DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 4. “先行组织者”策略应用于初中地理教学的优势 新课改以来，人们的学生观和教师观都发生了很大的变化。“先行组织者”策略注重学生新旧知识之间的联系，强调学生主动学习。而教师在教学过程中利用“先行组织者”策略对知识进行深加工，挖掘知识之间的联系，则正是其符合新课改的体现。其作具体用有如下: 4.1. 提高学生的地理学习兴趣 “先行组织者”将新旧知识之间搭起桥梁，降低新知识和难点知识学习的难度，提高学生学习的成就感，降低学生学习中的挫败感，同时也可以激发学生对新知识学习的渴望，从而慢慢提高学生的地理学习兴趣。地球的运动是初中地理学习的基础和难点，且是在一接触地理就要学习的内容，如果教师没有对这块内容进行有效的讲解，不仅影响后面地理的学习，同时也会让学生觉得地理很难，从而降低地理学习兴趣。在处理地球运动这块知识时，教师可使用大量的“先行组织者”如：学生的生活经验、相关视频、材料等，来降低这块知识学习的难度，让学生觉得地理就在我们身边，是有趣的，而不是枯燥、乏味又很难的。 4.2. 有利于学生地理知识结构的建立和巩固 “先行组织者”的功能之一是为学习者提供与新学习内容有关的储备知识，从而有效地将新旧知识联系起来，帮助学生在原有知识的基础上构建地理知识结构，促进知识结构的巩固。如在学习八年级上册中国地理中中国的地形时，可建构知识树来帮助学生学生知识结构的建立和巩固。知识结构图如图1。 图1. 地形知识网络图 4.3. 有利于学生地理知识的保持 教学中对地理知识采用“先行组织者”进行处理，对知识进行深加工，加深学生对知识的记忆，从而促进知识的保持。在学习世界气候类型、分布及特点时，可将世界气候按气候的两要素气温和降水来分类比较学习，使得学生不仅对气候的两要素有更深刻的了解，同时也可以促进学生对不同气候类型的特点进行分辨，使得学生的相关知识在头脑中更加的清晰和深刻，从而促进这块知识的保持。 4.4. 有利于提高学生的地理知识迁移能力 “先行组织者”可帮助学生知识的保持和知识结构的建立，让学生在头脑中有着清晰的知识结构。在遇到相似的情境时，教师可设计“先行组织者”来帮助学生问题的解决，从而达到知识迁移的产生。如在学习世界人种分布时，教师可呈现“世界人种分布图”和“世界气候分布图”，引导学生思考人种的分布是否和气候有关系？从而来促进知识迁移的产生。
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user: 5. “先行组织者”策略在初中地理教学中的应用 5.1. 图片、视频、模型等“先行组织者”在初中地理教学中应用 图片和视频具有大量的直观信息，教师在处理难点知识时，光靠课本上的文字讲解很难达到预期的目的，这时教师可借助图片、视频、模型等一些直观性的“先行组织者”来处理难点知识。 如在学习七年级上册《地球运动》公转中的太阳直射点的回归运动与昼夜长短变化这个知识点时书上是以活动题的形式呈现“一年中白天最长的季节是 ———— 季，一年中天黑最早的季节是 ———— 季”，其他的文字性讲解的知识很少，这个知识是重点知识也是难点知识，具有很强的抽象性，这时我们可以借助一个Flash视频来讲解，帮助学生的理解。在这了视频“先行组织者”就发挥了它直观形象的优势。同时也可以借助模型来攻破这个难点知识。在学习这内容之前，教师利用地球运行仪来演示太阳直射点的回归运动与昼夜长短的变化情况。在演示之前，教师先将学生分三组，一组观察太阳直射点的运动，一组观察北半球的昼夜变化情况，一组观察南半球的昼夜长短变化情况。然后进行演示，最后由学生将观察的情况进行汇报，教师进行归纳总结。再如，学习七年级上册《等高线与地形图的判读》中山地的五个不同部位时，教师可出示相关的实景图来帮助学生更好的认识山顶、山脊、山谷、鞍部、陡崖，如见图2、图3、图4、图5。实景图“先行组织者”与学生生活实际相连系同时直观形象的将五个部位的特征表现出来，帮助学生理解记忆。 图2. 鞍部 图3. 山顶 图4. 陡崖 图5. 山脊与山谷 5.2. 陈述式“先行组织者”在初中地理教学中的应用 在学习新的知识时，教师可提供适当的陈述式“先行组织者”，为新知识的学习提供“固定点”。学习七年级上册第三章第二节《海洋与陆地的变迁》中地球板块运动，学生不知道什么是板块以及怎么运动，如果就直接讲授新课，学生感觉枯燥乏味很难理解。在讲授新课之前，教师可呈现一段材料，关于魏格纳与大陆漂移假说的故事来当陈述式“先行组织者”，给学生学习板块的运动提供一个观念上的“固定点”，来降低学生学习这块知识的心理难度。 5.3. 比较性“先行组织者”在初中地理教学中的应用 地理学习中，有很多容易混淆的知识点，同时，如果学生的原有概念不是很清晰、似懂非懂时，也很容易产生知识点之间的混淆。这些我们都可以借助比较性“先行组织者”来攻破。如见表1我们将地球公转和自转的方向、周期、产生的意义等进行比较，学生将对地球公转和自转异同认识更加清晰。 Table 1 Comparison table of earth rotatio 运动形式 中心 方向 周期 产生的主要地理现象 自转 地轴 自西向东 一天 昼夜更替 时间差异 公转 太阳 自西向东 一年 季节变化 昼夜长短的变化 表1. 地球自转公转对比表 5.4. 地图“先行组织者”在初中地理教学中的运用 地图是地理的第二语言，地图和地理简图可以说每节地理课中都有它们的身影，学生通过分析地图可以得出相应的地理知识，而对地理简图的绘制则有利于加深地理知识在头脑中的印象。 如在学习中南半岛的地势和地形特征时，教师可引导学生读《东南亚地形图》，分析出中南半岛的地势特点是东高西低，地形特点是山河相间，纵列分布见图6。接着老师让学生简单的画出山河相间，纵列分布的地形特点见图7。通过这两个活动的开展学生可以说基本上掌握了中南半岛的地势和地形特征。 图6. 东南亚地形图 图7. 中南半岛地形简笔图
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user: 6. 结语 目前，国内关于“先行组织者”策略的研究已经在各学科教学中展开，关于其在初中地理教学中的应用的相关研究也不少，将“先行组织者”策略应用在初中地理教学中，不仅是对老师的解放，同时也是学生发展的要求，是培养学生地理科学素养的一条有效的路径。“先行组织者”的形式多样，教师在具体的实践过程中要根据学生的原有知识结构、新知识的特点有效地选择和组织“先行组织者”，将其作用发挥到最大。
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user: 摘 要 高校开展“课程思政”建设是深入贯彻全国高校思想政治工作会议精神的具体策略，也是推进高校思政教育建设进程的具体方法。如何促进机制体制创新和形成协同育人机制，是推进“课程思政”建设过程中需要思考的问题。本文以《信息系统安全》核心专业课程为例，开展“课程思政”建设，着重于挖掘专业课中蕴含的思政元素，分别从爱国教育、普法教育、育人教育和职业素质教育四部分，对“课程思政”建设进行探索。 关键词 :信息系统安全，课程思政，网络安全 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着高等教育改革不断深化，各高校聚焦一流党建和思想政治教育，只开展思政课程的思政教育方式已经不能满足新时代发展的需求，推进“课程思政”建设俨然成为高校教育研究的重要课题。随着高校思政教育建设的不断深入，在高校的思想政治教育工作中普遍存在一个现象，认为对学生进行思想政治教育是思想政治课的职责，专业课应当是让学生掌握专业知识、学习专业技能的课程。这种观念直接导致思政课和专业课朝着两个方向发展，致使在思政课中存在学习内容重复化和理论化，不能与专业特点相适应等问题，从而使两者不能融合贯通、相辅相成，影响高校思政课程的开展。 习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调：“要用好课堂教学这个主渠道，思想政治理论课要坚持在改进中加强，提升思想政治教育亲和力和针对性，满足学生成长发展需求和期待，其他各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治同向同行，形成协同效应。” [ 1 ] 这不仅要求我们将思政教育贯彻落实到日常教学工作中，将思想政治和专业课程结合起来，还要求我们利用好课堂教学这个主渠道，在课堂教学中利用综合教学手段，深入挖掘专业课的思政价值，将思政教育贯穿整个教学过程，从而充分发挥育人功能，加快教育现代化发展。 本文以信息安全专业的《信息系统安全》核心专业课为例，探索“课程思政”建设的有效途径。
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user: 2. 信息安全专业开展思政教育的重要意义 2.1. 国家对课程思政教育改革的紧迫需求 目前，高校的课程思政建设起步较晚，部分高校对课程思政了解的不多，无法满足新时代的发展需求。同时也有很多高校虽然在进行课程思政建设，但是思想政治教育的内容比较单一，忽视了把课程思政理念渗透到专业课的日常教学工作中。专业课教育和思政教育在各自的领域独立发展，相互隔离，从而没能很好地形成专业课程与思政教育协同育人的格局。在新时代环境对高素质人才的要求下，思政教育工作必须进行创新，必须充分发挥课堂育人的主阵地作用。高校应让专业课成为思政教育的平台，在日常教学中融入思政元素，开展课程思政建设，推进思政教育改革和创新。在全国高校进行课程思政教育改革的浪潮下，信息安全专业作为互联网时代的中坚力量，不应该在课程思政教育改革的浪潮中落后。信息安全专业应走在改革的前列，深入贯彻课程思政的指导思想，并解决国家对课程思政教育改革的紧迫需求。在教学活动中积极践行“立德树人，润物无声”的教育理念 [ 2 ]，勇于探索思政教育改革道路，推动传统思想政治课程优势与现代信息系统技术的高度融合，助力高校思政教育改革进一步发展。 2.2. 建设高素质网络安全队伍的最佳途径 近年来互联网飞速发展，信息系统已经渗透入生活中的方方面面，与此同时信息系统安全问题也逐渐显现出来，并得到人们的重视。习总书记指出：“没有网络安全就没有国家安全，没有信息化就没有现代化。”这一论述将网络安全上升到国家安全的层面，足以看出网络安全的重要性。我国网络安全现在面临着人才缺口巨大、能力素质不高等问题，与维护国家网络安全、建设网络强国的要求不相适应。高校教育是网络安全人才全方位培养中至关重要的一个环节，要深入贯彻习近平总书记关于网络强国的重要思想，牢固树立正确的网络安全观，以“网络安全为人民，网络安全靠人民”的发展理念，探索人才培养的新模式，壮大网络安全人才基础队伍，建设高素质网络空间安全队伍。 原有的思想政治教学模式已经不能满足新时代下社会对网络安全人才的要求，网络安全人才结构失衡，高端创新型人才匮乏 [ 3 ]。为了从根本上提升我国网络安全水平，健全网络安全保障体系，高校应针对信息安全专业深化“课程思政”教育改革，加强学科建设和思想政治教育建设，培养高素质网络安全人才队伍。分析网络安全特点，探索创新点 [ 4 ]，更好地满足国家安全对网络安全人才的需要，推动互联网的现代化和安全化发展。 2.3. 践行网络安全法普及教育的必经之路 步入网络时代的几十年来，网络在人们的生活中发挥着日益重要的作用，网络世界相对传统社会更加自由，在网络世界里个人隐私也更加容易泄露，网络安全形势不容乐观。为了维护网络空间的安全，我国推出了《网络安全法》(下文简称：网安法)，使我国的网络安全有法可依，有章可循。网安法的发布也将提高公民网络安全意识，在一定程度上遏制网络犯罪的发生，推动我国互联网健康发展，维护网络安全和国家安全。《网络安全法》还首次以法律条款的形式对网络空间安全领域的人才问题进行规定：网络安全人才的培养目标，不仅是要培养传统型人才，更要立足国内，放眼全球，培养懂得网络外交的综合型人才。此外，在网安法中还明确提出了针对国家空间安全战略和重要领域安全规划等问题的法律要求。 随着网络安全法律体系的逐步健全，社会对高校网络安全人才培养也提出新的要求：学生除了应该掌握专业技能外，还要有极强的法律意识和职业道德准则。课堂是法律进校园的重要途径之一，高校应该利用好课堂这个渠道来开展普法讲法教学活动，加强对学生网络安全法制教育，提高学生法律意识。对信息安全专业来说，应将法律融入到课堂教学中，在讲解专业课的同时融入对相关法律法规的讲解，让学生知法懂法守法。高校信息安全专业开展课程思政教育改革对于普法工作在大学校园的开展和推进具有十分重要的意义。
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user: 3. 信息安全专业开展“课程思政”建设途径 3.1. 以《网络安全法》为导向进行普法教育 深入挖掘《网络安全法》与《信息系统安全》课程的共鸣点和切入点，以网安法为导向，寻找与信息系统相关的思政元素，认真剖析各章节的知识点，找到切入点，将思政内容融入到信息系统安全的教学中，通过实际案例与信息系统安全知识相结合的方式，分析网安法对信息系统安全的影响，对学生进行知法懂法守法思政教育，提高学生的信息安全意识和法律法规意识。例如：在信息系统安全评价标准和等级保护中，关于信息系统安全评估标准在网安法发布后的变化。在2007年《信息安全等级保护管理办法》实施期间，曾确立了“依照标准，自行保护”的原则，即国家运用强制性的规范及标准，要求信息和信息系统按照相应的建设和管理要求，自行定级、自行保护 [ 5 ]。但是在网安法下，网络安全等级保护成为网络运营者最重要的义务之一，“自行定级、自行保护”明显已经不符合现代网络安全管理的需要。随着网安法的发布，以网安法为核心的法律法规体系框架基本建立，网络等级保护的定级将会越来越趋于规范化管理，网络安全法律体系也将逐渐趋于完善。在信息安全专业的教学工作中融入法律知识，让学生学习专业知识的同时能掌握相关的法律法规，提升学生的法律素养，从而推动普法教育工作在高校的开展。 3.2. 以立德树人理念为核心进行育人教育 2018年，习近平总书记在北京大学师生座谈会中明确提出：“教育的根本任务是培养德智体美全面发展的社会主义建设者和接班人。” [ 6 ] 这就要求高校坚持正确政治教育方向，加强具有完备的理论知识体系和较高素质的教师队伍的建设，完成高水平、高素质人才培养方案。此外，高校还应全面贯彻党的教育方针，完善立德树人、全面发展为导向的人才培养体系，通过对学生进行知识传授、能力培养、人格塑造等多种教学方法，提高学生多方面的综合素质，培养担当民族复兴大任的时代新人。 在信息安全专业教学活动中，把立德树人作为人才培养的中心环节，探索信息系统安全课程和思想政治教育的融合点，深化教育教学体制机制改革，培养熟练掌握信息安全专业技能、具有高度社会责任感和创新意识的全面发展的高素质专业人才。在专业课中找到与立德树人的融合点，将立德树人理念深入融合到专业课的教学中。例如：在网络舆情分析中，使用舆情分析工具得到互联网上近期有关立德树人关键词的相关信息，向学生讲解如何进行网络舆情分析，并对下图1的数据进行分析：10月20日发生了什么事使得立德树人在接下来的几天关注度不断上升，近期立德树人相关搜索词的热度排行，分析其中的原因，通过分析的过程让学生了解什么是立德树人、立德树人的意义是什么，间接对学生开展立德树人教育。 图1. 立德树人关注度及Top10的话题 高校还应将立德树人理念与课程教学目标相结合，加强社会主义核心价值观教育，培养学生的个人素质，提高学生辨别是非能力，引导学生做社会主义核心价值观的坚定信仰者、积极传播者、模范践行者。让学生在学习专业课程的同时能学习正确的世界观、人生观和价值观，提升学生的综合素质能力，将学生培养成德才兼备的专业人才。 3.3. 以专业课程特点为载体进行爱国教育 随着计算机信息系统的飞速发展，信息系统俨然已经成为国家必要的基础设施，同时信息系统的安全问题日益突显。每天针对计算机信息系统的攻击与破坏事件层出不穷，倘若不对信息系统进行防护，这些攻击和破坏事件就会造成重大经济损失，甚至威胁到国家安全，所以信息系统安全的问题已经引起国家的高度重视。为了应对各种安全挑战，国家急需一批高素质、高觉悟的网络安全专业人才。习近平总书记指出：“广大教师要做学生锤炼品格的引路人，做学生学习知识的引路人，做学生创新思维的引路人，做学生奉献祖国的引路人。”高校应认真贯彻习近平总书记的指导思想，在信息系统安全核心专业课中向学生讲解我国信息系统发展现状，从政治、经济、军事和社会稳定四个方向综合讲解信息系统安全的重要性，通过对实际案例深入分析，激发学生的爱国热情。例如：通过讲解“5432”国家信息安全战略构想 [ 7 ]，让学生了解信息安全保障体系的建设情况。通过实例：1999年，大学生编制的CIH病毒，影响我国个人电脑多达36万台，经济损失高达12亿；2006年，熊猫烧香病毒对我国造成了上亿元的经济损失；2010年，首次发现的“震网”病毒，是一种针对全球工业界(核电站，水坝，国家电网)的“蠕虫”病毒，严重影响工业发展等信息系统安全问题对经济或其他方面产生的影响，让学生意识到信息系统安全对这四个方向产生的巨大影响。 教学方式应更贴近社会现实生活，让学生意识到信息系统安全对各行各业发展的重要性，激发学生的责任感和使命感，培养学生的爱国热情。此外，在教学工作中，专业课教师还可结合信息系统安全对各个行业的特殊性，让学生了解行业最新发展动向，引导学生积极投身到国家信息系统建设中。 3.4. 以培养职业素养为目标进行素质教育 目前，互联网公司的技术人员存在职业素质良莠不齐的现象，在技术开发等工作岗位上经不住利益的诱惑，把职业道德、从业规范等要求抛在脑后，将不合规范或没有通过有效的实践和评估的产品推向市场，给用户带来了不必要的损失。对于信息安全行业的从业人员来说，倘若没有良好的职业素养，他们就会给社会和个人带来很多麻烦，例如：侵入互联网用户系统，窃取大量的数据信息，更有甚者会危害国家网络安全。 高校作为人才培养和输出的重要途径，应当以培养学生职业素养为目标，在教学活动中对传统的专业课程体系加以调整，在原有的课程基础上增加与职业素质教育相关内容，将职业素质教育贯穿整个专业课教育中，并且落实到整个专业教学系统中。专业课教师可采用多种方式、方法培养学生的职业素质，让学生加强自身的道德品质，提高自身的职业素质。教师在教学活动中，可以运用实例丰富教学内容，不断更新教学素材，及时反映社会、企业对信息安全行业的职业道德需求。在课堂上结合相关法律法规，向学生讲解相关职业道德规范。在课外，开展小组活动，锻炼学生之间的团队协同和交流能力。高校可组织学生进入相关企业学习，与一线工作人员交流，了解行业的岗位设置和人才需求。通过实践让学生了解信息安全行业从业规范和准则，让学生在以后的工作岗位上能够严于律己，自觉遵守行业道德规范，坚守职业道德底线，促进行业良好的发展。
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user: 4. 信息安全专业推动思政教学改革的着力点 4.1. 提升专业课教师的“课程思政”意识和素养 当今社会，高校的思政教育和专业教育就仿佛两条永远不会相交的平行线，这是高校传统思政教育观念的特点。大家普遍认为思政教育只需在思政课上进行，是思政老师的任务，但却忽略了思想的教育应该是在生活和学习的方方面面进行的，专业课也有着进行思政教育的义务。在信息安全专业进行课程思政建设中，如何让《信息系统安全》核心课程推动思政教育，专业课老师的做法是重中之重。教师作为课堂的主体，知识的传播者，学生在课堂上学到了什么关键在于教师教授了什么。这就要求专业课教师具有一定的思政意识、思政素养以及思政能力。专业课教师要改变自己的落后观念，消除思政教育会对专业教学产生负面影响的误解，要去体会思政教育对本课程的推进作用，积极利用课程思政教育提高课程的亲和力。因此要不断提高专业课教师的思想政治素养，提高德育引领和价值教育能力。为此，学校可对教师团队进行思政培训，使专业课教师深入学习马克思列宁主义，毛泽东思想，邓小平理论，“三个代表”重要思想，科学发展观和习近平新时代中国特色社会主义思想。专业课教师应将课程内容与时代发展紧密结合，如应主动学习与信息系统相关的法律法规，提高自身法律素养的同时，将法律知识融入到教学任务中。激励专业课教师立足于立德树人的视角，体会专业课思政教育的重大作用，提高自身“思政”素养 [ 8 ]，做到寓教于学，润物无声。 4.2. 挖掘专业课中蕴含的思政元素 “课程思政”改革的另一个关键在于专业课教师要利用好自己的思政知识，深入挖掘专业课中蕴含的思政元素 [ 9 ]。但是不同类型的课程所蕴含的思政元素并不是统一的，要根据课程的类型及特点深入挖掘出符合课程实情的思政元素，这是对于专业课教师思政素养水平的一种考验。哲学社会科学的一系列文科课程相比于理工科课程更容易挖掘出课程中蕴含的思政元素，但这并不意味着理工科就不必进行“课程思政”的改革，而是更要重视欠缺的思政教育。在《信息系统安全》课程中，课程中的思政元素可从网络安全方面切入，进行网络安全法律法规的教育普及，教育学生们知法，懂法，守法。还可以让学生们了解国际法视角下的网络战的对策 [ 10 ]，从而进行爱国主义教育等等。此外，挖掘课程中的思政元素要做到多门课程相互配合，使挖掘出的思政元素可以相互联结。这样学生在学习不同课程的时候就能够将不同课程所蕴含的思政元素结合在一起，从而在更深更广的层面接受思政教育，做到融会贯通。随着社会的进步，人类的思想也在不断变化，专业课中蕴含的思政元素在不断更新。挖掘思政元素要做到动态更新，与时俱进，才能达到进行思政改革的育人目的。 4.3. 促进“专业课”和“思政”元素融合 在开展课程思政建设过程中，部分教师会担心开展课程思政可能会占用专业课教学时间，影响课程进度。如果能够做到将思政元素不着痕迹的融入到信息系统专业知识的教学讲述中，使“专业课”与“思政”元素有机融合，不仅能提高课堂思政教育的效率，还会使晦涩难懂的专业知识更具有亲和力，大大提高学生对于专业知识的接受程度。例如在《信息系统安全》课程中进行课程思政建设，可以将专业知识与思政教育自然地融合在一起，而不是生搬硬套 [ 11 ]。如果在专业课上教条式地讲授思政内容，不仅不能起到思政教育的作用，甚至还会影响专业课的正常教学进程。 如何进行“思政”与“专业”的有机融合是当前“课程思政”改革中亟待解决的问题。为了解决这个问题，首先要找准课程中蕴含的思政元素。这就要求专业课教师能够深入进行理论学习，明确思政元素与信息系统安全专业课内容的联系，将思政教育内容与信息系统专业技术关联起来。同时，《信息系统安全》课程教师也可与思想政治理论课教师进行教学方式的沟通交流，寻找专业内容与思政内容的结合点。此外还需要把握好思政和专业课融合的界限，不能让专业课成为思政课的附庸，这就失去了“思政课程”改革本身的意义。思政教育要立足于学科，鼓励学生将信息系统安全专业知识中的思政元素与生活进行联系，丰富课程思政教学内容 [ 12 ]。通过学生的亲身实践，加深学生对思政元素和专业知识的进一步理解。这不但能提高学生的学习能力，也培养了学生的思政素养。
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user: 5. 开展“课程思政”建设的影响 思想政治教育是大学教育中必不可少的一部分，但是学生对传统思想政治理论课程的教学模式评价不高，而且传统理论课程的教学模式不能很好地满足新时代社会发展对专业人才的要求。针对全省高校在校生开展传统思想政治理论课程和专业课程中思想政治教学建设情况评价的问卷调查。学生对传统思想政治理论课程中的思想政治教学情况评价如下表1所示。 Table 1 Evaluation of college students on the construction of ideological and political theory courses (% 选项 非常满意 比较满意 一般 不太满意 很不满意 合计 教学方案 20.1 41.9 31.7 3.7 2.6 100.0 教学方式 17.9 40.6 33.4 5.4 2.7 100.0 教学内容 17.8 35.7 35.7 7.8 3.0 100.0 师资水平 22.7 43.2 28.5 3.4 2.2 100.0 平均值 19.6 40.4 32.3 5.1 2.6 100.0 表1. 大学生对思想政治理论课程建设情况的评价(%) 通过统计大学生对思想政治理论课程建设情况的评价表的数据并进行分析，可绘制出柱状统计图2。 图2. 大学生对思想政治理论课程建设情况的评价(%) 在没有开展“课程思政”建设时，专业课中的思想政治教学情况评价如表2所示。 通过统计大学生对专业课中思政教育建设情况的评价数据并进行分析，可绘制出柱状统计图3。 分析思想政治理论课建设情况的评价表，可以看到近30%的学生对课程设置、教学内容、教学方法和师资水平的建设表示一般，甚至近7.5%的学生表示不满意。分析专业课中的思想政治教育建设情况的评价表，明显表示不太满意、很不满意的人数比例高了很多，说明专业课中的思想政治教育存在许多的问题，须进行课程思政改革，使课堂发挥思政教育主阵地的作用。虽然高校十分重视思想政治课程建设，一直以来也致力于提升教学质量，并且不断地与时俱进，不断地调整课程设置，补充和完善教学内容 [ 13 ]，但是通过分析调查得到的数据，可以看出传统的思想政治教育方式还是有一定的局限性。为了推动思想政治教育的发展，我校积极探索“课程思政”建设新途径，将传统思想政治理论课程和专业课程相融合，充分发挥专业课育人能力。经过一学期的课程思政建设，在校内对信息安全专业进行相同问题的问卷调查，学生对“课程思政”建设情况的评价见表3。 Table 2 Evaluation of college students’ ideological and political education construction in professional courses (% 选项 非常满意 比较满意 一般 不太满意 很不满意 合计 教学方案 14.2 39.1 36.6 6.8 3.3 100.0 教学方式 15.7 37.8 35.4 7.4 3.7 100.0 教学内容 16.7 36.7 36.4 7.8 2.4 100.0 师资水平 16.0 38.8 33.9 7.9 3.4 100.0 平均值 15.7 38.1 35.6 7.5 3.2 100.0 表2. 大学生对专业课中的思政教育建设情况的评价(%) 图3. 大学生对专业课中的思政教育建设情况的评价(%) Table 3 Evaluation of college students’ ideological and political construction (% 选项 非常满意 比较满意 一般 不太满意 很不满意 合计 教学方案 27.8 39.4 27.7 3.9 1.2 100.0 教学方式 23.2 44.2 26.2 5.3 1.1 100.0 教学内容 26.9 42.8 23.9 5.1 1.3 100.0 师资水平 22.6 42.2 29.0 4.9 1.3 100.0 平均值 25.1 42.2 26.7 4.8 1.2 100.0 表3. 大学生对课程思政建设情况的评价(%) 根据学生对课程思政建设情况的评价表的数据进行分析，并绘制出其柱状统计图4。 图4. 大学生对课程思政建设情况的评价(%) 通过对以上三个表的数据进行统计分析，计算其平均值，绘制出三种方式评价的平均值对比折线统计图5，在图中可看出，经过课程思政建设后，学生对这四部分的评价都有所提高，有近70%的学生表示对这四部分表示比较满意和非常满意。实践表明这样的课堂更受学生的欢迎，更容易让学生接受思想政治知识，更利于提高课堂思政教育的效率。经过这次探索，我们意识到进行思政教育改革的必要性，思政教育不能停留在传统思想政治理论课上，应结合时代发展，探索新方法，培养符合时代发展要求的高素质人才。 图5. 三种不同建设方式的评价平均值对比(%) 探索“课程思政”建设途径不仅针对信息安全专业，也适用于高校各学科各专业。本文中提到的建设途径着重于将思政教育融入到课堂当中，重视课堂在思政教育中的地位。高校在开展课程思政建设时，不仅要发挥课堂思政教育主渠道作用，还要结合多种有效方式加强课程思政建设，旨在为社会发展培养德才兼备的高素质专业人才，推进世界一流大学和一流学科建设。
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user: 6. 结语 开展“课程思政”建设不仅是大势所趋，更是新时代社会发展对高校教育工作的新要求。开展“课程思政”不只是单纯的“课程 + 思政”的模式，而是深入挖掘课程的思政元素，将思政教育融入到专业课程教育中。本文通过《信息系统安全》核心专业课程探索了信息安全专业进行“课程思政”建设的途径，以及推进“课程思政”建设的方式，希望通过本文总结经验，将“课程思政”融入到各个专业的专业课程中，实现在专业课中对学生的全员、全过程、全方位育人。
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user: 摘 要 大学物理实验是应用型人才实践能力培养的重要环节。针对目前大学物理实验教学中存在的“教”与“学”问题，我们根据应用型高校学生实际，以能力培养为目标，辅助自行拍摄实验微视频，开发三维虚拟仿真软件，在实验的课前预习和课堂教学两个环节中进行了问题启发式教学。这种方法使学生始终处于积极动脑思考探究的状态，引导学生积极分析问题并解决问题，从而有效达到能力培养的教学目标，发挥了物理实验课的作用。 关键词 :物理实验，问题启发式，互动教学 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 近年来，随着我国产业转型升级的发展，培养应用型人才不仅是企业发展的迫切需求，而且也引起了国家高度重视。2015年教育部、国家发展和改革委员会、财政部联合发布了关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见，部署引导600余所地方本科高校转型为应用型高校。2018年习近平总书记在全国教育大会上进一步强调，要提升教育服务经济社会发展能力，着重培养创新型、复合型、应用型人才，都体现了国家对建立和发展高水平应用型高校的迫切期望。陕西作为高等教育大省，拥有数量众多的高校，其中大部分将转型为应用型高校，因而研究探索适合应用型人才培养的教学体系及方法对我省建设高水平应用型高校意义重大。 不同于研究型人才培养，应用型人才培养过程中更强调的是实践性、应用性和技术性，因此实践教学对于应用型人才培养至关重要。大学物理实验作为单独设课的实验课程，是学生进入大学后的第一门实验课，也是学生动手能力训练的开端。物理实验课程覆盖面广，涉及的内容包含丰富的物理学知识和思想、物理实验方法和手段，并能提供综合性很强的实验技能训练，在培养学生动手能力、创新能力，思维能力等方面具有其他课程不可替代的作用 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]。然而目前的物理实验课程教学中，普遍存在着没有深入研究实验课的教学方法，还是套用理论课教学模式的现象。教学中没有体现出实验课程的特点。另一方面，由于一些应用型高校学生基础知识薄弱，接受能力较差，学习的主观能动性不强，为了使实验顺利进行，教师方方面面讲的很详细，学生按照老师讲的步骤就可顺利完成实验，教学过程缺乏互动启发，造成学生只动手不动脑，没有对实验所蕴含的物理思想、方法进行有效的理解，因此更无从谈起创新能力的培养 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]。“教”与“学”两方面的存在的不足，导致现阶段应用型高校物理实验课并没有发挥出课程本身所特有的能力培养这个作用。 针对这些不足，我们在实验教学中以学生为中心，以能力培养为目标，结合学生实际，在实验教学各环节中积极设计问题，创设情境，开展启发式教学，加强与学生互动，调动学生学习的积极性、主动性。改变了学生被动接受的学习模式，培养了学生的自主学习能力，实现了在实验中不仅动手，更重要动脑，从而在探究式的学习中得到能力的综合提升，在学生能力培养方面收到了较为满意的效果。
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user: 2. 实验各环节中的问题设计及启发式教学 2.1. 预习阶段的问题引导 预习是实验的第一个重要环节，良好的预习不仅可以提高学生了解实验内容及所用仪器程度，为实施课堂教学环节的启发互动打下坚实基础，从而提升课堂教学效果，而且还可以锻炼学生的自学能力，培养学生的探索能力。因此为了提高预习效果，我们做了以下几个方面的工作。 首先，我们以“提出问题，分析问题，解决问题”为思路设计一系列预习问题，涵盖了实验内容、原理、方法、所配置的仪器及拓展应用，要求学生不限于教材，可以通过各种方式查找资料问答预习问题，从而使学生有目的的去学习并思考。以非线性电阻伏安特性研究实验为例，在实验内容上我们提出：什么是非线性电阻？什么是伏安特性？本实验涉及静待电阻及动态电阻两个概念，请用公式表示它们如何计算。在实验方法上提出：请做出内接法及外接法电路图，这两种方法都有误差，请查资料回答利用什么方法可以消除这种误差。在实验仪器配置上提出：需要配备哪些仪器才能完成这项实验内容？滑动变阻器有限流和限压两种接法，本实验用哪种方法？请回答什么是磁电系仪表，为什么通电后仪表的指针就可以摆动，是什么原理？在实验扩展方面提出：还有哪些元器件具有非线性电阻特性，请举例回答，你对本实验还有什么疑问等。学生为了完成这些问题不仅要仔细阅读实验相关的内容，还要进行积极的思考，组织自己的语言撰写报告，这些都锻炼学生的学习思考能力，改变了以往预习走过场的困境。 其次，由于应用型院校学生基础相对薄弱，为了促进学生预习，提高效果，我们拍摄了实验微视频，要求学生课前以预习问题为核心认真学习微视频，并在课堂教学中提问检查效果。为了使学生更好地掌握基本物理仪器的使用，我们利用Unity3d软件自行开发了一批三维虚拟仿真仪器如游标卡尺、显微镜、分光计等，如图1所示。这些三维仿真仪器形象而生动，学生不仅可以对物理基本仪器整体及各部件的功能进行学习，而且也能模拟真实的仪器进行操作练习，从而有效弥补了学生抽象思维不足，避免了学生仅仅通过阅读教材上的使用说明来获取仪器相关知识的局限，提高了课堂教学效果。我们也通过QQ建立教师与学生之间即时的沟通渠道，使整个学习过程无沟通障碍。 图1. 利用Unity3d开发的分光计及显微镜三维虚拟仿真系统 最后，设定好预习要求后，我们还通过多种方式检查预习情况，如增加课前预习成绩在总评成绩中的比例，不预习不准做实验，还通过课堂提问，让学生讲解等多种方式检查预习情况。通过以上措施，学生就逐步养成良好的预习习惯，真正发挥了预习的作用。 2.2. 课堂讲解过程中的问题设计及启发式教学 为了更好地衔接预习、检查学生的预习效果，以及提高学生注意力，我们在课堂教学中采取讲解与提问相结合的方式。讲解过程中教师以预习问题为依据，通过提出衔接紧凑的问题，要求学生回答，以及要求学生提问，从而加强与学生的互动，引导启发学生不断的思考。以弦振动的研究为例，讲解时从实验名称出发，从振动开始提问：什么是振动？振动与波动的关系？波的典型的现象有哪些？什么是波的干涉现象？干涉的条件是什么？弦线上的振动可以产生驻波现象，那么驻波和干涉的关系是怎样的?驻波产生的条件是什么？驻波的日常应用？接下来，继续提问：弦线上如何产生驻波现象？弦线上驻波的特点是什么？驻波的“驻”的含义是什么？如何用波动方程证明驻波的条件？根据驻波条件如何推测波速和张力、波速和频率的关系等问题。以这些问题为引导推进教学，如果学生回答不上来，要再进一步分解问题引导，或者由老师回答，这些问题呼应了预习阶段设置的问题，使学生在课堂教学中根据教师的讲解引导，加深了对实验的学习及掌握，并训练学生根据已有知识不断思考分析问题的能力，培养学习的主动性。 二是在学生动手操作阶段的以问题为核心进行启发引导。教师在学生操作实验的过程中，认真观察操作的全过程，对于学生提出的问题以及发现学生操作中存在的问题，教师不直接给出答案而是引导学生去分析问题，使得学生在操作过程中不停的去思考分析，实现能力培养。以弹性模量实验为例，学生在调整标尺望远镜和光杠杆镜面寻找标尺像的过程中，有的学生看到只能看到镜子，有的视野一半明亮一半模糊。在遇到这些问题时，教师不直接告诉学生原因，而以问题引导学生思考，望远镜是观察远处物体的，那么要观察不同远近的物体需要调焦吗？如果望远镜主光轴严格垂直与镜面，则会看到标尺的那个位置？通过引导，让学生自己从原理分析思考，获得操作的正确方法，最终完成实验，从而留下深刻印象，将知识内化。 同时教师还要掌握自己所带的每个学生的情况，对于基础特别薄弱、动手能力差的学生，要耐心指导，对于学生提出的问题及取得的进步进行适当的鼓励，以增强他们对实验的兴趣；若发现学生的实验数据不理想，引导他们检查仪器，检查实验环节，找到偏差的原因，收获远大于顺利完成实验的情况。 通过这样的引导训练，做到“授之以渔”，学生收获大，远远不止学到课本上一点点知识，更重要的是锻炼了学生独立分析问题、解决问题的能力。
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user: 3. 结束语 苏格拉底说“最有效的教育方法，不是告诉他们答案，而是向他们提问”。问题可以使学生积极主动的去思考，可以充分有效地调动学生的积极主动性。通过向学生提问，可以使学生学会如何去思考问题和解决问题。我们在实验的各环节中进行基于问题设计的启发式教学，通过对该方法不断实践研究，学生近年对实验课满意度较高，操作考试成绩逐年提高，很多同学积极参与了综合物理实验选修课以及课外物理兴趣小组，提出了很多有益的想法及对现有实验仪器改造的思路，调动了学生的主动性、能动性和创造性。真正发挥了物理实验课能力培养的特色。
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user: 摘 要 2019年12月底全国计划推广乙醇汽油，目前除原来推广乙醇汽油省份和地区外，北京、天津、河北地区开始销售乙醇汽油，山东部分炼厂开始销售乙醇汽油，为保证公司烯烃含量能够达到外卖要求，轻汽油醚化装置需要停工，需提前做好烯烃平衡，并解决醚化装置停运后带来的后续问题。 关键词 :汽油池，烯烃，平衡，优化 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 背景 国家2018年8月22日，国务院总理主持召开国务院常务会议，会议决定有序扩大车用乙醇汽油推广，2019年12月底全国计划推广乙醇汽油，目前除原来推广乙醇汽油省份和地区外，北京、天津、河北地区开始销售乙醇汽油，山东部分炼厂开始销售乙醇汽油，山东京博石油化工有限公司为适应国家政策调整，结合公司现有情况分析，确定汽油中的烯烃含量是主要的制约因素，综合分析公司各种原料烯烃含量，制定相应措施，实现生产乙醇汽油目的，同时为同类炼厂问题解决提供依据。
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user: 2. 乙醇汽油国家标准及公司现状分析 1) 车用汽油标准：现行标准执行GB19730-2016，烯烃含量执行国V标准控制24% (v)，过渡至2018年12月31日前；2019年1月1日~2022年12月31日执行国ⅥA标准控制18% (v)，2023年1月1日起执行国VIB标准控制15%； 2) E10乙醇汽油标准：现行标准执行GB18351-2017，89、92、95号烯烃含量执行国V标准控制24% (v)，过渡至2018年12月31日前；2019年1月1日~2022年12月31日执行国VIA标准控制18% (v)，2023年1月1日起执行国ⅥB标准控制15%；98号烯烃含量控制15%。 3) 炼厂油品烯烃含量分析 公司标准：目前公司烯烃控制13%，油品调和内控12%； 92号汽油：烯烃最高9.9%、最高13.3%，平均12%.04% 95号汽油：烯烃最高11.2%、最高12.8%，平均11%.92% 98号汽油：烯烃11% 通过以上分析，我公司汽油中烯烃能够满足生产乙醇汽油的标准。 公司汽油主要来源于经过催化裂化、加氢饱和、醚化之后获得，其中醚化是汽油降低烯烃含量的重要措施 [ 1 ]。因生产乙醇汽油的原因，汽油中氧含量规定不得超过10%，因此汽油醚化降低系统含量，不能在作为主要手段。醚化作用对油品中烯烃含量的影响分析需要详细分析。
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user: 3. 醚化装置停运前后烯烃平衡 公司对汽油的加氢主要分为三个单元，流程如图1所示。生产乙醇汽油需要停运公司醚化装置，前后各油品的烯烃平衡关系如表1所示。 通过表中数据显示，汽油醚化是汽油降低烯烃含量的重要手段 [ 2 ]，如果停运醚化装置，油品中烯烃含量上涨幅度较大，会成为影响乙醇汽油产品标准的重要因素。轻汽油烯烃变化：停醚化后轻汽油烯烃含量从37%涨到55%，上涨18%个点；按照轻汽油切割比例24%计算，混合油烯烃上涨4.32% (数据依据2018年4月~2018年8月，停醚化后装置烯烃变化)；中汽油烯烃变化：中汽油醚化停醚化后烯烃含量由44%上涨至48%，上涨4%，按照抽余油采出比例23%计算，混合油烯烃含量上涨.0.92%；混合油烯烃变化：停醚化后烯烃含量上涨5.24%，目前混合油平均烯烃含量24%，停醚化后上涨至29%~30%。 图1. 催化汽油加工流程图 Table 1 Olefin content of different olefins before and after etherificatio 物料 烯烃%V 降幅%V 采出比例 贡献度 醚化前原料油 39.61% 15.41% 100.00% 15.41% 醚化后混合油 24.20% 醚化前轻汽油 80.97% 26.41% 24.50% 6.47% 醚化后汽油 54.56% 醚化前抽余油 69.93% 8.81% 20.60% 1.82% 醚化后抽余油 61.11% 加氢前重汽油 21.93% 11.48% 52.50% 6.02% 加氢后重汽油 10.45% 富硫油 46% 46% 2.40% 1.10% 表1. 醚化前后烯烃各油品烯烃含量
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user: 4. 成品汽油调和现状分析 组成汽油的主要组分为：烷基化油、碳五、重整抽余油、苯、二甲苯、MTBE等。根据各项组分分析，生产的汽油烯烃主要来自公司的加氢汽油，其中各牌号油品加氢汽油的含量如表2所示。 Table 2 Proportion of catalytic gasoline in each grade gasolin 项目 状态 烯烃%V 催化汽油 目前烯烃 39.61% 混合油 目前公司烯烃控制指标 <24% 停醚化后烯烃 29%~30% 92号汽油中加氢催化汽油比例 50%~53% 95号汽油中加氢汽油比例 48%~50% 98号汽油中加氢汽油比例 38%~41% 表2. 各牌号汽油中催化汽油比例 汽油池调和分析：从目前加氢装置烯烃含量及停醚化后烯烃变化来看，如果按照公司执行标准汽油加氢装置烯烃需要降低6%。如果按照国家标准国VIA执行，调和没有问题，标准过度到2022年12月31日；如果执行国VIB，按照92、95号50%比例调和，烯烃含量在指标上限，需要解决烯烃超标问题。
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user: 5. 解决技术方案 基于生产需求，2019年初需要停醚化，进行乙醇汽油的调和，混合汽油烯烃含量需要降低至22%，导致轻汽油和中汽不在事宜作为生产汽油的合格组分，这两重组分的下一步处理处理方案需要解决，基于此，指定6中解决方案： 方案1：轻汽油抽出送至催化装置 自脱轻塔抽出后轻汽油送至二催新加柴油喷嘴、三催送至第二提升管多产烯烃组分(丙烯、乙烯)，轻汽油24吨/小时，烯烃含量50%，轻汽油送至催化后，烯烃含量降低12%，中汽油、重汽油混合油剩余18%，满足需求； 工程量：去三催化流程具备、二催化需要进行装置内配管，不停工可以进行实施； 优点：解决烯烃问题，投资少，马上可以实施； 缺点：影响催化装置部分加工量，投用效果需要进行验证轻汽油转化率； 方案2：轻汽油定向分离裂解做低碳烯烃：利用某单位定向分离技术对轻汽油进行定向转化产低碳烯烃，可以满足需求； 工程量：新建定向分离装置，项目工程费用5000万元以上，采用固定床酸性催化剂，两反应器切换再生。 优点：解决烯烃问题； 缺点：新上装置投资较大，实施周期预计2年时间； 方案3：中汽油定向分离缓和芳构化：利用采用固体酸催化剂对中汽油烯烃进行缓和芳构化，烯烃转化率最高85%左右，中汽油采出比例23%，烯烃含量48%，缓和芳构化后中汽油烯烃含量可以明显降低，混合油烯烃可以降低9%左右，可以满足需求； 工程量：新建缓和芳构化装置，项目工程费用约5500万元，采用固定床反应器，两反应器切换再生。 优点：解决烯烃问题 缺点：新上装置投资较大，单纯为解决烯烃问题；实施周期预计2年时间； 方案4：中汽油烯烃定向分离：分离中汽油烯烃，分离后剩余烯烃为轻重汽油烯烃，汽油采出比例23%，烯烃含量48%，混合油烯烃降低11.04%，可以解决问题； 工程量：对溶剂进行调整，烯烃回收塔根据塔顶抽出负荷进行改造。 优点：周期短，溶剂需要调整，改造较小； 缺点：目前正在进行考虑技术可行性，正在进行评估，无案例； 方案5：辛烷值恢复技术利用： 重汽油加氢后增加辛烷值恢复反应器，进行烯烃的异构及芳构化，烯烃降低5%左右。 工程量：新上反应系统，装置投资较大，需要提温增加热源；实施周期预计2年时间， 优点：技术成熟，直接可以应用； 缺点：投资较大，烯烃降低较少； 方案6：吸附烯烃分离技术，分离汽油中烯烃，作为单体烯烃产品或者去裂解装置； 可以提高提高产品价值，目前技术处于小试阶段，近期进行中试，技术还不成熟，持续进行关注。
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user: 6. 总结 从以上6项技术措施进行对比，目前可以马上进行实施的为第1项轻汽油去催化装置，目前去200万吨/年催化流程具备，去65万吨/年催化可以进行流程改造实施，现阶段正在推进去两套催化装置试验；第2、3、5项实施周期较长，投资较大，需要考虑现有装置用地问题；第4项与技术方进行沟通对接进行确认是否可以实施，第6项作为持续关注技术，作为单体化工品提高产品附加值。从质量控制角度目前公司执行标准为国六B标准，实际国家执行标准为国六A至2022年12月31日，可以考虑对市场无影响的前提下执行国六A标准；从油品调和的角度降低汽油加氢装置汽油的调和比例可以解决。
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user: 摘 要 针对声波在含气泡液体中的传播问题，提出一种从能量传播角度建立声场传播模型的思路。将气泡的振动及声场的机械能结起来建立含气泡液体中声场的能量传播模型，并利用该模型对由于单个气泡空化引起气泡的机械能变化情况、驱动声场的机械能损失情况及声场的传播受气泡振动的影响进行了数值模拟。研究发现，单个气泡在振动过程中的体积变化越剧烈，其机械能的变化就越明显，对应的驱动声场的机械能损失就越大；如果气泡在驱动声场的作用下发生空化，则会在声源附近形成一个受气泡多少及声场强度影响的区域。最终认为含气泡液体中声场能量传播模型的提出及应用可以较方便地用来处理声场在含气泡液体中的传播问题。 关键词 :含气泡液体，声传播，声场，声能量 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 声波在含气泡液体中的传播，会受到液体中气泡的影响，该影响取决于气泡的含量、气泡大小、声场的频率及强度等多种因素 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]。一般表现有两种情况，其一是气泡在声场的作用下做线性振动，气泡对声场的传播起散射作用；其二是气泡在声场的作用下做复杂的非线性振动，如空化现象 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]，对于液体中气泡的空化现象的发生，一般情况下会取决于气泡的含量、气泡的大小及声场的情况。在第二种情况下，气泡的非线性振动会导致气泡克服气泡壁与液体间的粘滞阻力做功、气泡与液体间出现热传导及引起气泡的次级声辐射等现象 [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]，而所有这些现象均会引起液体所传播声场的能量发生较剧烈的变化 [ 12 ]。声波在含气泡液体中传播时，气泡的出现会产生许多可供应用的物理及化学效应，但气泡并不是越多越好，因为随着气泡的增加，发生空化气泡的数量增加，在单位体积里声场能量的衰减也会加快，从而会导致液体中声场的强度及分布发生变化。沿着声场传播的方向，如果能量衰减过快的话，则会导致能够使气泡发生空化的区域变小，反而会影响液体中气泡空化的发生。本文考虑了气泡在空化过程中对声场能量带来的损失，结合声场的能量传播建立了含气泡液体中声场的能量传播模型，利用该模型研究了气泡对液体中声场能量传播的影响，并对相关的结果进行了分析，发现根据所提出的研究思路可以较容易地用来对含气泡液体中声场的传播进行建模并进行数值分析。在研究的过程中，我们只考虑气泡空化对声传播带来的影响，忽略了液体本身对声传播的衰减以及气泡对声场散射的影响，同时假设气泡大小相同且在液体中均匀分布。
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user: 2. 声场能量传播模型 2.1. 气泡振动的能量模型 单个气泡的物理模型我们选用文献 [ 2 ] 中的R-P方程描述如下： ρ ( R R ¨ + 3 2 R ˙ 2 ) = P g − 2 σ R − 4 μ R ˙ R − P (1) 式中 ρ 表示液体密度，R表示气泡的半径，P为气泡所在位置当气泡不存在时的压强 [ 13 ] [ 14 ]，式中的圆点表示对时间的微分，常数 μ 表示周围液体的动态粘滞系数， P ∞ 表示液体的环境压强，常数 δ 是气液界面的表面张力系数， P g 示气泡内部的压强， P = P ∞ + P r (2) P g = ( P 0 + 2 δ R 0 ) ( R 0 R ) 3 γ (3) 设气泡在振动过程中某时刻的体积变化为 d V = 4 π R 2 R ˙ d t ，对(1)式两侧同时乘以 d V 并整理得到 P ⋅ d V = − ρ ( R R ¨ + 3 2 R ˙ 2 ) ⋅ d V + P g ⋅ d V − 2 δ R ⋅ d V − 4 μ R ˙ R ⋅ d V − P ∞ ⋅ d V (4) 对于上式来说，等式左边表示气泡在振动过程中声场对气泡所做的功，等式右边表示泡内气体、液体表面张力、液体粘滞阻力及泡外的液体静压力对气泡所做的功。(4)式体现了在气泡振动过程中上述各部分能量之间的平衡。(4)式的整个右半部分就可以用来描述在气泡振动过程中驱动声场由于单个气泡振动带来的能量损耗。在此需要说明的是，为了描述问题简单期间选用R-P方程描述气泡的振动，所以在(4)式中没有涉及到泡内气体的内能、气泡振动的声辐射、气泡与液体间的热传导等能量。 2.2. 声场能量传播模型 声场在液体中传播的过程中，声场能量沿着声场传播的方向由近及远地传播，如果没有能量损失的话，则声场的振幅恒定，否则，伴随声场能量的衰减，声场的振幅会随之减小。将含气泡液体沿声传播方向(中此只考虑声场的一维传播)划分为多个体积元，在每个体积元内分布等量气泡，由于气泡在声场的作用下振动，引起声场能量损失，所以传递到下一个体积元的声能量就等于前一个体积元中声场能量减去气泡振动损失的能量，根据以上的思路，来建立声场能量传播模型，研究声场的振幅。 假设声场为 P r = ε P ∞ sin ω t ，在声场中取一体积元 V 0 ，体积元内的总的声能量为 E 0 = V 0 2 ρ ( υ 2 + 1 ρ 2 c 2 P r 2 ) (5) 上式中 υ 为液体振动速度。假设液体中气泡的体积含量为 β ，根据(4)式，单个气泡振动损失的声场能量为 P r ⋅ d V ，则在单个体积元中损失的声场能量为 Δ E = 3 β V 0 4 π R 0 3 P r ⋅ d V (6) 传递到下一个体积元的声能量为 E ′ = E 0 − Δ E (7) 根据(4-6)式有 V 0 2 ρ ( υ 2 + 1 ρ 2 c 2 P r 2 ) − 3 β V 0 4 π R 0 3 P r ⋅ d V = V 0 2 ρ ( υ ′ 2 + 1 ρ 2 c 2 P ′ r 2 ) (8) 所以，可以通过(8)来研究含气泡液体中声场的传播情况。
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user: 3. 数值模拟分析 根据上面建立的能量传播模型，我们对单个气泡振动过程中损耗的机械能及声波在传播过程中受气泡的影响进行数值模拟。涉及到的参数如下： P ∞ = 1.01 × 10 5 Pa ， μ = 1.0042 × 10 − 3 Pa ⋅ s ， σ = 72 .75 × 10 − 3 N / m ， ρ l = 998.203   kg / m 3 ， c l = 1500   m / s ， f = 20   kHz 。 图1中图1(a)图展示了气泡在振动过程中气泡半径随时间变化的情况，图1(b)图展示了单个气泡在振动过程中的机械能随时间变化的情况，图1(c)图表示了声场在气泡振动过程中的机械能损失的情况。由图1所示的情况分析可知，单个气泡的机械能与气泡所处的状态有很大的关系。从图1(a)中可以看出，当气泡的体积变化较剧烈时，其机械能的变化也就比较明显，特别是当气泡发生空化时，气泡机械能剧烈增加，其变化最为明显；在其后的振动过程中，每一次气泡的压缩，其机械能均有较明显的浮动，只不过其幅值相对较小。这一点很容易理解，气泡体积变化时，伴随着的是泡壁的速度变化、气泡克服液体表面张力做功的变化、气泡克服液体粘滞阻力做功的变化等，而所有的这些均会影响到气泡的机械能情况。由图1(c)中可以看出，声场损失的机械能有一个先减小后增大的过程，当增大到一定程度后其量值变化就不太明显，而这一变化对应的是气泡的半径先增大后减小然后在附近振动。所以可以认为气泡的空化过程对声场的机械能损失是最大的，如图中气泡半径第一次快速缩小时声场的机械能损失情况；当空化现象不明显时，气泡的振动趋于稳定，声场的机械能损失也就同气泡大小变化类似，在某个平衡位置附近振动，总的损失量不再明显地变化。另外严格来说，气泡内气体的内能、泡壁与气体的热传导、气泡振动的声辐射等也会影响声场的机械能，由于我们所选取模型的原因，这些影响没有明显地表现出来，但对于由气泡、液体及声场构成的这个系统来说，气泡振动的机械能，泡内气体及液体的内能变化以及气泡振动的声辐射等能量均来源于驱动声场的机械能，它们的出现均会导致驱动声场的机械能衰减。 图1. 气泡半径、机械能及驱动声场机械能损失随时间变化的情况 在模拟的过程中，我们近似地认为如果声场的振幅值小于气泡空化所需的Black域值 [ 15 ]，则认为气泡不会发生空化，声场的传播不受液体中气泡的影响。这样的话可以很明显地看到气泡空化对声场传播的影响。图中三组声波传播的时间相及频率相同，其振幅的区别通过 ε 显示，气泡体积含量的多少通过 β 显示。从图中可以看出，三组声波传播图像中声场传播图像虽不尽相同，但在传播过程中其振幅均有一个快速减小的过程，然后才做等幅振动传播。分析其振幅快速减小的原因是由于液体中气泡的空化导致，气泡的空化导致声场机械能快速衰减，从而致使声场的振幅减小，而此后声波振幅小于气泡空化所需的Blacl域，气泡不再空化，所以对声场传播不再产生大的影响，所以声场做等幅振动。这个结果说明气泡空化对声场传播的影响仅是在距声源很近的一个微小的区域，过了这个区域，声场的传播不受液体中气泡的影响，换名话说就是气泡发生空化的区域仅在距声源附近一个微小的区域。另外，从图2中还可以看出气泡空化区域的影响因素。在声场及气泡大小一定的情况下，气泡越多，气泡能够发生空化的区域就会越小；气泡情况相同的情况下，驱动声场的振幅越大，气泡发生空化的区域就会越大。所以从这角度来说，要提高含气泡液体中气泡发生空化的区域，其一个可供的选择就是提高驱动声场的振幅；而对于气泡含量的选取则要根据实际情况来选择，因为如果气泡过少，则会影响到气泡空化产生的效果，如果气泡过多，则会导致气泡发生空化的区域减小。 图2. 气泡含量及声场振幅对声场传播的影响