化学反应的基本特征篇1

化学是初中的主要学科之一，与高中化学相比，初中化学的知识点有很强的表面化和基础化特征，更多地要求学生掌握化学反应的表面规律和外在特征，对内在本质的解析度并不强。之所以会有这种特征是因为初中生刚刚开始学习化学，还不能适应难以理解的更深层化学知识，这种较为浅显的知识正有利于化学的起步学习。然而这种特征也带来了一些困扰，其中最典型的一种就是复分解反应的教学。由于这种反应的本质牵扯到复杂的离子团概念，所以初中化学教材并未详述，这就造成学生对复分解反应的理解不足，兼之复分解反应的反应式大多比较复杂，学生无论是记忆还是理解都面临很大的困难。因此广大教师需要针对这种情况优化复分解反应的教学方法。

一、复分解反应的概念教学

复分解反应的概念本质在于两种化合物在水溶液中进行的离子交换，生成物――气体、沉淀、水――具有难电离特征，因此会消耗原本的离子，令溶液中原本的离子浓度迅速降低。这个概念本身牵扯到了初中生尚不熟悉的离子团知识，不仅在教材上没有明确提及，而且即使教师加以拓展讲解，学生也很难理解。对概念的理解不到位导致了学生无法正确认识复分解反应的本质，由此对后面的反应特征和反应式规律都理解不到位。

为了应对这种情况，化学教师必须从方法上入手，设法令学生更简单地理解复分解反应的概念本质。具体来说，可以利用知识点的承接和概念知识的分解。由于复分解反应在教学顺序上承接之前关于酸和碱的知识，所以将之前教授过的酸和碱的离子特征引入复分解反应教学。酸的离子本质是酸根离子与氢离子，碱的离子本质是氢氧根离子与铵根离子或金属离子，盐的离子本质则是酸根离子与铵根离子或金属离子。不需要学生完全理解离子团概念，只要能对已学习酸碱盐的离子本质有一定了解即可。然后将复分解反应的反应式分解成离子式展示给学生，就能让学生更容易地意识到复分解反应的离子本质，同时意识到复分解反应中离子浓度因气体、沉淀、水生成而减小的原因。

二、复分解反应的特征教学

复分解反应的反应特征是帮助学生理解其化学反应式书写规律的关键，为了帮助学生摆脱复分解反应式量大、复杂、难以记忆的困扰，教师必须在教学中让学生正确认识到复分解反应的表面特征和本质特征。

复分解反应的表面特征也是其反应条件，即反应产物中必须有气体、沉淀、水三者之一。这一特征关系到复分解反应的反应式是否成立，但初中生普遍对何种物质在溶液中会以气体或沉淀的形式存在并不了解，这就造成了许多学生即使知道了这一特征，在书写反应式时也不知如何运用。这可以说是一种知识运用效率的低下。为此，教师要把中学化学常见的各种沉淀物依照特征规律总结成表，让学生以沉淀规律为依托进行记忆。这样一来学生需要记忆的东西仅有数量有限的特征规律和常见沉淀物而已，不用再死记硬背数量庞大的复分解反应式。

三、复分解反应的错误教学

在复分解反应的学习中，有一些错误是非常常见的，教师可以在教学时直接指出这些错误，也可以在学生实际发生这些错误后结合实际习题进行讲解。无论那种教学方式，都可以利用这些常见错误加深学生对复分解反应的理解，进而实现对复分解反应的熟练应用。

以解离反应相关题目为例，初中化学中虽然有这类题目，但其本质知识已经远超出了初中的学习范围。这类题目的代表如下：在碳酸钠和氢氧化钠的混合溶液中滴加稀盐酸，则稀盐酸先和哪种物质反应。从本质上来讲，该题目需要先判定不同物质的解离常数，再据此判断反应顺序，但这些知识点并非初中生可以学习和理解的。因此，教师不妨直接将其作为易错知识点讲解，强调中和反应的优先性，这样一来即使学生对问题本质缺乏认识，但依然可以因其规律性和易错性留下较深的印象。

另外一方面，参考前文的特征教学规律可知，对沉淀、气体物质的判断不明是学生在复分解反应上另一类的易错点。这种错误的产生原因除了学生对常见沉淀和气体物质的掌握不到位外，还包括了学生对之前知识点的掌握不足。因此教师在遇到这类易错点时，不妨与之前的知识结合，进行复习性讲解，能收到更高的教学效果。

四、复分解反应的应用教学

复分解反应的知识点在习题应用中非常繁杂，而且经常与其他方面的化学知识点相结合，体现出更加多元化的特征。这种情况令许多初中生以复分解反应的习题为苦，甚至产生厌学情绪。为此，教师要注意找出复分解反应在应用方面的规律性特征，以这些特征串联各个知识点，在有条件的情况下，可以以复分解反应为主线，为学生总结出整个初中化学的脉络和知识网。此外，教师不应拘泥于对相同类型不同复分解反应的反复讲解，这种教学方式无益于学生对复分解反应的应用拓展。正确的教学方式是先由教师按复分解反应的特征对其相关题目进行应用分类，再分门别类地完成不同类型题目的教授和介绍。这样才能最大限度的拓展学生的视野，让学生熟悉复分解反应知识在不同情况下的应用方式。

五、结语

虽然对初中化学来说，复分解反应属于难点知识，但对之后的高中化学来说，复分解反应只是基础知识，是学习更深层知识的前提。因此无论是教师还是学生，都不能因为困难就放弃复分解反应的教学和学习，否则不只无法保证初中化学的学习质量，而且还会对未来的化学学习造成持续性的不良影响。广大初中化学教师要集合复分解反应的知识特点和初中生的学习特点，探寻更有效的教学方式，帮助学生攻克初中化学难点。

参考文献

[1]陈熙.体现数据之美――对复分解反应教学的再思考[J].福建教育，2013（9）

化学反应的基本特征篇2

[关键词]

CPUP模型；单元内容；基元内容

一、问题的提出

在开设高级别公开课之前都有一个环节叫试讲，授课教师先进行教学设计、授课，其他教师进行评课，根据自己的教学经验提出建议和改进意见，往往比较盲目，比较浮在课堂表面。如何提出有针对性的建议，更快更有效地提高授课教师的教学有效性，就应该走进化学课堂内部，剖析化学课堂结构，解析教学内容，从而找出内在规律来构建起评价化学课堂有效性的方法是很有必要的，且是可行的。东北师范大学郑长龙教授课题组在对课堂教学有效性进行系统研究时，实现了对化学课堂教学精细化研究，从内容维度上构建起了化学课堂内容结构的CPUP模型，对化学教学理论有了新的研究思维拓展的同时，也对一线化学教师进行有效化学教学设计提供了参考途径和理论依据。

本文通过利用化学课堂内容结构的CPUP模型，对一位化学教师《化学平衡状态》一节常态课的课堂进行解析，分析课堂教学内容，评价化学课堂教学质量。为高中化学教师的备课、课堂教学、评课及反思等提供了新的视角和途径，为教师的专业化发展提供帮助。

二、化学课堂教学内容结构的CPUP模型

郑长龙教授及其课题组根据系统科学理论，提出一节化学课的课堂内容（ClassContent）是由一个或几个板块内容（PlateContent）构成；板块内容（PC）指化学课堂教学中一个教学板块所承载的教学内容，板块内容（PC）由一个或多个单元内容（UnitContent）构成；单元内容（UC）是由一个或多个教学行为链组合成的完整且相对独立的化学学习单元的教学内容，单元内容又由一个或多个基元内容（PrimitiveContent）构成，一个基元内容（PrC）是一个教学行为链承载的化学学习内容，也就是不能再分的最小教学内容的承载单位。这样，课堂内容（ClassContent）―板块内容（PlateContent）―单元内容（UnitContent）―基元内容（PrimitiveContent）就构成了化学课堂内容结构的CPUP模型。

三、《化学平衡状态》课堂教学内容的解析

（一）《化学平衡状态》课堂教学板块内容解析

（1）课堂教学的板块内容

《化学平衡状态》课堂教学内容分为四个板块：

板块1（PC1） 可逆反应的概念

板块2（PC2） 化学平衡状态建立过程

板块3（PC3） 化学平衡状态的概念

板块4（PC4） 化学平衡状态的特征

（2）课堂教学板块内容的逻辑关系

化学课堂教学板块内容之间的关系有三种类型：并列联结方式、递进联结方式和从属联结方式。

结合《化学平衡状态》的课堂教学实录和化学学科知识本身的逻辑关系，能够确定这四个板块之间为递进联结方式。授课教师分析可逆反应的概念，进而通过学生分析具体的反应NO2和N2O4相互转化时的具体数据和作图像理解化学平衡状态建立的过程，探究讨论可逆反应中各物质的变化得到化学平衡状态的概念，最后学生通过概念和平衡建立过程归纳出化学平衡状态的特征。

（二）《化学平衡状态》课堂教学单元内容解析

（1）课堂教学的单元内容

板块1（PC1） 可逆反应的概念

单元内容（UC1） 可逆反应的概念

板块1主要是理解可逆反应的概念，为完成这个板块主要设计了1个单元内容，教师通过讲授的方式解读可逆反应的定义，再对定义中的关键词进行剖析，学生主要是通过倾听来理解可逆反应的概念。

板块2（PC2） 化学平衡状态的建立过程

单元内容（UC2） 根据所给数据画反应物、生成物的浓度随时间变化曲线图

单元内容（UC3） 根据所做物浓度―时间图，画速率――时间图

单元内容（UC4） 分析化学平衡状态的建立过程

板块2主要是理解化学平衡状态的建立过程，是本节课的重点和难点，教师设计了3个单元内容。老师用“引导―探究”的教学方式，引导学生完成导学案中具体可逆反应的数据分析和完成反应物和生成物随时间变化曲线图和速――时间图，通过问题探究，学生进行讨论整个反应过程中正、逆反应速率，反应物、生成物浓度的变化情况，速率变化与反应物、生成物浓度变化的联系，两个图像中各关键点表示的意义。还有当正、逆反应速率相等时，反应物、生成物浓度和含量如何变化等使学生理解化学平衡状态的建立过程。

板块3（PC3） 化学平衡状态的概念

单元内容（UC5） 化学平衡状态的概念

板块3主要是归纳出化学平衡状态的概念。在化学平衡状态建立过程的问题探究后，通过类比和图像比较容易得出化学平衡状态的概念，且举例加深理解。

板块4（PC4） 化学平衡状态的特征

单元内容（UC6） 化学平衡状态的特征

板块4是学生已经对化学平衡状态的建立过程和概念比较熟悉之后，分析了具体可逆反应过程后可归纳出化学平衡状态的特征。本板块只设计了一个单元内容，讨论分析特征的同时间接得出判断化学平衡状态的标志，用习题加以巩固。

（2）课堂教学单元内容逻辑关系

同一板块内容中的单元内容结合在一起可称作单元内容链，课堂单元内容链类型有有四种：层进式、并列式、混合式和单独式。

在本节课各板块中，板块（PC1）、（PC3）、（PC4）各只有一个单元内容（UC），这三个单元内容的逻辑关系是单独式。而板块（PC2）有三个单元内容（UC2）、（UC3）、（UC4），单元内容（UC2）和单元内容与单元内容（UC3）是层进关系，而单元内容（UC2）、（UC3）、（UC4）是属于混合式。单元内容（UC4）与单元内容（UC5）、（UC6）之间是递进关系，因此，课堂单元内容之间的关系是混合式的。

（三）《化学平衡状态》课堂教学各单元内容下基元内容解析

（1）课堂教学各单元内容下的基元内容

分析本节课的课堂教学，对每个单元内容进行分解，确定了共30个基元内容如下：

单元内容（UC1） 可逆反应的概念

基元内容（PrC1） 可逆反应的定义

基元内容（PrC2） 对同一条件下的解析

基元内容（PrC3） 分析氯气和水反应中的分子和离子的种类

基元内容（PrC4） 分析二氧化硫与氧气反应中O-18原子的物质中的存在

单元内容（UC1）主要是为了理解可逆反应的定义，为完成这一单元的内容，主要用了4个基元内容。首先给出可逆反应的定义，特别强调同一条件下，用三个可逆反应为例分析可逆反应不能进行完全，以此解读概念。

单元内容（UC2） 根据所给数据画反应物、生成物的浓度随时间变化曲线图

基元内容（PrC5） 分析所给坐标图中横、纵坐标表示的意义

基元内容（PrC6） 分析表格中的数据的特点

基元内容（PrC7） 老师指导学生画图

基元内容（PrC8） 图中反应物和生成物浓度的变化趋势

单元内容（UC2）是要根据所给的具体实例的数值进行做图，从浓度变化的角度分析可逆反应中反应物和生成物浓度随时间变化的的规律，设计了4个基元内容，先让学生明确图中纵、横坐标的意义，进而分析所给数据，作图后可清晰明确反应物、生成物浓度的变化。

单元内容（UC3） 根据所做物质浓度―时间图，画速率―时间图

基元内容（PrC9） 分析所给坐标图中横、纵坐标表示的意义

基元内容（PrC10） 探究讨论1，速率变化与反应物、生成物浓度变化的关系

基元内容（PrC11） 老师指导学生画图

基元内容（PrC12） 分析图中重要点代表的意义

单元内容（UC3）是作速率―时间图，但所给的数据是在不同时间反应物、生成物浓度，在作图前应明确物质浓度与反应速率的关系，涉及到影响化学反应速率的因素。本单元设计了4个基元内容，强调图中重要点所代表的意义，初步形成化学平衡状态建立过程。

单元内容（UC4） 分析化学平衡状态的建立过程

基元内容（PrC13） 分析60秒后N2O4浓度不为零的原因

基元内容（PrC14） 分析60秒后N2O4浓度保持不变的原因

基元内容（PrC15） 指导学生阅读教材中对化学平衡建立过程的描述

基元内容（PrC16） 学生分析讨论两图

基元内容（PrC17） 总结化学平衡状态建立的过程

单元内容（UC4）是对上面2个单元内容的归纳和总结，设计了5个基元内容，重点分析PrC13和PrC14，以及两个图像。由于60s后N2O4浓度不为零，说明反应不能进行完全，从速率―时间图中，60s后速率不为零，且浓度又保持不变，说明反应达到平衡。用图像表示化学平衡建立的过程清晰明了。

单元内容（UC5） 化学平衡状态的概念

基元内容（PrC18） 化学平衡状态的定义

基元内容（PrC19） 化学平衡状态研究对象

基元内容（PrC20） 化学平衡状态研究的条件

基元内容（PrC21） 探究讨论2

基元内容（PrC22） 举例

基元内容（PrC23） 化学平衡状态的本质

单元内容（UC5）是通过化学平衡状态的建立过程得到了化学平衡状态的定义，为深刻理解化学平衡状态的概念，本单元内容设计了6个基元内容，首先给出化学平衡状态的定义，分析化学平衡状态研究的对象是可逆反应，研究的条件是必须在一定条件下即影响化学反应速率因素如浓度、温度、压强等条件一定时，从问题探究2的讨论可得出化学平衡的本质是正反应速率等于逆反应速率。

单元内容（UC6） 化学平衡状态的特征

基元内容（PrC24） 分析化学平衡研究的对象

基元内容（PrC25） 化学平衡状态的反应速率关系

基元内容（PrC26） 分析化学平衡状态时反应物、生成物和含量

基元内容（PrC27） 探究化学平衡状态研究条件的原因

基元内容（PrC28） 化学平衡状态的特征

基元内容（PrC29） 判断化学平衡的状态的标志

基元内容（PrC30） 练习

单元内容（UC6）是通过化学平衡状态的建立过程和概念得到化学平衡状态的特征，初步学会如何判断一个反应达到化学平衡状态。本单元内容设计了7个基元内容，从化学平衡研究的对象可知，第一个特征是“逆”；从化学平衡状态本质分析，达到化学平衡时反应没有停止，而是正反应速率和逆反应速率相等，得到特征“动”“等”；从平衡状态时反应物和生成物的浓度、含量的不再发生改变，得到特征“定”；在化学平衡的概念中强调在同一条件下，是因为条件改变，平衡就要被破坏，直到达到新条件下的平衡，这就是特征“变”，也就是将要学习的化学平衡的移动。因此从化学平衡状态的特征“逆、动、等、定、变”，可判断一个反应是否达到平衡，达到应用的目的。

（2）课堂教学各单元内容下基元内容的逻辑关系

同一课堂单元内容中的各基元内容课堂基元内容结合在一起成为基元内容链，也有四种类型：层进式、并列式、混合式和单独式。

单元内容1（UC1）中有PrC1、PrC2、PrC3、PrC4共4个基元内容，基元内容PrC2、PrC3和PrC4都是为了说明什么样的反应是可逆反应，是并列关系，而PrC1与它们是递进关系，所以这4个基元内容形成的链的类型是混合式的。

单元内容2（UC2）中有PrC5、PrC6、PrC7、PrC8共4个基元内容，PrC5、PrC6中的分析坐标和分析数据都是为了更好的画图，它们是并列关系，它们与PrC7为递进关系，作图的目的也是为了分析变化趋势，PrC7和PrC8又是递进关系，4个基元内容形成的链的类型是混合式的。

单元内容3（UC3）中有PrC9、PrC10、PrC11、PrC12共4个基元内容，PrC9、PrC10是并列关系，它们与PrC11、PrC12为递进关系，4个基元内容形成的链的类型是混合式的。

单元内容4（UC4）中有PrC13、PrC14、PrC15、PrC16、PrC17共5个基元内容，基元内容PrC13、PrC14、PrC15、PrC16都是为了更好理解化学平衡建立的过程，是属于并列关系，它们与PrC17是递进关系，5个基元内容形成的链的类型是混合式的。

单元内容5（UC5）中有PrC18、PrC19、PrC20、PrC21、PrC22、PrC23共6个基元内容，PrC19和PrC20是为了更明确化学平衡的状态的研究范围，是并列关系，与PrC18是递进关系。PrC21和PrC22是为了说明平衡的本质，是并列关系，它们与PrC23是递进关系。6个基元内容形成的链的类型是混合式的。

单元内容6（UC6）中有PrC24、PrC25、PrC26、PrC27、PrC28、PrC29、PrC30共7个基元内容，PrC24、PrC25、PrC26、PrC27是并列关系，是为了说明化学平衡状态的特征是逆、动、等、定、变，它们是并列关系，与PrC28是递进关系。从特征可能归纳出化学平衡的标志，习题是化学平衡标志的应用，也是为了更好理解化学平衡状态的特征，因此PrC28、PrC29、PrC30是递进关系。因此，本单元内容中的7个基元内容形成的链是混合式的。

（四）《化学平衡状态》课堂教学中单元内容下基元内容分类及特征分析

（1）课堂教学中单元内容下基元内容分类

《化学平衡状态》课堂教学中共有30个基元内容PrC，从化学教学内容本身及功能的角度分析，不同的基元内容有相似之处，也各自有其自身的特点。基于CPUP模型上对《化学平衡状态》这一节课进行分析，找出其内在的教学规律，进行评价，因此对本节课课堂教学的基元内容进行分类。

根据化学教学内容本身的特点及功能，《化学平衡状态》课堂教学中基元内容的类别有：

概念类、解析类、探究类、总结类、作图类、应用类和理解类。

据统计课堂教学的基元内容PrC中：

概念类有2个，占7%，分别是基元内容PrC1和PrC18；

解析类有13个，占43%，分别是基元内容PrC3、PrC4、PrC5、PrC6、PrC8、PrC9、PrC12、PrC13、PrC14、PrC16、PrC24、PrC25、PrC26；

探究类有3个，占10%，分别是基元内容PrC10、PrC21、PrC27；

总结类有5个，占17%，分别是基元内容PrC15、PrC17、PrC23、PrC28、PrC29；

作图类有2个，占7%，分别是基元内容PrC7、PrC11；

应用类有1个，占3%；分别是基元内容PrC30；

理解类有4个，占13%，分别是基元内容PrC2、PrC19、PrC20、PrC22。

本节课是关于《化学平衡状态》的概念原理类教学在本节课中有2个概念类单元内容，用探究类PrC来辅助理解这些概念，再通过大量的对概念的解析和理解类PrC来强化概念的教学，及时得对所学的内容进行总结并用练习进行巩固和帮助理解。分析该课堂教学，整体各类型比例较为合适，课堂效果较理想。

（2）课堂教学中单元内容下基元内容结构特征

对基元内容进行分类就是要为了更好地深入课堂教学内部，寻找内在的可遵循的规律，从一个新的视角构建课堂教学。

根据上述基元内容的类别统计，课堂教学各单元内容下的基元内容链的连接方式如下：

单元内容1（UC1）中整个的连接是“概念―理解―解析―解析”型，连接的主干是“概念―理解―解析”；

单元内容2（UC2）中整个的连接是“解析―解析―作图―解析”，连接的主干是“解析―作图―解析”；

单元内容3（UC3）中整个的连接是“解析―探究―作图―解析”，连接的主干是“解析―探究―作图―解析”；

单元内容4（UC4）中整个的连接是“解析―解析―总结―解析―总结”，连接的主干是“解析―总结”；

单元内容5（UC5）中整个的连接是“概念―理解―理解―探究―理解―总结”，连接的主干是“概念―理解―探究―理解―总结；

单元内容6（UC6）中整个的连接是“解析―解析―解析―探究―总结―总结―应用”，连接的主干是“解析―探究―总结―应用。

四、结论与启示

（1）本文在基于CPUP模型对《化学平衡状态》一节的课堂教学进行了解析，从课堂宏观的板块内容到单元内容（UC）再到具有化学课堂教学活性的最小基元的基元内容（PrC）对其进行逐层解析，教学内容共有4个板块（PC），6个单元内容和30个基元内容。板块之间的逻辑关系主要是通过递进方式连接，课堂教学单元内容是混合型的，各单元内容下的基元内容链全部是混合型的，30个基元内容分成了7种不同的类型，且基元内容间有不同的结构特征。

（2）本课堂采用“引导――探究的教学模式组织教学，由于理论部分学习内容比较抽象，引导学生从已知的知识出发，通过用导学案对问题进行探究和讨论获取新知识，充分体现了学生的主体作用，提高学生探究问题、分析、归纳和解决问题的能力，教学效果较好。

（3）基于CPUP模型对《化学平衡状态》一节的课堂教学进行了解析，不仅仅是对中学化学《化学平衡状态》这一教学内容的教学本身有一定的价值，而且对研究化学课堂教学及其有效性的方法上起到一定的借鉴作用。

[参 考 文 献]

[1]郑长龙.化学课程与教学论新论[M].长春：东北师范大学出版社，2006.

[2]娄延果.化学课堂“教学行为对”及其组合的研究[D].长春：东北师范大学，2010.

[3]梁紫茼.化学课堂教学中的基元内容组合特征研究[D].长春：东北师范大学，2012（5）.

化学反应的基本特征篇3

教学质量评价指标体系是对整个教学过程各方面、各环节进行的全面的价值判断,是教育管理全过程的有机组成部分。它作为学校管理特别是教学管理的参考和依据,有利于引导管理工作者及时地发现管理过程中存在的各类问题,是学校全面提高管理水平重要渠道。

教学质量评价是否科学有效、是否达到预期目标并发挥其积极的作用,确立科学合理的评价标准并使之具体化和可操作化是评价成败的重要前提。目前,得到共识的是建立教学质量评价指标体系应遵循:导向性原则、科学性原则、可行性原则、层次性原则、代表性原则、动态性原则等。

从另一角度分析,笔者以为,在坚持上述六原则的基础上,教学质量评价指标体系应凸现出六个基本特征。

一、量化指标获取的客观性特征

全面、公正、客观地反映评价对象的实际状况,是客观性特征的标志。也就是说评价指标、评价方法既符合教学规律又符合客观实际;既是科学的又是可行的;既有定量的考核又有定性的分析。特别是不能一味地以量化管理为由,以精确的数字表示模糊现象,或者把量化方法简单化,采取简单打分的方式。这样不仅不能科学地反映教学的质量,反而会混淆事物的本质属性。同时,也不能因为有些方面难以量化、不好评价就不作为评价指标。如课堂教学评价分寸固然难以把握,但它毕竟是一个重要环节,绝不能因不好评价就不进行评价。另外,教学评价要注意发挥基层干部和广大教师的主体作用,即承认被评价者是评价过程的主体,充分发挥他们在评价中的积极性,使人人重视评价,自觉提高工作质量。

二、制度措施兼备可操作性特征

首先,评价指标体系作为一项评价考核制度,要求其科学性与可操作性相统一。评价指标体系的建立要符合学校的教学规律和特点,要能准确反映评价对象的基本特征、现实过程中的实际水平和效果,各项指标要有明确的内涵。要抓住主要矛盾,既要保证指标体系的完整性,又要使指标要素尽可能简化和易于操作。其次,对于涉及其中的其他制度和措施,也同样需要考量其可操作性。换言之,从操作的层面上看,这些制度和措施应同时兼备可操作性和导向性,避免各弹各的曲、各唱各的调。

三、反馈机制应具备时效性特征

指标体系层次分明、各个要素的子系统指标以及各个子系统分解后的指标因素的逻辑关系清晰明了,是建立教学质量评价指标体系的前提。鉴于教学质量评价指标体系建立的初衷,其反馈机制尤为重要。例如,听课后的及时反馈,旨在进一步提升教师的教学水平;教学条件检查的反馈,目的在于尽快得到重视和迅速得到改善等等。因此,无论是子系统还是大系统,均存在有“逐级反馈”或“闭合反馈”等反馈形式。反馈的时效性――即反馈周期是反映教学质量评价指标体系“成熟度”和“务实性”的重要标志之一。

四、点面结合,重点突出的特征

教学质量评价的最终目的是为了规范各项教学活动,促使教育教学质量的提高。因此,评价指标体系不仅是评价教师个体的教学活动、教学质量的标准,更要成为教师教学工作的努力方向。同时,评价指标体系还应涵盖院系领导及有关职能部门,考核其在搭建平台、关注教学,经费投入、改善条件,师资培训、优化结构,校企合作、基地建设,科学研究、教育教改等方面的所作所为。避免形成以教师量化考核为主体的局部考核体系引发教师的群体抵触与对立,从而形成人人肩上有担子、个个心中有教学的和谐局面,真正发挥教学质量评价指标体系的导向作用。

五、指标落实与奖罚分明的特征

纵观许多院校的教学质量评价指标体系,其共同点是往往因教师的计时计件工作性质而加大对此类群体的考核,缘由无非是因其简单易行,便于操作。从而弱化了对其他相关群体指标的有效考核,导致兑现的层次感模糊。这样无形中使该体系的科学性、导向性等原则大打折扣。

对非专任教师群体考核的弹性和空间大,一方面,映射出这些群体工作量和性的确定欠科学、欠合理;另一方面,映射出整体推进学校工作中的薄弱环节所在,难免会引发群体间的心理失衡。

教学质量评价具有很强的激励作用,评价的结果能在一定程度上刺激并激发被评价者的竞争意识。在学生方面,可激励学生自觉学习,加强学风方面的建设;在教师方面,评价结果与教师的晋升职称、聘任、评先、年终考评、进修学习联系起来,可激励每一个被评价教师规范自己的行为,促使被评价教师的教学活动更加符合教学质量目标的要求。加强对行政管理部门的考核与评价,有利于增强工作的计划性,提升其责任意识、创新意识和服务意识。这一特征是该体系生命力之所在。

六、与时俱进、螺旋上升的特征

教育是一个系统工程。所谓与时俱进,是指在自身系统内,按照学校属性突出其特点或特色。211院校建设和考量应与普通本科院校有所不同,职业院校更应当与普通本科院校的侧重不同。职业院校的建设重点抓住教育部16号文件精神的要求,总体凸显“以服务为宗旨,以就业为导向,培养高技能型应用人才”的主线。重点考核“双师型”队伍建设、实验实训条件建设、校企合作条件下的教学模式改革等等。所谓螺旋上升,是强调应随着科学技术的发展、企业文化的变迁、教育对象的变化,教学质量评价指标体系的内容和方法、目标和效果等方面应不断进行改革。所以其评价指标必须是动态的和发展的,切忌不切合校情的信手拈来和墨守成规的一成不变。

七、结束语

1.教学质量评价指标体系是学校教学管理的重要文件,应不失其科学性与严肃性。上述六个特征笔者以为是基本的特征属性。

2.高等职业教育作为高等教育发展中的一个类型,肩负着培养面向生产、建设、服务和管理第一线需要的高技能人才的使命,在我国加快推进社会主义现代化建设进程中具有不可替代的作用。其教育过程的实现,已远非教师个体行为所能及。注重涵盖面和操作性是构建职业院校教学质量评价体系的必然要求。

3.因评价对象不同而划分评价主体,避免胡子眉毛一把抓。教师的评价考核以其教学计划和任务完成质量为重点,以系部为中心组织实施;管理和后勤部门考核评价则以工作计划落实效果为重点,以教务处(督导室)为中心组织实施,应当是评价过程实现的最佳模式。

参考文献:

[1]王金民,等.课堂教学质量监控系统的研究与实践[J].中国高等教育评估,1998,(1).

[2]王林.高等职业教育教师教学质量评价的理性思考[J].有色金属高教研究,2001,(3).

化学反应的基本特征篇4

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）08-1869-05

图像检索是图像处理和计算机视觉领域研究的热点之一。基于内容的图像检索技术从图像自身内容特征出发，自动化地检索出满足用户需要的图像。但是由于图像的底层特征和高层语义之间存在语义鸿沟[1]，目前没有任何一种方法和特征可以在所有类型的图像上都取得较好的检索效果。另一方面，人们对图像的理解存在主观性，系统通常难以用图像的底层物理特征准确地刻画用户提交的检索需求，即系统从用户提交的样本中提取的特征往往不能很好的体现用户此次检索的目的。因此，通过引入相关反馈技术[2]进行人机交互，形成图像低层特征与用户高层语义间的映射关系，是目前改进图像检索效果的重要途径。

1 相关反馈技术研究

相关反馈技术源于文本信息检索，是一种人机交互的检索技术。1997 年，由美国Illinois 大学YongRui 等率先将相关反馈技术引入图像检索领域，并在MARS 系统中实验成功[3]。经典的RF过程为：首先系统根据预定的相似性度量准则返回初次检索结果，然后用户根据自身的检索需求对检索结果进行评价，指出哪些检索结果是与检索目的相关的（正样本）/或不相关的（负样本），进而相关反馈算法根据用户的反馈样本进行相似性度量准则的调整，重新返回检索结果，持续进行直到用户满意为止。

随着反馈技术的深入研究和不断发展，许多学者开始将成熟的统计学习理论和机器学习理论引入到RF 技术中。典型的机器学习算法如支持向量机、人工神经网络[4]（Artificial Neural Network，ANN）、Boosting[5]等。目前较流行的方法是SVM和PSO。

2 显著区域和SVM反馈相结合

2.1 显著区域提取

在图像处理中，人们往往只对图像的某个区域或某个对象感兴趣，这些部分常称为前景或者显著区域。传统方法利用显著点进行区域生长获取显著区域，生长尺度单一，容易产生空洞或生长不足。为了从图像中准确提取观察者感兴趣的区域，采用文献[8]中提出的基于改进区域生长的图像显著区域的提取方法，能有效地提高图像感兴趣区域提取的准确性。

2.2 特征向量的提取

2.2.1不同权重的颜色特征描述

通过提取图像的显著区域，将图像的前景和背景特征分开表示，构成一个新的特征向量。初次检索时，将前景和背景赋予不同的权重，即：[IMGi=wfFroi+wbBaci]。

其中[IMGi]是图像[i]的颜色特征向量，[wf]是前景的权重，[wb]是背景的权重，[Froi]是图像[i]的前景颜色特征向量，[Baci]是图像[i]的背景颜色特征向量。实验中，选取[HSV]颜色空间的36维非均匀量化颜色直方图，最后将各区域特征进行综合就得到整幅图像的特征向量。

2.3 算法描述

2.4.2实验结果

为了客观的评价上述算法，该文分别统计了两个图像库在一次反馈之后与传统算法的查准率对比，以及反馈4次的各类图像的查准率对比。实验中一次反馈后我们采用前30幅图像的查准率来衡量检索反馈效果，由于库一中恐龙的初次检索效率较高，所以实验未对恐龙类进行相关反馈测试。

3 基于粒子群优化（PSO）的相关反馈算法

实际上，图像检索相关反馈过程可以看作是函数优化问题。PSO[10]对反馈样本的对称性和数量没有要求，仅由正例样本对群体进行指导，搜索空间是全局向量空间，不易陷入局部极小值，且收敛速度快。因此，将PSO算法引入相关反馈领域，提出基于图像全局和局部特征的PSO相关反馈算法，展示了PSO的优越性[11]。

3.1 问题分析

PSO应用于图像检索领域需在粒子位置、进化准则等关键技术找到契合点：

1）确定搜索空间。对图像库进行特征提取，将“图像库”转变为特征的“搜索空间”，图像库中的每个图像可视为特征空间中的一个点，通过全局特征竞争提取出最相似特征。

3.2 实验结果及分析

为客观评价PSO在小样本下的检索优势，将初次检索效果比较差的各类图像（查准率低于30%）在PSO一次反馈与SVM一次反馈后的平均检索准确率进行对比。另外，对PSO前4次反馈的情况P（30）进行了统计，粒子规模设为N=30，每轮反馈正样本数量最多取9幅，即小于样本总数的1/3。

可以看出SVM只对类别较明显的图像类能进行较好的分类，对于不容易分类的图像PSO则能表现出较好的反馈效果，如“大象”、“食物”、“雪山”、“人物”等。随着反馈次数的增加，PSO的检索效率在一定的范围内上下波动。这是因为，算法的“最优位置”是由正样本图像的平均位置决定的，每轮反馈图像的差异性，使得反馈的最优位置在每轮都会出现偏离。这正是PSO在确定最优位置时需要改进的地方。

4 结束语

为了弥补图像检索的语义鸿沟问题，该文深入研究了相关反馈技术，实现了有效的反馈算法。但反馈算法对样本集要求较高，在正负样本比例不平衡时，SVM的训练结果也不如人意，此外，该文使用的训练特征仍然是以底层的物理特征为主，虽然通过图像分割对图像的不同区域采用不同的特征描述具有一定的语义效果，但本文的图像分割方法也没有与任务相关，缺乏高层语义的指导，因此在后续的研究中，可针对具体任务进行训练和学习，建立与其对应的图像分割模型和特征表达方式。

参考文献：

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[3] Rui Y， Huang T S， Mehrotra S. Content-based image retrieval with relevance feedback in MARS[C]. In： Proceedings of IEEE International Conference on Image Processing， Santa Barbara， CA， USA： IEEE Computer Society， 1997：815-818.

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[8] 王晓晓，刘丹华.基于改进区域生长的图像显著区域的提取算法[J].现代计算机，2012（3）.

化学反应的基本特征篇5

Internet网中图像的检索经历了两个阶段：第一阶段是以关键字为基础的检索；第二阶段是以图像内容为基础的检索。以关键字为基础的检索是基于文本的检索，由于图像内容复杂，不同个体理解不一致，难以用文字描述图像，并且对图像标注费时费力，基于文本的图像检索效果并不能很好地满足用户的需求。在20c90s开始出现基于内容图像检索（Content-Based Image Retrieval，CBIR），借助于对图像从低层到高层进行自动处理和分析来描述其内容，并根据内容进行检索[2]。它是将图像表示为高维空间中的矢量，这些矢量是由从图像中提取的颜色、纹理、形状等底层特征组成的。基于内容的图像检索在一定程度上提高了图像检索的效果，但又出现的一个很严重的问题―语义鸿沟：抽取出来的图像低层特征与人对图像的语义理解之间存在很大的差距，用户仍然不能找到满意的图像。研究者发现将用户作为图像检索研究中的一个出发点能够很好的减少语义鸿沟现象。目前研究者提出多种方法，包括：（1）相关反馈法，其思想是通过人机交互，让系统能够根据用户的选择猜测用户的检索意图，并能自动地调整相似度量准则；（2）感兴趣区检测法，其思想是以分割后的区域的特征来描述图像，并以区域为单位来匹配图像，以找到用户感兴趣的图像；（3）基于用户的情感出发，以用户情感为线索检索图像，其目标是以图像可能激发的人的主观体验（即情感语义特征，或者感性特征）为中间桥梁，实现用户检索需求与图像之间的匹配。

2.基于相关反馈

相关反馈法是基于内容的图像检索中最常用的方法，其检索过程有如下几个步骤：（1）提交初始检索，系统返回初始检索结果；（2）用户对排序前10（或前20）的结果评价是否和本次检索相关，相关称为正反馈样本，不相关称为负反馈样本；（3）系统根据用户提交的反馈对检索优化，将新的检索结果返回；（4）如果用户仍不满意，可重复反馈。

根据相关反馈算法所采用的检索模型把算法分为查询点移动、特征权重调整、基于概率模型、基于机器学习、基于聚类分析等方法。

（1）查询点移动：查询点移动算法是通过用户的反馈信息，改变数据库中每幅图像与查询图像之间的距离，使相似点靠近查询图像，不相似的点远离查询图像。

（2）特征权重调整：对图像不同的特征赋予不同的权值，系统根据用户的反馈信息，把用户认为与查询图像相似的特征赋予较大的权重而不相似的特征赋予较小的权重，然后根据调整后的权重计算图像间的相似度。曹奎等提出一种新的基于灰关联分析（GRA）的相关反馈技术，它使用GRA来描述“例子图像”与“相关图像”之间的关系，并据此更新查询向量和特征的权重，据此自动更新图像的相似度量和用户的查询需求。

（3）基于概率模型：把相关反馈看成是一个分类问题，大部分情况下考虑的是两类分类问题。以贝叶斯（Bayesian）理论等为基础，通过用户的反馈信息，估计每一幅图像与查询图像的相关概率，将高概率的图像检索出来，从而提高检索效率。张亮等提出一种基于动态学习用户模型的贝叶斯概率检索方法。通过对历史反馈信息的长期学习，动态估算用户模型，从而预测目标图像的概率分布。

（4）基于机器学习：将交互过程看做一个训练过程，通过对训练样本的学习，逐步了解用户的具体查询目的，并建立图像特征与用户查询目的间对应的模型，根据该模型来进行新一轮的检索。常小红等从机器学习的角度出发，提出了一种基于RBFN的相关反馈算法。即在检索阶段用户对检索结果标记为相关图像、模糊相关图像和不相关图像，然后将这些反馈信息作为训练样本，动态地建立RBFN的结构，这个过程反复进行，直到用户得到满意的结果或失去耐心为止[8]。

（5）基于聚类分析：首先对特征空间进行聚类划分，形成不同的图像类，相关图像落在一类中或距离较近的类中，而不相关图像则落入距离较远的类中，然后计算每两个类之间的权重作为类间相似度的度量。通过调整类的大小和类间权重，进一步减小相似类间距，并使不相似的类远离。陈光鹏、杨育彬等在图像检索中引入蚁群算法的思想，来建立图像的语义网络，将用户反馈日志转化为图像的语义关联信息并存储在语义关联矩阵中。

（6）结合机器学习和聚类分析：有些学者将以上几种方法综合起来应用，如陈旭文等提出了一种综合用户反馈信息时空特性的用户反馈学习方法―时空特性支持向量机（SKSVM）方法。在学习中，时空特性支持向量机（SKSVM）根据用户反馈信息的空间特性，强化用户感兴趣的正例集合，弱化用户不感兴趣的负例集合，合理利用正负例子蕴涵的信息；同时在时间上考虑反馈信息的时间特性，强化最近的反馈信息，实现快速准确的跟踪用户的查询需求。

3.基于感兴趣区域

研究表明用户在观察图像的时候，最容易引起用户注意的部分往往是用户感兴趣的部分，也就是图像中最“与众不同”的部分，与周围其他部分相比更加显著的部分。于是产生感兴趣区检测法ROI（region of interest），这种方法的基本思想是以分割后的区域的特征来描述图像，选取用户最感兴趣的关键区域来描述图像，并以区域为单位来匹配图像。这种检索方法区分了区域的重要程度，进一步消除冗余信息，回避了精确分割的困难，并明显地降低图像处理的复杂度，提高运算速度。

基于感兴趣区域方法的关键是获得用户感兴趣区域，总结近年来的研究可以归纳为三种方法：（1）人机交互；（2）自动化方法；（3）视点跟踪技术。

（1）人机交互

人机交互的方法是目前最常用的获取感兴趣区域的方法，它是基于各种算法将图像划分区域，由用户选择图像中的若干区域作为感兴趣区。如郝红卫等提出先由用户选择感兴趣区域，然后提取所选区域的多种特征，分别构造相应的分类器，最后通过对各分类器结果的集成得到检索结果。实验结果表明，这种方法能够准确获取用户的查询意图，具有更高的查准率。金磊等提出了一种基于用户感兴趣区域的图像检索算法。该算法首先对样例进行多分辨率树状分解，再由用户选择分解后的任意多个感兴趣的子图，提取子图的特征以进行相似性度量，并应用相关反馈以更好地捕获用户的检索意图。高和蓓等采用基于目标的图像分割的方法把图像分成几个目标区域，提取能表达该区域内容的特征向量并保存在特征库里，然后再通过与用户的交互，确定用户感兴趣的区域，把这些感兴趣区域投射剑目标区域上，继而用这些区域的若干特征来表示该区域内容，并从图像数据库中查询具有相应特征区域的图片反馈给用户。

（2）自动化方法

李丽君认为感兴趣区域是图像中显著的像素集合，这些像素称为显著点或兴趣点。基于显著点划分图像，更符合人眼的视觉感知特性，有助于用户理解图像，并且显著点能够有效地捕捉到图像的局部信息。李丽君提出的方法是利用最小差错概率准则，检测图像的显著点。显著点是显著度图的局部最大值，显著点通过将后面点送到峰值检测模块识别出来。

（3）视点跟踪技术

人眼注视运动传递了大量反映个体心理活动的信息。赵孟凯等提出了一种利用视点跟踪技术检测感兴趣区的方法，通过实时捕获人眼的注视点，客观地获得用户兴趣信息，根据注视点位置计算用户兴趣度，最终提取图像感兴趣区。这种方法在高分辨率及保证精度的前提下，同时满足交互自然性和实时性的要求。

4.基于用户情感

目前的图像检索大多是基于低层物理特征的相似性匹配，对用户的爱好、情感等主观感性化因素考虑较少。感性信息处理通过让计算机能够模拟和识别用户的偏好、喜爱等主观信息，适应不同用户的不同需求。基于此，出现了基于用户情感的图像检索。

基于用户情感的方法的基本原理：借鉴心理学中的“维量”思想，建立情感空间；同时，抽取图像的主色调、不变拒、颜色和灰度分布，这些较容易引起情感变化的特征作为图像的视觉特征，建立图像的特征空间；采用支持向量机的方法建立图像的低层特征空间到用户的高层情感空间之间的映射，自动注释用户未曾评估的图像，实现了图像情感注释，在情感空间进行公共情感检索，快速获得用户情感信息。检索流程包括感性提问的接收和转化、检索匹配、检索结果的反馈、相关反馈。具体的基于情感的图像检索过程如下例所示：（1）用户提出带有情感色彩的检索要求，如检索“美丽的”的图片，检索子系统根据情感用户模型获取侯选图像显示给用户；（2）通过交互，系统记录用户的反馈信息；（3）采用合适的学习机制，动态调节用户情感模型，以使系统能够实现个性化的情感图像检索。

化学反应的基本特征篇6

本节内容分为两课时，化学反应的速率为第一课时，第二课时为化学反应的限度。本节课重点讨论化学反应的限度。

二、学情分析

学生认知发展：高一上学期，学生已经接触过部分可逆反应，对化学反应速率也有一定认识，知道影响化学反应速率的因素，能够正确表示化学反应速率，并且已经初步具备了科学探究的一般方法和思路，会对数据进行基本的处理，能够基本概括出数据所蕴含的规律。

学生认知的障碍：教材上没有呈现化学平衡状态的建立这一微观过程的教学素材，对学生的抽象思维能力要求较高，使学生在建立平衡的观念上存在一定的难度。

三、教学目标

知识与技能：

1.知道化学反应限度的存在，了解化学反应限度产生的原因并理解其概念。

2.理解化学平衡状态的概念，理解化学反应达到限度的外在特征及本质原因。

3.培养学生发现问题的能力、实验探究能力、分析处理数据的能力和自主学习的能力。

过程与方法：通过对实验现象的分析，追其根本，发现问题并解决问题；学习科学探究的基本方法，提高科学探究能力。

情感态度与价值观：通过学习化学反应原理知识，学生更能理解化学科学，了解化学，体会化学在生产、生活中的重要作用，从而激发学生学习化学的兴趣。通过观察和分析实验现象，养成严谨细致的科学态度和质疑精神。

四、教学重点

可逆反应的概念，化学反应限度的概念和本质。

五、教学难点

可逆反应的理解；化学反应的限度和化学平衡状态的本质和标志。

六、教学方法

通过实验数据分析，引导学生发现问题，应用已学知识分析，从而得出结论；创设适当的情境，巧妙设计问题，基于学生原有知识和生活经验，逐个突破重点，理解难点。

七、教学过程

八、板书设计

化学反应的限度

一、可逆反应

1.定义：在同一条件下，正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应。

2.符号：

3.可逆反应的特点

（1）同一条件，同时进行（两同）

（2）反应进行不完全（反应物和生成物共存）

二、化学反应限度：可逆反应在一定条件下完成的最大程度。

三、化学平衡状态

1.定义

2.化学平衡的特征

①动：V正=V逆≠0，正逆反应都在进行，是一个动态平衡。

化学反应的基本特征篇7

19世纪中，有了化合价的概念，人们把化合价升高的过程叫做氧化，化合价降低的过程叫做还原。

20世纪初建立了化合价的电子理论，人们把失电子的过程叫做氧化，得电子的过程叫做还原。

二、氧化还原反应的地位与作用

氧化还原反应是化学反应类型中的一类重要反应，它贯穿于整个化学学习过程，作为化学学科的核心知识，它是中学化学教学的重点和难点所在。氧化还原反应也是进行辩证唯物主义教育的典型教材。通过对氧化还原对立统一关系的正确引导，可以使学生逐步理解对立统一规律在自然现象里的体现，帮助学生用正确的观点和方法学习化学知识，对学生形成科学的世界观起着举足轻重的作用。

三、疑难呈现

氧化还原属于化学基本概念范畴，集逻辑性、概括性、抽象性于一体。对于化学基本概念的教学，相比元素化合物知识而言，学生在学习动机上反映不够强烈。偏重于理论的学习致使学生的学习兴趣下降。氧化还原反应在理解上需要强化记忆的知识点较多，课堂学习所获得的知识框架由于没有深刻的感性理解的支撑，显得相对薄弱。特别在具体的应用中，氧化还原掌握的不稳定性就开始暴露。

教材处理过程中，如何引导学生运用相关知识从化合价升降和电子转移观点认识氧化、还原、氧化剂、还原剂、氧化还原反应等概念，从而归纳出氧化还原反应的特征与本质是重点及难点所在；氧化还原反应的知识拓展与应用、能力跃迁也是教材的难点体现。

四、疑难解析与解决策略

化学反应的发生可以看作是原子之间的重新组合，而原子之间的重新组合大多数是通过原子核外电子的转移、偏移、共用实现的。氧化还原反应的本质就是电子的转移，只有对氧化还原反应的本质有一个透彻的理解，才能对氧化还原反应有一个深入的全面的质的认识。

1.概念辨析，直观理解

氧化还原反应本质是电子得失或偏移。其概念应从本质上区分。（1）氧化剂：反应中所含元素得电子的物质。还原剂：反应中所含元素失电子的物质。特征：针对反应物而言。（2）氧化产物：反应中失电子元素所在生成物。还原产物：反应中得电子元素所在生成物。特征：在生成物中寻找，有的生成物可能既是氧化产物，也是还原产物。（3）氧化性：元素得到电子时表现出的性质。还原性：元素失去电子时表现出的性质。特征：针对元素而言，越易得电子氧化性越强，越易失电子还原性就越强。（4）被氧化：失电子的元素发生氧化反应的结果。其外观表现为元素价态升高。被还原：得电子的元素发生还原反应的结果。其外观表现为元素价态降低。

（5）氧化反应：失去电子的物质发生的反应。还原反应：得到电子的物质发生的反应。特征：针对反应类型而言。（6）反应物的用量：参加化学反应的整个反应物用量，包含了参加氧化还原反应部分用量，也包含未参加氧化还原反应用量。被氧化（还原）的用量：仅指反应物中有电子失（得）的那一部分物质用量。特征：反应物用量由方程式系数决定。

2.区别联系，归纳总结

氧化剂――得电子――化合价降低――还原反应――被还

（反应物） （本质） （特征） （反应类型） （结

原――还原产物

果） （生成物）

还原剂――失电子――化合价升高――氧化反应――被氧

（反应物） （本质） （特征） （反应类型） （结

化――氧化产物

果） （生成物）

3.形象记忆，巩固强化

氧化还原反应中的几组概念之间形近实异，极易混淆，在此将这些错综复杂的关系形象地比作“跷跷板”，以帮助记忆：

（注：实线表示氧化还原反应的起始状态，虚线表示反应后的状态。）

4.建构认知阶梯，完善知识网络

一般规律：较强的氧化剂+较强的还原剂较弱的还原

剂+较弱的氧化剂

氧化性：氧化剂>氧化产物

还原性：还原剂>还原产物

在教学过程中，教师要根据氧化还原的概念特征，促使学生掌握基本概念，产生学习兴趣，提高学习的积极性。氧化还原反应的本质属于微观的认识，要对此有清晰的把握，重要的是寻求宏观经验与微观世界的桥梁，这就需要构建认知的阶梯，有步骤，分层次地展开概念的理解与运用。首先，需不断地进行经验积累，在有氧参加的氧化还原反应、燃烧、缓慢氧化的基础上，从得失氧角度认识氧化还原反应；其次，对已有的概念不断进行深化理解，从得失氧角度深化到电子得失角度，在这一过程中，可将氧化还原反应中观察到的宏观现象、反应中电子的微观运动、化学反应方程式有机地联系起来，启发学生运用辩证唯物注意联系观、发展观客观地加以分析、认识与领会；最后，在深化理解的基础上还要进一步将形成的理论概念运用于实践活动，进行具体的探究活动，以不断地发展思维、形成能力，达到知识的迁移，从而实现陈述性知识向程序性知识的转化。

参考文献：

[1]朱志江.课堂教学难点突破策略例谈[J].中学化学教学参考，2004（1～2）.

化学反应的基本特征篇8

中图分类号： TG115.5； TB115.1文献标志码： B

引言

材料应力应变关系是结构分析中最基础、最重要的数据之一.在有限元数值模拟中，既可以用各种本构方程如JansonCook描述材料的应力应变关系，也可以输入材料真实应力应变曲线表征材料特征.为确定这些材料参数，需要进行大量的力学试验，如拉压试验和扭曲试验等.传统方法依据试验结果，如典型的力位移曲线，反推本构方程中的参数.随着计算技术的发展，优化反演法开始应用在材料参数确定中.相比传统方法，反演法使用优化程序调整数值模拟中所使用的材料参数，用有限元模拟数据对标试验数据，精确度更高.

董菲等[1]采用反演法确定马氏体不锈钢410在各应变速率、应变温度下JansonCook本构方程材料参数；王富生等[2]采用多岛遗传以及序列二次规划算法反演鸟体材料中的泊松比和失效应变；柳畅等[3]采用反演法确定泡沫金属的弹塑性材料参数；田明俊等[4]采用粒子群算法反演岩土工程力学参数；其他学者[5]也开展相关的研究.

前述工作集中于反演材料本构方程中的几个参数，而材料的真实应力应变曲线相比特定本构方程更能描述材料行为特征，本文采用优化法反演材料真实应力应变曲线.应力应变曲线优化反演是一个多变量的优化问题，本文采用快速搜索算法自适应响应面（Adaptive Response Surface Method，ARSM）与梯度算法序列二次规划[6]（Sequential Quadratic Programming，SQP）相结合的方法，快速获得反演结果.

1应力应变曲线

描述材料行为特征有多种形式，既可以用各种本构方程，又可以用真实应力应变曲线的形式.前者有其特定的适用范围，而后者则应用广泛，本文采用分段线性应力应变关系表征金属材料的力学行为.材料弹性部分用弹性模量E以及泊松比μ表征，材料硬化特征则通过给定应变速率下的塑性应力应变曲线定义，典型分段线性应力应变曲线见图1.

图 1分段线性应力应变曲线

2反演法流程说明

反演法的本质是优化方法识别参数问题.优化方法的基本思想是：先进行材料力学试验得到各种曲线，如力位移曲线等；建立与试验条件一致的仿真模型；赋予仿真模型具体的材料属性参数，作为优化变量的初值；进行仿真得到相应的各种曲线，如力位移曲线等；计算2条曲线的差异，利用优化算法最小化该差异值；优化反复迭代，直到收敛，最优参数则可认为是材料最佳参数.

本文材料力学试验模拟基于显式求解器Abaqus，采用ARSM和SQP开展优化迭代.反演优化流程见图2.

图 2反演优化流程

量化曲线之间的差异有多种方法，如最小二乘法等，本文以2条曲线围成的面积大小表征2条曲线的贴合程度，优化目标可表述为：F=∫ba|C1-C2|dx（1）式中：a和b分别表示曲线横坐标的下限和上限；C1表示试验曲线；C2表示仿真曲线.

图1中，线性分段应力应变曲线有多对应力应变参数，为减小反演优化问题的规模，保持应变为常数，只有应力值为可变参数.尽管如此，设计变量依然较多，因此，采用ARSM与SQP相结合的方法求解优化问题.ARSM只需少量的分析次数即可获得大致的优化解，而SQP以此优化解为起点，可快速获得精确最优解，大大提高反演效率.

3算例

3.1拉伸试验

理论上反演法可以基于任意形状的试件，本文按照国标要求，开展金属在室温下的拉伸试验.试验件为不带头非比例薄板试件，其厚度为1.44 mm，宽度为20 mm，原始标距为100 mm，平行长度为140 mm.拉伸速度为5 mm/min，试验应变速率为0.001 667 s-1.

使用显式动力学软件Abaqus对拉伸试验进行模拟，利用对称性，选择1/4模型建模.网格划分采用壳单元离散，边界条件为对称性边界以及具体试验的速度边界.网格模型见图3，其中深色区域网格表示拉伸机夹持段，具有强制的速度边界.

图 3拉伸模拟模型网格

3.2优化参数

优化变量为分段线性应力应变曲线中的应力值，选取5个应力值作为设计变量，分别为塑性应变为0，0.05，0.1，0.2和0.3时对应的塑性应力值.设计变量初值见表1.

表 1优化变量与初值GPaσ00.050.10.20.3值0.1950.3500.5000.700 0.900

3.3优化结果

显式动力学分析非常耗时，采用ARSM与SQP算法相结合，提高优化效率.优化迭代15步，目标函数平稳收敛于0.1，表示试验曲线与反演曲线基本重合.优化后各塑性应力值见表2.目标函数迭代曲线见图4.

优化前后模拟力位移曲线与试验力位移曲线对比见图5.可知，优化初始模拟曲线与试验曲线有较大差异；优化后二者在8 mm以下曲线段贴合良好；拉伸件在10 mm后发生断裂，真实应力应变曲线并不包含材料的失效准则，失效参数反演相关工作可在后续研究中开展.

图 5试验力位移曲线与优化反演曲线对比

尽管本算例只给出试验应变速率为0.001 667 s-1下的应力应变曲线，相关工作可扩展到任意应变速率下的应力应变曲线.

4结束语

使用优化法反演材料的应力应变曲线，结合ARSM和SQP快速求解优化问题.算例表明，反演能有效获得材料应力应变参数，但材料失效准则需进一步研究.使用该方法能获得各种速率下的材料应力应变曲线，可作为各种结构分析的材料参数输入，具有重要的工程意义.

参考文献：

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化学反应的基本特征篇9

1物理模型图式的表征

物理模型是对物理客体或事项的一种抽象化、理想化的反映，力求准确地体现物理研究指向的主要内容，是对客观对象的一种简明近似反映.物理模型分为实物模型、状态模型、过程模型.学习者通过对物理模型中的概念、规律等典型特征信息及相应关系进行科学规范化的认知，便可建构出一种关于物理模型知识的有序组织结构，从而形成稳定的心理表征，获得一个相应的规范图式.

实物模型与自然实体相对应，其图式属于自然范畴图式.自然范畴图式表征对象是自然实体的属性，如物体、静电场等自然界实体范畴的知识点的集合，可表征出相应的自然范畴图式；自然范畴也指由人类文化所造就的一些客观实在范畴，如点电荷、单摆等经过科学抽象简化出的物理实在.自然范畴图式可用槽（属性）与值（内涵）的表征方式来建构.槽与值的一组配对，可以构成某一范畴相应图式的其中之一特征.若干组槽与值的配对构成图式的主要典型特征，通过对各元素（槽与值）的线性排序，可构成有组织的知识结构.槽可理解为自然客体或事项的属性名称， “值”是对“槽” 的内涵的具体说明.如单摆图式可用槽与值的结构表征（见表1）.

实物模型是对具体客观实体的物理简化，主要关注客观实体在结构方面的物理主旨信息的提取.实物模型图式的物理教学策略以模型的结构特征为主线，以与反映结构特征相关的物理量为认知对象，达到组建简洁明确的模型图式为目的.图式建构的设计程序为：列出若干个典型的研究实体对象――研究各单个实体结构――进行信息加工提炼――确定信息表征的图式内容――组成实物模型的图式结构.例如单摆模型图式，首先要对各类具有单摆特征的同类自然对象进行归类抽象，得到简化的模型图示，列出其若干典型的共有特征，将各知识要点相互关联、组织集合，形成如表1所示的科学的单摆图式.

本图式共选取了九个知识点作为图式的要素，并给出了九个槽（属性）的简洁名称，同时前八个槽采用命题的形式给出了对应的物理内涵，表象这个槽则是用图示的方式展现出来.按物理内涵相近进行线性排序，共分出三个组块，各组块中的槽顺序在逻辑上关联递进，便于学习者记忆，同时也使知识的关联组织有序化，易于理解和学习迁移.模型构成要素反映了单摆装置的实体特点，运动特征要素则反映了单摆运动学与动力学的特点.将表象要素纳入图式，可使学生在处理问题过种中能在大脑中浮现出单摆的简洁图象，可从中联想解读出单摆各个知识要点内容.

物理状态模型、过程模型一般是关于物理特征的综合内容结论式描述，其图式可采用汇聚图式来表征.汇聚图式要求将内容的主题汇聚成有组织的简明知识结构，从而使认知者能获得一个明确的认知图式.汇聚图式的结构与自然范畴图式类同，建构方法也相近，但其认知对象是结论式的内容.后面提到的物理量、物理定律和结论性的内容等也常用汇聚图式来表征，另有详述.关于状态与过程模型的汇聚图式建构方法，在此不再讨论.

2物理量图式的表征

一些有关测量与计量的国际组织联合制定的《国际通用计量学基本术语》（1993）书中，将物理量定义为：物理量是物理现象、物体或物质的可以定性区别和定量确定的属性.因此物理量既有质的限定性，又有量的规定性.在物理教学中为了认知上的方便，又将物理量归类为可测性的物理概念.

物理量定义式具有测量上的操作性，其量度方法及定量关系能进一步揭示物理实在的内在本质.学习物理量主要关注其测度的数学表征方式和物理本质内涵要点的主旨信息提取.“物理学是研究物质的最基本、最普遍的运动形式和相互作用以及物质的基本结构的科学.” 据此可将物理量分为物质性质量（简称物性量）、运动状态量、运动过程量和物质作用量四大类.物理量是人类在从事科学文化活动过程的产物，是一种结论式的文本，其内容的主题汇聚成有组织的简明知识结构，可采用汇聚图式的结构来表征物理量.

物理量的定义具有严密的科学规范性，其形成方式与内容可概括为：引入目的、基本定义及其来源、符号表征，测量规范，量度单位及其换算等六个部分.其中引入目的反映了该物理量所属的研究范畴和方向，为物理量类别的判断提供了依据；测量规范为物理量确定了科学的量度方法.此外物理量的数学表征有标量、矢量之分.依据上述分析可设计出物理量图式的基本结构，按数学结构、物理内涵和表象的顺序则进行线性排序，综合调整得到物理量图式“槽”的要素集合，即符号表征、测量定义、度量单位、数学性质、物理定义、物理意义等六个结构要素.

这些要素只是物理量图式的共有“属性”要素，对于不同类别的物理量，除了上述共同的属性要素之外，还应有它们独有的能够反映其特点的属性要素.描述物性的物理量一般由物质自性决定，其图式的“槽”应加上“物理特性”项.物质运动状态量与运动过程量在时域上分别对应时刻和时间区域，都存在“时间特性”的表征.故二者的图式“槽”项应外加“时间特性”要素.物质作用量与相互作用机制相关，其图式“槽”项需增加“作用机制”要素.有时为了使物理量的内涵能形象地表征出来，常采用图示的方法来说明，所以还要加上图示表象要素.

建构物理量图式应注意，其一“槽”名称的选取要准确典型，“值”是对“槽”的内涵的说明，其表述务必简洁明了；其二线性排序的逻辑顺序要规范明确，实行分块组合，块间层次分明，块内各要素存在递进关联；其三图式在整体上使物理知识形成科学规范的组织结构，各图式间也可形成有机联系.下面以电场强度为例，给出其汇聚图式的具体内容和表征形式.此图式将槽的要素分成了三个组块，按物理上的逻辑关系与意涵关联递进的方式进行线性排序，其中数学表征组块反映电场强度的量的规定性要点；物理表征组块显示其质的限定性内涵；表象组块可将电场强度的抽象表达直观形象化.

整个图式通过槽与值对应内涵的简明解释，实现了电场强度认知的系统化、组织化和有序化，有利于学生对电场强度的记忆、理解及运用！

按照上述方式，可以建构出其它类型的物理量图式，也可以对那些不能量化的物理概念建立相应的物理图式.

3物理规律图式的表征

物理规律是物质相互作用和有关物理现象、过程在一定条件下发生发展的必然趋势及内在的本质联系，其表示方式可分为物理原理、定律、定理及结论等.物理基本规律一般侧重于用数学公式来表示，有些也运用命题的形式来阐明，即物理规律的在表征形式上有两种――命题式与数学式，命题式表示方式是以言语来综合陈述，如伽利略相对性原理、牛顿第一定律和安培定则等；数学式表示方式是运用若于个物理量之间的因果关系来组织成精确的数学公式，如牛顿第二定律、动能定理和匀变速直线运动的推论等.，物理规律的内涵抽象深刻，逻辑严密，内容要点的因果关系密切相关，表征形式简洁明了，在整体上可组织成一种协同有序的知识结构.物理规律的表征形式是典型的科学文化活动的内容，其图式可采用汇聚图式的结构来表征.命题式与数学式的物理规律对应的图式在结构上既有相似性也存在差异性，需要依据具体对象的特征来设计建构.认知物理规律主要关注其原创发现过程所采用的思想、方法的主要特点及其物理结论的关系表述和内涵的主旨信息提取.本文以数学式的物理定律为例来建构图式，其它形式的物理规律图式可仿此来设计.

数学式的物理定律的研究及形成要涉用到如下内容：建立模型，选取实验或观察对象，确立寻找定律的方法，确定因果物理量，得到因果关系，给出数学表征，进行相应的物理解释.据此可选取物理模型、有代表性的实验对象、实验方法、适用范围、数学公式、物理内涵、实例解读、表象实例等九个要点，组构出物理定律图式的基本结构.按照这一建构的策略，我们建构出牛顿第二定律的认知图式如表3所示.

此图式分成了三个组块，第一组块将物理定律的实验考察要点提炼出来，槽的要素顺序依照实验操作的先后过程排序，符合认知规律；第二组块对物理定律的数学显示与物理解释的精致化说明，按照思维的认知顺序排列，符合物理逻辑关联特点；第三组选取得三个典型的物理运动，将牛顿第二定律的物理内涵形象化地表现出来，使抽象的内涵形象化.总体而是对“槽”与“值”的提炼遵循精准简明、科学规范的原则，知识要点的集合符合组织化与有序化及形象化的要求，达到深化理解和灵活运用的目的.

按照上述方式，可以建构出其它类型的数学式物理规律图式，也可以对那些命题式的物理规律建立相应的物理图式，只要对图式的基本要素作恰当的修改即可.

4结语

化学反应的基本特征篇10

中图分类号：TP391.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0373-01

1、引言

随着信息技术的飞速发展，人们更加频繁地接触到图像和视频信息，而且这些信息每天都在呈现爆炸式的增长，从而使得相关的管理和检索成为了必要。而在传统的检索方式中，主要采用的是基于关键词的检索方式。而图像信息内容有着更加丰富的内涵，在很多情况下，若干个关键词是难以充分描述的，在该种背景下，基于内容的图像检索技术便应运而生了，其能够有效弥补传统检索手段的不足。

2、图像检索的主要分类

当前根据检索系统提供给用户的查询方式可以将图像检索分为相关查询、目标查询以及范畴查询等三种方式。在相关查询方式下，用户并没有特定的查询目标，而是通过对非限定图像源来查找感兴趣的东西，也即查找类似的图像，在该种查询方式下通常应用相关反馈方法来对图像查询结果进行优化，具有较高的交互性。目标查询的目标性比较明确，即是对用户印象中的某一个图像或者具有相同目标物的其他图像进行查找，而且还可以根据用户迭代制定的一组图例来查找出最为相似的图像。范畴查询查询指定类型的任意代表图像，在该种方式下，用户可能已经拥有一副图像或者一组图像，而通过范畴查询的主要目的便是得到同类的图像，图像类别可根据图像标记得到也可直接来自于数据库，该类查询通常是根据相关领域指定的相似性来定义迭代优化检索结果。

3、基于内容的图像检索系统设计

基于内容的图像手段和传统的检索手段不同，其主要是将图像的颜色特征、纹理特征、轮廓特征、形状特征以及语义特征等进行充分利用和检索，然后将这些特征进行量化之后和图像存储在一起。其使用的主要是基于相似度量的示例查询方法。而本文所描述的基于内容的图像检索系统可以看成是基于数据库与信息用户之间的一种信息服务。下图展示了其基本的框架结构：

可见，在该系统中，首先用户向系统发出查询的要求，系统将用户的查询要求转化为计算机内部的描述，并借助于这些信息开始于数据库中存储的图像特征信息进行匹配，以提取出用户所需要的信息数据，而用户还可以通过人机交互界面利用相关的反馈技术对查询条件进行改进并进行新一轮的检索。

4、图像的内容描述

4.1图像数据内容

所谓图像数据内容，是指使用整数值表示的数字图像各像素的灰度值的集合，像素是图像数据信息的基本组成单位。虽然每一个像素都有着确切的值，但是对于其所表示的对象来说并没有明确的意义，远远低于图像所表达的语义意义。因此，如何才能寻找到由原始像素值转换成合适的图像内容就显得非常重要。而目前图像的数据内容主要由颜色特征、纹理特征、轮廓特征、形状特征以及语义特征等几方面来表示。

4.2颜色特征

在图像内容中，颜色是最为基本的要素，人们通过对颜色进行感知来达到识别图像的目的。主颜色、总体颜色以及颜色分布是颜色最为重要的三个特征。主颜色可以称之为图像的主色调，是构成图像的主要颜色，其可以包括多种颜色。图像中各种颜色出现的频度能够称为总体颜色，正是由于其具有适合人眼感知的特征，因此可以基于Munsell三维颜色空间HIS（色度、亮度以及饱和度）。和图像的其他特征相比，颜色特征的稳定性更加明显，即使进行平移、尺度以及旋转变化，甚至对于其余形变也不敏感，有着很强的鲁莽性。更重要的是，颜色特征计算比较简便，很适合在图像内容检索中应用。

4.3纹理特征

图像的纹理特征主要是对图像的像素灰度级空间分布的属性进行反映，该种特征相关的技术在遥感、计算机视觉中有着很好的应用前景。我们可以将纹理定义为图像的某种局部性质，或是对局部区域中像素之间关系的一种度量。纹理元是其最为基本的单元。通过图像的纹理特征可以对图像的空间信息在一定程度上进行相关的定量描述。如果物体内部的灰度级变化明显又不是简单的色调变化，那么该物体就有纹理。它适合用来描述、区分诸如山脉、草木、砖瓦、布匹等图像。

4.4轮廓、形状特征

图像的轮廓和形状特征主要是指整个图像或图像中子对象的边缘特征。轮廓（Sketch）的特征量能够较好地区别不同内容的图像。在对轮廓特征进行提取时，首先需要使用Sohel算子对图像像素的亮度值进行计算，以获得轮廓图像，然后将图像平均分成若干块，对每个分割块区域中的轮廓点数量进行统计，建立轮廓点的三维投影直方图。在二维图像空间中，形状通常被认为是一条封闭的轮廓曲线所包围的区域，所以对形状的描述涉及到对轮廓边界的描述以及对这个边界所包围区域的描述 。

4.5 语义特征

图像的语义特征是对图像的文本描述，可以理解为对图像的高度概况。所谓图像的语义特征主要是对图像的某一特征在特定领域之内的语义信息进行描述。在特征视图层，主要是分析图像的内容，如图像的空间关系、形状、色彩等，这一层用户主要关心图像所包含的视觉内容。通常情况下，可以将语义特征与颜色特征、纹理特征等图像的其他特征合并使用，能够有效提升图像基于内容的检索能力。

5、基于内容的图像检索系统相关反馈技术

在本文中提出的基于内容的图像检索系统相关反馈技术中，其主要的工作原理为，在检索过程中，允许用户对检索结果进行标记和评价，指出查询结果中哪些信息与查询图像是相关的，而哪些又是无关的，之后将标记的相关样本作为训练样本反馈给系统进行学习，并指导下一轮的检索，从而最终达到使得检索结果更加符合用户需要的目的。

目前应用较多的相关反馈方法有基于支持向量机（SVM）的相关反馈方法以及基于 Bayes准则 的相关反馈方法。其中基于支持向量机（SVM）的相关反馈方法主要是对每次反馈过程中用户标记的正、反例样本进行学习，建立 SV M 分类器作为模型，并根据该模型进行检索 。在每次反馈过程中，如果用户标记的样本是在特征空间中属性相近的图像，即作为支撑向量的样本，则因为距离较远的样本对SVM分类器没有影响，所以虽然用户标记 的反馈图像有限，但是对于建立SVM分类器已经足够，可以有效地控制机器学习的推广能力。不过该种方法在核函数的选取方面还是存在着一定的难度，其直接关系到分类器的泛化能力。而且用于反馈的图像必须在标记边界和最优的图像之中做出折中的选择，这也是其一个不足之处。

6、结束语

总之，基于内容的图像检索是一项综合集成的技术，尽管目前该项技术仍然还需要进行完善，但是笔者相信，随着未来研究的进一步深入和发展，其相应的功能也必将会越来越强大，从而为我国科技进步和社会发展贡献出新的力量。

参考文献

化学反应的基本特征篇11

分类号B849

1　问题提出

近二十年来，认知理论对刻板印象的研究显得尤为活跃和卓有成效。从认知角度出发。刻板印象被定义为“一种涉及知觉者的关于某个人类群体的知识、观念与预期的认知结构”。该定义主张刻板印象是联结某个社会群体与一系列品质及行为特征抽象的知识结构。基于此观点。社会认知理论更加关注刻板印象这种认知结构的本质以及该结构如何影响群体与群体成员的信息加工机制嘲。研究者们遵循此路线开展了大量研究，取得了一定成绩，主要表现在对刻板印象在记忆中的储存形式即表征单元进行了探索。初步提出了刻板印象在记忆中的表征模型，即抽象范畴模型、样例模型和混合模型。

抽象范畴模型认为，刻板印象是关于社会群体抽象的、概括化的观念，而人们对群体成员个人或样例知识的作用则不太重视，即刻板印象在记忆中是以抽象范畴的形式来表征的。而Smith和Zarate提出了与抽象范畴模型不同的观点，即样例模型。该模型认为，刻板印象这样的心理类别是由一套样例构成的。对新例子的分类是根据它与这些贮存样例的相似性做出的。刻板印象是作为凝聚的样例实现了概括化，而不是作为抽象知识贮存的。

抽象范畴模型和样例模型都存在一些无法解释的问题，因而有研究者采取折衷的态度，主张一个有效而合理的判断过程，包括诸如以抽象概念为基础的范畴以及具体的群体样例。对于这样的混合模型，同样存在的问题是，需要澄清以样例为基础的加工或抽象范畴为基础的加工的条件。纵观已有研究发现，未能对刻板印象所涉及的抽象范畴与具体样例在实验中予以分离。因此，对刻板印象在记忆中的表征单元未能做出恰当的解释。

本研究从较为常见且比较稳定的性别刻板印象人手，对刻板印象所涉及的抽象范畴与具体样例进行比较清晰的界定。抽象范畴根据其概括水平分为上位范畴和基础范畴，上位范畴较之基础范畴具有更高的概括性。具体样例根据其与群体的关系分为典型样例、非典型样例和反例，典型样例与群体特征完全相似，非典型样例与群体特征部分相似，反例则与群体特征完全相反。操纵抽象范畴(上位范畴、基础范畴)、样例(典型样例、非典型样例与反例)与性别刻板特征词进行匹配。应用反应时指标来回答刻板印象在记忆中的表征单元。

2　方法

2.1　预备实验

2.1.1　特征词来源

要求某大学52名大学生尽可能多的写出描述男性心理与行为、女性心理与行为的特征词及其反义词。分析发现，男性特征词与攻击性有关，如好斗、勇敢等；女性特征词与非攻击性有关，如温柔、谨慎等。选出男性特征词和女性特征词各10个。分别命名为攻击性特征词和非攻击性特征词。在此基础上，参照倪文杰、李本刚等主编的《最佳男性描写辞典》对男性特征词进行补充，相应地增加女性特征词。最后，形成攻击性特征词和非攻击性特征词各12个。攻击性特征词：冲动、好斗、野蛮、攻击、勇敢、冒险、敌意、果断、鲁莽、挑战、凶狠和狂怒；非攻击性特征词：温柔、谨慎、冷静、体贴、贤惠、忍耐、善良、逃避、文静、亲和、柔弱和细心。根据这些词得出男性具有攻击性，女性具有非攻击性的刻板印象得到了相关研究的支持。

2.1.2　表情图片来源

随机选取某大学在校学生40名，要求他们对电脑屏幕所呈现的90张面部表情图片的攻击性、性别典型性进行5等级评价并作纸笔回答。应用SPSS软件进行统计分析。结果发现，男性图片的攻击性(M=3.07，$D=0.48)显著大于女性图片的攻击性(M=2.43，SD=0.45)。选出男性在攻击性水平上具有显著差异的两组图片各10张，高攻击性(M=3.77，SD=0.33)和低攻击性(M=2.51，SD=0.18)；选出女性在攻击性水平上具有显著差异的两组图片各10张，高攻击性(M=3.03，SD=0.38)和低攻击性(M=1.90，SD=0.11)。因此，构成了既具有攻击性又具有非攻击性的男女图片各10张，共40张图片。对40张图片进行性别典型性分析发现，男性高攻击性图片的性别典型性显著大于低攻击性图片。女性高攻击性图片的性别典型性显著小于低攻击性图片。图片的攻击性水平也反映了性别的典型性，即高攻击性男性为典型男性，低攻击性男性为非典型男性，高攻击性女性为非典型女性，低攻击女性为典型女性。

2.2　正式实验

2.2.1　被试

24名有偿被试(12男、12女)均来自某大学在校学生，身体健康，右利手，视力或矫正视力正常，平均年龄为20.6岁。

2.2.2　实验材料

通过预实验获得实验材料：男性特征词与女性特征词各12个；男性典型、非典型，女性典型、非典型图片各10张；抽象范畴分为上位范畴(男、女)和基础范畴(男性典型职业为拳击手、女性典型职业为护士)；具体样例分为典型样例(男性为泰森、女性为南丁格尔)、非典型样例(男性为Bob、女性为Linda)和反例(男性为唐僧、女性为花木兰)。

对刻板印象抽象范畴与具体样例的操纵均经过与被试的访谈，被试的回答符合研究的假设和操纵要求。

2.2.3　实验程序

应用E-Prime软件进行编程，采用实验室启动效应――迅速判断的实验范式，记录被试判断的反应时和正确率。

练习任务。指导语为：在本实验中。您将在注视点“+”消失后看到各种人物标签或表情图片，如有男性、护士、Bob和花木兰等。紧接着呈现特征词，请您注意注视点“+”。您的任务是在特征词出现后迅速判断其是否与前面的人物标签或表情图片相一致。如果一致请按“Yes”键，冲突请按“No”键，在2000ms内未做出反应则按错误对待。被试练习10次以后，进入正式实验。

正式实验包括两个部分：首先是人物标签与特征词的判断任务。其次是人物表情图片与特征词的判断任务，指导语同练习阶段。第一部分，通过电脑屏幕向被试呈现上位范畴(男性、女性)、基础范畴(拳击手、护士)、典型样例(泰森、南丁格尔)、非典型样例(Bob、Linda)和反例(唐僧、花木兰)标签，呈现时间为500ms；然后迅速呈现攻击性特征词、非攻击性特征词各60次，每一特征词呈现时间为2000ms，合计呈现120次。第二部分将人物标签换为人物图片。向被试呈现不同性别的高攻击或低攻击的人物表情图片40张。合计

让被试做出80次判断，其余同第一部分实验程序。

3　结果与分析

3.1　人物标签启动的结果

鉴于本研究目的和假设，主要分析抽象范畴两个水平与具体样例三个水平之间的相互关系，因此，对被试的反应时和正确率分别进行了单因素方差分析。

从反应时可以得出启动因素效应显著，F(4.115)=11.447，p

分析启动刻板印象在后继信息加工中的作用，即抽象范畴、具体样例与后面特征词一致、冲突两种条件下被试的反应时及正确率。

对上位范畴、基础范畴与特征词一致、冲突条件下的反应时及正确率分别进行差异检验，结果发现，被试在上位范畴一致条件下的反应时显著小于冲突条件下的反应时(t=3.155，p

对典型样例、非典型样例、反例与特征词一致、冲突条件下的反应时及正确率分别进行差异检验发现，被试在典型样例一致条件下的反应时显著小于冲突条件下的反应时(t=3.441，p0.05)，一致条件下正确率显著大于冲突条件(t=2.541，p

3.2　人物表情图片启动的结果

典型男性、非典型男性、典型女性和非典型女性四种人物图片启动条件下被试判断的反应时和正确率进行统计分析。

从反应时可以得出启动因素效应显著，F(3，92)4.684，p

对男性典型、男性非典型、女性典型、女性非典型图片与特征词一致、冲突条件下的反应时及正确率分别进行差异检验。

结果发现，被试在男性典型图片一致条件下的反应时显著小于冲突条件下的反应时(t=3.955，p

4　讨论

4.1　人物标签启动的结果

启动抽象范畴、具体样例各水平下的反应时表明，被试对典型样例的反应时最短，小于基础范畴且显著小于上位范畴，说明典型样例在刻板印象中具有被优先提取的加工机制，因而推论刻板印象在记忆中是以典型样例的形式来表征。同时。考虑刻板印象的形成过程包括直接经验和间接经验以及在范畴水平上所具有的亚类型，可以看出针对个体而言所形成的刻板印象并不一定均具有典型样例，或许是一个群体基础范畴的印象。分析非典型样例、反例与上位范畴、基础范畴之间的具体关系可以看出。被试对非典型样例的反应时居于基础范畴与上位范畴之间，但与二者的差异均不显著。加之上位范畴显著大于基础范畴和反例的反应时最长，可以得出结论，在没有典型样例的条件下，刻板印象是按基础范畴、非典型样例以及上位范畴的等级顺利进行表征的。同时，对正确率进行分析，即被试在不同条件下的反应是否与刻板印象相一致，如果一致即正确，冲突即错误。结果发现，被试的反应正确率从大至小依次为基础范畴、典型样例、上位范畴、非典型样例和反例。被试对典型样例反应的正确率与上位范畴、基础范畴之间的差异均未达到显著性水平。被试对非典型样例反应的正确率显著小于上位范畴和基础范畴。正确率的结果也基本证实刻板印象典型样例优先表征理论。如果记忆中不存在典型样例，则是以范畴的形式来表征。总之，从人物标签启动刻板印象的实验研究中得出了刻板印象在记忆中的表征单元是以典型样例优先的表征模型，如果记忆中不存在典型样例，则以抽象范畴来表征。同时。也可以推论出，典型样例与抽象范畴在刻板印象中是独立表征的，二者遵循自我中断的系列加工方式。

启动刻板印象抽象范畴、具体样例与特征词一致与冲突两种条件下被试的反应时分析表明，在上位范畴、基础范畴和典型样例启动时，被试对一致条件下的反应时均显著小于冲突条件下的反应时，说明刻板印象上位范畴、基础范畴和典型样例对后继信息的加工具有同化效应；在非典型样例启动时，被试在一致条件下与冲突条件下的反应时未达到显著性差异，说明非典型样例在后继信息加工中的作用应该视具体的情景而定；在反例启动时，被试对一致条件下的反应时显著大于冲突条件下的反应时，说明反例在后继信息加工中具有对比效应。同时，对被试在前后一致与冲突条件下反应的正确率也进行了分析，结果发现，被试在上位范畴、基础范畴、典型样例、非典型样例启动时对一致判断的正确率均显著大于对冲突判断的正确率：被试在反例启动时对一致判断的正确率显著小于对冲突判断的正确率，也证实了启动刻板印象上位范畴、基础范畴、典型样例对后继信息的加工具有同化效应，启动刻板印象反例对后继信息的加工具有对比效应。

4.2　人物图片启动的结果

化学反应的基本特征篇12

步态特征身份识别是通过对个体动作行为的变化特征进行分析判断，进而了解和掌握该个体身份。步态特征识别技术能够远距离、非接触进行操作，检测和识别的准确性高，在公众场所的安保方面有着广泛的应用。基于步态特征的身份识别，在实践应用当中不断的改进和完善，逐渐成为更加成熟的身份识别技术。

1 基于步态特征的身份识别要点

1.1 运动目标检测

在步态特征身份识别检测当中，运动目标检测是十分关键的环节，是了解和掌握运动目标步态特征的基础。基于图像序列，经过背景建模、减除，将获得的前景图像进行形态学处理；然后进行连通性分析，并进行图像剪裁；最后经过边缘提取，提取出运动目标，进行特征提取。

1.1.1 图像提取

基于步态特征的身份识别当中，应用帧差法或背景差法对视频序列进行图像提取，确定变化的人体区域，简单直接的提取运动目标。根据人体轮廓序列，分别确定前景目标和背景区域。

1.1.2 形态学处理

为了避免出现背景噪声和前景空洞，需要对所提取的运动目标进行形态学处理，以符合人体的轮廓要求。经过形态学处理的图像更加平滑，以邻域运算的方式，在二维矩阵当中，基于结构元素，扫描二值图像的各点像素。寻找结构元素与二值图像的重合区域，进而进行逻辑运算，利用膨胀、腐蚀或者组合运算，有效消除背景噪声的干扰，弥补运动目标提取当中存在的不足，进而获得更加清晰的步态特征图像。

1.1.3 连通性分析

将相互连通的区域进行套标记，计算像素点，根据像素点的多少来确定人体区域和背景区域，人体步态特征能够充分呈现出来，并有效消除噪声区域的干扰。

1.1.4 图像裁剪

图像裁剪的主要作用是有效去除背景信息冗余，在保证图像完整性的情况下进行裁剪，保证尽量小的尺寸。

1.1.5 边缘提取

前景目标的边缘是识别人体步态特征的关键区域，在图像区域的边界，利用边界跟踪算法对经过裁剪的图像进行轮廓线的提取，进而获得更加清晰、准确的步态特征。

1.2 步态特征提取

步态特征提取是在运动目标检测的基础上，对图像序列进行周期性监测，提取关键帧，进而了解人体轮廓特征、肢体角度特征以及反射对称特征，联合特征矢量，在分类器当中进行步态特征的识别。

1.2.1 步态周期监测

人体行走运动过程中，步态呈现出周期性。一般来说，两步即为一个步态周期。但是由于步态的复杂性，周期并不完全准确，只是大概的数值。经过步态周期检测，利用简单、便捷的方法，能够有效估算步态周期，并根据人体的运动特征，进行综合分析，获得更加精准的步态周期。

1.2.2 关键帧提取

由于步态周期的差异性，所以在进行运动目标图像帧的提取时，无法做到均匀，会存在一定的冗余。因此，需要从中提出关键帧，以更好的反映出准确的步态特征。

1.2.3 步态特征提取

步态特征提取包括人体轮廓特征、肢体角度特征以及反射对称特征等几个方面。利用傅里叶描述子来提取人体轮廓特征，而肢体角度特征是综合了人体各部位、关节的特征进行综合描述，能够充分反映步态特征。反射对称特征则是根据人体的行走运动习惯，将反射对称特征作为步态识别判断的参考。根据步态特征的融合，进行综合分析，进而实现基于步态特征的身份识别。

2 基于步态特征的身份识别实验分析

在步态特征身份识别实验当中，基于CASIA步态数据库，以此作为仿真数据，进而验证步态身份识算法性能。本文从CASIA 子库DatasetA步态数据库当中选取5组步态图像，这5组图像代表着不同的人的步态。在5组图像当中，分别选取90°的行走方向，相同方向选2个图像序列，1组作训练样本，1组作测试样本。按照正确分类率和累计匹配值进行判断，准确进行步态特征识别验证，对其性能予以正确评价。根据步态特征算法流程，进行步态特征的身份识别实验。

基于DatasetA步态数据库，对三个图像当中的步态特征，即人体轮廓特征、肢体角度特征以及反射对称特征分别经过分类器处理，进而获得联合矢量，进一步分类识别。应用三种不同的算法实验，以验证本文算法的识别性能。

（1）分类识别，改进肢体角度特征，再与人体轮廓特征相互融合；

（2）在不引入权值的情况下，融合人体轮廓特征、肢体角度特征以及反射对称特征；

（3）引入权值，在进行步态各特征的融合。

经过对比试实验可以发现，多类特征的融合以及权值的引入，是提升步态特征识别率的有效途径和方法。算法一识别率为88.75%，算法二的步态特征识别率则为93.75%，算法三，即本文提出的步态特征加权融合算法，步态特征识别率可达96%以上。由此验证，步态特征加权融合算法是提升步态特征的身份识别准确性的有效途径。

3 结论

基于步态特征的身份识别，相比于其他身份识别技术，步态识别具有十分显著的优势。基于步态特征的身份识别要点，进行运动目标检测和步态特征提取。经过步态特征的身份识别实验进行深入分析，采用步态特征加权融合的身份识别算法，能够有效提升识别率，以更好的应用于涉及身份识别的相关领域，提供安全服务。

参考文献

[1]肖可.基于步态特征的身份识别算法研究[J].计算机仿真，2012，04：286-289.

[2]纪阳阳.基于多类特征融合的步态识别算法[D].山东大学，2010.

[3]高海燕.人体步态识别研究[D].北京交通大学，2010.

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