DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 3. 结果 3.1. 共同方法偏差 采用Harman单因素进行共同方法偏差检验，结果发现，特征值大于1的因子共有13个，而且第一个因子解释的变异量为17.30%，小于40%的临界标准，表明本研究数据不存在严重的共同方法偏差。 3.2. 描述性统计及相关分析 在本研究中，控制性别和年级之后的偏相关分析结果表明：睡眠质量与情绪性进食和表达抑制有显著的正相关；情绪性进食与表达抑制显著正相关；表达抑制与认知重评存在显著的正相关。各变量的相关矩阵、平均数以及标准差见表1。 Table 1 Descriptive statistics and partial correlation matrix of main variable 变量 M SD 1 2 3 4 1. 情绪性进食 55.053 15.327 1 2. 睡眠质量 18.608 6.679 0.220** 1 3. 表达抑制 23.113 5.787 0.160* 0.218** 1 4. 认知重评 38.684 7.483 0.120 −0.070 0.194** 1 表1. 主要变量的描述统计和偏相关矩阵 注： * p < 0.05， ** p < 0.01， *** p < 0.001。 3.3. 中介作用检验 在控制性别和年龄的条件下分析表达抑制在睡眠质量对情绪性进食影响中的中介作用(见表2)。在方程1中，睡眠质量对情绪性进食的总效应显著(β = 0.22， P < 0.001)；在方程2中，睡眠质量对表达抑制具有显著的正向影响(β = 0.21， P < 0.001)；在方程3中，睡眠质量对情绪性进食具有显著正向影响(β = 0.19， P < 0.01)，但是表达抑制对情绪性进食的影响较为微弱，处于边缘显著(β = 0.12， P = 0.0664)。中介分析的结果表明，表达抑制在睡眠质量对情绪性进食的影响中中介效应不显著(effect = 0.0256)，其95%BootstraP置信区间为[−0.0045， 0.0673]，中介效应占总效应的11.6%。 Table 2 Mediating analysis of expression inhibition between sleep quality and emotional eatin 变量 方程1：情绪性进食 方程2：表达抑制 方程3：情绪性进食 非标准 化系数 标准化 系数 t 非标准 化系数 标准化 系数 t 非标准 化系数 标准化 系数 t 常数项 15.77 0.89 22.20 3.36 8.74 0.48 性别 −0.18 −0.01 −0.09 −2.74 −0.22 −3.64*** 0.69 0.02 0.33 年龄 1.34 0.09 1.51 0.02 0.00 0.07 1.33 0.09 1.51 睡眠质量 0.50 0.22 3.51*** 0.19 0.21 3.48*** 0.45 0.19 3.04** 表达抑制 0.32 0.12 1.84 R方 0.06 0.09 0.07 F 5.07*** 7.84*** 4.69*** 表2. 表达抑制在睡眠质量和情绪性进食之间的中介分析 注： * P < 0.05， ** P < 0.01， *** P < 0.001。 在控制性别和年龄的条件下分析认知重评在睡眠质量对情绪性进食影响中的中介作用(见表3)。在方程1中，睡眠质量对情绪性进食的总效应显著(β = 0.22， P < 0.001)；在方程2中，睡眠质量对认知重评没有显著的影响(β = −0.07， P = 0.2725)；在方程3中，睡眠质量对情绪性进食具有显著正向影响(β = 0.23， P < 0.001)，认知重评对情绪性进食同样具有显著的正向影响(β = 0.14， P = 0.0297)。中介分析的结果表明，表达抑制在睡眠质量对情绪性进食的影响中介效应不显著，其95%BootstraP置信区间为[−0.0376， 0.0111]，中介效应占总效应的4.4%。 Table 3 Mediating analysis of cognitive reappraisal between sleep quality and emotional eatin 变量 方程1：情绪性进食 方程2：认知重评 方程3：情绪性进食 非标准 化系数 标准化 系数 t 非标准 化系数 标准化 系数 t 非标准 化系数 标准化 系数 t 常数项 15.77 0.89 48.38 5.43 2.32 0.12 性别 −0.18 −0.01 −0.09 −0.72 −0.22 −0.71 0.02 0.00 0.01 年龄 1.34 0.09 1.51 −0.33 0.00 −0.74 1.43 0.10 1.63 睡眠质量 0.50 0.22 3.51*** −0.08 −0.07 −1.10 0.53 0.23 3.69*** 认知重评 0.28 0.14 2.19* R方 0.06 0.01 0.07 F 5.07*** 0.81 4.69*** 表3. 认知重评在睡眠质量和情绪性进食之间的中介分析 综上所述，睡眠质量对情绪性进食有直接效应，情绪调节在睡眠质量与大学生情绪性进食之间无中介作用；睡眠质量能够预测表达抑制，睡眠质量越差，使用表达抑制情绪调节策略频率越高。具体来说，睡眠质量越差，在情绪影响下渴望进食的程度越高；睡眠质量对大学生情绪性进食的直接作用不受到情绪调节策略选择的调节，不能通过情绪调节的中介作用间接预测情绪性进食。
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user: 4. 讨论 随着现代科技以及时代节奏的发展，睡眠问题越来越成为现代人类的一大困扰。本研究探讨了睡眠质量对大学生情绪性进食的影响以及作用机制，进一步揭示了情绪调节在二者之间是否有中介作用。研究结果有助于深入理解睡眠质量与大学生情绪性进食的关系及其内部作用机制。 4.1. 睡眠质量与情绪性进食的关系 本研究发现，睡眠质量显著预测情绪性进食，大学生睡眠质量程度越差，在情绪影响下渴望进食的程度越高。国内外并未关注睡眠质量与情绪性进食的直接关系，此研究结果填补了前人研究的不足。同时，该结果提示我们，大学生有情绪性进食行为时，应积极主动地注意调整自己的日常作息，保证足质足量的睡眠，通过改变自己的睡眠质量状态，可以减少情绪性进食行为，从而一定程度上预防进食障碍产生，有助于维护大学生身心健康。 4.2. 情绪调节与睡眠质量、情绪性进食的关系 研究结果表明，睡眠质量不能通过认知重评情绪调节的中介作用间接预测情绪性进食。这一结果的产生原因可能源于：1) 睡眠质量与认知重评相关不显著。展开来说，睡眠问题也可能损害个体使用情绪调节的策略选择和能力，睡眠不足影响个体使用高级认知过程对诱发情绪的事件进行认知改变和评价 [ 44 ]。研究发现，一周内睡眠质量差的被试，在观看悲伤的电影片段后使用认知重评策略的能力较差，因为认知重评依赖于认知控制 [ 45 ]。因此，在诱发情绪前提下，睡眠质量对认知重评有一定的影响。但本研究关注了日常生活状态而非情绪诱发状态下，睡眠质量与情绪调节的相关性，所以研究差异可以说明，日常生活中的睡眠质量与认知重评情绪调节策略不相关。2) 然而，Ochsner和Gross的研究发现认知重评不论是在短期还是在长期降低负性情绪时，都表现出较好的积极效果，具有灵活性和有效性 [ 46 ]。而如果个体使用认知重评这种策略进行情绪调节，它减少了负面的认知和情绪反应 [ 47 ]。因此在本研究中，认知重评作为一种有效的调节方式，具有积极的作用，对情绪性进食具有正向影响。 研究结果还表明，睡眠质量不能通过表达抑制情绪调节的中介作用间接预测情绪性进食。这一结果的产生原因可能源于：1) 日常生活中的睡眠质量与表达抑制情绪调节策略相关显著，睡眠质量对表达抑制有显著直接预测作用，大学生睡眠质量越差，使用表达抑制情绪调节策略频率越高，这与前人结论一致 [ 28 ]。研究结果说明，睡眠不足会导致个体产生消极情绪或行为，但这些情绪或行为难以控制或得到有效调节，更多地是通过压抑、退缩的方式任其发展，并可能影响身心健康 [ 48 ]。2) 研究发现，抑制积极的表达仅会减少不良情绪或行为的主观体验 [ 49 ] [ 50 ]，抑制消极的表达不仅会增加消极情绪或行为的主观体验，反而会激活更大的生理反应，不利于消极行为的消退 [ 51 ] [ 52 ]，也不利于情绪性进食行为的降低。 最后，被试的个人特质也可能会影响情绪性进食，抑制力强大的个体不一定通过情绪调节的方式也能够很好的控制自己的进食状态。也有研究表明些经历强烈负性情绪并难以调节的个体，可能冲动性地采取行动(如暴食)来缓解情绪困扰 [ 53 ]，从而表现为情绪性进食，这一假设需要后续研究进行补充论证。 4.3. 研究启示与不足 本研究结果有利于揭示睡眠质量是否影响大学生情绪性进食，以及睡眠质量能否在一定条件下对大学生情绪性进食的影响更强或者更弱，对睡眠质量危机时代维护与促进大学生正常进食行为预防进食障碍，维持身心健康有一定启示意义。 此外，本研究还存在着一些不足，有待以后研究中进一步完善。第一，本研究数据均来自被试的自评问卷，变量间的因果关系及长期效应无法确定，未来研究可以采取混合研究方法进行深入探究。第二，样本的数量有待扩充，且其他情绪调节策略，如沉思策略 [ 54 ]，分心策略 [ 55 ] 等对情绪性进食行为影响有待开展。
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user: 5. 结论 1) 睡眠质量对大学生情绪性进食有显著的直接预测作用，大学生睡眠质量程度越差，在情绪影响下渴望进食的程度越高。 2) 睡眠质量不能通过情绪调节的中介作用间接预测情绪性进食。 3) 睡眠质量对表达抑制有显著直接预测作用，大学生睡眠质量越差，使用表达抑制情绪调节策略频率越高。
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user: 摘 要 课堂练习是小学数学课堂教学的重要组成部分，数学课堂练习的有效程度直接影响着课堂教学的质量。因此，教师备课时数学课堂练习的设计与新课内容设计同等重要。通过老师对课堂练习的精心设计，有计划、有目的、有步骤地组织实施，可以让学生在练习中多一些数学思考，多一些学习乐趣，多一些情感体验，从而将课堂练习落到实处。本论文通过笔者的实践和对课堂效果的分析结合教学实例，从动手与动脑相结合、联系生活实际、注重学生层次性、体现学科融合、善于利用游戏化设计练习五个方面，总结出小学中段课堂有效练习的设计方法，旨在提高数学课堂练习效率，让学生的每节课都学有所获。 关键词 :小学中段，数学，课堂练习，有效性 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 传统的课堂练习模式基本停留在对知识的重复模仿、机械记忆，或是单一的书本练习上。要想变被动的完成任务为主动探索研究，必须丰富练习形式。而小学中段学生年龄一般在9~10岁，这个阶段的学生爱表现且求知欲强，学习习惯、学习态度也都慢慢的由被动变为主动，开始尝试主动学习并且有选择性进行学习。课堂练习基本是在新课内容结束后，正是学生注意力易分散的时刻，因此课堂练习的设计必须与时俱进、具有创新性，才能让学生继续保持求知的积极性，保证课堂练习的有效性，最终达到提高知识掌握能力的效果。 《国家数学课程标准》明确指出：教师是学生数学活动的组织者、引导者与合作者；要根据学生的具体情况，对教材进行再加工，有创造地设计教学过程；要正确认识学生个体差异，因材施教，使每个学生都在原有的基础上得到发展；要让学生获得成功的体验，树立学好数学的自信心 [ 1 ]。作为教师更应该在课堂练习设计上下足功夫，力争使课堂练习有效、高效，让学生在短短十分钟左右的课堂练习活动中有所收获，提高知识掌握的能力。下面是结合笔者的实践研究就小学中段数学课堂练习的有效性谈一谈具体实施方法。
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user: 2. 动手与动脑相结合，提高兴趣，变被动为主动 新课标指出：“数学课程应遵循学生学习数学的心理规律，强调从学生已有的生活经验出发，让学生亲身经历将实际问题抽象成数学模型，并进行解释与应用的过程。 [ 1 ] ”只有将抽象的知识形象化让学生亲身体验，总结出相关结论，对学生来说才是有意识地主动学习，将知识真正内化。 小学中段的孩子处于从低年级向高年级的过渡期，自制力和坚持性较差，较易受其他事物影响。针对学生的这一特点，课堂练习中可适当加上肢体动作，不仅可以缓解紧张情绪增强学生学习兴趣，也能帮助学生集中注意力，提高数学课堂练习的效率。例如在学习《角的认识》时，设计了一个比较角的大小练习：请你利用两只胳膊比出一个角来，和同桌比一比谁的胳膊形成的角更大。在让孩子动手实践的同时，找出矛盾点：同样是直角，老师比的跟你们比的一样大吗？这时候学生会由自己的动手实践总结出结论：角的大小和两条边的长短无关，和张口的大小有关。学习《确定位置》时，设计如下练习：老师设计路线，一人或一组来走。例如：向东走3步，接着向北走5步，最后向南走1步。通过学生的积极参与，既吸引了注意力增加了学生学习兴趣，也提高了学生课堂参与度，让课堂练习更加有效。
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user: 3. 从学生实际生活中入手，让课堂练习“活”起来 课堂是学生获取知识的主要途径，设计出好的课堂练习可以使学生更有效地的投入到课堂学习中去，促进新知识的掌握。而想要设计出一节精彩的好课，使课堂练习丰富有趣，将课堂练习落到实处，我们需要从学生的生活实际中发掘好的素材，精心地设计课堂练习，结合课堂内容更贴近生活，富于思考灵活多样化的练习 [ 2 ]。例如学习《平均数》时，在练习的设计上加入了如下题型：请学生说说生活中的平均数，课件呈现一些平均数应用的例子，如“平均分数”、“平均工资”“平均体重”等，让学生进一步体会平均数“求和均分”的计算方法。在《克、千克、吨》一课提前让学生准备了生活中的常用物品若干，如：苹果、土豆、矿泉水、零食等，在之后的练习设计中就有：让学生以小组为单位，先估计对方所拿物体的质量，再验证，更接近的人获胜。通过让孩子在实践中，切实体验到重量单位在生活中的运用，也让学生明确g、kg、t分别用来表示不同重量级的物品。 这样的练习，让学生体验到“数学知识来源于生活也能应用于生活”。由于与学生的生活现实息息相关，学生更感兴趣，让原来刻板的课堂变得“活”了起来。在这样的练习中，不仅让学生的自主学习能力得以体现，而且也培养了学生思考问题的全面性，提高了学生的应用意识和创新能力。
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user: 4. 循序渐进，体现课堂练习设计层次性 设计练习时，应该关注到全体同学，既要符合这个年龄段学生的认知水平，同时又要了解每个层次学生的优劣势，给不同层次学生展示的机会，使他们的数学能力得到相应的提高。在题型的设计上可以侧重于一些能发展学生发散思维的，有利于学生自主探索出不同解决策略的问题，或者设计一些答案不唯一的开放题。这样的设计不仅有利于不同水平学生思维发展，也有利于学生大胆创新，培养学生的推理能力和创新意识。 在平时教学中，要善于总结经验，针对学生常常错的或预测学生可能会错的题，设计针对性的练习，帮助学生领会知识的实质。如学习《三角形的三边关系》时，设计了如下练习：1) 下面每组小棒能否围成三角形？(单位：cm。图略) ① 3、4、5；② 2、2、5；③ 4、2、6；④ 6、5、5；2) 如果把③中的4 cm小棒换掉，需要一根几厘米的小棒才能围成三角形呢？3) 还可以换掉③中的哪一根，你想怎么换？最终学生通过思考、辩论得出结论。此类习题设计的第一题解题方法并不难，设计后两题，则稍有难度。在保证基础练习的前提下，设计出具有创新性合理拓展运用。这样的设计不仅让全体学生在基础上得以巩固，又使部分优秀学生的数学能力和综合素质也得到提升和展示，从而每个层次的学生都能获得与之相应的成功体验。
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user: 5. 注重学科融合，增强学生求知欲 各学科之间既相互独立又有着不可分割的联系。数学学科不仅是独立存在的一门学科，它与语文、科学、体育、思品、信息技术等各个学科也有着各种密切关系。我们要善于研究教材，学会将数学与其他学科巧妙结合，使得双方更加生动有趣，也使数学教学更加充满生机活力。 如学习《百分数应用题》时，设计这样两道练习：① 春池春水满，春时春草生。春人饮春酒，春鸟戏春风。这首诗中“春”字比全诗总字数少( )%。② 请用百分数表示下列成语百里挑一( )；百发百中( )。这两题都融合了语文知识，在解决数学问题的同时，也学到了数学上学不到古诗和成语的知识，学生的兴趣更为浓厚。 设计一道好的习题，也要注重思想教育的渗透，让学生在解题中潜移默化的受到感染、熏陶。如学习《年月日》后，设计这样一道习题：2008年第29届奥运会将在我国北京举行，这一年是( )年，全年共( )天。这道题的思想教育渗透恰到好处。通过申奥成功，学生民族自豪感会油然而生。 通过多种形式的学科间融合，既能吸引学生注意力，让学生对数学知识进行多角度的思考和理解，又能不断提高学生的思维能力、解决问题的能力，还能为学生运用数学、掌握数学搭建一个有效的平台。注重学科间的融合，让课堂练习变得更有效，为数学学习提升一个新的阶层。
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user: 6. 利用游戏化设计，提高学生参与度 瑞士教育家皮亚杰说过：游戏是认识兴趣和情感兴趣之间的一个缓冲地带。作为一名小学数学教师，也许我们更应该思考：如何将有些枯燥乏味、学生厌倦学的数学内容变的生动活泼、学生乐意去学？在实践过程中笔者发现，在课堂练习设计中加入游戏化内容，可以通过对学生学习兴趣的激发来让其主动参与到学习环节中，从而有效提高数学课堂练习效率。例如在对《用数对确定位置》课程进行教学的时候，笔者设计了如下练习：一起来下棋——五子棋。课件上展示下了一半的棋盘，请个别同学来介绍下棋规则。如果接着下黑棋，下在哪里？吃一颗白棋，吃哪一颗？接着下白棋又下在哪里？用数对表示出来，和同桌一起玩一玩。在游戏活动中，引导学生感受用数对表示位置的简洁性，体会数对在生活中的运用。在教学《解方程》结束新课时设计这样一个游戏练习：猜数游戏。1) 老师心里想了一个数，把它乘3减去20，等于100，这个数是多少？学生独立思考，列方程计算。2) 引导学生按规则和同桌做一做猜数游戏。学生积极参与，在游戏中获得收获和提高。 在数学课堂练习环节中运用游戏化的方式，在完成教学任务的同时，培养了学生思维的灵活性，有助于养成学生不甘落后、积极向上的学习品质。把数学知识融于游戏之中，能活跃课堂气氛，让沉闷、枯燥的数学学习变得生动有趣，让学生在“玩”中学，“趣”中练，有效提高数学课堂练习效果。 随着教育教学改革不断深入，教育教学理念层出不穷，作为站在教育最前沿的教育工作者，我们要树立认真负责的工作态度，始终以一颗真诚的心去对待教育事业，以新课程标准为准则，深入领会新课标的精神，认真研读教材、把握教材知识结构，不断学习、调整教学策略。只有这样，才能利用好课堂时间，设计出具有实用价值的有效练习，将课堂的每一分钟落到实处。
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user: 摘 要 增材制造(3D打印)作为一种新型的近净成型技术，有望实现磁制冷工质的快速、高效、复杂成型。然而，制备出球形度高、尺寸小、磁热性能优异的磁热合金球形粉是目前制约其3D打印成型的瓶颈问题。本研究采用气体雾化法成功制备出了(Mn，Fe) 2 (P，Si，B)多元合金球形雾化粉，借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、综合物性测量系统等深入研究了其显微形貌、晶体结构、磁相变行为以及磁热性能。本研究所获得的球形粉球形度高，有望使粉料在3D打印过程具有较高的流动性；所得球形粉颗粒尺寸小、尺寸分布窄，有利于激光3D打印工件获得高致密度和高尺寸精度；第二相含量低、热滞小、熵变值大，具有优异的磁热性能。由此可见，本研究获得的球形雾化粉十分适合3D打印等新型制造领域，为室温磁制冷材料的加工和成型提供新的思路，推动其产业化之路。 关键词 :磁制冷，磁熵变，(Mn，Fe) 2 (P，Si)，3D打印 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 制冷技术在现代社会生活起着举足轻重的作用，从日常生活中所用的家用冰箱、空调、食品冷藏柜，到工业生产中的气体液化、中央空调等。现在普遍应用的制冷技术是传统的蒸汽压缩式制冷，该技术广泛使用的氟利昂制冷剂对大气臭氧层有很大的破坏作用。尽管人们已经开始采用无氟替代制冷剂(如氨、二氧化碳以及其它轻烃的卤代物质)，但仍会排放出大量温室气体，污染环境。传统制冷技术的另一关键问题是制冷效率低、能耗大。在当今全球气候变暖和能源紧缺的环境下，寻求一种既环保又高效节能的新型制冷技术显得尤为迫切。近年来，一种基于磁热效应的新型制冷技术—磁制冷技术，因其高效环保、符合低碳经济要求，受到国内外研究学者以及产业界的广泛重视 [ 1 ]。相比于传统压缩式制冷，磁制冷具有以下竞争优势：1) 无污染，使用固体磁性材料作为工作材料以及用水作为传热介质，不会向大气排放任何有害气体；2) 无需使用压缩机，可大幅降低噪音及振动，提高使用寿命；3) 高效节能，磁制冷的理论制冷效率可达到卡诺循环的30~60%，而传统气体压缩制冷一般只有5~10%。所以，磁制冷技术是一种极具发展前景的高效环保制冷技术，具有重要的社会效益和经济效益。 磁制冷技术依赖于磁性材料特有的磁热效应，该效应来源于磁性材料中磁矩与晶格之间强烈的耦合作用。当向一个磁性材料施加一定大小的外加磁场时，其磁矩排列将由无序向有序转变，即磁熵降低。在绝热条件下，由于该材料的总熵值不变，为了补偿磁熵的降低，其晶格熵会增加，从而导致该材料温度上升；反过来，如果撤去外加磁场，磁矩会恢复杂乱无章排列，即磁熵上升，在绝热条件下，晶格熵将会下降，从而导致材料的温度下降。这种由于外加磁场变化而导致材料温度发生显著变化的现象称之为巨磁热效应 [ 1 ]。一些典型的巨磁热材料有Gd 5 Si 2 Ge 2 [ 2 ] 合金，LaFeSi [ 3 ] [ 4 ] 合金，(Mn，Fe) 2 (P，Si) [ 5 ] 合金，Ni-Mn基哈斯勒合金 [ 6 ] 等。 磁制冷系统要求磁热材料与热传导流体之间进行高效的热交换，从而保证其较高的制冷效率。这对磁热材料的形状和内部结构提出了三大要求：1) 较大的比表面积，从而最大化制冷工质与流体之间的热交换面积；2) 合理的内部孔洞结构，如波浪状、鱼鳍状孔洞结构，从而尽量降低磁制冷工质对热交换流体流动过程的阻碍；3) 较小的孔隙率，从而最大化磁制冷系统的功率。然而，绝大部分磁制冷材料脆性较大，很难通过机加工获得满足上述条件的磁制冷工质，制约着磁制冷技术推广和实用化。 增材制造(3D打印技术)作为一种新型的近净成型技术，能够以数字模型文件为基础，将粉末状原理逐层打印，实现材料的快速、高效、复杂成型 [ 7 ]。德国的Moore等人 [ 8 ] 利用选区激光熔化技术成功制备出了LaFeCoSi磁制冷材料。然而，由于该研究中3D打印所用的粉末来源于人工破碎，具有不规则形状，因此限制了其打印精度。由此可见，获得粒径可控、粒径分布窄、球形度高、磁热性能优异的磁制冷金属粉末是利用3D打印制备出优异磁制冷材料的先决条件。 本实验采用气体雾化法获得了(Mn，Fe) 2 (P，Si，B)球形金属粉，系统表征了其微观形貌、晶体结构、磁相变行为及磁热性能的影响规律。该研究结果有望推动3D打印技术在制备磁制冷材料中的应用。
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user: 2. 实验 2.1. 样品制备 以锰、磷铁合金、铁硼合金、硅粉末(纯度均高于99.5 w.t.%)为原材料，采用感应熔炼法制备4 kg的Mn 1.10 Fe 0.90 P 0.611 Si 0.33 B 0.059 合金铸锭。采用自制的气体雾化炉制备球形粉，随后将球形粉在真空中在1273 K温度下保温100小时，保温结束后随炉冷却至室温。 2.2. 性能表征 气体雾化粉的晶体结构材料X射线衍射仪(XRD， PANalytical X-pert Pro)进行表征，并进一步利用Fullprof软件 [ 9 ] 对衍射谱进行了Rietveld结构精修分析。采用扫描电子显微镜(SEM， FEI Quanta 250FEG)来表征球形粉的外观形貌。 利用综合物性测量系统(PPMS， Quantum Design， Dynacool)搭载的振动样品磁强计(VSM)来测量气体雾化法的磁性能。采用“回路法”(loop protocol) [ 10 ] 来测量气体雾化法在不同温度下的磁化曲线。具体测试方法为：首先将样品加热到远高于其居里温度的某一温度下(T reset )，施加外加磁场，测量降温和随后升温过程的磁化强度–温度曲线；随后，将样品重新加热到T reset 后，再依次施加其他磁场，测量降温和随后升温过程的磁化强度–温度曲线。利用上述“回路法”可以有效避免热历史(thermal history)对计算磁熵变的影响，并进一步利用麦克斯韦尔方程计算不同温度下的等温磁熵变。
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user: 3. 结果与讨论 图1(a)为气体雾化粉的外观形貌图，由图可见该气体雾化粉球形较好，这将保证3D打印过程中粉料具有较好的流动性。由图1(b)可见，球形粉末的尺寸绝大部分分布在20~80 μm之间，平均尺寸为38 μm。通常，3D打印需要50 μm以下的球形粉，本研究中制得的(Mn，Fe) 2 (P，Si，B)球形粉尺寸在50 μm以下的体积分数高达84%左右。由此可见，该球形度高、颗粒尺寸分布窄、颗粒尺寸小的(Mn，Fe) 2 (P，Si，B)球形粉末能够保证打印过程高流动性以及打印后工件的高致密度、低孔隙率和高尺寸精度。 图1. (Mn，Fe) 2 (P，Si，B)气体雾化粉的SEM图片(a)和颗粒尺寸分布 图2给出了该(Mn，Fe) 2 (P，Si，B)球形粉的XRD图谱以及Rietveld精修结果。由Rietveld结构精修可见，该球形粉由98 wt.%的六角(Mn，Fe) 2 (P，Si)主相(空间群P-63m)和2 wt.%的立方Fe 3 Si第二相组成。该主相的晶体结构如图3所示，该晶体结构包含两个金属(3f和3g)位置和两个非金属(2c和1b)位置。中子衍射实验和密度泛函理论(DFT)计算表明六角结构中两种磁性原子存在择优占位 [ 11 ]。如图3所示，Mn倾向于3g位置，在附近有5个最近邻非金属原子形成一个方形金字塔，而Fe占据与3f位置，周围被4个非金属原子包围形成四面体。因此，(Mn，Fe) 2 (P，Si)化合物的晶胞是沿着六角结构c轴方向由交替的Mn和Fe原子构成的。此外，Mn和Fe原子在基面上具有平移自由度。所以可以通过改变热处理参数来引入原子排列的细微变化，从而导致相变特性的变化 [ 4 ]。Fe 2 P(P，X) (X = Si， As， B等)材料中非金属原子的占位可根据原子半径估算：半径大于P (如As和Si)的非金属原子占据2c位置，而半径较小的(如B原子)非金属原子占据1b位置。Miao等人 [ 11 ] 利用中子衍射研究发现(Mn，Fe) 2 (P，Si)化合物中Si原子更倾向于占据2c位置，与Fe原子处在同一层；而P原子则占据1b位置，与Mn原子处在同一层。由于非金属原子间的价电子数和原子半径都不相同，所以非金属原子的位置偏好将会引起相邻磁性原子电子结构的细微变化，从而影响材料的磁相变过程。本研究中所获得的高纯度的(Mn，Fe) 2 (P，Si)球形粉将有利于其获得较为优异的磁热性能。 图4展示的是(Mn，Fe) 2 (P，Si，B)球形粉在1 T磁场下的磁化强度(M)随温度(T)的变化曲线。高温下，较低的磁化强度表明该样品处在顺磁态，随着温度的降低，磁化强度逐渐升高。在T = 261 K左右，磁化强度的升高最为迅速，样品逐渐转变为铁磁态，该温度为铁磁相变的居里温度，样品在245 K以下几乎完全转变为铁磁态。由图4可见，升温曲线与降温曲线并没有重合，升温过程的居里温度约为264 K。通常将升温、降温过程居里温度的差值称为热滞。热滞是一级磁相变的特性之一，对于磁热效应的应用而言，热滞降低了相变的可逆性和热循环过程的制冷效率。热滞与磁结构耦合密切相关，可以通过控制相变过程中铁磁-顺磁两相晶格参数的匹配度来调剂其热滞，从而提高磁制冷的能量转换效率。本研究中所获得(Mn，Fe) 2 (P，Si，B)球形粉的热滞在3 K左右，不会显著降低其相变可逆性。该样品中的较低热滞主要源于其所含有的硼原子。荷兰代尔夫特理工大学的研究团队 [ 12 ] 研究发现，硼原子能够在不恶化其磁热性 图2. (Mn，Fe) 2 (P，Si，B)气体雾化粉XRD谱的Rietveld精修 图3. 六方(Mn，Fe) 2 (P，Si)晶体结构的示意图 图4. (Mn，Fe) 2 (P，Si，B)气体雾化粉在不同温度下的磁化强度曲线 能的前提下有效降低(Mn，Fe) 2 (P，Si)的热滞，提高其相变可逆性。此外，本研究所获得的(Mn，Fe) 2 (P，Si，B)球形粉，其居里温度在室温附近且具有较低热滞，非常适用于室温磁制冷的应用领域。 图5给出了本研究获得的(Mn，Fe) 2 (P，Si，B)球形粉在外加磁场变化为1和2 T时的等温磁熵变值。该磁熵变是麦克斯韦尔方程计算所得。该球形粉在磁场变化为1和2 T时，磁熵变最大值分别可达6.5和12.5 Jkg −1 ∙K −1 ，均高于参考材料Gd金属在相同磁场下的磁熵变值 [ 2 ]。 图5. (Mn，Fe) 2 (P，Si)气体雾化粉在磁场变化为1和2 T时的等温磁熵变
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user: 4. 结论 本研究采用气体雾化法成功制备出了(Mn，Fe) 2 (P，Si，B)球形粉，并深入研究了其晶体结构、显微形貌、磁相变行为以及磁热性能。研究发现，本研究所获得的球形粉球形度高，保证3D打印过程粉料的流动性；球形粉颗粒尺寸小、尺寸分布窄，有利于3D打印工件的高致密度、高尺寸精度；第二相含量低、居里温度接近室温、热滞小、磁热性能优异，十分适合室温磁制冷应用领域。因此，本研究所获得的(Mn，Fe) 2 (P，Si，B)球形粉有望应用于3D打印等新型制造领域，为磁制冷材料的加工和成型提供新的途径。
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user: 摘 要 本文针对普通生物专业学科对生物化学在教学方面的改革进展状况，对生物化学课程基于生物师范专业认证标准提出了以下四个方面的教学改革方案：培养学科素养，启发科学思维；提高教学能力，保障教学质量；改进教学模式，实现技术融合；善于教学总结，学会教学反思。 关键词 :生物化学，课程改革，师范专业认证 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 生物化学是生物科学专业一门重要的专业基础课和必修课，它是研究生物体的化学，是研究生物体的分子组成及变化规律的基础学科，旨从分子水平探索和解释生长、发育、遗传、记忆与思维等复杂生命现象的本质。随着生物学技术和信息学技术不断的发展，生物化学知识的使用范围也逐渐扩大，新理论、新方法、新技能不断涌现，生物化学课程必须不断改革优化，以适应学科的飞速发展。 为贯彻落实党的十九大精神，培养高素质教师队伍，按照国家教育事业发展“三五”规划工作要求，推进教师教育质量保障体系建设，提高师范类专业人才培养质量，教育部决定开展普通高等学校师范类专业认证工作(教师〔2017〕13号)。师范专业认证在我国实施时间尚短，以专业认证为导向的毕业生的培养计划还处于不断调整阶段。“生物化学”作为该专业的基础课程，在专业认证中对培养高素质的综合型人才起着重要的作用。因此，在教学过程中，需要根据学生特点和专业认证对师范毕业生的要求，因材施教，不断调整教学模式。
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user: 2. 《生物化学》课程建设国内外现状 21世纪是生命科学的世纪，生命科学在近年飞速发展，取得了令人瞩目的成就，而生物化学则既是生命科学的基础学科，也是生命科学的前沿 [ 1 ]。生物化学是生命科学各专业本科生教育中重要的基础课程，与生物科学其他学科如遗传学，分子生物学和细胞学等发生着愈来愈密切的交叉和融合，因此它在本科生物学教学体系中占相当重要的地位 [ 2 ]。随着生物技术的飞速发展，生物化学的知识范围逐渐扩大，会呈现内容繁多、理论性强、结构和概念多而抽象、代谢途径多而复杂等特点，初学者学习难度和教师教学难度都相对较高的特点 [ 3 ]。新形势下生物化学教学改革实践过程中存在的问题包括：教材陈旧，教学内容匮乏；生物化学课程时间较短，学分较低；学生缺乏相应的实践活动 [ 4 ]。针对出现在生物化学教学中的问题，国内外在生物化学教学改革展开了以下研究： 2.1. 更新教学内容，培养学生的学习兴趣 加拿大温哥华英属哥伦比亚大学Carl Wieman教授强调学生的学习积极性是学习中最重要的因素，缺乏积极性的学生将会学到很少的东西，通常会使教学变得痛苦而沮丧 [ 5 ]。因此，如何让学生在有限的时间内更好地掌握生物化学的基础理论和知识、激发学生的学习热情、消除不良学习情绪是生物化学教学改革要解决的关键问题。 2.2. 穿插科学前沿，培养学生的学习热情 根据学生所学的专业，教学过程中应该将生物化学相关的前沿科研成果引入授课内容，在教学基础知识的同时引申加入最新的科研成果，将势必使教学过程事半功倍，同时可以使学生拥有更加广阔的眼界，让生物化学深入学生头脑。 2.3. 更新传统的教学模式，体现学生的主体地位 单一的传统教学方法造成课堂没有吸引力，学生逐渐失去了学习热情。平时松泄，考前紧张，考前突击的恶习一直在学生中蔓延。主体教育是现代教育理念的核心之一，学生主体地位的确立是当前课堂教学改革的热点。
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user: 3. 《生物化学》课程教学改革方案 为全面贯彻党的教育方针，落实立德树人根本任务，构建中国特色、世界水平的教师教育质量监测认证体系，分级分类开展师范类专业认证，以评促建，以评促改，以评促强，全面保障和提升师范类专业人才培养质量；为培养造就党和人民满意的高素质专业化创新型教师队伍提供有力支撑。针对普通生物专业学科对生物化学在教学方面的改革进展状况，生物师范专业旨在培养适应国家基础教育改革发展要求，旨在培养德、智、体全面发展的，具备扎实的自然科学基础、良好的人文素质与教师素养，具有创新和反思精神，掌握生物科学基本理论、基础知识和教师教育技能，能够从事中等学校的生物学教学与教学研究，生物科学及相关领域的研究与管理等工作的可持续发展的高素质人才。因此，针对生物师范专业认证，生物化学学科的教学更应该不断积极探索和完善，总结出一套基于专业认证标准的适合师范特色的教学改革方案。 1) 培养学科素养，启发科学思维。 首先，通过学习生物化学定义、研究内容和发展简史及未来发展方向等，使学生懂得学习该门课程的目的和方法，了解现代生物技术对人类社会和人们生活的影响，培养学生的民族自豪感，树努力学习、立志报国的志向。在《生物化学》第一章绪论时，可以多阐述年轻科学家在生物化学领域中的重要作用。例如讲述钱永健生在绿色荧光蛋白GFP的研究中的趣事，作为钱学森先生的堂侄，其研究必然引发学生的兴趣；沃森和克里克发现DNA双螺旋结构的过程也是充满趣味性的，可以在教学核酸结构的时候进一步讲述 [ 6 ]。鼓励学生发挥主观能动性和培养创新思维，培养学生对生命的总体认识或看法，即生命观念，包括对生命价值的判定，养成良好的生活取向，认识人生的价值和意义，寻找生活的真谛，引导珍惜生命和追寻生命的意义。 其次，让学生系统地掌握现代生物化学的基本理论和基本知识，为进一步学习其他专业基础课和专业课程奠定必要的基础。逐步发展科学探究的理性思维，在学习过程中能够结合生物学事实和证据运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等方法，探讨、阐释生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题。例如，在给学生讲解蛋白质、脂类和糖类等三大生命物质代谢过程时，可以将代谢过程的关键反应步骤紧密结合人类代谢类疾病治疗的基本原理进行分析，引起学生的兴趣，培养学生理论联系实践的能力。关注社会生活实际，关心社会问题，形成正确的科学价值观，培养对自然环境的责任，关心人类的道德情操，将生物学科知识的学习和未来社会的发展紧密联系起来。 再次，在整个课堂教学中，既注重基础知识的讲解，不断补充最新的科研成果和进展，又强调研究方法和研究过程，在相应章节中，有目的地穿插介绍一些重大的科学发现，使学生在感叹科学家伟大的同时，也学到其严谨的治学精神。例如在介绍《生物化学》中关于酶的动力学那部分内容时，可以通过逐一介绍米氏常数是哪些科学家，通过不断完善和验证前人提出的假说和演算，最后推出酶动力学中那些重要的参数。同时，注重培养学生的逻辑能力和科学思维，启发创新意识，使学生认识到生物化学的发展是通过一个个实验逐步累积起来的。 2) 提高教学能力，保障教学质量。 首先，对国内其它高校的生物师范本科专业的课程设置、生物化学课程的教学情况进行深入调查和研究，进一步了解生物化学教学中存在的一些共性问题；其次，收集或链接一切有价值于生物化学教育教学的资源，包括国内外的多媒体教学资源，期刊、硕博论文、课程资源、视频资源，实现充分共享、有效整合，形成知识网络；再次，可以从国外引进一些优秀的教学方式来替换填鸭式的教学方式。比如，案例教学法，问题为导向的教学法(PBL)，以“讲授—讨论—讲授”为主线的“Sandwich”教学法；另外，不再把卷面成绩作为考核的唯一指标，而是加入了更多能反映学生自主学习和学习成效的考核形式。例如，为了进一步加深学生对每次课堂重要知识点的理解，课后都要布置相应的习题。应增加平时成绩占课程总成绩的比重，包括上课提问、发言、课堂讨论、作业、出勤等；还要增加实验操作与实验报告的成绩在总成绩中的比重。 3) 改进教学模式，实现技术融合。 首先，提倡小班教学，让学生有更多机会参与课堂讨论和自主学习。例如湖南科技大学大学生命科学学院的生物科学专业有定向培养和非定向培养两种类型的招生模式，可以尝试将定向和非定向班的同学分开进行小班授课。由于定向培养的学生毕业后是从事生物教学工作，可以在培养方案和教学大纲方面进行适当调整，有针对性的进行师范教学，有意识的锻炼学生的师范技能，突显师范特色。非定向培养的学生毕业后去向形式多样，在进行生物化学教学过程中，可以适当提高教学难度和深度，对于今后想继续深造的同学可能更有帮助。总而言之，在生物化学教学过程中有针对性的做到因材施教。 其次，尝试翻转课堂环节，预期师生互动。例如每次轮到的小组基本都要提前一周去做大量的知识准备，充分利用学校图书馆的网上资源，查找相关的文献。既锻炼了学生查阅文献，制作 PPT，语言组织，综合分析问题的能力，又让学生学会了如何以批判的科学态度学习书本上的知识，而不是一味地接受，更加符合师范专业认证的培养目标。 4) 善于教学总结，学会教学反思。 根据师范专业认证中提到，教师应具有终身学习与专业发展意识，多了解国内外基础教育改革发展动态，能够适应时代和教育发展需求，进行学习和职业生涯规划；多参加生物化学教学研讨会，以评促改，研究如何将反思型教师教育更好的结合师范生的实际特点引入师范教育中，对我国基础教育教师队伍的质量建设有重要意义。
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user: 4. 展望 以师范专业认证为导向进行《生物化学》课程教学改革，是基于学生与学科未来发展，培养学生的学科素养和生命观念；通过优化教学设计，教学实施和教学考核评价体系以提高教师教学能力和教学技能；将传统的教学模式和现代信息多媒体技术进行有机融合；课后善于归纳总结教学经验和学会教学反思，扬长避短。本项目为深化生物化学课程的教学改革，以达到更好的教学效果，提高教学质量，提升学生的学习、科研、应用能力，培养学生的创新意识和创造力具有非常重要的意义。
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user: 摘 要 本文利用脉冲激光沉积技术成功制备了沿(111)外延生长的锆钛酸铅(Pb(Zr 0.53 Ti 0.47 )O 3 ， PZT)薄膜，选用的衬底材料为层状可剥离氟晶云母(mica)。mica衬底通过机械剥离可得到柔性的PZT外延薄膜。同时测试了刚性PZT外延薄膜样品压电系数d 33 (24 pm/V)，并与机械剥离刚性云母衬底后薄膜的压电系数(110 pm/V)进行了对比，发现柔性PZT薄膜的压电系数大于刚性PZT薄膜的压电系数。在结构健康监测中，被动监测手段广泛应用于飞行器、航天器、大型设备中。本文报道了利用柔性PZT薄膜实现被动监测，其中，压电薄膜在两种能量冲击下的峰值在经过电荷放大器放大100倍后可以实现压电陶瓷在被动监测中基本一致的效果，证明压电薄膜可以向被动冲击监测的应用方向上使用。 关键词 :柔性PZT薄膜，压电性，Lamb波，被动监测 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 柔性压电薄膜相较于压电陶瓷最大的优势是在发生形变时其电学性能能够保持相对稳定的状态，同时又因为能够很好地与被测材料贴合，因而具有更为广阔的应用前景。关于柔性电子器件的研究开始于二十世纪90年代，至今在很多领域已经成功实现实际应用。 自1947年科学家在BaTiO 3 材料中发现了强压电响应后，使得压电材料的发展进入一个新的征程；1954年，在锆钛酸铅(Pb(Zr 0.53 Ti 0.47 )O 3 ) [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] 材料中也发现了压电性，同时通过对比发现Pb(Zr 0.53 Ti 0.47 )O 3 材料的机电耦合系数、居里温度以及性能和成分可控性远远优于钛酸钡(BaTiO 3 )压电陶瓷。所以人们在压电传感领域更多的是采用Pb(Zr 0.53 Ti 0.47 )O 3 作为传感元件。近年来，实现柔性功能氧化物薄膜在柔性传感器中的应用已经取得了一些进展。例如基于功能氧化物PZT压电薄膜的柔性传感器，Qi Y和Feng X等人在2011年，率先报道了通过转印技术将PZT薄膜转移至柔性且可延展的PDMS基底上，形成可延展的波纹结构，该实验的完成为柔性压电薄膜的实际应用提供了可能 [ 4 ] [ 5 ]。但有一个不可忽视的问题是由于基底材料本身的限制，在实际应用过程中对于压电传感器的工作环境提出了更多的要求，如转移后的柔性薄膜材料高温耐受性差、易损坏、易腐蚀等。 在过去的几十年里，无损检测对于造价昂贵的航空航天工业至关重要，因为一些不易发现或者容易忽视的损伤都可能导致灾难性的故障。以往的一些监测方法例如水超声和x射线检测价格昂贵，不能作为日常监测手段。而Pb(Z r0.53 Ti 0.47 )O 3 压电陶瓷材料又因为其本身硬度大、质量重等特点不能监测形状复杂的飞机结构，为了解决这一问题，出现了许多利用PVDF (Polyvinylidene Fluoride)等有机压电传感器接收声表面波信号进行结构健康监测的工作。与压电陶瓷相比PVDF重量轻、厚度薄，具有良好的机械强度和韧性可以制成不同规格的传感器。但是众所周知，有机材料的压电性能远不如氧化物材料，而且稳定性差不耐高温，于是也出现了上文中提到的同样的问题。因此，柔性氧化膜为无损检测系统传感器提供了一种新的选择。本文中选用的是压电响应系数大、质量轻、易弯曲的Pb(Zr 0.53 Ti 0.47 )O 3 压电薄膜应用于飞机机翼机构健康监测领域的传感器，根据与结构的结合方式可以分为嵌入式和粘贴式两种类型。本文中我们主要研究的是粘贴式传感器，实验方式是将压电传感器粘贴于结构表面，利用模拟冲击产生激励信号，压电薄膜将冲击信号转化为电信号后对冲击信号进行分析 [ 6 ] [ 7 ]。
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user: 2. 实验 2.1. 柔性Pb(Zr 0.53 Ti 0.47 )O 3 薄膜的制备 薄膜制备过程中的沉积参数对PZT薄膜的微观结构、表面形貌、结晶质量以及晶体取向都有很大影响，进而影响到其性能。因此想要得到高质量高性能的PZT外延薄膜，必须有合适的生产制备工艺。实验中以氟晶云母(mica)为衬底材料，BTO为缓冲层，SRO为底电极，利用PLD沉积腔内的多靶支架，来实现SRO/BTO/PZT的逐层沉积，PZT层的沉积温度为600℃、腔内氧压为15 Pa、激光能量为165 mJ、脉冲频率为4 Hz、沉积时间为40 min。此时的PZT薄膜因沉积在刚性云母上而不具备柔性，当我们对衬底材料mica进行机械剥离至厚度为几十微米时PZT薄膜便可以展现出柔性。 2.2. 柔性Pb(Zr 0.53 Ti 0.47 )O 3 薄膜的压电性表征 利用压电力显微镜(piezoresponse force microscopy， PFM) [ 8 ] 对PZT薄膜进行压电性测试，可以得到“蝴蝶曲线”即振幅随着电压的转变而转变的曲线。为了探究云母衬底对PZT薄膜压电性的影响，我们采用剥离云母衬底的方法将薄膜剥至十几微米左右的厚度，直到达到可以任意弯曲的状态，再次进行压电性测试。 2.3. 柔性Pb(Zr 0.53 Ti 0.47 )O 3 薄膜在被动结构健康监测方面的应用 在铝板上的被动监测技术的基本原理主要分为三大步骤 [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]：首先，粘贴在铝板上的压电感应元件处于待机状态；然后当有外部冲击作用在铝板上时，压电感应元件接收到冲击信号并将信号转化为带有损伤信息的电信号传导到检测系统；最后检测系统对接收到的信号进行技术处理，可以分析损伤距离及冲击强度 [ 12 ] [ 13 ]。由于在试验过程中可以直接测试压电材料的d 33 特性而很难测试其d 31 ，故而为证明柔性PZT压电薄膜的d 31 特性，即在水平“1”方向给予冲击，在竖直“3”方向输出响应电信号，在进行冲击测试前，先对实验中制备的薄膜样品进行拉伸测试，随后进行冲击测试。
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user: 3. 结果与讨论 在对薄膜的性能进行测试前，对其表面形貌的表征是必不可少的环节。 如图1(a)为AFM对其薄膜厚度的表征，在激光频率为4 HZ，生长40 min后，PZT的薄膜厚度约为60 nm；为了观察PZT薄膜表面是否均匀平整，利用原子力显微镜(AFM)的轻敲模式对PZT薄膜样品的表面形貌进行表征结果如图1(b)所示，扫描频率为2 Hz，分别扫描了PZT薄膜2 μm × 2 μm的范围，结果显示样品的平均表面粗糙度(Ra)为3.490 nm，均方根粗糙度(Rrms)为2.790 nm；利用X射线衍射仪(XRD)对PZT/SRO/BTO/mica薄膜样品的生长取向进行分析。 如图2(a)是PZT薄膜的θ-2θ衍射图，将衍射结果与PDF卡进行对比可以看出，除了基底(mica)沿(00l)取向的衍射峰外仅出现PZT(111)、SRO(111)、BTO(111)衍射峰，无其他杂峰。图2(b)是PZT/SRO/BTO/mica薄膜样品的Φ扫描图，图中可以看出PZT (033)方向、SRO (033)方向、BTO (033)方向以及mica (069)方向均有六个衍射峰，衍射峰之间的间隔为60˚，且mica、PZT、SRO、BTO衍射峰的位置是一一对应的。 为了表征薄膜的电学性质利用压电力显微镜(PFM)对PZT薄膜进行压电性测试，图3是将云母衬底剥离前后测得的振幅曲线，从测试结果中可以看到，剥离衬底前后测得的“蝴蝶曲线”都具有很好的对称性矫顽电压的大小为5 V，在最大电压达到10 V时，形变量由24 pm变为110 pm左右，上实验结果表明，基底的剥离有使PZT的压电性变好的趋势。 图1. (a) 薄膜厚度3D图；(b) AFM扫描平面图 图2. (a) PZT/SRO/BTO/mica薄膜样品的2θ-θ衍射图；(b) PZT/SRO/BTO/mica薄膜样品的Φ扫描图 为了进一步研究柔性PZT薄膜在被动结构健康监测方面的应用，以压电薄膜为接收元件进行了冲击测试，如图4(a)为被动监测原理图，图4(b)为实验装置图。在进行冲击测试前为证明柔性PZT压电薄膜的d 31 特性，先对实验中制备的薄膜样品进行拉伸测试。将压电薄膜贴在拉伸试验件(铝条)上，实验装置如图4(c)所示，试验件在拉伸过程中可以在“1方向”产生很大的应变，在“3方向”输出较大的电学信号，从而可以对压电薄膜的d 31 。 实验结果如图5所示。图5(a)为压电薄膜输出的原始信号图其响应信号的主频率为10 kHz，但有噪声夹杂在其中，所以对信号进行了FFT变换，得到图5(b)所示的频谱图，从图中可以看到，响应信号的主频率确实为10 kHz，与正弦载荷的频率吻合，另外有50 kHz的工频干扰；响应信号的幅值峰值经电荷放大器放大后在1.3 V左右；在正弦载荷加载的情况下，示波器上可以采集到压电薄膜的响应信号，且频率与正弦载荷的频率吻合，可以证明其d 31 特性。 图3. 剥离云母衬底前后蝴蝶曲线对比 图4. (a) 被动监测测试系统；(b) 冲击测试实验装置图；(c) 拉伸测试示意图 图5. (a) 正弦电荷加载下压电薄膜的输出响应信号；(b) 压电薄膜响应信号频谱 图6. (a) 0.21 J冲击能量下压电薄膜响应信号；(b) 0.21 J冲击能量下压电陶瓷响应信号；(c) 0.62 J冲击能量下压电薄膜响应信号；(d) 0.62 J冲击能量下压电陶瓷响应信号 随后进行冲击测试实验，采集到的响应信号如图6所示，其中(a)、(b)分别为0.21J冲击能量下压电薄膜和压电陶瓷的响应信号，(c)、(d)分别为0.62J冲击能量下压电薄膜和压电陶瓷的响应信号，(b)、(d)中由于压电陶瓷片的冲击响应信号峰值超过了示波器最大量程，所以出现了饱和情况。压电薄膜在两种能量冲击下的峰值在经过电荷放大器放大100倍后分别为1.5和2.5 V左右，比压电陶瓷的信号峰值小20~30倍左右，这种差异是薄膜材料与陶瓷材料的固有差值，证明压电薄膜可以向被动冲击监测的应用方向上使用。
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user: 4. 结论 利用脉冲激光沉积(PLD)技术通过不断调整沉积的工艺参数，找到最优且稳定可重复的沉积工艺。首先选择了衬底材料为层状的耐高温氟晶云母(KMg 3 (AlSi 3 O 10 )F 2 ， mica)，再者选择合适的缓冲层材料BaTiO 3 (BTO)，并且以SrRuO 3 (SRO)为底部电极材料，成功制备出Pb(Zr 0.53 Ti 0.47 )O 3 (PZT)/SRO/BTO/mica外延薄膜。利用AFM对薄膜的厚度、表面形貌进行表征，接着利用XRD对薄膜微观结构进行表征证明了其外延性。测试了剥离云母衬底前后的压电性，剥离后的样品由于去掉了衬底夹持作用使得压电响应变大。在被动监测实验中，压电薄膜在两种能量冲击下的峰值在经过电荷放大器放大100倍后比压电陶瓷的信号峰值小20~30倍左右，由此可以证明，压电薄膜可代替压电陶瓷在结构健康监测方面的应用。
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user: 摘 要 由于在不同角度下人脸的差异性很大，多角度的人脸重构仍然是一项具有挑战性的研究课题。现存的方法只能建立两个不同人脸角度之间的映射。若要生成多角度人脸图像，只能通过多个生成器进行多次训练来实现任意两个角度之间的映射，这极大地增加了训练的时间成本。本文提出了一种基于生成对抗网络的多角度人脸重构算法。通过引入对抗损失函数和循环一致性损失函数，本文中的算法仅通过一次训练就能建立任意两个人脸角度之间的映射，这极大地降低了训练的时间成本以及减少了训练难度。在公开数据集Multi-PIE上进行对比实验，结果表明本算法不仅能进行多角度人脸转换，而且在人脸转正之后的人脸识别准确率明显高于CPF、DR-GAN、Light-CNN等算法。 关键词 :人脸重构，人脸转正，生成对抗网络 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着深度学习的快速发展和许多大规模数据集 [ 1 ] [ 2 ] 的建立，人脸识别技术在近年来突飞猛进。然而，在现实场景中，由于人脸识别过程中角度和光照等因素的改变，搭建一个有效的人脸识别系统十分困难。通常，有两种方法来解决这个问题，第一种是对比某些不会随人脸角度而改变的特征 [ 3 ]，另一种是通过人脸转正 [ 4 ] 的方式来生成正脸图像。 对于第一种方法，在过去二十年中，一些方法例如LBP [ 5 ]，3D-LBP [ 6 ] 以及WLD [ 7 ] 被用来解决局部扭曲的问题，然后采用度量学习 [ 8 ] 的方法来实现角度不变性。第二种人脸旋转方法 [ 9 ] 是采用深度学习的方法来把一张侧脸图像转换为一张正脸图像。通过把一张侧脸图像转正人脸正面化的方法有效地提高了人脸识别的准确率。之前的一些工作采用监督学习的方式来训练一个深度回归模型 [ 10 ] 来进行人脸转正。最近几年，由于生成对抗网络 [ 11 ] 的出现，一些更加先进的生成对抗网络模型被提出。DR-GAN [ 12 ] 实现了人脸特征和角度信息的解耦合。作为一种代表性方法，TP-GAN [ 13 ] 采用了一种双通路的网络结构来同时获取人脸的全局和局部特征，然后把上述两种特征融合在一起构造出真实的人脸图像。然而，我们认为TP-GAN有两方面的局限性。首先，它的网络结构和损失函数适合进行人脸转正但是却不能进行多角度的人脸生成。另外，TP-GAN需要生成人脸的真实图像来和生成图像进行比对，所以如果某个角度的人脸图像缺失，那么训练将无法进行。 为了解决这些问题，我们提出了一种多角度人脸生成对抗网络来实现任意角度的人脸互转。具体来说，我们在特征向量上拼接一个角度来自由调节生成人脸图像的角度。由于引入了循环一致性损失，我们提出的多角度人脸旋转算法的训练过程是无监督的，也就是说在本算法的训练过程中不依赖成对的训练数据。
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user: 2. 相关工作 2.1. 生成对抗网络 近年来，生成对抗网络(GAN)在图像生成 [ 14 ]，风格迁移 [ 15 ]，超分辨率 [ 16 ] 等领域都取得了不错的研究成果。生成对抗网络通常有两部分组成，生成器和鉴别器。鉴别器用来区分这个样本是真实样本还是生成器生成的样本，生成器用来生成尽可能真实的样本来让鉴别器无法做出有效的判断。通过这种博弈，生成对抗网络推动着生成图像向真实图像的分布移动。最近几年来，DCGAN (Deep Convolutional Generative Adversarial Networks) [ 17 ] 在图像生成领域被广泛应用。在DCGAN中，生成器采用转置卷积来做上采样，鉴别器采用卷积神经网络来做下采样。DCGAN把生成对抗网络的博弈思想和卷积神经网络对图像的处理结合在一起，在图像生成领域取得成功。从整体上来说，我们的算法所用框架是DCGAN结构的一种拓展。 2.2. 星形生成对抗网络 星形对抗生成网络(StarGAN) [ 18 ] 是生成对抗网络的一种改进，用于实现多域之间的图像风格转换。在StarGAN的训练过程中，生成器首先把一张图像由源域转换到目标域，然后再把这张目标域图像转换为源域。通过最小化重构损失函数，在训练过程中不需要目标域的真实样本，即训练过程是无监督的。由于在训练过程中，源域和目标域是随机指定的，生成器能够学习任意两个角度之间的映射。普通GAN只能实现单域转换，但是StarGAN却可用一个生成器进行多域之间的风格转换，这极大的节约了训练所耗费的时间。在我们多角度人脸重构算法的训练过程中，采用了类似于StarGAN的训练方法。我们提出的多角度人脸重构算法仅训练一次即可完成多角度人脸的转换。 图1. 多角度人脸重构算法流程图