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中学数学在自然科学研究领域中的应用——以北京市自然科学基金项目为例

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教育教学论坛 2023年第8期 49-52页

作者：邓健超北京林业大学材料科学与技术学院北京100083 北京市第八十中学嘉源分校北京100015

数学是自然科学和技术科学的基础,在生产与生活实际中得到了广泛应用。培养数学的应用意识,是利用数学解决实际问题的第一步,但绝不是始于大学本科及以上学习阶段。基于科研项目及相关研究内容,从数学知识、数学思想、数学学科核心素养... 详细信息

数学是自然科学和技术科学的基础,在生产与生活实际中得到了广泛应用。培养数学的应用意识,是利用数学解决实际问题的第一步,但绝不是始于大学本科及以上学习阶段。基于科研项目及相关研究内容,从数学知识、数学思想、数学学科核心素养等方面具体剖析了中学数学在自然科学研究领域中的应用,探讨了如何引导学生感受“数学有用”及思考“数学怎么用”,并呈现了一些培养学生应用意识的实践探索,以期寻找可持续发展的保持学生数学学习兴趣的策略,力争为一线数学教学提供有益参考。

关键词：中学数学自然科学学科核心素养课堂教学应用意识

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儿童头颈部横纹肌肉瘤中长期随访报告

中华儿科杂志 2025年第1期63卷 62-69页

作者：段超贺思豆王生才金眉赵文王希思刘志凯于彤何乐健王晓曼崔纯莹倪鑫苏雁国家儿童医学中心首都医科大学附属北京儿童医院儿童肿瘤中心肿瘤内科儿童肿瘤国家临床重点专科首都医科大学基础-临床联合实验室儿科重大疾病研究教育部重点实验室北京国家儿童医学中心首都医科大学附属北京儿童医院耳鼻咽喉头颈外科北京中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院放疗科北京国家儿童医学中心首都医科大学附属北京儿童医院影像中心北京国家儿童医学中心首都医科大学附属北京儿童医院病理科北京国家儿童医学中心首都医科大学附属北京儿童医院超声科北京首都医科大学药学院首都医科大学基础-临床联合实验室北京

目的分析头颈部横纹肌肉瘤(RMS)的临床特征, 总结北京儿童医院横纹肌肉瘤2006(BCH-RMS-2006)方案和中国儿童癌症协作组横纹肌肉瘤2016(CCCG-RMS-2016)方案的中长期随访数据。方法回顾性队列研究。收集首都医科大学附属北京儿童医院2013... 详细信息

目的分析头颈部横纹肌肉瘤(RMS)的临床特征, 总结北京儿童医院横纹肌肉瘤2006(BCH-RMS-2006)方案和中国儿童癌症协作组横纹肌肉瘤2016(CCCG-RMS-2016)方案的中长期随访数据。方法回顾性队列研究。收集首都医科大学附属北京儿童医院2013年3月至2021年12月收治的新诊断的头颈部RMS 137例患儿的临床资料, 分析纳入BCH-RMS-2006和CCCG-RMS-2016两个方案患儿的临床特征, 比较两组患儿的生存数据, 总结复发患儿的再治疗情况和结局, 采用Kaplan-Meier方法进行生存分析, 组间生存率比较采用Log-Rank检验。结果 137例RMS患儿中男80例(58.4%)、女57例(41.6%), 就诊年龄59(34, 97)月龄。发生在眼眶区、非眶非脑膜旁区、脑膜旁区的分别为10例(7.3%)、47例(34.3%)、80例(58.4%)。32例(23.4%)化疗方案为BCH-RMS-2006, 105例(76.6%)患儿化疗方案为CCCG-RMS-2016。137例患儿随访时间为46(20, 72)个月, 5年无进展生存率(PFS)及总生存率(OS)分别为(60.4±4.4)%和(69.3±4.0)%。RMS-BCH-2006方案组与CCCG-RMS-2016组患儿5年OS分别为(56.6±4.4)% 及(73.0±4.5)%, 差异有统计学意义(χ2=4.57, P=0.029);脑膜旁区RMS应用BCH-RMS-2016方案(19例)与CCCG-RMS-2016(61例)患儿5年OS分别为(32.7±11.8)%及(57.3±7.6)%, 差异有统计学意义(χ2=4.64, P=0.031)。合并脑膜侵犯危险因素组应用BCH-RMS-2006方案组(15例)与CCCG-RMS-2016方案组(54例)患儿5年OS分别为(30.0±12.3)%及(57.7±7.7)%, 差异有统计学意义(χ2=4.76, P=0.029)。原发眼眶区的10例患儿无复发;原发非眶非脑膜旁区的47例患儿复发进展13例(27.6%), 经过再治疗后7例生存;原发脑膜旁区的80例患儿复发40例(50.0%), 经再次治疗后仅7例生存。结论眼眶及非眶非脑膜旁区RMS患儿总体预后良好。脑膜旁区RMS复发率高且复发后再治疗效果差。与BCH-RMS-2006方案相比, CCCG-RMS-2016方案可以提高脑膜旁区RMS的疗效。

关键词：横纹肌肉瘤头颈部肿瘤儿童预后

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纵隔和松果体双病灶生殖细胞肿瘤1例

中华儿科杂志 2025年第1期63卷 87-89页

作者：刘晶赵文王希思金眉陈诚豪贾海威伏利兵于彤苏雁国家儿童医学中心首都医科大学附属北京儿童医院儿童肿瘤中心肿瘤内科儿童肿瘤国家临床重点专科首都医科大学基础-临床联合实验室儿科重大疾病研究教育部重点实验室北京国家儿童医学中心首都医科大学附属北京儿童医院胸外科北京北京右安门医院放疗科北京国家儿童医学中心首都医科大学附属北京儿童医院病理科北京国家儿童医学中心首都医科大学附属北京儿童医院影像中心北京

患儿, 男, 13岁, 因"间断胸痛伴右侧背部、上臂痛2周"就诊。影像学提示前上纵隔和松果体区占位。外周血和脑脊液人绒毛膜促性腺激素均升高。外周血及脑脊液甲胎蛋白正常。纵隔占位病理诊断精原细胞瘤。颅内占位根据影像学特点、血和脑...

患儿, 男, 13岁, 因"间断胸痛伴右侧背部、上臂痛2周"就诊。影像学提示前上纵隔和松果体区占位。外周血和脑脊液人绒毛膜促性腺激素均升高。外周血及脑脊液甲胎蛋白正常。纵隔占位病理诊断精原细胞瘤。颅内占位根据影像学特点、血和脑脊液甲胎蛋白正常、脑脊液人绒毛膜促性腺激素轻度升高临床诊断颅内生殖细胞肿瘤, 生殖细胞瘤可能性大。经化疗、纵隔肿物切除术、纵隔和全脑放疗, 随访11个月完全缓解。

关键词：

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超高品质因子微棒腔的制备封装及传感应用

电子学报 2025年

作者：赵义轩李昶张璇潘廷炀段冰杨大全北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室北京邮电大学信息与通信工程学院

作为回音壁模式（Whispering Gallery Mode, WGM）光学微腔的重要参数之一，超高的品质因子意味着微腔可以在非线性光学、相干光通信以及微波光子学等领域具备更优异的特性，更广阔的应用前景.为了提高微腔的品质因子，本文基于自动化... 详细信息

作为回音壁模式（Whispering Gallery Mode, WGM）光学微腔的重要参数之一，超高的品质因子意味着微腔可以在非线性光学、相干光通信以及微波光子学等领域具备更优异的特性，更广阔的应用前景.为了提高微腔的品质因子，本文基于自动化程序控制微腔制备，并优化了抛光以及退火工艺，所制备得到的二氧化硅微棒腔具有超高品质因子、低成本、高效率等特点，品质因子最高可达3×109.基于集成温控的模块化封装方案，提高了微腔耦合系统的抗干扰能力，1 h的频率偏移量可以降低为原来的1/10.超高品质因子带来了超低的非线性效应阈值功率（低至266μW），本文基于微棒腔产生的克尔光频梳进行了传感应用实验，实现了传感灵敏度为8.40 pm/℃，测量范围超过30℃的环境温度多模传感.本文的研究成果为高精度传感、大容量光通信、低阈值激光器等应用提供了强有力的工具.

关键词：回音壁模式(WGM) 超高品质因子微腔自动化制备微腔封装光频梳传感

基于无人机巡检的铁路隧道口墙体裂缝智能检测技术研究

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北京交通大学学报 2025年

作者：吴克烽许贵阳白堂博北京建筑大学机电与车辆工程学院北京建筑大学城市轨道交通车辆服役性能保障北京市重点实验室

铁路隧道口墙体裂缝检测技术是铁路运行安全的重要保障，针对人工巡检周期长、准确性低等问题，提出一种基于无人机巡检的铁路隧道口墙体裂缝检测方法，通过无人机搭载高清相机获取铁路隧道口高清影像数据，对采集到的图像数据进行预处... 详细信息

铁路隧道口墙体裂缝检测技术是铁路运行安全的重要保障，针对人工巡检周期长、准确性低等问题，提出一种基于无人机巡检的铁路隧道口墙体裂缝检测方法，通过无人机搭载高清相机获取铁路隧道口高清影像数据，对采集到的图像数据进行预处理得到隧道口墙体的图像；利用图像标注软件对隧道口墙体裂缝进行标注，构建墙体裂缝训练数据集；根据隧道口墙体裂缝特征，改进YOLOv8目标检测模型，引入感受野注意力卷积（Receptive Field Attention Convolution，RFAConv）构建全新的C2f＿RFA模块，提高模型对裂缝所在区域的关注度，使用BiFPN替换原有的特征融合网络，提高模型对不同尺度目标的检测精度，使用EIoU损失函数最小化目标边界框和真实边界框的高度和宽度差异，提高模型的检准率。经实际隧道口检测试验，结果表明：改进后的模型裂缝检测的准确率和召回率达到了94.5%和94.2%，能够较好的利用无人机巡检采集的隧道口墙体图像数据，实现对隧道口墙体裂缝进行检测。

关键词：铁路隧道无人机巡检裂缝检测 YOLOv8 感受野注意力

制动时车轮型面演变及表面硬化对车轮磨耗的影响

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北京交通大学学报 2025年

作者：朱爱华张财胜杨建伟白堂博张骄白杨李安琰北京建筑大学城市轨道交通车辆服役性能保障北京市重点实验室北京市地铁运营有限公司

针对制动时车轮型面演变和表面硬化对车轮磨耗影响的问题，本文基于实测的地铁车轮磨耗型面和踏面硬度数据，分别建立了车轮-闸瓦有限元模型和含有柔性轮对的车辆系统刚柔耦合动力学模型，分析了紧急制动工况下不同车轮磨耗型面对轮轨... 详细信息

针对制动时车轮型面演变和表面硬化对车轮磨耗影响的问题，本文基于实测的地铁车轮磨耗型面和踏面硬度数据，分别建立了车轮-闸瓦有限元模型和含有柔性轮对的车辆系统刚柔耦合动力学模型，分析了紧急制动工况下不同车轮磨耗型面对轮轨接触特性、轮轨动态响应、车轮-闸瓦接触应力以及制动温升的影响。在考虑不同车轮磨耗型面及硬度的基础上，利用改进的Archard磨耗模型分别计算车轮-钢轨磨耗、车轮-闸瓦磨耗与踏面总磨耗。结果表明：随着踏面磨耗程度的增加，车轮-钢轨、车轮-闸瓦接触应力与面积发生变化；相较于轮轨垂向力，横向蠕滑力和纵向蠕滑力对型面变化更敏感；车轮-钢轨磨耗主要受车轮-钢轨接触应力影响，而车轮-闸瓦磨耗主要受踏面初始硬度影响；紧急制动时踏面总磨耗以车轮-闸瓦磨耗为主。

关键词：城市轨道交通车轮磨耗不同磨耗型面轮轨动态响应紧急制动

功能可恢复SFCB-ECC-混凝土桥墩抗震性能

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哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 13-23页

作者：白玉磊靳晓杰张玉峰韩世文城市与工程安全减灾教育部重点实验室(北京工业大学) 北京100124 哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院广东深圳518055

为实现高耐久功能可恢复结构,设计了钢-FRP复合筋(steel-FRP composite bar,SFCB)替代钢筋,塑性铰区使用高延性水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)替代混凝土的新型组合柱。在0.13轴压比下,对SFCB-ECC-混凝土组合... 详细信息

为实现高耐久功能可恢复结构,设计了钢-FRP复合筋(steel-FRP composite bar,SFCB)替代钢筋,塑性铰区使用高延性水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)替代混凝土的新型组合柱。在0.13轴压比下,对SFCB-ECC-混凝土组合柱进行低周往复荷载试验研究。评估了SFCB中FRP体积分数(0%,43.6%,100%)和塑性铰区基体类型(ECC,混凝土)对组合柱抗震性能和可恢复性的影响。之后通过OpenSees进行了轴压比、SFCB配筋率和ECC强度的参数分析。结果表明:SFCB可使试件获得稳定的二次刚度,在2%位移角前,试件无需修复即可快速恢复原有功能;组合柱残余变形随SFCB中FRP体积分数增加而减少,但其初始刚度和峰值承载力也相应降低;在塑性铰区使用ECC可进一步减少残余位移,同时显著提高峰值承载力和延性;参数分析显示增大轴压比将提高SFCB-ECC-混凝土组合柱承载力,但会降低延性;随SFCB配筋率和ECC强度提高,组合柱承载力也相应增大;在实际工程中可合理设计SFCB和ECC材料特性以满足特定结构刚度、强度和可修复性的要求。

关键词：桥梁工程组合柱抗震性能 OpenSees 钢-FRP复合筋高延性水泥基复合材料可恢复

离散域下基于轮换计算的跟/构网逆变器混联系统暂态稳定性求解方法

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电工技术学报 2025年

作者：李锐博颜湘武蔡光裴建楠贾焦心分布式储能和微网河北省重点实验室(华北电力大学) 华北电力大学电气与电子工程学院

随着新能源发电渗透率的逐步提高，逆变器并网系统呈现出大容量汇集、远距离集中外送的特性。跟/构网逆变器混联并网可以充分利用二者各自优势，确保新能源外送系统的稳定运行以及高效消纳。混联系统的有效暂态稳定评估对其运行具有重... 详细信息

随着新能源发电渗透率的逐步提高，逆变器并网系统呈现出大容量汇集、远距离集中外送的特性。跟/构网逆变器混联并网可以充分利用二者各自优势，确保新能源外送系统的稳定运行以及高效消纳。混联系统的有效暂态稳定评估对其运行具有重要指导意义，但混联系统阶数高、非线性强，难以使用已有解析方法进行暂态同步稳定评估。为解决这一问题，改文首先建立了包含锁相环及虚拟同步机的跟/构网混联系统四阶非线性模型；然后，提出一种基于轮换计算的跟/构网逆变器混联系统暂态稳定性求解方法，其在功角域中进行能量计算及角速度求解，并映射回时间域，在各时刻下建立跟网控制和构网控制功角对应关系，将大扰动下混联系统复杂交互运动形态分离形成跟/构网系统的并行对称运动形态，实现了混联系统跟/构网系统相关变量的同步计算求解，其兼具有能量法的动力学机理明晰、离散迭代法高计算精度的优势；最后，在仿真及实验中构建算例验证了所提方法的有效、可行性。

关键词：跟/构网逆变器混联系统暂态同步稳定性四阶非线性系统功角域时间域

弯曲载荷下含预制裂纹杉木梁细观损伤特征与识别

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林业工程学报 2025年

作者：马荣宇赵东于立川赵健刘嘉辉北京林业大学工学院

工程实际应用中，作为木结构建筑物的主要承重构件，木梁的失效形式主要是弯曲损伤。不同于拉伸、压缩损伤中细观损伤形式的单一性，弯曲损伤过程的不同阶段会产生不同的损伤类型，并且同一阶段内会出现多种细观损伤类型。相对于单一损... 详细信息

工程实际应用中，作为木结构建筑物的主要承重构件，木梁的失效形式主要是弯曲损伤。不同于拉伸、压缩损伤中细观损伤形式的单一性，弯曲损伤过程的不同阶段会产生不同的损伤类型，并且同一阶段内会出现多种细观损伤类型。相对于单一损伤，这种复杂力学行为的损伤识别与判定的难度大大增加。以杉木（Cunninghamia lanceolate）为研究对象，设计试验对杉木在三点弯曲损伤过程中的声发射信号进行采集、监测与分析，通过小波包阈值法消除损伤试验中采集的声发射信号噪声。根据损伤过程的不同阶段，基于经验模态分解从原始信号中提取并分离能够表征细观损伤的特征信号；再利用提取出的特征信号小波包能量熵为损伤指数，判断各损伤阶段出现的不同损伤类型。通过特征信号与原信号的互相关系数，对各损伤阶段的损伤类型占比进行定量表征，确定了各阶段对应的不同细观损伤类型及占比。结果表明，经验模态分解-小波包能量熵法可以有效判断杉木三点弯曲过程不同阶段产生的细观损伤类型和构成；同时，声发射信号IMF分量与原信号的相关系数能够判定杉木三点弯曲过程中不同损伤阶段对应的细观损伤占比。本研究提出了在弯曲载荷作用下木梁的细观损伤识别方法，为木材损伤机理的研究和服役木质结构健康监测提供有力的理论支撑。

关键词：木材损伤识别预制裂纹弯曲载荷多细观损伤声发射小波包能量熵经验模态分解