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骨骼肌-肝脏轴在运动干预非酒精性脂肪性肝病中的作用机制研究进展

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中国运动医学杂志 2023年第10期42卷 807-817页

作者：袁馨梦项梦奇孙雯徐晔刘宇婷陆矫张媛南京体育学院运动健康学院南京210014 上海交通大学系统生物医学教育部重点实验室上海交通大学系统生物医学研究院运动转化医学中心上海200240

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)是一种常见的慢性肝病,以弥漫性脂肪浸润为特征,与人们的生活方式和饮食习惯息息相关。NAFLD的病理生理过程涉及多组织器官,临床研究发现,NAFLD与肌少症密切相关,NAFLD患... 详细信息

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)是一种常见的慢性肝病,以弥漫性脂肪浸润为特征,与人们的生活方式和饮食习惯息息相关。NAFLD的病理生理过程涉及多组织器官,临床研究发现,NAFLD与肌少症密切相关,NAFLD患者骨骼肌中常存在脂肪浸润,并伴有不同程度的肌细胞含量减少,由此,“骨骼肌-肝脏轴(muscle-liver axis)”概念逐渐被提出。研究发现,机体胰岛素抵抗、蛋白质合成代谢抵抗和全身炎症等因素是导致NAFLD伴随肌少症的关键病理生理过程。而骨骼肌具有重要的内分泌功能,其在收缩刺激下可通过释放肌肉因子与各组织器官形成“交互作用”(crosstalk),在预防疾病和延缓慢病中发挥重要作用。运动应激激活骨骼肌与肝脏之间形成交互作用,即运动促进骨骼肌分泌肌肉因子调节肝脏糖、脂代谢,提高肝细胞功能。运动同时诱导肝脏分泌肝脏因子,其不仅对肝脏自身糖、脂代谢有重要调节作用,还可作用于骨骼肌组织,提高肌肉质量,改善骨骼肌胰岛素抵抗水平。此外,肌肉、肝脏因子在运动应激下表现出显著的抗炎作用,进而形成“骨骼肌-肝脏轴”良性代谢循环。基于此,本文对“骨骼肌-肝脏轴”参与运动干预NAFLD发生发展的生物学机制进行综述,为运动防治NAFLD提供新视角及理论依据。

关键词：运动肌肉因子肝脏因子非酒精性脂肪性肝病

运动与二甲双胍调节肝脏脂代谢的作用机制研究进展

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生命科学 2023年第3期35卷 405-414页

作者：张媛刘小玮袁馨梦项梦奇刘宇婷南京体育学院运动健康学院南京210014 上海交通大学系统生物医学研究院上海200240

肝脏脂代谢紊乱与2型糖尿病、肥胖症、心血管疾病等多种慢性病密切相关。运动与二甲双胍均可通过作用于不同组织器官调节机体脂代谢,是防治脂代谢异常相关疾病的有效手段。运动可减少肝脏脂质摄入与分泌、降低脂质合成、促进脂肪酸分解... 详细信息

肝脏脂代谢紊乱与2型糖尿病、肥胖症、心血管疾病等多种慢性病密切相关。运动与二甲双胍均可通过作用于不同组织器官调节机体脂代谢,是防治脂代谢异常相关疾病的有效手段。运动可减少肝脏脂质摄入与分泌、降低脂质合成、促进脂肪酸分解,二甲双胍可抑制肝脏糖异生及脂质合成,达到控糖减脂的作用。两者在激活AMPK信号通路、促进肝脏因子分泌方面表现为协同效应,而对线粒体复合物I活性的调节却表现为拮抗效应,两者联合作用于肝脏脂代谢的分子机制有待进一步研究。该文基于运动与二甲双胍调控肝脏脂代谢的生物学机制进行综述,为慢病预防和治疗提供新的思路与策略。

关键词：运动二甲双胍肝脏脂代谢

RC框架结构基本自振周期个体间不确定性量化

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工程力学 2024年第5期41卷 87-95页

作者：项梦洁陈隽同济大学土木工程学院上海200092 土木工程防灾减灾全国重点实验室上海200092

钢筋混凝土(RC)框架结构是城市区域地震风险评估重要对象,其基本自振周期存在明显个体间变异性,如相同高度周期不同。通常采用的确定性结构高度-周期经验公式主要面向新结构设计,未能考虑既有RC建筑物周期的个体间变异性,影响区域地震... 详细信息

钢筋混凝土(RC)框架结构是城市区域地震风险评估重要对象,其基本自振周期存在明显个体间变异性,如相同高度周期不同。通常采用的确定性结构高度-周期经验公式主要面向新结构设计,未能考虑既有RC建筑物周期的个体间变异性,影响区域地震风险评估的准确性,因此需要合理量化。该研究通过大量文献检索,收集了不同地区的641栋RC框架结构实测长轴、短轴方向基本周期以及高度、结构形式等信息,开展了严格的数据库清洗,并采用物理准则-数据驱动相结合的方式,建立了高度相依基本周期随机函数模型描述个体间变异性。与经典统计回归基本周期随机模型相比,新模型可以更好地反映结构间基本周期的物理机制差异以及观测数据的联合概率特性,便于在区域地震风险评估中应用。

关键词： RC框架结构基本自振周期个体间变异性随机函数模型区域地震风险评估

BAG3介导的选择性自噬在运动联合二甲双胍干预db/db小鼠骨骼肌萎缩中的作用研究

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BAG3介导的选择性自噬在运动联合二甲双胍干预db/db小鼠骨骼肌萎...

第十三届全国体育科学大会

作者：项梦奇张媛陆矫袁馨梦徐晔孙雯南京体育学院

研究目的:骨骼肌约占体重的40-45%,在机体运动、代谢、内分泌、免疫等生理活动中挥着重要作用。2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)患者常发生糖尿病肌病,主要表现为骨骼肌萎缩,肌肉萎缩最直接的特征是肌肉质量的减少。研究发现... 详细信息

研究目的:骨骼肌约占体重的40-45%,在机体运动、代谢、内分泌、免疫等生理活动中挥着重要作用。2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)患者常发生糖尿病肌病,主要表现为骨骼肌萎缩,肌肉萎缩最直接的特征是肌肉质量的减少。研究发现,泛素蛋白酶体系统和自噬溶酶体系统是导致肌萎缩的两个主要途径。细丝蛋白C(Fliamin C,FLNC)和Bcl2相关永生基因3(BCL2-associated athanogene 3,BAG3)是对肌肉功能至关重要的蛋白质,这两种蛋白质的突变会引起严重的肌原纤维肌病。BAG3可促进Filamin C自噬降解,减少受损蛋白给机体带来的不良影响,缓解骨骼肌萎缩。运动、二甲双胍及二者联合干预对2型糖尿病骨骼肌自噬的研究尚不明确。本研究以db/db小鼠为研究对象,探究BAG3介导的选择性自噬在运动联合二甲双胍干预db/db小鼠骨骼肌萎缩中的作用,研究运动联合二甲双胍对db/db小鼠骨骼肌自噬相关基因表达的调控作用,为运动结合二甲双胍对2型糖尿病患者骨骼肌胰岛素抵抗及肌萎缩的预防和治疗提供理论依据。研究方法:于江苏集萃药康科技有限公司订购40只小鼠,包括8只SPF级7周龄BKS雄性小鼠和32只BKS-db/db雄性小鼠,所有小鼠饲养于江苏省农业科学院动物实验中心。先将小鼠适应性喂养一周,每笼3-4只,食物为标准的啮齿动物饲料,水为蒸馏水,保持笼具清洁卫生,每2-3天更换饲料和水,每4-5天更换垫料,保持动物饲养房的温度为(22±2)℃,通风,自然光照,相对湿度为50-60%。适应性喂养结束后,将BKS小鼠设为非糖尿病安静饲养组(Con组),将32只BKS-db/db小鼠随机分为4组:安静饲养组(db/db组)、运动干预组(db/db+Ex组)、二甲双胍给药组(db/db+Met组)、运动联合二甲双胍给药组(db/db+Ex+Met组),每组8只。二甲双胍给药组小鼠每天灌胃300mg/kg的二甲双胍水溶液,其余小鼠灌胃同等剂量的蒸馏水作为安慰剂予以对照。安静饲养组的小鼠不进行任何运动干预。运动组小鼠先进行为期一周的适应性训练(坡度0°,5天/周,2～7m/min,10分钟/天),实验期间进行5次/周,坡度为0°,为期8周的跑台运动训练干预。8周内负荷由7m/min的速度运动30分钟逐渐增加至12m/min的速度运动40分钟。8周干预结束后用10%的戊巴比妥钠麻醉处死小鼠,取部分骨骼肌组织浸泡于4%多聚甲醛,制作透射电镜标本,观察骨骼肌肌原纤维损伤及自噬的发生情况;部分骨骼肌用于制作石蜡切片,免疫荧光染色观察骨骼肌BAG3和FLNC、BAG3和LC3、p62和LC3共定位水平;其余骨骼肌组织装入冻存管,-80℃冰箱保存,用于相关蛋白检测。免疫荧光共定位图像使用Image J软件统计各蛋白免疫荧光面积或者两个蛋白的共定位点数;使用Bio-Rad凝胶成像发光系统对PVDF膜进行显影曝光,采用Image Lab图像处理软件分析各样本条带灰度值,并计算与内参条带灰度值的比值。采用Graph Pad Prism8.0.2进行单因素方差分析,P0.05);与db/db组相比,运动、运动联合二甲双胍干预后共定位的面积显著增加(P0.05)。与db/db组相比,单纯运动及运动联合二甲双胍干预后BAG3与LC3、p62与LC3免疫荧光共定位的点数显著增加(P0.05)。单纯运动干预可以激活AMPK/mTOR/ULK1信号通路,提高骨骼肌自噬水平。4)单纯运动干预、单纯二甲双胍干预可以显著提高PI3K和Akt的磷酸化水平,增加胰岛素敏感性;运动联合二甲双胍干预可以增加Akt的磷酸化水平,增加p-PI3K/PI3K和p-Akt/Akt的值,但单纯运动干预的效

关键词：运动二甲双胍胰岛素抵抗选择性自噬

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福建连城客家话本字、用字问题六则

方言 2024年第1期46卷 1-20页

作者：项梦冰北京大学中国语言学研究中心暨中国语言文学系北京

本文讨论在编写《连城方言词典》时碰到的本字或用字问题,共收六则,可大体呈现该词典在本字及用字处理问题上的原则和方法。包括:①另觅本字:[爫寸];②择善而从:笮;③从善如流/不约而同:[戾攴][乞攵];④突破“现有规范”:嘀嗒;③引玉之... 详细信息

本文讨论在编写《连城方言词典》时碰到的本字或用字问题,共收六则,可大体呈现该词典在本字及用字处理问题上的原则和方法。包括:①另觅本字:[爫寸];②择善而从:笮;③从善如流/不约而同:[戾攴][乞攵];④突破“现有规范”:嘀嗒;③引玉之砖:鲊;③它山之石:[月室]。

关键词：福建连城客家话本字用字问题

PERK/ATF4/CHOP信号通路参与运动干预HFFC膳食诱发肝脏脂质沉积的作用机制研究

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PERK/ATF4/CHOP信号通路参与运动干预HFFC膳食诱发肝脏脂质沉积的...

自主跑轮运动调节HFFC膳食诱发NAFLD进程中肝脏线粒体功能及mtUPR的作用机制研究

第十三届全国体育科学大会

作者：孙雯张媛徐晔袁馨梦项梦奇刘宇婷南京体育学院

研究目的:非酒精性脂肪肝(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)被定义为一种慢性肝病,以肝细胞脂肪变性和脂质沉积为主要特征,可进一步发展为非酒精性脂肪肝炎、肝纤维化、肝硬化以至肝癌。内质网是细胞内合成蛋白质、脂质(包括... 详细信息

研究目的:非酒精性脂肪肝(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)被定义为一种慢性肝病,以肝细胞脂肪变性和脂质沉积为主要特征,可进一步发展为非酒精性脂肪肝炎、肝纤维化、肝硬化以至肝癌。内质网是细胞内合成蛋白质、脂质(包括胆固醇、三酰甘油、磷脂)和糖类的重要场所,当蛋白质前体合成过多,超出内质网质控能力时,会引起未折叠蛋白反应(unfolded protein response,UPR),进而诱导内质网应激(endoplas mic reticulum stress,ERS)的发生。有研究发现,通过抑制内质网应激反应在一定程度上可以减轻肝细胞脂肪变性。尽管NAFLD发病率逐年升高,但导致该病进展的潜在机制还没被完全阐明,而内质网应激发生通路中的关键蛋白有望成为治疗NAFLD的潜在作用靶点。本研究通过喂养高脂肪、果糖和胆固醇(HFFC)饲料诱导小鼠NAFLD模型,研究运动干预下HFFC膳食对肝脏脂质沉积情况及内质网应激p-PERK/p-eIF2α/ATF4/CHOP通路蛋白表达水平的影响,为运动预防和改善非酒精性脂肪肝提供相关理论依据与思路。研究方法:本实验选取30只C57BL/6J小鼠建立NAFLD模型。30只8周的雄性C57BL/6J小鼠随机分为普通膳食组、高脂膳食组和高脂膳食伴随运动干预组。高脂膳食成分(品牌:Research Diets,货号:#D09100301)含40%千卡脂肪,20%千卡果糖和2%胆固醇。普通膳食组小鼠在安静状态下喂养10周(ND组,n=10),高脂膳食组小鼠在安静状态下喂养10周(HFFC组,n=20),其中高脂伴随自主跑轮运动组小鼠(HFFC+E组,n=10)在后八周进行自主跑轮运动干预。运动组小鼠一鼠一笼,每天在装有自主跑轮的笼中自由活动,隔日进行跑轮圈数的记录与清零,连续8周。各组小鼠均自由进食、饮水,饲养环境在通风良好、光照自然条件下,室温在21±3℃左右,相对湿度在40%-58%。末次训练结束后,恢复24小时测量体重并处死小鼠,取新鲜血液与新鲜肝脏组织等,血液指标检测CHOL、TG、HDL-C、LDL-C和ALT、AST表达水平;肝脏样本进行HE和油红O染色,并检测肝脏TG指标,观察肝脏病理形态和脂质沉积情况。采用蛋白质免疫印迹法检测p-PERK、p-eIF2α、ATF4、CHOP等蛋白表达水平以及肝脏凋亡蛋白(Bax/Bcl2、Cleaved Caspase 3/Caspase 3)表达水平,通过肝脏细胞TUNEL染色,观察肝细胞凋亡情况。所得数据均用SPSS统计软件22.0进行统计分析。组织学染色和TUNEL染色结果用Image J进行分析,Western blotting结果采用Bio-Rad多色凝胶成像系统图像分析软件ImageLab Software5.2分析,数据均用GraphPad Prism 8.0.2软件进行作图,各组间比较采用单因素方差分析,显著性水平选择P0.05),但肝指数出现显著性下降(P项(CHOL、TG、HDL-C、LDL-C)水平随喂养周龄呈显著性升高(P0.05);3)肝脏组织病理形态变化:HE染色发现,ND组小鼠肝小叶结构清晰,肝细胞结构完整,细胞质内少量脂肪性变,无脂质堆积现象;HFFC组小鼠肝细胞脂肪变性显著,胞浆内可见大量脂质堆积且充满大量脂肪空泡,肝细胞排列紊乱且出现球囊化,体积较正常增加,汇管区有淋巴细胞浸润或纤维组织增生。与HFFC组相比,伴随8周运动的HFFC+E组小鼠肝脏中白色脂肪空泡显著减少。油红O染色观察发现,ND组小鼠脂滴含量极低,而HFFC组肝细胞内脂滴数量、脂滴所占面积百分比显著增加(P<0.01),且脂滴形态偏大,呈橘红色聚集样分布。与HFFC组相比,HFFC+E组小鼠肝细胞中脂滴数量减少,脂滴面积百分比也显著降低(P<0.01)。此外,采用TG试剂盒检测肝脏中甘油三酯的水平,发现与ND组比,HFFC组高脂饮食后小鼠肝脏TG含量

关键词：内质网应激脂质沉积 PERK/eIF2α/ATF4/CHOP 运动

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自主跑轮运动调节HFFC膳食诱发NAFLD进程中肝脏线粒体功能及mtUPR...

基于OBE理念的问题驱动教学模式在中职《导游业务》中的应用研究

第十三届全国体育科学大会

作者：袁馨梦张媛项梦奇孙雯徐晔刘宇婷陆矫南京体育学院

研究目的:非酒精性脂肪肝(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)是一种由多种因素引起的临床病理综合征,与人们的生活方式和饮食习惯息息相关,其病程包括单纯性肝脂肪变性(NAFL)、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)、肝脏纤维化和肝硬化。... 详细信息

研究目的:非酒精性脂肪肝(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)是一种由多种因素引起的临床病理综合征,与人们的生活方式和饮食习惯息息相关,其病程包括单纯性肝脂肪变性(NAFL)、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)、肝脏纤维化和肝硬化。预计NAFLD的发病率在未来将持续增加,且呈现低龄化趋势。"二次打击"假说认为NAFLD发展的病理机制主要归因于脂质代谢紊乱、氧化应激和细胞凋亡。肝脏的氧化应激反应影响肝细胞的正常功能,当活性氧的产生超过了抗氧化能力时,这些分子就会引起正常脂质代谢紊乱。虽然NAFLD的病理作用已被广泛研究,但其分子机制尚不清楚。目前,学者致力于运动干预NAFLD的研究,发现运动可诱导相关蛋白因子的表达,从而达到防治非酒精性脂肪肝的效果。美国肝病研究协会建议将体育锻炼作为治疗NAFLD的一种方法。因此,本文采用自主跑轮运动干预方式探究运动对NAFLD小鼠诱发进程中自主跑轮运动对小鼠肝脏脂质沉积、氧化应激水平、线粒体功能和细胞凋亡的作用机制,为运动干预NAFLD提供理论依据。研究方法:60只8周龄雄性C57BL/6J (实验动物质量许可证号:SYXK(苏)2018-0027),购自江苏集萃药康科技有限公司,饲养在江苏农业科学院实验动物中心。小鼠一鼠一笼,参照国家啮齿类动物干饲料标准喂养饲料,自由进食、饮水,饲养环境在12/12h光/暗循环且通风良好光照自然条件下,室温在22±2℃,相对湿度在40%-58%,1-2天更换一次小鼠垫料。适应性饲养1周后随机分为两组,分别用普通膳食(normal diet,ND)和高脂肪、果糖和胆固醇膳食(High-fat,fructose and cholesterol,HFFC)饲养,HFFC膳食小鼠在饲养6周和10周后,各分出10只进行自主跑轮运动干预,其余在安静状态下继续进行HFFC膳食饲养。运动组小鼠每天在装有自主跑轮的笼中自由活动,利用磁感应累加计数器记录小鼠跑轮圈数,固定传感器于跑轮顶端,磁铁片装载于转轮顶端,当转轮旋转一圈后与传感器重合即累计1圈,计数频率可达10次/秒。隔日进行跑轮圈数的记录与清零,连续8周。饲养周期14周小鼠分为ND14组、HFFC14组和HFFC6+E8组,同样饲养周期18周小鼠分为ND18组、HFFC18组和HFFC10+E8组,每组各10只。末次训练结束后,恢复24小时测量体重并处死小鼠,取新鲜肝脏组织通过梯度离心法提取肝脏线粒体检测线粒体功能,液相氧电极检测线粒体呼吸控制率(respiratory control rate,RCR),活性氧检测试剂盒检测线粒体活性氧(reactive oxygen species,ROS)含量,利用JC-1探针通过流式细胞分析检测线粒体膜电位(mitochondrial membrane potential,MMP)等;取肝脏样本检测总抗氧化能力(T-AOC)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物歧化酶(SOD)和抗氧化物丙二醛(MDA)含量;免疫蛋白印迹法测定核因子红细胞系2相关因子2(Nrf2)、一氧化氮岐化酶(SOD1)、血红素氧合酶1(HO-1)、BCL-2相关蛋白X/B淋巴细胞瘤-2(Bax/Bcl2)等氧化应激及凋亡相关蛋白表达量水平和线粒体热休克蛋白70(mtHSP70)、线粒体热休克蛋白60(mtHSP60)、酪蛋白水解肽酶(ClpP)等线粒体未折叠蛋白反应(mitochondrial unfolded protein response,UPRmt)相关分子伴侣蛋白和蛋白酶的表达。数据用SPSS统计软件22.0进行统计分析。氧电极(Hansatech)检测肝脏线粒体呼吸控制率,O2view系统收集数据。流式细胞用流式细胞仪(ACEA Novo CyteTM)检测荧光强度,Novo Express TM软件进行分析。Western blotting结果采用Bio-Rad多色凝胶成像系统,图像分析软件Image Lab Software5.2分析,数据均用GraphPad Prism 8.0.2软件作图,各组间比较采用单因素方差分析,显著性水平选择P<0.05和P<0.01。研究结果:1)与普通膳食小鼠相比,14和18周HFFC膳食小鼠的体重和肝脏重量及肝指数均显著增加(P<0.05),且18周HFFC膳食小鼠的肝脏重量和肝指数较14周显著增高(P<0.01);运动干预后,与HFFC18相比,HFFC10+E8组体重及肝指数显著降低(P<0.01);2)HFFC14组小鼠T-AOC、CAT和SOD的活性显著低于ND14组(P<0.05),过氧化物MDA含量显著升高(P<0.01),且HFFC18组小鼠肝脏T-AOC水平较HFFC14组显著降低(P<0.05),8周自主跑

关键词：自主跑轮运动 NAFLD 线粒体功能 mtUPR

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基于OBE理念的问题驱动教学模式在中职《导游业务》中的应用研究

作者：项梦华山东师范大学

学位级别：硕士

近年来,国家高度重视职业教育的改革与发展,并出台了一系列相关政策,旨在为其顺利推进提供强有力的支持和保障。提升教学质量、培养具备综合技能的优秀人才,深化职业教育教学改革、优化教学结构、创新教学模式已成为刻不容缓的任务。然... 详细信息

近年来,国家高度重视职业教育的改革与发展,并出台了一系列相关政策,旨在为其顺利推进提供强有力的支持和保障。提升教学质量、培养具备综合技能的优秀人才,深化职业教育教学改革、优化教学结构、创新教学模式已成为刻不容缓的任务。然而,当前中职《导游业务》的课堂教学现状令人担忧。大部分教师仍沿用传统的教学方式,导致在问题解决、沟通表达、团队协作等关键能力的培养上有所欠缺。此外,课堂教学目标模糊,学生的学习体验也未能达到预期效果。只有改变这种教学现状,才能更好地适应职业教育改革与发展需求。OBE理念强调以预期教学目标为始,重视能力的培养以满足社会对人才的需要。问题驱动教学模式强调教师创造与学生认知水平相符的实际情境,通过问题激发学生的自主学习与合作探究,使学生能运用所学解决实际问题,从而使团队协作、沟通表达和问题解决等多项能力得到提升。OBE理念和问题驱动教学模式相互结合,能够打破常规教学模式,以教学目标为出发点,以问题为主线,注重培养学生的综合能力和职业素养,使人才培养与社会需求相契合。本文主要从理论分析、实证研究及实践验证三个方面进行研究。首先,对于OBE理念和问题驱动教学的概念进行了界定,通过文献资料分析,归纳了国内外关于OBE理念及问题驱动教学的研究现状。通过分析OBE理念和问题驱动教学的契合性,对二者与中职《导游业务》课程结合的适切性进行分析。其次,在参考OBE理念的核心要义和问题驱动教学流程的基础上,构建了基于OBE理念的问题驱动教学模式,涵盖教学前端分析、教学流程设计及教学评价设计三大阶段。该模式立足于社会需求,从政府国家、学校、企业及用人单位层面逐级明晰教学目标,开展教学活动。最后,开展基于OBE理念的《导游业务》问题驱动教学模式实践,验证其教学模式的效果。研究采用准实验研究法,对两个平行班级进行差异化处理,并借助学生学习成绩、问卷以及访谈来验证教学效果。研究结果表明:在中职《导游业务》课程中实施基于OBE理念的问题驱动教学模式能够调动学生的积极性,提高学生的学习兴趣,帮助学生明晰教学目标,促进学生对于知识和技能的掌握,有助于培养学生的问题解决、团队协作等能力,为学生带来更好的学习体验。

关键词： OBE理念问题驱动教学模式中职学校导游业务课程

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智能网联车辆加速车道类人化汇入控制研究

中国公路学报 2024年第3期37卷 134-146页

作者：谷梦路葛振振王畅苏彦奇郭应时长安大学汽车学院陕西西安710064 长安大学汽车运输安全保障技术交通行业重点实验室陕西西安710064

为研究智能网联车辆(Intelligent Connected Vehicle, ICV)与高速公路主线传统人工驾驶车辆(Human-driven Vehicle, HDV)交互时通过高速公路加速车道的汇入控制算法,提出了一种融合随机森林(Random Forest, RF)算法和深度Q网络(Deep Q-n... 详细信息

为研究智能网联车辆(Intelligent Connected Vehicle, ICV)与高速公路主线传统人工驾驶车辆(Human-driven Vehicle, HDV)交互时通过高速公路加速车道的汇入控制算法,提出了一种融合随机森林(Random Forest, RF)算法和深度Q网络(Deep Q-network, DQN)算法的ICV汇入控制模型(DQN-RF)。首先,建立路侧数据采集平台,采集了中国G70高速公路加速车道汇入区域HDV的真实汇入过程数据。其次,考虑汇入环境车辆历史数据流和汇入车在加速车道的汇入紧迫度,建立了基于RF算法的类人化汇入决策模型。采用城市交通仿真(Simulation of Urban Mobility, SUMO)平台搭建了高速公路加速车道ICV汇入场景,并基于Python语言建立了ICV汇入控制深度强化学习测试脚本环境,建立了基于DQN的纵向加速度控制算法。最后,将RF汇入决策模型嵌入DQN纵向加速度控制算法中,实现了ICV汇入决策和纵向加速度控制的融合。将SUMO内置的LC2013换道模型与DQN模型融合为DQN-LC2013模型,作为基线模型与DQN-RF模型进行对比。研究结果表明:相较于未考虑类人化汇入决策的DQN-LC2013模型,考虑类人化汇入决策的DQN-RF模型获得了更高的奖励值;当加速度动作取值空间为[-1,2] m·s^(-2)时,DQN-RF和DQN-L2013控制下的ICV通过汇入控制区域的平均加速度分别为0.55、0.09 m·s^(-2),通过汇入控制区域的速度分别为21.4、19.7 m·s^(-1);DQN-RF模型控制下ICV无停车等待现象,DQN-LC2013控制下ICV在100次汇入过程中出现了7次停车等待。提出的DQN-RF汇入控制模型可以实现类人化的驾驶决策,提高ICV通过汇入控制区域的效率和汇入成功率,可用于ICV通过高速公路加速车道汇入区域的汇入决策和纵向加速度控制。

关键词：交通工程汇入控制模型 DQN-RF 智能网联汇入车辆加速车道 SUMO仿真