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关键词： STEAM   实验教学   教学融合   双缝干涉  

摘要： 通过教学实践和跨学科项目,将科学、技术、工程、艺术和数学相结合,增强学生对物理实验原理的理解,培养其应用能力。基于STEAM的项目,通过双缝干涉实验教学的设计与实施,探讨物理实验教学如何与STEAM理念融合,探索有效路径和方法,挖掘学生跨学科学习潜力,以期促进核心素养提升。

关键词： 互联网流量数据恢复   d阶张量奇异值分解   时空正则化   交替极小化   张量填充  

摘要： 精准恢复互联网流量数据能降低不完全数据对网络任务过程的损害,因此,针对互联网流量数据的相似性和周期性这一时空特性,基于d阶张量奇异值分解(d阶T-SVD),结合时空正则化策略,对具有四阶张量结构性质的互联网流量数据构建了恢复模型。这一模型的核心在于能够深入挖掘数据的同时保留了内部复杂的结构特性,从而实现更高质量的数据恢复。采用交替极小化方法,设计了一种高效且稳定的算法,以实现对模型的精确求解。最后选取了2个真实的互联网流量数据集,模拟随机性缺失和结构性缺失的数据场景,对提出的方法进行了全面验证。实验结果表明,该方法在数据恢复性能上相较于现有方法,展现出明显的优势。

关键词： Huber损失函数   稳健性   CP分解   张量回归   PM_(2.5)  

摘要： 随着科学技术的进步,张量数据及相关方法在众多领域中得到了快速的发展和广泛的运用。一系列基于CP(CANDECOMP/PARAFAC)分解的张量回归也逐渐被提出,但是在实际问题中,传统的张量回归方法易受厚尾数据、异常值等因素影响,从而造成系数估计的偏差。鉴于此,本文提出基于Huber损失的稳健张量回归以及其稀疏形式,并构造了稳健块松弛算法及其稀疏算法,对其进行优化求解。同时,本文证明了稳健张量回归中估计系数的相合性和渐近正态性,也给出了稀疏形式下回归系数的误差界。最后,模拟实验和京津冀地区PM_(2.5)数据均证实本文所提的方法比传统的张量回归具有更好的稳健性和更加精确的预测能力。

关键词： 波动方程   非线性边界条件   干扰估计器   输出反馈稳定  

摘要： 无穷维系统的输出反馈控制是控制理论中重要的研究课题,相对于线性边界输入而言,非线性边界条件更多应用于实际的数学模型中,容易引起各种不同的动力学行为,如混沌声振动、倍周期分岔、方波等.本文研究了左端具有非线性位移边界条件,右端带有总扰动输入的一维波动方程的输出反馈镇定问题.首先,利用算子半群理论证明了开环系统的适定性;其次,由于内部非线性项和外部扰动的存在,通过构造无穷维扰动估计器,证明了该估计器能够实时在线估计总扰动;紧接着,借助于原系统的量测输出信号设计状态观测器,构造输出反馈控制器并得到了闭环系统;最后,证明了该闭环系统的适定性和渐近稳定性.

关键词： 红外光栅技术   高压场地   作业区域   人员入侵检测   光谱图像  

摘要： 为了提高作业区域人员入侵检测的准确度,提出了一种基于红外光栅技术的高压场地作业区域人员入侵检测方法。该方法利用红外光栅技术采集人员图像视觉信息,并通过对结构化相似度特征进行分析,结合监督对比学习和主干特征提取方法,实现特征分割和重构处理。同时,通过模糊度分析获得人员的边缘包围轮廓特征,实现对人员入侵行为的识别。经过实验验证,结果表明该方法在入侵人员检测方面具有高准确性,误报率(FPR)、漏报率(FNR)和虚警率(FAR)的平均值分别为2.69‰、3.13‰和3.21‰,检测速率平均为16.25帧/s。

关键词： 矢量分析   张量分析   图形表示   教学法  

摘要： 掌握矢量分析和张量分析基本知识是学习和研究连续介质力学的基础。本文介绍矢量分析和张量分析的图形表示法,包括矢量的点积、叉积、混合积、一阶微分、二阶微分以及二阶张量的迹、简单缩并、双缩并、散度等。根据图形表示法能快速证明常用矢量、张量等式,比数学推导法更直观、简洁、高效。图形表示法的引入以及与数学推导法的结合有助于深化学生对矢量分析和张量分析的理解,提升连续介质力学课堂教学的趣味性。

关键词： 批判性思维   多模态测评   张量   多视图聚类  

摘要： 批判性思维是21世纪创新人才培养的关键。加强批判性思维培养是我国高等教育的战略重点,如何对批判性思维进行精准测评被视为保障批判性思维高效培养的重要路径。融合多源数据的多模态学习测评更具客观性和全面性,为批判性思维精准测评提供了新思路。张量作为一种高维数组,不仅能保持数据的语义特征和完备性,而且能表示和维持多模态数据的高阶关系,最大程度提升批判性思维多模态数据信息的价值密度。基于此构建的大学生批判性思维多模态测评框架包括数据层、分析层和应用层三层架构,分别用于解决批判性思维多模态数据的采集与映射、数据张量化表示与分析、批判性思维水平测定与教学干预。在基于该测评框架开展的实证研究中,主要采集了常态化教学过程中的批判性思维多模态测评数据,采用张量化方法构建了统一表示模型并进行了多视图聚类分析。该多模态测评方法有助于推动批判性思维测评实践向着更加精准化的方向发展。

关键词： 光的吸收   溶液浓度   手机光传感器   快速测量  

摘要： 鉴于溶液浓度测量在工业、医疗、环境监测和化学分析等领域的重要性,文章提出了一种测量透明溶液浓度的方法。该方法利用智能手机的普及优势,通过其内置光传感器,简化了传统的测量流程,实现了快速便捷的操作。在避光条件下,根据光在介质中的吸收特性,可以测量并计算溶液浓度。实验中选用葡萄糖溶液作为实验对象,通过改变溶液的浓度和透光长度,进行多次测量以减少偶然误差。结果表明,在2%~15%的浓度范围内,溶液的吸光度与浓度之间呈现良好的线性关系,测量的相对误差控制在2%以内,验证了方法的有效性。

关键词： 物理文化   延展式课堂   光的全反射  

摘要： 物理文化视阈下“延展式”课堂以科学认知流程为主线,用生动的情境来唤醒认知,激发想象促进学生与知识相遇,用具体的任务搭建思维链,引导学生从规律发现者或是问题解决者的视角进行思考、尝试、想象,实现对知识移情式理解.以“光的全反射”为例,阐述了“延展式”课堂的建构与实践.立足于物理文化的“延展式”课堂不仅满足于知识目标,更重要的是要通过课堂教学促进学生科学思维的发生、发展,还原物理学习该有的模样.

关键词： 变栅距光栅   夫琅禾费衍射   窗口傅里叶变换   MATLAB  

摘要： 变栅距光栅夫琅禾费衍射图样中高频信息和低频信息的混叠现象将会导致无法分析获得对应结构特征参数。为解决这一问题,实验方案从原理上借助条纹分析中具备局域分析特性的伸缩窗口傅里叶变换思想,结合夫琅禾费衍射原理,对变栅距光栅衍射图样进行理论分析推导,建立局部光栅衍射强度分布特征与结构参数的关系。然后在传统夫琅禾费衍射光路系统中,通过引入宽度可调谐的狭缝充当窗函数,对变栅距光栅进行分割以及局部光栅衍射图样分析。最后,基于MATLAB自主开发数值分析软件系统,进行数值仿真以及光学实验分析,根据对应的衍射强度分布特征,实现对变栅距光栅结构特征参数的检测。实验对三种变栅距光栅的衍射效应与特性进行了研究分析,根据实验拍摄的衍射图样成功获得变栅距光栅结构特征参数,并与将其理论数值仿真结果对比,误差分析表明本方案是合理可行的。