创设问题情境 提高教学实效

在传统的习题教学中,教师过于强调对习题内容的详尽讲解,对解题方法的归纳,这样的教学过程,忽视了学生思维的主动性和创造性.事实上习题教学不仅是一个应用知识的过程,而且是一个亲身体验问题、解决问题的探究过程.因此在数学习题解决的过程中,应当层层递进地创设系列问题,引导学生由低到高、由浅到深、由狭到广进行多角度、多层次思考,真正地优化解题过程,提升思维品质.笔者通过一些典型案例从四个方面加以阐述.     

黄腐酸与人血清白蛋白相互作用机制的光谱研究

利用荧光光谱研究了黄腐酸与HSA的相互作用,黄腐酸对HSA有明显的荧光猝灭作用,计算了黄腐酸与HSA作用的结合常数(Ka=1.2×107L/mol)、结合位点数(n=1.45)及结合距离(r0=2.92 nm)。黄腐酸与HSA的猝灭机制属于静态猝灭,并发生了分子内非辐射能量转移,能量从HSA向黄腐酸转移。同时,通过圆二色谱探讨了黄腐酸对HSA构象的影响,HSA与黄腐酸结合后引起了HSA肽链收缩,改变了HSA的二级结构,使HSA的结构变得更加紧密。     

降雨背景下诱骗态协议最优平均光子数的变色龙自适应策略

为了应对降雨给采用诱骗态协议的量子通信系统带来的突发性干扰,根据降雨分布模型和退极化信道的特性,本文提出了基于变色龙算法的每脉冲最优平均光子数自适应策略;建立了降雨强度、链路距离与最优平均光子数之间的自适应关系;并对采用变色龙算法前后,系统的性能参数进行了比较.仿真结果表明,当降雨强度J为30 mm/24 h、链路距离L为30 km时,通过采用变色龙算法,系统的安全密钥生成率由2×10~(-4)提高到3.5×10~(-4);当J为60 mm/24 h,L为20 km时,系统的信道生存函数值由0.52提高到0.63;当要求生存函数不低于0.5时,系统能够应对的最大雨强由62 mm/24 h提高到74 mm/24 h.因此,根据降雨强度和链路距离,通过变色龙算法自适应地调整系统发送端信号脉冲所含的平均光子数,可以提高量子通信系统在降雨背景下的有效性和可靠性.     

一种基于分层的量子分组传输方案及性能分析

大规模量子通信网络中,采用量子分组传输技术能有效提升发送节点的吞吐量,提高网络中链路的利用率,增强通信的抗干扰性能.然而量子分组的快速传输与路由器性能息息相关.路由器性能瓶颈将严重影响网络的可扩展性和链路的传输效率.本文提出一种量子通信网络分层结构,并根据量子密集编码和量子隐形传态理论,给出一种基于分层的量子分组信息传输方案,实现端到端的量子信息传输.该方案先将量子分组按照目的地址进行聚类,再按聚类后的地址进行传输.仿真结果表明,基于分层的量子分组信息传输方案能够有效减少量子分组信息在量子通信网络中的传输时间,并且所减少的时间与量子路由器性能与发送的量子分组数量有关.因此,本文提出的量子分组信息传输方案适用于大规模量子通信网络的构建.     

用于压缩感知磁共振成像的分割字典学习算法

字典学习算法可以根据数据本身的特点构建稀疏域中的基,从而使数据的表示更加稀疏.该文在传统的字典学习算法基础上提出了分割字典学习算法,由于部分磁共振图像组织结构简单、可以进行图像分割,因此可根据此特点来优化字典中基函数的构建,使磁共振图像的表达更为稀疏,从而获得更高的重建图像质量.该文利用模拟数据和真实数据进行了重建实验,结果表明与传统的字典学习算法相比,分割字典学习算法能进一步改善重建图像质量.     

基于GPU加速的磁共振血管造影图像的并行分割与追踪算法

在应用磁共振血管造影图像进行临床诊断时,临床医生往往需要提取感兴趣区域(Region Of Interest,ROI)的部分血管.这个工作传统上需要手工进行,费时费力.该文提出一种并行的血管分割与追踪算法,利用现代图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)所具备的大规模并行计算能力进行快速的血管分割.首先将三维图像网格化为共面的立方体,并行处理每个立方体,确定立方体中哪些表面有血管通过,以及立方体中哪些体素包含血管.之后再将该结果用于串行的全局分割与血管追踪处理.实验结果表明,利用这种先并行后串行的方法,可以在1 s之内完成全脑血管的分割,分割的结果也更准确.     

高温空气热化学物理计算模型研究

对于大气层内高速飞行器,其周围空气受到强激波压缩而温度急剧升高,引起空气分子发生激发、离解、电离、复合等作用形成多组元混合气体,这种多组元混合气体的热物性参数是气动力热和电磁仿真的基础。本文针对N2-O2-Ar空气体系,在局域热动和局域化学平衡假设下,建立了考虑18种化学反应22组元的混合体系热化学物理计算模型,模拟了高温空气的组分浓度以及焓和比热等热力学性质,研究了高温空气的离解、电离、复合等化学反应以及焓和热容等物性参数随温度和密度的演化规律,发现了空气稀薄程度的增加有利于化学反应的发生以及因高温引起化学反应导致的热容和比热比波动变化现象,并对飞行器高速飞行时驻点处的空气组分、压缩比、温度、热容以及比热等参数随飞行速度的变化给出了预测。这些结果和规律性的认识有助于更好地了解高速飞行器周围稀薄空气因强激波压缩产生高温诱导发生的物理化学反应、现象及作用机理。     

β-MnO_2和α-Mn_2O_3纳米棒的自牺牲模板法制备、表征和应用

在150℃下,仅以高锰酸钾溶液和无水乙醇为原料,通过水热反应合成前驱体γ-Mn OOH纳米棒.以γ-Mn OOH纳米棒为自牺牲模板,分别在350和600℃下煅烧90 min,制备出高纯度的β-Mn O2和α-Mn2O3纳米棒.采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及热重分析(TGA)等对所制备的样品进行表征.结果表明,前驱物γ-Mn OOH为高纯度的纳米棒状晶体,直径约100~300 nm,长度可达数微米,且终产物β-Mn O2和α-Mn2O3均具有较高的纯度,也很好地保持了前驱物的纳米棒状结构.以二者为锰源,通过固相反应合成出尖晶石Li Mn2O4正极材料.当充放电倍率为0.5 C时,其首次放电比容量分别可达到120.4和123.9 m A·h/g,而且表现出良好的循环性能和倍率性能.     

制备条件对Cu-MnO_x低温液相甲醇合成性能影响

采用并流共沉淀法制备Cu-MnOx催化剂,用于合成气CO/CO2/H2为原料的低温液相甲醇合成.研究了制备条件对Cu-MnOx结构及催化性能的影响,XRD、H2-TPR、CO-TPD表征显示,制备过程中的沉淀p H、煅烧温度等影响Cu-Mn Ox中CuO的分散性、还原性能和对CO的吸附能力.沉淀p H为7、煅烧温度450℃制备的铜锰摩尔比为1∶1的Cu-Mn Ox铜锰相互作用强,CuO分散好,形成的Cu1.5Mn1.5O4晶相利于中间产物甲酸酯的生成,并且其对CO的吸附能力强,H2还原温度适中,利于在预还原条件下生成较多Cu+,因此,表现出最好的催化性能.在170℃、5 MPa反应条件下,以K2CO3为助剂、乙醇为溶剂,碳转率为71.8%,甲醇选择性55.9%,同时生成了较多的碳链增长产物,说明CO在该催化剂上可发生解离吸附,为乙醇等C2+低碳醇的合成提供参考.