DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 细长轴车削热力耦合误差分析 2.1. 切削加工热力耦合理论 在刀具切除多余材料时，工件、刀具、切屑会形成能量传递和转化，当刀具对工件切削时，工件产生应变能。机械加工过程中，材料表面形成应变能，材料内部存在的弹性形变没能力抵消应变能产生的塑性形变。材料塑性形变和摩擦产生的功共同变换为热能，切削区热能的集聚和提高产生热应变，表面变软。切削力的大小随材料表面变软和变硬而变化，而刀具在切削时产生的功随加工中产生的力与热的变化而变化。切削热和切削力的变化相同，刀具温度随切削热减弱而降低，随着刀具温度降低软化作用削弱，材料硬化导致切削力有增大趋势。残余应力的控制方法是建立在热力耦合的理论基础上的，总应变量 d ε ，在不考虑蠕变时表示成： d ε = d ε e + d ε p + d ε T (1) d ε e ——弹性应变增量； d ε p ——塑性应变增量； d ε T ——热应变增量。 根据Pranditl-Reuses理论，得到材料机械力的弹塑性力学本构关系 [ 6 ]： d σ F = [ D e ] d ε F (弹性变形区) (2) d σ F = [ D e p ] d ε F (塑性变形区) (3) d σ F 、 d ε F ——机械应力和应变； [ D e ] 、 [ D e p ] ——材料弹性矩阵、弹塑性矩阵。 切削热产生的热应力–应变本构关系： d σ T = [ D e ] d ε T (弹性变形区) (4) d σ T = [ D e p ] d ε T (塑性变形区)(5) d σ T 、 d ε T ——热应力和热应变。 d ε T = ( α + d [ D e ] − 1 d T σ ) d T (6) d σ T = [ D e p ] d ε T = [ D e ] ∂ σ ¯ ∂ σ ∂ H ∂ T d T ∂ H ε ¯ e p + { ∂ σ ¯ ∂ σ } T [ D e ] ∂ σ ¯ ∂ σ (7) α ——线膨胀系数； T——温度； H——热源距离； σ ¯ ——等效应力； ε ¯ e p ——等效塑性应变； [ D e ] 、 [ D e p ] ——弹性矩阵、弹塑性矩阵。 与温度相关的强化系数， H ′ t = ∂ H ε ¯ e p (8) H ′ t ——温度强化系数。 机械应力和热应力叠加，材料的热–弹塑性力学本构关系： d σ = [ D e ] ( d ε F − d ε T ) d σ (弹性变形区)(9) d σ = [ D e p ] ( d ε F − d ε T ) + d σ T (塑性变形区) (10) d σ ——残余应力。 根据Prandtl-Ruess增量理论，设定材料各向应变硬化同性，塑性条件满足Von Mises屈服准则，则热–弹塑性本构方程为 [ 6 ]： d σ = [ D e p ] ( d ε − d ε T ) + d σ T (11) d σ ——残余应力； d ε ——全应变增量； d σ T ——热应力； d ε T ——热应变增量； [ D e ] 、 [ D e p ] ——弹性矩阵、弹塑性矩阵。 应用增量变分原理，经过数值计算推导出仿真的热–弹塑性本构关系表述 [ 7 ]： d σ = [ D e p ] [ d ε − ( α + d [ D e ] − 1 d T σ ) d T ] + [ D e ] ( ∂ σ ¯ ∂ σ ) d T H ′ t + ( ∂ σ ¯ ∂ σ ) T [ D e ] ( ∂ σ ¯ ∂ σ ) (12) [ D e p ] = [ D e ] − [ D e ] ( ∂ σ ¯ ∂ σ ) ( ∂ H ∂ T ) d T H ′ t + ( ∂ σ ¯ ∂ σ ) T [ D e ] ( ∂ σ ¯ ∂ σ ) (13) σ ——应力； σ ¯ ——等效应力； α ——线膨胀系数； T——温度； H ′ t ——温度强化系数； [ D e ] 、 [ D e p ] ——弹性矩阵、弹塑性矩阵。 2.2. 加工表面形成过程 对尺寸精度和表面质量影响最大的是第三变形区，如图2。因为实际加工时刀具有刀尖钝圆半径，刀刃和材料发生相对运动，切削层中有高度为hs的材料从刀刃O点以下，受挤压变形成为已加工表面一部分。此区域材料经过刀尖钝圆最低处B后，在VB处受力和热影响引起塑性形变，已加工表面在CD处与后刀面接触，当材料自身应力产生弹性变形产生恢复高度为∆h [ 8 ]。 图2. 加工表面残余应力形成 因此，材料表层产生的塑性变形和热变形主要受刀刃钝圆处与后刀面力的作用，零件受到正压力和摩擦力，材料表层产生塑性变形，导致材料表层温度升高，产生热形变 [ 8 ]。加工的整个过程使切削区域产生不均匀应力场和应变场，热力耦合现象对材料原有内应力影响很大。
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user: 4. 搭建细长轴车削实验 (1) 机床条件：数控机床CKA 6150车床。 (2) 工件：细长轴的 L = 9 00   mm ， d = 22   mm 。 (3) 刀具：硬质合金刀片，主偏角 K r = 90 ˚ ，前角 γ 0 = 15 ˚ ，刃倾角 λ s = 2 ˚ ，后角 α 0 = 7 ˚ ，刀具线膨胀系数为5 × 10 −6 ，悬伸长20 mm。 (4) 测量设备：YDC三向压电测力仪，FLIRA20红外热像仪，如图8所示。 图8. 实验车削现场 4.1. V c 对刀具温度和径向力的影响 在进给速度f、被吃刀量a p 恒定的情况下，研究选用不同的切削速度V c 对实际加工中的刀具温度T和径向力F p 的影响，实验结果如表3所示。 Table 3 Influence of Vc on T and F 实验 V c (m/min) f (mm/r) a p (mm) T (℃) F p (N) 1 90 0.15 0.3 597 510 2 60 0.15 0.3 523 519 3 30 0.15 0.3 403 528 表3. V c 对T和F p 的影响 注：所测是已加工表面形成瞬间的前刀面最高温度和切削力。 如图9所示，V c 的升高导致切屑变多，材料表面产生的塑性形变做功增多，塑性变形做功转化成的热量也变多，引起加工区域热量变多和刀具温度提高，加工表面软化，导致作用在材料表面的切削力下降。同时，加工速度变快之后同样也使切屑的流出速度上升，切屑吸收部分热量，引起T不会快速上升。所以，T和V c 呈线性关系，但并非成倍升高，V c 对T和F p 影响显著。 图9. a p 、f恒定时F p 与T关系图 4.2. f对刀具温度和径向力的影响 在切削速度V c 、被吃刀量a p 恒定的情况下，研究选用不同的进给速度f对实际加工中的刀具温度T和径向力F p 的影响，实验结果如表4所示。 Table 4 Influence of f on T and F 实验 V c (m/min) f (mm/r) a p (mm) T (℃) F p (N) 4 90 0.1 0.5 525 517 5 90 0.15 0.5 546 556 6 90 0.2 0.5 597 587 表4. f对T和F p 的影响 如图10所示，随着f的升高，切屑增多但切屑的塑性形变变小，变形功转化的热量减少，两者综合影响，导致切削区域的T提高变慢。加工区域温度提高变慢，导致加工表面软化不明显，切削力降低不明显。因此，f对T和F p 的影响小于V c 。 图10. V c 、a p 恒定时F p 与T关系图 4.3. a p 对刀具温度和径向力的影响 在切削速度V c 、进给速度f恒定的情况下，改变车床的背吃刀量a p ，研究选用不同的a p 对实际加工中的刀具温度T和径向力F p 的影响，实验结果如表5所示。 Table 5 Influence of ap on T and F 实验 V c (m/min) f (mm/r) a p (mm) T (℃) F p (N) 7 60 0.1 0.2 548 498 8 60 0.1 0.3 525 569 9 60 0.1 0.3 464 619 表5. a p 对T和F p 的影响 如图11所示，随着a p 的增大，切削刃参与切削的尺寸变长，更易于散热，T上升变小，加工表层硬化，切削过程进行，导致F p 增大。因此，a p 对F p 的影响大于T，且和F p 变化呈正相关。 图11. V c 、f恒定时F p 与T关系图 4.4. 仿真值和实验值对比分析 在切削三要素中的V c 、a p 、f分别为30 m/min、0.3 mm、0.15 mm/r时，刀具温度T和径向力F p 仿真和实验值对比如表6所示。 Table 6 Comparison of simulation and experimental values under the same three cutting element T (℃) F p (N) 仿真值 410 533 实验值 403 528 表6. 相同切削三要素下仿真和实验值对比 在切削三要素中的V c 、a p 、f分别为60 m/min、0.3 mm、0.1 mm/r时，刀具温度T和径向力F p 仿真和实验值对比如表7所示。 Table 7 Comparison of simulation and experimental values under the same three cutting element T (℃) F p (N) 仿真值 530 571 实验值 525 569 表7. 相同切削三要素下仿真和实验值对比 在切削三要素中的V c 、a p 、f分别为90 m/min、0.5 mm、0.1 mm/r时，刀具温度T和径向力F p 仿真和实验值对比如表8所示。 Table 8 Comparison of simulation and experimental values under the same three cutting element T (℃) F p (N) 仿真值 531 522 实验值 525 517 表8. 相同切削三要素下仿真和实验值对比 图12. 实验和仿真中径向力和刀具温度数值对比 如图12所示，在3组相同的切削参数下，仿真和实验得到的T、F p 数值基本一致。切削力和切削热的相互影响产生残余应力，通过前文分析得出，切削力主要受F p 影响，切削热主要在刀具上，因此，车削产生的力和热可以利用测力仪、热像仪分别收集径向力F p 、刀具温度T的测量数据得到，而径向力、刀具温度主要受V c 、a p 、f影响。通过设置相同的切削参数，得出仿真和实验的刀具温度T、径向力F p 数值基本一致性，验证了残余应力预测公式。
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user: 5. 小结 本文从细长轴的误差来源出发，研究了热力耦合下细长轴车削产生的残余应力对尺寸误差影响。通过对国内外相关文献的分析，得出细长轴在车削时受到的热和力相互作用产生残余应力，引起零件发生塑性形变和热形变。车削时受到的力主要表现为径向力，受到的热集中在刀具上，可以把刀具作为热源。利用ABAQUS软件分析了热力耦合下车削过程，得到切削三要素中V c 、a p 、f对径向力F p 和刀具温度以及残余应力的影响，推导出残余应力误差公式。进行车削实验验证残余应力误差公式，在主轴夹紧、顶针顶紧，辅助跟刀架下车削细长轴，利用YDC三向压电测力仪和FLIRA20红外热像仪采集径向力和刀具温度数据并对比分析，验证了仿真中V c 、a p 、f对F p 和刀具温度的影响以及残余应力误差公式的正确性。通过本文研究，得出以下结论： 1、在主轴装夹，顶针顶紧外加跟刀架下，研究热力耦合下细长轴车削产生的误差可以简化为研究径向力F p 和刀具温度T。细长轴在主轴夹紧、顶针顶紧辅助跟刀架下车削，车削时的热和力相互作用产生残余应力引起尺寸误差。此时，切削力主要表现为径向力F p ，切削热主要集中在刀具，可以把刀具看做热源。 2、利用多元线性回归法得出细长轴残余应力预测公式 σ r = 34.0487 a p 0.0175 f 0.031 v c − 0.2162 ，误差公式 ω = u 34.0487 a p 0.0175 f 0.031 v c − 0.2162 E r 。径向力、刀具温度主要受V c 、a p 、f影响，通过对比相同的切削参数， 得出仿真和实验的刀具温度T、径向力F p 数值基本一致性，验证了残余应力误差公式正确性。 3、T和V c 呈线性关系，但并非成倍升高，V c 对T和F p 影响显著。f对T和F p 的影响小于V c 。a p 对F p 的影响大于T，且和F p 变化呈正相关。在切削三要素中，V c 、a p 、f对刀具温度的影响依次递减，对F p 的影响依次递增。当V c 增加时，切屑生成量变多，塑性变形功转化的热量变多，切屑底层与前刀面摩擦生热加快，导致刀具温度提高显著。当f增加时，切屑增多，刀屑摩擦剧烈，摩擦热增多但切屑流出速度也增大，带走部分热量，导致刀具温度升高变缓慢。当a p 增大时，切削刃长度增加，散热改善，刀具温度上升变少，导致加工表面硬化使得切削力增大。
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user: 摘要 随着工业的发展，并联机器人在现代工业加工中有着无可替代的表现。本文以含动平台的2PUU-2P(SS)2的四自由度高速并联机器人机构为研究对象，用SolidWorks软件完成对并联机器人机构的机械结构设计和建模，对其进行运动学建模和位置逆解模型分析，并通过算例对逆解模型进行验证，利用有限元软件ANSYS完成在典型位型下四自由度并联机器人机构的模态分析，最后利用数值分析和逆解模型对机构的工作空间求解，同时利用MATLAB编程得到机构可达工作空间，为后续的设计参数优化提供了参考。
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user: 1. 引言 如今，在轻工业以及医药业等新兴行业中，企业的生存发展和生产效率的高低息息相关，因此大量物品的分拣、分装费时越短越好。这类操作重复性强，劳动强度大，效率要求高，并且食品和药品的生产过程对卫生条件要求苛刻，因此需要开发一种可用于完成上述操作的自动化设备来代替常规的人工操作 [ 1 ] [ 2 ]。高速并联机器人凭借其高速度和高加速度等特点在这些行业中得到了广泛的应用，高速并联机器人的引入很好地克服了由人工完成分拣、装箱等大量简单重复性工作时存在的易污染、效率低、成本高等缺点 [ 3 ] [ 4 ]。 考虑到规模效益对生产率，卫生条件对生产环境以及品种多样性对生产柔性的要求，国外的以上领域中正在越来越多的应用高速机器人来完成抓放任务，例如，美国Adept Technology公司生产的Cobra系列SCARA机器人 [ 5 ]，ABB公司生产的IRB 340 Flex Picker机器人，德国Bosch SIGPack Systems公司生产的X系列机器人等已在北美和欧洲开始用于食品、日用化妆品及瓶(袋)装药品的包装 [ 6 ] [ 7 ]。目前，在我国多数企业的生产制造环节中，仍然是采用传统费时费力的人工操作方式，并且精度和生产效率也较低。因此，开发和研究应用于该类生产线的高速机器人装备具有重要的现实意义 [ 8 ]。 本文主要研究一种四自由度高速搬运并联机器人机构，用SolidWorks软件完成对并联机器人机构的机械结构设计和建模，再建立四自由度高速并联机器人机构的位置闭环方程 [ 9 ]。通过计算分析得到其位置逆解，利用有限元软件ANSYS完成在典型位型下四自由度并联机器人机构的模态分析，最后利用数值分析和逆解模型对机构的工作空间求解，同时利用MATLAB编程得到机构可达工作空间。
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user: 2. 整体机械结构设计 本文所研究的并联机器人属于高速抓放机械手的一种，根据工作状态的不同，可以进行抓取和放下两种动作，因此机构主体部分需要能够实现空间内三个方向的平动和一个方向的转动。其中，三方向的平动用于实现抓放目标物品的空间移位，而调整目标物品的摆放姿态则要依靠转动，最终才能实现移位和摆放在同一道工序内完成。机构的整体结构如下图1所示 [ 9 ]。 该机械手结构拥有以下优点：1) 整体采用并联机械结构，所有驱动器均安装于机架上，既可以减低构件惯性，又能提高机构承载强度，并且更有利于机构的组装和模块化。2) 创新地采用了对称的四导轨机架结构，可以有效地减轻高速运作时机械结构中铰链和螺母的摩擦，提高了动平台的刚度，延长了机构的使用寿命。3) 动平台的设计分开为主、副平台俩部分，通过齿轮齿条结构将支链末端的主平台和副平台在竖直方向内的相对移动转化为末端执行器在正负180˚范围内的转动 [ 10 ] [ 11 ]。 图1. 机械整体结构简图
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user: 3. 运动学建模 本文所研究的是一种三平动一转动的四自由度高速并联机械手，该机构主要的结构包括：静平台、动平台以及四条连接静、动平台的支链。 3.1. 系统简介与坐标系建立 如图2所示，三平一转的四自由度机高速并联械手机构的主要结构有：静平台、动平台以及四条连接静、动平台的支链。 图2. 机构三维造型 其中第一条支链和第二条支链的结构完全一样，由滑块、上转动轴、平行且等长的两个从动臂和下转动轴构成，其中滑块与固定板以移动副的形式相连接，上转动轴与滑块以转动副的形式相连接，从动臂的上端通过两个对称的球副与上转动轴相连接，而下端通过两个对称的球副与下转动轴相连接，下连接轴与动平台以转动副的形式相连接 [ 12 ]。需要指出的是，平行且等长的两个从动臂之间固接有支撑杆，故该支链的连接方式可视为PRRRR结构，将前两个R副和后两个R副分别组合，可视为PUU结构，其中P为移动副，R为转动副、U为虎克铰。第三支链和第四条支链的结构完全相同，由滑块和两个平行且等长的从动臂构成，其中滑块与静平台以移动副的形式相连接，从动臂的上端通过两个球副与滑块相连接，下端通过两个球副与动平台相连接，其连接方式可视为P(SS)2结构，其中S为球副 [ 13 ]。 此外，动平台包含主平台和副平台，且主平台和副平台通过移动副连接，并采用直线导轨副导向。在主平台上设置有齿轮，在齿轮的下端设置有末端执行器，在副平台上设置有齿条，齿轮和齿条相互啮合传动，因此在主平台和副平台做相对移动时，通过齿轮齿条机构的传动，下方的末端执行器便可获得转动自由度。 图3示出了四自由度机械手的结构简图，图中 A i ( i = 1 ， 2 ， 3 ， 4 ) 为静平台上的定点， C i ( i = 1 ， 2 ， 3 ， 4 ) 为支链i与动平台连接的铰链中心，B i 为连接滑块(或上下转轴)和从动臂的铰链中心。在A 1 A 2 A 3 A 4 和C 1 C 2 C 3 C 4 上分别建立固定参考系 { R } 和 { R ′ } 连体系，且满足原点O为 A 1 A 3 ¯ 与 A 2 A 4 ¯ 的交点上，x与 A 1 A 3 ¯ 重合，y与 A 2 A 4 ¯ 重合，原点 O ′ 在为C 1 和C 2 所在点的末端转轴延长线的交点，x与x平行，y与y平行，则 O ′ 设置在了主平台上。设 O ″ 为 O ′ 对应且设置在副平台上的点，且当机构处于初始位型时， O ′ 与 O ″ 重合。 图3. 机构原理简图 3.2. 位置逆解模型 本文建立的位置逆解模型主要是为了求解机构下方动平台的空间位置与机构驱动杆长之间的关系 [ 14 ]。位置逆解的主要作用是为后续机械结构设计和机构模态分析奠定理论基础。 2PUU-2P(SS)2并联机构的位置逆解分析可归结为已知尺度参数和末端点 O ′ 的位矢及主副平台之间的距离d，求解驱动杆长q i [ 15 ]。 参见图3，末端参考点 O ′ 在系 { R } 中的位置矢量 r = ( x y z ) T 可表示为： r = a i + q i + L i w i − c i + ε ( i ) d s ^ ， i = 1 ， 2 ， 3 ， 4 ， ε ( i ) = { 0 i = 1 ， 2 1 i = 3 ， 4 (1) 式中， L i 表示第i条支链从动臂的杆长， w i 表示它的单位方向矢量， a i 和 c i 分别为由点O到 A i 和 O ′ 到 C i 的位置矢量， s ^ 为主副平台移动副方向的单位方向矢量，且有 | q i ( i = 1 ， 2 ， 3 ， 4 ) | ≤ | z | ，可得： q 1 = z + L 1 2 − y 2 − ( x − a + c ) 2 q 2 = z + L 2 2 − y 2 − ( y + a − c ) 2 q 3 = z + L 3 2 − ( x + a − c − 2 2 d ) 2 − ( y − 2 2 d ) 2 q 4 = z + L 4 2 − ( x − 2 2 d ) 2 − − ( y − a + c − 2 2 d ) 2 (2) 3.3. 算例 根据所给CAD三维模型，可以量出以下数据： L 1 = L 2 = 550 ， L 3 = L 4 = 500 ， a = 360 ， c = 75 选取任意两个不同位形1和2，如表1所示，令位形1： r = ( 0 0 − 500 ) Τ ， d = 0 ，位形2： r = ( − 150 70 − 540 ) Τ ， d = 10 。代入(2)式可得q的值，由以上的推导过程可以得出不同位形下的模型位置。 Table 1 The position and length of the mechanis 位形 ( x y z ) Τ ( mm ) d ( m m ) ( q 1 q 2 q 3 q 4 ) ( mm ) 位形1 ( 0 0 − 500 ) Τ 0 ( − 29.60 − 29.60 − 89.18 − 89.18 ) 位形2 ( − 150 70 − 540 ) Τ 10 ( − 210.80 − 147.60 − 60.79 − 120.40 ) 表1. 机构的位置及杆长 图4和图5为机构在SolidWorks软中对应的位形，对比可知，逆解模型正确。 图4. 位移1 图5. 位移2 3.4. 模态分析 研究系统结构动力学特性的一种重要办法就是模态分析。并且这种研究方法在机械学的振动领域也有广泛的运用。获得模态参数的方法主要有计算模态分析和试验模态分析两种方法。 文主要采用计算模态分析的方法，研究机构各零部件振动特性的固有频率和模态振型 [ 16 ]。动平台的工作空间如上图6所示，选取其中三个典型的位置(图中a，b，c)分析。 模态分析前需要先为零部件选择合适的材料，修改好其间的接触关系。动平台的末端执行器不必添加载荷，只需将四个固定板作为约束面。运用ANSYS workbench对动平台位于工作空间的典型位置进行模态分析，前四阶固有频率如下表2所示。其对应的模态振型图如下图7~图9所示。 认真分析表2和图7，可以发现：2PUU-2P(SS)2并联机构前四阶固有频率比较高，并且具有良好的动态特性。第一阶振型为沿x轴移动，第二阶振型为沿y轴移动，第三阶振型为沿x、y轴反向运动，第四阶振型为沿x、y轴同向运动，通过ANSYS软件对典型位置进行模态分析可以准确地得到振型，当有外部激励应该避开机构的前几阶固有频率，才能避免共振现象发生。
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user: 4. 并联机构工作空间分析 工作空间对于机构来说是至关重要的，它反映了机构运动的性能所以研究机构的工作空间是研究机构必不可免的环节。在现有的研究方法中，主要是利用数值分析、画图法和解析法三种 [ 17 ]。本文中采用 图6. 工作空间简图 Table 2 First six natural frequencies of 4-DOF high speed parallel robo 模态阶数 1 2 3 4 a (Hz) 83.44 115.06 164.36 172.41 b (Hz) 86.708 114.34 164.5 171.36 c (Hz) 95.093 115.32 163.97 168.99 表2. 由度高速并联机器人前四阶固有频率 图7. a点位置前四阶模态振型 图8. b点位置前四阶模态振型 图9. c点位置前四阶模态振型 的是数值分析，机构的结构参数： L 1 = L 2 = 550   mm ， L 3 = L 4 = 500   mm ， a = 360 ， c = 75 ，并以四个固定板长度为550 mm为约束条件计，同时给机构添加驱动马达，采用数值搜索，将对所有位置导入MATLAB，利用MATLAB编程可得到机构的工作空间，得到工作空间如图10。 图10. 并联机器人可达工作空间 从图10中可以看出，并联机器人可达到工作空间并没有出现空洞的情况说明了其运动性能良好。
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user: 5. 结论 用SolidWorks软件完成对并联机器人机构的机械结构设计和建模，并通过运动学分析和逆位置求解，用算例对逆解模型验证结果表明模型的准确性。将实体导入ANSYS workbench之后对对并联年机器人机构进行模态分析，得到了其前四阶固有频率和对应的振型，通过分析机构的薄弱环节可以为后续的结构设计参数优化提供参考，也可以为并联机器人的动力学性能打下基础。从分析前四阶三个经典位置的固有频率达到了设计的要求，具有良好的动态特性。同时通过数值分析和MATLAB编程得到了机构的运动空间范围表明了机构运动性能的良好。
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user: 摘要 本研究以本校“硕士研究生英语”课程为例，重点聚焦课堂中所涉及依托超星学习通为智能移动学习平台的“混合式课堂互动”模式，结合定量与定性的研究方法探究学生对“混合式课堂互动”的满意度及该模式的效用。探究结果表明学生对于“混合式课堂互动”的满意度比较高，而且还可以提高大班课堂教学的互动率与教学效率，为大班课堂互动模式提供一定参考。
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user: 1. 引言 1.1. 研究背景 教育部于2017年和2018年相继颁布了《新一代人工智能发展规划》和《高等学校人工智能创新行动计划》，《中国教育现代化2035》提出“加快信息化时代教育变革，建设智能化校园，统筹建设一体化智能化教学、管理与服务平台利用现代技术加快推动人才培养模式改革，实现规模化教育与个性化培养的有机结合” [ 1 ]。“我国教育信息化已逐渐步入了融合创新、智能引领的新时代”，“新兴信息技术促进并支持了教育的改革与发展” [ 2 ]。人工智能具有跨学科的属性 [ 3 ] 对外语教学的发展起到推动作用，尤其是受疫情的影响，混合式教学成为课堂教学的新模式，智能化移动学习平台工具为混合式教学的应用实践提供技术支撑，也为课程建设带来便利。 1.2. 文献综述 随着MOOC在高等教育领域的普及，以及信息技术与各种智能移动教学平台的发展，混合式教学逐渐成为高等教育研究的重点。查尔斯等人曾提出了混合式教学的实施框架，认为混合式教学的实施包括三个关键要素：策略、结构、支持 [ 4 ]。兰迪·加里森等人 [ 5 ] 提出的探究社区理论框架模型已经成为混合式教学设计和实施的理论基础，该理论通过社会存在、认知存在和教学存在三个关键要素去解释混合式教学过程的学习体验。国内冯晓英等人 [ 6 ] 基于混合式教学的相关文献构建混合式教学的概念框架和分析框架。基于框架与理论，马莉萍与曹宇莲 [ 7 ] 对同步在线教学中的课堂互动与课程满意度进行研究，胡科等人 [ 8 ] 对混合式教学课堂中生师互动的影响因素进行分析。关于智能移动学习平台，杨芳等人 [ 9 ] 基于雨课堂探索混合式教学实践，吴玲娟、张德禄 [ 10 ] 研究基于雨课堂的通用英语设计学习模式，葛福洪、张丽萍 [ 11 ] 基于UMU互动学习平台进行混合式教学实证研究。基于超星学习通的研究大多都涉及教学模式改革，探究超星学习通融入混合式教学的课程设计，例如“基于超星学习通的《综合英语》混合式教学模式改革” [ 12 ]，“基于超星学习通的智慧课堂构建与案例研究” [ 13 ] 等。 总结前人的研究可以发现基于智能移动平台的研究主要以课程设计为主，比较少的研究聚焦混合式课堂互动，并且探究依托学习通融合线上与线下结合的互动方式的满意度的研究也比较少，因此本研究以“硕士研究生英语”课程为例进一步研究学生对于以超星学习通移动学习平台为依托融合线上与线下“混合式课堂互动”模式的满意度，并进一步分析研究此互动模式的效用以及对大班教学的启示。 1.3. 研究问题 基于研究内容，具体研究问题如下： 1) 学习者对“混合式课堂互动”模式的满意度如何？ 2) “混合式课堂互动”模式具有什么效用？
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user: 2. 研究设计 基于学习通为智能移动平台，“混合式课堂互动模式”经过一学期的课堂实践后，为解学生对此课堂互动模式的满意度及效用，获得相关真实数据，对参加“硕士研究生英语”课程的学生进行问卷调查与进一步访谈。问卷是基于专业的在线问卷调查、测评、投票平台——问卷星设计、发放并回收分析，共收集到有效问卷102份。问卷中所涉及到的有关满意度的调查均采用五级量表设置，给予调查对象合理的选择范围。部分问卷数据使用SPSS进行相关性分析。在问卷调查的基础上随机选取6位同学进行访谈，涉及内容与问卷调查基本一致，以期通过访谈进一步佐证和补充问卷调查的结果，在采访过程中及时记录采访内容，并对收集到的采访数据进一步分析。
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user: 3. 混合式课堂互动模式应用 3.1.“硕士研究生英语”课程简介 以学术英语交流能力为目标、应用为目的，“硕士研究生英语”课程是本校以非英语专业硕士研究生为授课对象开设的一门公共英语必选课，课程时长共计64学时，学分共计4分。 3.2. 单位“混合式课堂互动”模式具体应用 为引导学生积极主动参与课堂内外实践活动，充分利用新兴技术优势进行自主学习与协作学习，该课程运用线上与线下相结合的互动模式共涉及三类互动方式，此三类互动方式为： 1) 线上 + 线下：课堂中教师根据课程目标抛出问题，依托超星学习通线上平台技术支持，随机抽取学生线下分享回答(主要包括：投屏、摇一摇随机选人或手动选人，抢答)，营造出紧张感的氛围，刺激学生提高课堂注意力。 2) 线下：a) 为开阔学生视野、锻炼学生口语能力，每堂课设置线下英文新闻分享环节。学生课前需利用网络资源及其他渠道阅读、收集，提炼所要介绍的内容，在课堂中与同学及老师面对面互动，并接受同学老师的提问。b) 依据布鲁纳的发现学习理论，让学生主动探究，教师根据教学任务与计划，安排学生课下分组合作探究学习，课上由每组代表走上讲台运用多媒体、板书或其他方式展示分享小组成果。 3) 线上：运用超星学习通讨论区功能，学生根据教师发布的不同主题利用文字、语音、图片等形式分享见解、相互评价，总结反思。 三类互动方式不是割裂的三部分，而是相辅相成共同构成“混合式课堂互动”的一个整体，并且与学生以及教师构成一个动态闭环结构(如图1)。 图1. “混合式课堂互动”流程图
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user: 4. “混合式课堂互动”学生满意度及效用分析 4.1. 提高课堂注意力——线上 + 线下互动方式分析 在涉及“课堂互动方式的选择对课堂的互动效果很重要”此题目时，98.04% (包括非常同意78.43%，比较同意19.61%)的学生表示同意此说法，以学生的视角来看，课堂互动的方式针对互动效果起到至关重要的作用。并且，在对比传统的课堂互动方式，90.2%的学生表示更喜欢依托学习通线上线下结合的互动方式，这说明“混合式课堂互动”方式从某种程度上说已经赢得学生的青睐，而且96.08%的学生明确表示依托学习通线上线下相结合的互动方式更能引起其注意力。 根据学生对依托学习通线上 + 线下课堂互动方式(投屏、摇一摇随机选人或手动选人，抢答)满意度调查与反馈，67.65%的学生对投屏的方式表示非常满意，27.45%的学生表示比较满意；对于摇一摇随即选人或手动选人的方式55.88%的学生表示非常满意，35.29%的学生表示比较满意；61.76%的学生非常满意抢答的互动方式，26.47%的学生比较满意此方式(详见图2)。通过对数据的分析整理，88%以上的学生均对此互动方式持满意态度，并且在进一步访谈中，刘同学表示“让我比较意外的是老师的课堂互动方式，将线上与线下，面对面互动和学习通App的结合运用得恰到好处，方便快捷，提升效率”。王同学如是说：“我认为结合学习通平台的互动方式在签到、抢答、投屏，评论区回答方面都表现出了很大优势。” 有研究发现，当授课班级人数过多时，学生的出勤率会下降，在课堂上看手机、听音乐、看电视节目、网上购物的比例也会上升 [ 14 ]。在教学方法上，教师在大班教学中普遍采用讲授式授课方法，学生被动学习，师生互动很少 [ 15 ]。在大班授课的课堂中，学生数量多，传统的教师提问学生回答效率偏低，而且引起学生的抵触和逃避心理，运用学习通平台的线上相关功能结合线下课堂互动增强了课堂互动的趣味性，给学生营造出紧张感，有助于敦促学生提高课堂注意力，同时提高教师课堂问答互动环节的效率，为课堂讲授及其他环节提供更多的时间。 图2. 线上 + 线下互动方式满意度 4.2. 聚焦能动性——线下互动分析 为充分发挥学生主体的能动性，引领学生自主探究学习，线下互动方式主要涉及英文新闻分享环节以及小组探究协作学习。 1) 根据英文新闻分享环节互动方式的满意度调查显示，其中67.65%的学生表示非常满意，25.49%的学生比较满意，由此可见占比93.14%的学生对此互动方式持满意态度(见图3)。在进一步访谈过程中，充分了解与收集到学生对此互动方式的见解与心得体会，乔同学如是说：“每周的英文新闻分享是我最期待的环节，因为最开始的两周我大概需要三天才能搞懂一篇文章，但是后来一天的时间就可以搞懂一篇文章了。”刘同学提到“在课堂上进行了多次英文新闻分享，提高了信息总结能力和英语口语能力，视野拓宽不少，自己的英语学习兴趣也越来越浓厚。”我们每个人都是自己的教育者 [ 16 ]，在每一准备及分享新闻的过程中，都是学生自主学习积累的过程。英文新闻分享环节带给学生不仅是英文阅读能力的提升，而且拓宽其视野为同学们提供一个用英语开口表达的机会，锻炼其口语能力，在某种程度上对于改善“哑巴英语”具有正面的积极影响，而且在回答老师及同学们针对新闻内容的问题时，也锻炼了学生的迅速分析反应能力与批判性思维能力。 2) 根据学生对小组协作互动方式的满意度调查与分析结果反馈，69.61%的学生非常满意小组协作学习的互动方式，23.53%的学生表示比较满意，3.29%的学生认为此方式一般，1.96的学生不太满意此互动方式，0.98%的学生表示不满意(见图4)，分析可得共计93.14%的学生对小组协作的互动方式持满意态度。 图3. 英文新闻分享环节的满意度 图4. 小组协作的满意度 在访谈过程中郭同学提到“在进行小组协作的过程中，我认识了几个不同专业的朋友，和他们研讨，规定小组的研究主题，外出采访，上台展示我们的PPT，感觉很有成就感。”学习不是一种孤独的体验，“学生与学生”之间的互动助学关系体现为自主学习者之间的协作互助学习，最常见的形式为小组协作学习，协作学习可以成为自主学习的有效补充 [ 17 ]。在协作学习的过程中，充分发挥学生的主观能动性，同学们各取所长，最大程度发挥每个人的潜力，调动每一位同学的积极性，帮助同学们意识到团队协作的重要性与意义，增强集体凝聚感。同时，小组互动促进各专业同学之间的交流，加强学科之间的联系。 4.3. 营造社区感——线上互动分析 在大班教学中，有机会表达自己意见的学生更少，而且教师用来诊断和满足不同人的需求更少，为突破课堂互动的时空限制，本课程充分利用智能移动教学平台——学习通的讨论区功能，为同学们提供极具包容性的探讨、总结反思空间，充分提供其表达观点的机会。通过此线上互动方式的满意度调查及分析，73.75%的学生表示非常满意，24.51%的学生比较满意，认为此方式一般的学生为1.96%，不太满意以及不满意的学生均为0% (见图5)，持满意态度的学生高达98.26%，充分表明了学生对此互动模式的认可。 图5. 线上互动方式满意度 讨论区是学习社区的一种表现形式，集结了持有共同目标的学习同伴，学生彼此是学习的支持者、推动者和促成者 [ 18 ]，讨论区的包容性使学生的自我身份被确认和接受，这会引起学生的社区归属感和对于社区的积极态度 [ 19 ]。在讨论区中同学们可以用文字、语音、图片等形式互相评价小组作品，讨论内容永久保存，任何时间均可查看。讨论区的包容性允许不同观点及立场的存在，从而在评价小组作品时同学们可以直观看到自己的优缺点，由此进行查漏补缺，扬长避短。而且在讨论区提交总结反思的过程中对于学生而言也是知识二次消化与重新制定学习计划的过程，有利于其对知识点的再次梳理，进行自我反思与调整。对于教师而言，可以利用讨论区的词云分析功能，智能提取学生的高频词汇，了解学生的学习情况，更加高效便捷。收集到的数据与反馈助于教师对学生进行过程性评价，灵活调整接下来的教学计划，改进教学方法。 4.4. “混合式课堂互动”满意度与学习效果满意度相关性分析 通过使用SPSS相关性分析学生对“混合式课堂互动”方式的满意度与学生对此互动方式下学习效果的满意度之间的关联度，获得相关系数“如表1”所示。 Table 1 Correlation analysi 变量 平均值 标准差 “混合式课堂互动满意度” 学习效果满意度 “混合式课堂互动满意度” 1.28 0.45 1 学习效果满意度 1.34 0.55 0.87 ** 1 表1. 相关性分析 注： * p < 0.05； ** p < 0.01； ** 在0.01级别，相关性显著。 由分析结果可看出：学生的“混合式课堂互动”满意度与学习效果满意度的相关系数为0.87，此系数在0.01级别说明这两者之间呈现正相关关系。所以学生对于“混合式课堂互动”模式的满意度与学习效果的满意度是密切相关的。戴心来等人 [ 20 ] 研究表明学习者满意度对继续学习意愿有重要影响，其直接 作用效应为0.661，意味一个满意的学生有66.1%的可能性愿意继续学习。学习者是课堂的直接感知者，学生对于课堂互动方式的满意度将会直接影响其学习成效，因此优化课堂互动方式对于课堂教学尤为重要，尤其是对于大班教学更为重要。
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user: 5. 结语 由于受传统教学模式与大班授课的制约，学生课堂参与度比较低，无法保障学生的课堂效率。人工智能时代下，信息技术的发展为课堂模式变革提供技术支撑。本校“硕士研究生英语”紧跟时代的步伐，结合智能学习平台——超星学习通，以学生为主体进行“混合式课堂互动”实践，优化课堂互动。本次研究通过调查问卷与访谈的方式探究学生对此课堂互动模式的满意度及效用，在收集分析数据的基础上了解到学生对“混合式课堂互动”模式所涉及的三类互动方式接受度比较高，满意度也比较高，而且此互动模式具有一定的效用。1) 线上 + 线下的互动方式增强了课堂互动的趣味性，激发了学生对于互动的热情，提高其课堂注意力与参与度，同时提高了教师课堂问答互动环节的效率。2) 以英文新闻分享与小组协作学习的线下互动方式锻炼学生的英语口语表达能力；在协作学习的过程中，学生充分发挥其主观能动性的同时加强了学科之间的交流与联系。3) 依托超星学习通讨论区功能的线上互动方式有助于鼓励学生充分表达自己的观点，并为其提供总结与反思的空间；同时也为教师及时了解学生学习情况提供便利。 人工智能与教育深度融合的趋势日趋显著，在一定程度上给教师群体带来技术上的挑战，但是这也不失为一次优化教学模式的实践机遇。这对于大班课堂来说可以提高课堂互动率、提高教学效率，在基于数据的基础上更加高效便捷地了解学生情况以及时调整教学计划。希望本次研究可以为广大教师群体课堂中的互动设计提供一点参考与启发。同时笔者也深知在本次研究中也存在不足之处，虽然采取了定量与定性的研究方法但是研究结果仍存在偏主观性的不足，在今后的进一步研究中会继续优化。
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user: 摘要 高等数学是高等院校一门非常重要的基础课程。数学表达形式抽象，逻辑性强，学习难度系数高，对于文化基础较薄弱的中职升本学生，学习难度更大。为了帮助中职升本学生学好高等数学，本文以北部湾大学中职升本学生为例，分析了中职升本学生学习高等数学的现状。提出与专业内容链接、融入数学文化及数学思想、融合多媒体技术、改革考试评价体系等改革措施，为中职升本院校的高等数学课程改革提供一定的借鉴。
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user: 1. 引言 2012年广西壮族自治区教育厅下发了《关于开展普通本科院校对口招收中等职业学校毕业生试点工作的通知》(桂教职成[ 2012 ] 76号)，文件规定，符合报考条件的中职毕业生由中职学校校长实名推荐，通过参加招生院校的考核后，根据志愿和投档情况被高校择优录取。广西从2013年起开启中职升本对口招生工作，截止2021年，区内本科院校招收中职优秀毕业生达1万多名。北部湾大学从2014年开始本科对口中职招生，7年来，招生人数共计1000多名，涵盖了电信、化工、营销、物流等专业。作为基础课的高等数学课程如何全面系统做好中职升本学生本科阶段的基础学科作用，体现服务专业课的目的，成为高等数学教师当前迫切需要解决的问题。本文结合北部湾大学中职升本高等数学课程教学的实践，分析了中职升本学生高等数学教学的现状，从课堂教学方式方法方面尝试做一些探讨，以提高学生的学习效果。
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user: 2. 中职升本学生高等数学教学现状分析 中职升本学生是中职毕业生通过考试进入高校学习的一个新群体，他们没有高中阶段文化基础的学习，但已接受了三年的职业教育 [ 1 ]。中职院校数学课时设置较少，内容较浅，中职升本学生的数学基础普遍薄弱。这一特点在一定程度上影响了学生在本科阶段高等数学的学习。从北部湾大学2020级市场营销专业中职升本第一学期期末考试成绩来看，22%的学生不及格，60~69分的同学占24%，70~79分的同学占16%，80~89分的同学占30%，90~100分的同学占8%。可以看出，中职升本学生高等数学学习效果不尽理想。笔者通过中职升本高等数学的教学实践，发现中职升本学生在高等数学学习中存在以下问题。 2.1. 学生对数学学习定位不准，学习态度不够端正 中职升本学生普遍基础较差，认知水平有欠缺，逻辑思维水平也不高，在数学概念理解方面存在不小的困难。他们大多认为之前所学的数学知识已够用，本科的数学课程晦涩难懂且没有实际用途。学习数学纯粹为应付考试，学习态度欠佳，从而增大了数学教与学的难度。不少同学存在投机心理，没有良好的数学学习习惯，课前不预习，课上不做笔记，课后抄作业，等到期末考试的时候才临时抱佛脚。 2.2. 当前高等数学的教学内容较为单一，与学生专业知识脱节 现阶段的中职升本数学教学内容主要是参照了普通高等教育的教学模式，注重对于学生综合素质的培养，而忽视了中职升本数学应用能力与职业性的培养 [ 2 ]。中职升本的学生面对与普通本科生类似的高等数学学习内容，往往难以适应。北部湾大学目前采用的层次教学中把高等数学分为A、B、C、D四个层级，其中理工类为A或B级，经管类为C级，中职升本为D级，由于目前尚未有专门为中职升本学生编写的高等数学教材，高等数学C、D均选用吴赣昌主编的《微积分》作为高等数学教材。教材的选用除了在内容上与中职数学衔接性较差外，也没有体现出服务中职升本专业的教学特色能力，教学内容与专业要求的现实脱节。这种脱节使学生在数学的学习中感到迷茫，使数学不能在学生所学专业的其他学科中充分发挥工具作用。 2.3. 教师的教学方式较为古板，不够灵活 目前我校高等数学课程教学大多还是以教师、教材为中心，采用传统的黑板教学授课方式。对于数学问题的引入、分析及推理，板书的一书一停有助于学生紧跟教师的思路，这是传统板书授课的优势。对于普通本科生而言，由于接受了高中阶段的教育，学生适应度比较高，但是中职升本学生较普通本科生基础差，教师需要占用不少课堂时间帮助学生补习如基本初等函数等的基本知识，但教学大纲规定的内容又必须讲完，然而课时受限，最后只能加快教学进程以完成教学计划，这样一来部分学生又跟不上进度了。此外，中职升本学生普遍个性较为张扬，自我管理能力较弱，课堂纪律较差，也较容易分心，采用板书授课方式太过单一，授课效果不理想。 2.4. 考试评价体系不够合理 我校中职升本高等数学课程对学生的考核构成与普通本科生相同，均为平时成绩40%，期末成绩60%。平时考核一般要求学生按时上课，按要求交作业，期末考试则大多以基本概念和公式的简单应用考察为主，较少结合学生专业的应用考核。然而，中职升本学生的培养应更注重于应用和实践，而且他们的数学基础较为薄弱，因此，考试的评价体系一方面没有体现出中职升本学生对于数学的运用能力，另一方面，不能体现学生在学习过程中付出的努力、学习的态度和获得的进步等过程指标。
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user: 3. 中职升本高等数学课程教学改革策略 面对抽象难学的高等数学课程，结合中职升本学生的特点，笔者认为重树学生学习数学的自信心，激发学生学习数学的兴趣是引领学生学好数学的根本所在。 3.1. 中职数学与高等数学知识的衔接及数学史的引入 数学的教与学是系统性的，要学习高等数学，需要打通中职数学和高等数学的教学障碍，整合教学内容，保持数学知识的连贯性。高校数学教师对中职数学的学习内容在系统认知上还是有所缺失的。教师需要加强与中职院校相关教师的交流，更准确地把握中职升本学生的学习习惯、知识水平。只有建立了中职数学和高等数学之间的知识联结，学生才能更好地进入到高等数学学习的状态，从而建立起“我能学好”的信心。另外，由于学生学习高等数学之前所具备的数学学科知识能力较低，严谨的数学知识表述及运算很难让学生去接纳，所以高等数学的教学更应该注重对其学科素养的培养，让学生了解高等数学的起源与实际问题的关联，让学生从故事中去体会高等数学的美，激发其对高等数学的认同感。比如在学习导数与微分时，通过微分学起源的导入有利于增强学生对学习导数的认同感。事实上，1608年，荷兰眼镜制造商里帕席发明了望远镜，推动了开普勒在1619年发布了最后一条行星运动定律，也推动了光学的研究，但是望远镜的光程设计需要确定透镜曲面上任一点的法线，这使得求任意曲线的切线问题变得不可回避；1638年，伽利略建立了自由落体定律、动量定律等，为动力学奠定了基础；他认识到弹道的抛物线性质，并断言炮弹的最大射程应在发射角为45度时达到，这时确定非匀速运动物体的速度与加速度使瞬时变化率问题成为人们关注的焦点。法国数学家、沃尔夫数学奖得主安德烈•韦伊说过：“学生必须认识到，数学是一门有着悠久历史的科学，假若对它的历史背景没有一些了解，要真正理解它是不可能的，最好的途径就是寻找它们互相渗透时逐步发展的线索。在课堂上干巴巴讲述知识远远不如阐述隐藏在这些知识背后的主要思想来得重要。应该指出，数学研究是一种知识的套索。除非让学生感受到伟大的智慧发现的激动人心，不然他会失去对数学的兴趣……。” [ 3 ] 3.2. 中职升本高等数学的教学内容与学生专业进行对接 对于中职升本专业，高等数学更倾向为一种服务专业课的有力工具，在中职升本高等数学的讲授过程中，离不开与专业的结合。目前适用于中职升本的高等数学学习资源较为缺少，所以教师在备课前应该先了解学生所学专业的知识与高等数学的联系，邀请相关专业课教师参与教学研讨，共同确定高等数学中哪些知识点与学生专业结合紧密，根据专业内容设置教学计划的重点，比如学习物流专业的学生可以更加倾向数学代数方面的相关知识，营销专业的学生，对概率统计方面的知识需求更多。 3.3. 传统教学与在线教学深度融合 在2030年教育现代化的战略目标规划下，国家提倡通过人工智能、互联网来发展教育，越来越多的学校在课堂教学上尝试科技与课程的融合，进行教学创新。中职升本学生专业需求重在数学符号的理解以及数学公式在专业问题的运用上。对于定理、公式的推导可以进行适当弱化，弱化不是随意删减，就必须在短时间段内展示完整的理论内容，这时多媒体课件就起到了很好的辅助。对于思维逻辑的展现，板书过程能起到较好的效果。基于多媒体教学的利弊，我们提倡采用混合式多媒体教学的模式。例如在讲解定积分的概念时，要写出定义中的“分割、近似、求和、取极限”的全过程，若是只采用传统的板书方式，则会消耗更多课堂时间，影响教学进度，而且黑板作图时效果不如多媒体课件展示直观清晰。 除了多媒体课件的引入，还可以依托QQ、微信、腾讯课堂、慕课、微课等媒体社交软件，建立学习交流群来实现在线互动交流。对于课堂上没有听懂的学生，也可以借助相应的慕课课程任意时间任意点再学习，也作为课前的一个预习内容 [ 4 ]。 3.4. 讲练结合，注重实战 学习数学，练习是必不可少的。根据中职升本学生的特点，设计有针对性且与课堂讲授内容配套的练习题，加大课堂练习、课后作业的力度，在不断的练习中加强学生对知识点的理解和掌握。教师通过学生的做题情况，针对学生易错题，设计反例题，强调知识点，及时帮助学生扫清知识障碍，使学生更好更快理解所学内容，掌握解题技能，提高解题水平。 3.5. 建立科学的数学评价体系，改革考核方式 通过文献 [ 5 ] 的启发，认为学生学习考核应加大平时的考核力度，更多地关注学生知识获得的过程。考核成绩应该包括：第一，考勤成绩：10%，由学生到课情况决定；第二，作业成绩：20%，每次作业按时完成，作业中体现自己的思考；第三，小组合作成绩：15%，建立学习小组，小组中能互相帮扶措施，促进共同的进步，提出数学问题，解决数学问题，并上交学习报告或者完成与数学相关的活动报告；第四，期中考试及随堂测试成绩：25%；期末考试成绩：30%，考试题中适当加入与专业结合的数学问题，考察学生的应用能力。
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user: 4. 结语 本文分析了北部湾大学中职升本高等数学的教学现状以及存在的问题，在高等数学与专业知识的衔接、课堂教学方式、评价体系等方面提出了相应的解决策略，对教师的教和学生的学起到一定的借鉴作用。
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user: 摘要 为实现精神疲劳状态的客观量化连续监测，本研究基于心率变异性的特征信息，研究了不同疲劳状态的量化识别方法。设计实验采集了不同疲劳状态下的心电信号，采用小波变换去除噪声干扰，提取了心率变异性的时域、频域等特征参数，并对所提取的特征参数对比分析以构建支持向量机等多种分类模型，最终利用支持向量机算法实现了正常、疲劳、嗜睡三种不同程度的精神状态分类。结果表明，本方法对于疲劳状态识别具有较高准确性，通过优化支持向量机的参数，对于不同疲劳状态的识别精度可超过80%。将此技术运用到日常生活中，可对人的主观疲劳状态进行客观化评价，在交通、教育、医学监护等方面具有重要的研究意义和应用前景。
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user: 1. 引言 疲劳是一种最常见的亚健康状态，它极大地影响着人体的身体状况。疲劳在普通人群中所占比例非常高，疲劳对个体的工作能力具有负面影响，是使工作效率降低的一个重要因素，对个体的社会生活和身体健康也会产生不良影响 [ 1 ]。疲劳有多种症状，人体的疲劳可能造成机体反应迟缓，判断、决策能力下降等，严重时可能导致理解力下降，失去对事物的综合判断能力，甚至对一些日常举动无法做出反应或对一些状况无法做出判断。随着疲劳加深，许多慢性疾病随之而来影响着人们的生理健康。近年来，对于人体疲劳状态的研究正逐渐成为热点。 行为、语言一级表现均可反映出一个人的疲劳状态，但对于人体生理信号的测量能够更加准确地反应人体最真实的疲劳状态。国外对于此项研究开始较早，Mohammadi等人 [ 2 ] 使用离散小波变换将ECG信号分解成不同的频带，然后提取相应的特征用于疲劳识别。Singh等人 [ 3 ] 以皮肤电反应的特征作为研究对象，提出了一种基于诱发压力的方法，并对其进行了统计以及时频域分析，最后通过递归神经网络算法进行心理压力的识别。 近年来，国内也开始重视利用生理信号识别疲劳，且不断地在进行研究与探索。兰州大学的马永昊团队 [ 4 ] 开展了基于心电的非接触精神疲劳监测系统的设计与研究，提出了基于耦合心电和心冲击图两种方式的非接触式精神疲劳检测方法，能够准确地利用模型预测精神疲劳状态。 本研究为探究人体疲劳状态与心率变异性之间的关系，基于心电检测和信号处理技术，在设计并开展疲劳监测实验的基础上，建立不同疲劳等级的生理信号数据库，对心电信号与疲劳状态之间的量化关系进行研究，在信号处理部分中首先对采集的心电信号进行滤波预处理，进而提取心率、心率变异性的时域、频域、以及非线性特征，再通过统计方法和机器学习工具建立HR、HRV参数与人体疲劳状态间的映射关系，最终构建人体疲劳状态的监测及预警系统。实时监测人体疲劳状态，过度疲劳时发出预警，在驾驶、医护、科研等行业中有重要意义，以避免例如武汉抗疫工作者因过劳而心脏骤停等不幸的发生。
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user: 3. 结果分析 本研究对于实验采集的心电信号预处理后提取33个心率变异性特征参数，通过已有研究 [ 10 ] 和本研究中对于HRV特征值选取的优化，在SVM中挑选与疲劳等级有较强相关性的6个特征值，按照实验设计的正常、轻度疲劳、重度疲劳(嗜睡)三级疲劳等级进行分类。选取其中8组受试者数据共116段心电作为训练集，2组受试者数据共29段心电作为测试集，6个特征值作为数据集。 由于SVM模型训练过程中的参数设置将对分类结果产生较大的影响，本研究采用了网格参数寻优的方法寻求更好的参数，其中影响较大的参数是核函数的参数gamma (-g)和惩罚参数cost (-c)。 在核函数类型(-t)采用默认值2-RBF核的条件下，首先利用meshgrid函数生成网格矩阵，然后采用交叉验证法选择最佳参数c与g。进行模型训练，在对6个特征值进行三级疲劳等级分类的过程中，其寻得的最优c值为1.4142，最优g值为4。 以此进行SVM训练得到的模型中，SVM文件转换为二次规划求解得到的最小值obj为−48.413006，判决函数的偏置项rho为−48.413006，标准支持向量个数( 0 < a [ i ] < c ) nSV为78，边界上的支持向量个数( a [ i ] = c ) nBSV为27，支持向量总个数Total nSV为114。得到精确度为51.72% (15/29)，分类效果一般，为提高分类精确度，将33个特征值全部放入数据集，再次进行分类，精确度为55.17% (16/29)效果仍然不好。 为进一步探寻不同疲劳程度间HRV的变化，分别研究三种不同疲劳等级之间选取6个特征值和33个特征值作为数据集直接进行两两之间分类。得到如下结果见表3。 Table 3 Accuracy of two-category between different levels of tirenes 疲劳等级 6特征值分类精度 33特征值分类精度 正常–轻度疲劳 63.33% 68.75% 轻度疲劳–重度疲劳(嗜睡) 80% 87.5% 正常–重度疲劳(嗜睡) 70.97% 88.89% 表3. 两两疲劳等级进行分类精度比较 由上述尝试的分类精度可知，两两分类时，直接对正常与重度疲劳(嗜睡)直接进行分类效果最好，但由于现实生活中，不可能由正常直接进入重度疲劳状态，因此我们更应该关注轻度疲劳与重度疲劳(嗜睡)两个疲劳等级之间的关系。同时选取33个特征值得到的分类效果会比选取6个特征值的更好，但以33个特征值为数据集，SVM分类的运行时间会大幅度增长，因此应该在需要快速获取分类结果的场合使用关联程度较大的6个特征值，在不计时间追求更高精确度时选取更多特征值。三分类时，对数据进行处理后效果更好但提升精度不大，后期将进一步扩充样本数据并提高识别精度。
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user: 4. 结论 本研究探究了人体在不同疲劳程度下心率变异性特征值变化，首先通过实验采集做题时长不同状态下的心电并对其进行分类识别。采集到18位受试者进行95分钟时长的实验时的心电信号，采用小波变换的方法进行预处理得到准确的QRS波；随后使用SPSS进行统计学分析，选取6个相关性最大的特征参数以减小个体差异；最终使用支持向量机建立分类模型，经过不断优化算法得到精度高于80%的分类结果。针对本研究的分类结果，未来希望对以下方面开展进一步的研究：改进更高精度的分类模型和建模手段；增加受试者数据量，加大研究样本；不断优化算法，细化疲劳等级提高识别精度等。本研究可以运用到日常生活中，有助于对人的主观状态进行客观化评价，在医学监护或高压工作者健康监护等方面具有重要的研究意义和应用前景。
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user: 摘要 大思政背景下，高校组织育人是新时代高校思想政治工作的重要组成部分。本研究从进一步提升高校二级学院组织育人成效的目标出发，探讨了二级学院党总支、教师党支部、学生党支部、团委、工会小组“五位一体”组织育人的内涵、价值与实践路径。
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user: 1. 引言 自2017年《关于加强和改进新形势下高校思想政治工作的意见》和《高校思想政治工作质量提升工程实施纲要》两份文件相继颁布后，组织育人的重要性更加凸显，组织育人在新时代有了新的任务和要求，是新时代高校“十大”育人体系的重要内容，是落实高校立德树人根本任务的重要途径 [ 1 ]。然而，怎样通过组织育人把育人理念内化为具体的行动，是新时代高校组织育人工作面临的新问题。高校二级学院党组织是高校全部战斗力的基础，承担着组织育人的重要责任。探索高校二级学院党总支、教师党支部、学生党支部、团委、工会小组，即“五位一体”组织育人的内涵、价值与实践路径，具有一定的理论和现实意义。