,使用主元分析对数据进行特征提取,从而获得建模所需的样本集。利用局部性能优越的Gauss径向基核函数和全局性能优越的多项式核函数构建多核函数,提出MK-ε-SVR方法。其次,由于正规化参数与核参数的选择对于模型的学习能力和泛化能力有着至关重要的影响,提出基于交叉验证选择MK-ε-SVR模型结构参数集的方法(CV-MK-ε-SVR),用于提高模型的学习和泛化能力。针对交叉验证寻优过程的计算耗时巨大,且参数精确度不高,如增加参数精度,寻优耗时将呈指数增加的问题,提出基于自适应变异粒子群算法选择MK-ε-SVR模型结构参数集的方法(AMPSO-MK-ε-SVR)。仿真验证时,首先使用葡萄牙波尔图大学人工智能与决策支持实验室关于美国华盛顿特区自行车租赁的UCI数据集对所提方法的有效性进行验证,结果表明AMPSO-MK-ε-SVR较CV-MK-ε-SVR在寻优效率和模型精度上有一定的提升。然后,将所提方法用于某化学机械制浆厂制浆生产高浓磨浆系统游离度软测量。结果表明AMPSO-MK-ε-SVR方法在寻优效率、模型精确程度等方面具有一定优势。(2)提出基于改进LS-SVR的高浓磨浆系统游离度软测量建模方法。针对ε-SVR的求解过程缓慢、回归精度有待进一步提高等问题,使用LS-SVR来提高模型的求解效率和精度,从而提出LS-SVR-ARMA2K的建模方法。首先构建自回归移动平均模型,以有效刻画研究对象的动态特征;其次,对LS-SVR进行多核改进,以有效提高模型的求解效率、精度和适用范围;然后,使用交叉验证对模型结构参数集进行选择,提出CV-LS-SVR-ARMA2K;最后,使用自适应粒子群算法对软测量模型结构参数集进行选择,提出AMPSO-LS-SVR-ARMA2K。仿真实验时,同样首先使用自行车租赁UCI数据集对所提方法的有效性进行验证,结果表明AMPSO-LS-SVR-ARMA2K在模型精度和求解效率方面均存在着较大优势。然后,将所提方法用于某化学机械制浆厂制浆生产高浓磨浆系统游离度软测量。结果表明:与MK-ε-SVR和BP神经网络对比,LS-SVR-ARMA2K在模型精度、求解速度上具有显著优势,且在小样本情况下LS-SVR-ARMA2K依旧具有较高的模型精度。

关键词：游离度高浓磨浆系统软测量建模改进支持向量回归自适应变异粒子群优化自回归移动平均模型

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侧流技术强化主流工艺脱氮除磷研究

侧流技术强化主流工艺脱氮除磷研究

作者：赵梓丞北京建筑大学

学位级别：硕士

随着我国污水处理排放标准日益严格,国内污水处理厂面临着低碳源进水难以满足脱氮除磷的需要。这就常常导致对外加碳源与除磷药剂的依赖。外加碳源与药剂固然对降低出水N、P作用明显,但这种方式会增加运行成本并导致间接碳排放。为此,... 详细信息

随着我国污水处理排放标准日益严格,国内污水处理厂面临着低碳源进水难以满足脱氮除磷的需要。这就常常导致对外加碳源与除磷药剂的依赖。外加碳源与药剂固然对降低出水N、P作用明显,但这种方式会增加运行成本并导致间接碳排放。为此,课题探讨另外一种侧流技术,或侧流化学磷回收,或侧流厌氧发酵,以间接或直接提高C/P、C/N比方式达到不外加碳源/药剂情况下的强化主流脱氮除磷的目的。首先,探究厌氧单元上清液侧流化学磷回收强化措施,以改良UCT中试装置作为主流脱氮除磷工艺。中试装置运行显示,在进水碳源充足(COD≥350 mg/L、TN=50 mg N/L、TP=5 mg P/L)时,出水可满足一级A排放标准。但当进水碳源不足(COD=250mg COD/L,TN/TP保持不变)时,出水N、P恶化严重,甚至连一级B标准都难以满足。引入侧流化学磷回收后,当侧流比为15%时,可化学沉淀约37%进水P负荷,出水TP降至0.46 mg P/L,TN降至16.1 mg N/L;继续提高侧流比至30%时,出水水质降幅较小但可满足一级A标准。侧流磷沉淀引入后因碱度提高可使后续主流生物工艺中p H恢复至7.5,创造良好的硝化环境,使出水NH-N降至0.54 mg N/L。分析污泥性质发现,较高的侧流比使污泥微生物向多糖代谢方式转变,至污泥结构松散、沉降性能略有下降。其次,研究侧流污泥厌氧发酵释放污泥内碳源,直接提高C/N/P比并强化主流脱氮除磷之潜力。先通过小试实验确定污泥发酵适宜SRT(10 d),相应的酸化效率仅为36%、VFAs累计量为170 mg COD/L。进一步利用碱性预处理强化污泥发酵,最终使内碳源释放可达1 486 mg COD/L,碳源释放率明显提高。在小试基础上,以SBR工艺开展侧流发酵对低碳源进水脱氮除磷强化实验。实验结果表明,发酵液引入主流后出水N、P浓度不降反升;继续提高侧流发酵比,出水水质进一步恶化。镜检发现污泥絮体松散,沉降性能下降,表明活性污泥受侧流厌氧发酵冲击明显。微生物活性及丰度结果显示,聚磷菌、硝化菌及反硝化菌活性均开始下降,相对丰度也都降低,原因可能是侧流发酵补充主流比例过高(3%至6%),使得发酵液中同时带入的N、P负荷过高,主流C/N/P比实际并未增加,甚至还有所降低,致使主流工艺碳源进一步受限,脱氮除磷性能恶化。鉴于这种现象,考虑通过去除一部分厌氧发酵液中N、P负荷,但这种方式效果并不明显,也非实际可运行工艺。可见,侧流发酵回流比并不能太高,需要平衡补充内碳源时所带入的N、P现象。对此,利用上述改良UCT中试工艺开展连续流侧流厌氧发酵验证实验,并降低发酵液回流比(1.25%)。结果发现,虽然发酵所释放内碳源浓度(318 mg COD/L)远低于SBR工艺,但强化系统脱氮除磷效果作用明显,出水N、P降幅较大(出水PO-P=1.6mg P/L,NH-N=0.59 mg N/L,NO-N=8.0 mg N/L)。胞内PHB含量以及ΔP/ΔPHB上升(4.62→4.93 mg PHB/g MLSS、1.48→9.88 mg P/mg PHB)意味着系统聚磷能力提高;EPS中P含量上升(11.63→18.30 mg/g EPS)以及胞外多糖占比下降(115.95→99.09 mg/g结构EPS)说明系统多糖代谢途径削弱,磷代谢模式开始占据优势,聚磷菌活性得到强化。这说明,侧流厌氧发酵强化主流脱氮除磷的机理并非是简单、粗暴式释放内碳源,应注重内碳源补充与带入N、P负荷之间的平衡,以此改善低碳源进水条件下脱氮除磷微生物丰度、代谢途径以及微生物活性。

关键词：低碳源污水脱氮除磷改良UCT 侧流磷回收侧流污泥发酵聚磷菌 C/N/P比

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大学生职业生涯规划指导存在的问题与对策

高等工程教育研究 2019年第6期67卷 114-117页

作者：赵梓丞曹迎四川大学建筑与环境学院四川农业大学建筑与城乡规划学院

大学生职业生涯规划能力反映其大学学习阶段的规划水平,是大学生综合素质与能力的重要组成,是体现一流本科教育质量的一个参考,是大学人才培养质量的基本构成。当前高校大学生职业生涯规划指导中存在诸多问题:高校对职业生涯指导重视程... 详细信息

大学生职业生涯规划能力反映其大学学习阶段的规划水平,是大学生综合素质与能力的重要组成,是体现一流本科教育质量的一个参考,是大学人才培养质量的基本构成。当前高校大学生职业生涯规划指导中存在诸多问题:高校对职业生涯指导重视程度不高,相关课程设置滞后;职业生涯规划与创新创业教育功能定位不清、深度融合不够;职业生涯规划教育师资力量不足,不能满足大学生的需求。因此,高校须正确认识职业生涯规划指导的重要性,加强相关课程建设;合理定位职业生涯规划教育,促进与"双创"教育的有效融合;优化职业生涯规划指导师资队伍,满足大学生需求。

关键词：一流本科教育大学生职业生涯规划指导师资力量课程建设

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侧流磷回收强化主流脱氮除磷微观现象评价

环境工程学报 2021年第11期15卷 3677-3685页

作者：郝晓地李季赵梓丞刘杰北京建筑大学城市设计高精尖中心中-荷未来污水处理技术研发中心北京100044 北京首创生态环保集团股份有限公司北京100044

在低碳源污水脱氮除磷时外加碳源虽然明显有效,但这会增加运行费用,且增加间接碳排放量。为此,考虑侧流磷回收强化主流脱氮除磷工艺,以解决低碳源进水对脱氮除磷的限制。基于变型UCT工艺,建立侧流磷回收单元,仅以调节pH方式实现磷沉淀... 详细信息

在低碳源污水脱氮除磷时外加碳源虽然明显有效,但这会增加运行费用,且增加间接碳排放量。为此,考虑侧流磷回收强化主流脱氮除磷工艺,以解决低碳源进水对脱氮除磷的限制。基于变型UCT工艺,建立侧流磷回收单元,仅以调节pH方式实现磷沉淀。结果表明,实验确定的最佳侧流比为15%,调节侧流上清液pH至9.5~10.5即可实现较高的磷回收效率。此外,分析了侧流磷回收强化主流脱氮除磷作用,并进一步评估污泥性状、微生物活性与丰度等微观变化。通过实验,详细剖析并总结了侧流磷回收强化主流脱氮除磷工艺引起的微观现象,重点对污泥沉淀性能、胞外聚合物(EPS)变化、微生物(硝化细菌、聚磷菌、反硝化除磷菌等)活性与丰度等进行了深入分析与评价。以上研究结果有助于侧流磷回收强化主流脱氮除磷工艺推广应用。

关键词：侧流磷回收脱氮除磷硝化细菌反硝化除磷污泥性能优势菌属

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形势与政策

3D打印SiO2气凝胶/NaNbO3复合材料的吸附及降解性能研究

丛书名：高等院校“十三五”规划教材

2017年

作者：陈红球赵梓丞朱秋明

本书除绪论外，总体结构分为国内专题和国际专题两部分。国内专题包含专题一到专题五，内容为“2016年下半年国内时事热点汇总”；国际专题包含专题六到专题九，内容为“2016年下半年国际时事热点汇总”。本书图文并茂，时代性、针对性... 详细信息

ISBN: (纸本)9787564748876

本书除绪论外，总体结构分为国内专题和国际专题两部分。国内专题包含专题一到专题五，内容为“2016年下半年国内时事热点汇总”；国际专题包含专题六到专题九，内容为“2016年下半年国际时事热点汇总”。本书图文并茂，时代性、针对性、可读性强，既适合高校教师作为教材使用，也十分适合大学生自学和课外阅读使用。

关键词：时事政策教育高等学校教材

来源：汇雅图书（南通市图书馆... 评论

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化工新型材料 2024年

作者：赵梓丞赵文璞季惠明天津大学材料科学与工程学院先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室

使用直写型3D打印技术制备了兼具吸附及催化降解功能的SiO2/NaNbO3复合材料，并对材料的微观形貌、多孔结构进行表征，测试其对于高浓度罗丹明B（RhB）的吸附及催化降解性能，研究冷热循环作用下NaNbO3热释电性对催化性能的辅助作用。... 详细信息

使用直写型3D打印技术制备了兼具吸附及催化降解功能的SiO2/NaNbO3复合材料，并对材料的微观形貌、多孔结构进行表征，测试其对于高浓度罗丹明B（RhB）的吸附及催化降解性能，研究冷热循环作用下NaNbO3热释电性对催化性能的辅助作用。结果表明，循环测试5次后，在紫外线光照下3D打印SiO2/NaNbO3复合材料对RhB（100 mg/L）的去除率可以达到78.87%，相比在黑暗条件下仅以吸附为主的情况下提高了23.12%，而在冷热循环下去除率进一步提升到了89.31%。NaNbO3的负载为3D打印复合材料提供了热释电辅助的催化降解RhB的功能，并且有效提高了对RhB的去除效率。

关键词： 3D打印 SiO 气凝胶 NaNbO 热释电性有机染料

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污泥EPS作为阻燃剂的机制归纳与潜力分析

环境科学 2021年第6期42卷 2583-2594页

作者：郝晓地赵梓丞李季时琛吴远远北京建筑大学城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室中-荷未来污水处理技术研发中心北京100044

高附加经济价值回收产物胞外聚合物(EPS)提取可以有效推动剩余污泥资源化目标.EPS除可替代传统藻酸盐应用于食品、医药、纺织、印染、造纸和日化等行业外,它在阻燃方面独特的性能已展现出用作高端航空器防火涂层的诱人潜力.这得益于EPS... 详细信息

高附加经济价值回收产物胞外聚合物(EPS)提取可以有效推动剩余污泥资源化目标.EPS除可替代传统藻酸盐应用于食品、医药、纺织、印染、造纸和日化等行业外,它在阻燃方面独特的性能已展现出用作高端航空器防火涂层的诱人潜力.这得益于EPS本身复杂的化学结构与物质成分,其优异的相容性、黏附性和生物合成性等优势使它的阻燃与环保性能可能优于市场目前已应用上各种阻燃剂.因此,系统分析和总结EPS的阻燃特性机制对其广泛应用极具现实意义.首先,在总结市售现有各类阻燃剂之优缺点基础上,对比分析EPS阻燃特性以及应用潜力.其次,在阐述EPS中磷(P)元素与类藻酸盐(ALE)物质阻燃原理的情况下,厘清EPS胞外蛋白的协同阻燃过程,以揭示EPS阻燃性能的可能机制.以此为基础上,随之综合评价EPS阻燃特性,并与其他阻燃剂横向对比,总结EPS作为阻燃剂的优势所在.最后,为进一步提高EPS用作表面涂层阻燃材料性能,提出增加EPS磷元素含量、提高和纯化EPS中ALE以及优化EPS与基质的修饰策略.

关键词：胞外聚合物(EPS) 防火材料阻燃特性磷(P) 类藻酸盐(ALE) 胞外蛋白

红色文化在当代大学生中的传承价值与实践研究

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改革与开放 2019年第4期 116-118页

作者：赵梓丞四川大学建筑与环境学院

伴随我国对大学生教育问题的逐渐重视,我国教育体系得到不断发展成熟,于此期间,红色文化的教育功能不断显现。作为推动社会变革的有生力量,当代大学生的民族认同感影响着我国社会的长远发展。近年来,我国不断提高对红色文化的挖掘利用... 详细信息

伴随我国对大学生教育问题的逐渐重视,我国教育体系得到不断发展成熟,于此期间,红色文化的教育功能不断显现。作为推动社会变革的有生力量,当代大学生的民族认同感影响着我国社会的长远发展。近年来,我国不断提高对红色文化的挖掘利用重视度,为人们弘扬民族精神、传承红色基因奠定了良好基础。响应国家号召,推进红色文化在当代大学生中的有效传承,尤为迫切且意义深远。文章阐述了红色文化的内涵特征,分析红色文化在当代大学生中的传承价值及传承面临的主要困境,并对红色文化在当代大学生中传承的实践措施展开探讨。

关键词：红色文化当代大学生传承价值