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虚拟科学探究学习：内涵、价值与实施框架

现代远程教育研究 2024年第5期36卷 16-24页

作者：郑娅峰北京师范大学（珠海校区）教育科技中心

虚拟科学探究学习作为一种虚拟实验环境与科学探究活动有效融合的新型学习形式，在培养学习者科学素养方面具有重要作用。但目前缺乏对虚拟科学探究学习的概念、价值和实施方式等问题的深入探索和准确认识，这阻碍了其在实践中的有效应... 详细信息

虚拟科学探究学习作为一种虚拟实验环境与科学探究活动有效融合的新型学习形式，在培养学习者科学素养方面具有重要作用。但目前缺乏对虚拟科学探究学习的概念、价值和实施方式等问题的深入探索和准确认识，这阻碍了其在实践中的有效应用和价值发挥。虚拟科学探究学习的本质是以学习者的自主探究实践为中心，通过创设虚实融合的学习环境，设计探究性的学习活动，提供适应性的过程支持等，促进学习者的科学观察具象化、探究过程有序性、知识获取整合性和能力发展迁移性。设计虚拟科学探究学习活动，应坚持以探究式教学理念为引领、以交互式学习环境为支撑、以过程性学习评价为助力、以智能化学习干预为保障的设计原则，构建以数智技术为底座，融合环境、活动和过程要素，支持学习者开展虚拟环境下交互式科学探究活动的实施框架，实现科学核心素养的培养目标。未来研究应在强基固本、育人为先、精准赋能和人机协同等方面加强理论和实践探索，为我国高质量虚拟科学探究学习的有效开展提供有益参考。

关键词：虚拟科学探究学习科学教育核心特征设计原则实施框架

新型多孔三聚氰胺负载MnCe用于高选择性电催化CO_(2)产甲酸

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化学学报 2024年第4期82卷 396-408页

作者：雷雅茹熊廷楷于湘涛黄秀兵唐晓龙易红宏周远松赵顺征孙龙高凤雨北京科技大学能源与环境工程学院工业典型污染物资源化处理北京市重点实验室北京100083 北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心北京100083 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

本研究提出了一种尚未见报道的CO_(2)还原电催化剂及其构造,由MnCe作为活性位点,三聚氰胺泡沫(MS)作为载体前驱体的新型电极材料——MnCe-CMS(碳化MS)和MnCe-GOMS(氧化石墨烯活化MS),用于电催化CO_(2)还原研究.结果发现,MnCe-MS具有较... 详细信息

本研究提出了一种尚未见报道的CO_(2)还原电催化剂及其构造,由MnCe作为活性位点,三聚氰胺泡沫(MS)作为载体前驱体的新型电极材料——MnCe-CMS(碳化MS)和MnCe-GOMS(氧化石墨烯活化MS),用于电催化CO_(2)还原研究.结果发现,MnCe-MS具有较宽的电位范围(-0.2~-3 V ***)及较好的产甲酸能力.对比以常用的碳布(CC)为载体的MnCe-CC,MnCe-CMS和MnCe-GOMS的甲酸生成速率分别提高到2.3、2.8倍,法拉第效率分别提高到2.3、2.5倍(MnCe-CC的最佳电位-0.4 V条件下),并且MnCe-GOMS在-0.6 V表现出最佳甲酸法拉第效率(75.72%).这归因于MS材料丰富的孔隙结构、较大的电化学表面积、易形成碳缺陷的特点,分析表明GO的掺入可以进一步增大这些优势;此外,在Mn、Ce共同作用下,有效促进电子传输、抑制析氢竞争反应、形成氧空位,有利于CO_(2)的吸附、活化与转化,从而促进甲酸生成.

关键词：电催化CO_(2)还原技术甲酸 Mn Ce 三聚氰胺泡沫(MS) 氧化石墨烯活化高温碳化

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高熵铁电体研究进展

硅酸盐学报 2024年第9期52卷 3074-3090页

作者：周东桓陈良祁核陈骏北京科技大学材料高精尖中心海南大学

铁电材料因其换能、储能等功能性而被广泛应用于各类电子功能材料和器件，这主要取决于铁电材料晶体结构基因——极化构型。传统构建相界策略对极化构型调控不够灵活，性能增幅有限，已越来越无法满足器件微型化和集成化的需求。近期，... 详细信息

铁电材料因其换能、储能等功能性而被广泛应用于各类电子功能材料和器件，这主要取决于铁电材料晶体结构基因——极化构型。传统构建相界策略对极化构型调控不够灵活，性能增幅有限，已越来越无法满足器件微型化和集成化的需求。近期，研究者将高熵策略引入到铁电化合物中并系统研究了其对局域极化构型的调控机制。结果表明，在保留传统高熵效应的同时，高熵策略还可充分发挥原子铁电活性、半径等综合因素用于铁电功能基元(局域极化构型与氧八面体倾斜)的定向设计，有效提升外场响应的灵活度，进而大幅度提升铁电化合物的相关电学性能。该类兼具高化学无序度和高铁电功能基元无序度的材料称之为“高熵铁电体”。采用高熵策略在铁电体中开展了一系列研究工作，研究者们分别设计出高熵压电、高熵电致伸缩、高熵储能等材料。本文通过总结高熵铁电体方面的研究工作，将高熵铁电体的发展历程、设计策略、性能优化、结构机理进行梳理，以期为设计下一代高性能铁电材料提供指导。

关键词：高熵铁电材料极化构型储能钙钛矿

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加快构建具有全球竞争力的开放创新生态,推动更高水平科技创新开放合作

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中国科学院院刊 2024年第2期39卷 270-281页

作者：迟婧茹任孝平李子愚杨云科技部科技评估中心北京100081 哈尔滨工业大学经济与管理学院哈尔滨150006

党中央高度重视科技创新开放合作工作。党的十八大以来,我国持续加强政府间科技合作,不断深化对外科技交流,从全球创新治理的“参与者”角色逐步向“引领者”角色转变。随着我国迈入新的发展阶段,风云变幻的国际形势和日新月异的科技发... 详细信息

党中央高度重视科技创新开放合作工作。党的十八大以来,我国持续加强政府间科技合作,不断深化对外科技交流,从全球创新治理的“参与者”角色逐步向“引领者”角色转变。随着我国迈入新的发展阶段,风云变幻的国际形势和日新月异的科技发展对科技创新开放合作提出了更高要求。但目前科技创新开放合作仍然存在资源散、协调难等问题,有些开放创新举措尚未落地落实,不利于加快构建具有全球竞争力的开放创新生态。原因既包括全球形势变化带来的外部环境问题,又包括内部长期存在的体制机制问题,部分是长期存在、难以突破的深层次问题,部分则是因为政策过于宏观、加之落实不到位、创新主体不敢干,出现的举措落地难、见效慢等表象问题。解决这些痼疾沉疴,要紧密围绕“科技政策要扎实落地”的思路,统筹推进国家创新体系建设,落实科技创新开放合作政策,坚持党中央对科技工作的集中统一领导,持之以恒推进对外开放的战略政策,加快优化吸引海外人才的制度体系,提升全球创新资源的配置能力,支持各类科技创新平台的全球化发展,发挥企业畅通“双循环”的主力军作用。

关键词：开放合作国际科技合作开放创新科技创新

国际化科研环境建设亟待解决的若干堵点剖析及政策建议

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中国科学院院刊 2024年第4期39卷 748-760页

作者：周小林王珺李子愚迟婧茹孟繁超杨云任孝平科技部科技评估中心北京100081 哈尔滨工业大学经济与管理学院哈尔滨150006

加强国际化科研环境建设有助于促进国际科技交流合作,构建具有全球竞争力的开放创新生态。文章基于调研访谈和政策分析,剖析了我国在科研人员出国(境)、科学数据跨境流动、科研物资出入境、科技计划对外开放、国际科技组织来华、外国人... 详细信息

加强国际化科研环境建设有助于促进国际科技交流合作,构建具有全球竞争力的开放创新生态。文章基于调研访谈和政策分析,剖析了我国在科研人员出国(境)、科学数据跨境流动、科研物资出入境、科技计划对外开放、国际科技组织来华、外国人才服务保障6个方面的堵点并提出政策建议。研究表明,我国国际化科研环境建设存在科技创新体系开放不足、配套政策存在空白等问题,导致创新资源跨境流动不畅,影响全球创新资源的有效集聚。这些问题的根源既在于政策和制度本身的系统性不足,也与政策出台后落地不实、知晓度不够、手续繁琐等有关。建议从加强顶层设计、完善法律法规、强化部门协同、优化政策规定、简化程序和手续、细化操作指导等方面入手,打通人员、数据、物资、资金等跨境流动堵点,以构建更具竞争力的科技创新开放合作制度环境。

关键词：国际化科研环境国际科技合作政策堵点创新资源要素

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欧盟贯通科学仪器创新价值链的项目资助模式研究及启示

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中国科学院院刊 2024年第6期39卷 1072-1083页

作者：董璐李宜展陈娟王郅媛李泽霞孙月琴中国科学院文献情报中心北京100190 中国科学院大学经济与管理学院信息资源管理系北京101407 中国科学院科技基础能力局重大设施处北京100864 北京科技创新促进中心北京100142

科学仪器是科学研究不可或缺的工具,是推进高水平自立自强的重要基石和保障。重大科技基础设施研发建设催生诸多具有产业应用前景的科学仪器及相关技术,但转移转化尚任重道远。欧盟基于“开放科学、开放创新与向世界开放”理念设立ATTR... 详细信息

科学仪器是科学研究不可或缺的工具,是推进高水平自立自强的重要基石和保障。重大科技基础设施研发建设催生诸多具有产业应用前景的科学仪器及相关技术,但转移转化尚任重道远。欧盟基于“开放科学、开放创新与向世界开放”理念设立ATTRACT项目,尝试加速推进重大科技基础设施探测和成像相关的实验技术产品化与市场化,构建基于科学仪器创新价值链的创新生态系统。文章围绕国内科学仪器项目组织现状与管理特点,深入剖析ATTRACT项目的组织管理模式,以期为我国加速重大科技基础设施先进技术转化,优化科学仪器创新资源配置,突破高端科学仪器研发与转化瓶颈提供支撑和参考。

关键词：科学仪器重大科技基础设施创新价值链 ATTRACT项目资助模式

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增材制造钢中氧化物形成及其控制的研究进展

粉末冶金技术 2024年第3期42卷 264-274,296页

作者：李依阳张瑞杰张聪姜雪王永伟刘赓苏杰北京科技大学北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083 北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心北京100083 钢铁研究总院特殊钢研究所北京100081

简述了增材制造高性能钢中氧化物的研究概况,包括氧化物的特征和形成,氧化物对熔池的影响,氧化物的破坏和重构机制以及氧化物在熔池中的运动情况,阐述了实现氧化物无害化的设计思路,以期对未来金属增材制造过程中氧化物无害化的研究提... 详细信息

简述了增材制造高性能钢中氧化物的研究概况,包括氧化物的特征和形成,氧化物对熔池的影响,氧化物的破坏和重构机制以及氧化物在熔池中的运动情况,阐述了实现氧化物无害化的设计思路,以期对未来金属增材制造过程中氧化物无害化的研究提供参考。

关键词：增材制造氧化物氧化物冶金控制优化

考虑土-结构相互作用的超高层结构地震非线性分析

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建筑结构学报 2024年第6期45卷 25-38页

作者：潘玉华王翠坤时继瑞陈才华邱盛源马明崔明哲董皓中建研科技股份有限公司北京100013 国家建筑工程技术研究中心北京100013

目前,对于超高层结构进行动力弹塑性分析时,大多采用刚性地基假定,并忽略土-结构相互作用的影响。为了研究土-结构相互作用对超高层结构的影响,建立精细化的土体-地下室-上部结构三维非线性有限元模型,并对一栋高度366 m超高层塔楼进行... 详细信息

目前,对于超高层结构进行动力弹塑性分析时,大多采用刚性地基假定,并忽略土-结构相互作用的影响。为了研究土-结构相互作用对超高层结构的影响,建立精细化的土体-地下室-上部结构三维非线性有限元模型,并对一栋高度366 m超高层塔楼进行了罕遇地震动力弹塑性分析。首先根据工程场地条件进行了一维等效线性化分析,以获取土层的地震反应。然后,利用波动法解决了在三维土层地震波动输入的问题,并验证了所采用方法的准确性。计算结果表明:与刚性地基假定相比,考虑土-结构相互作用会增加塔楼的自振周期;在预估的罕遇地震作用下,考虑土-结构相互作用后,塔楼的整体地震反应减小;塔楼层间位移角在低区增大,在高区减小,高区最大层间位移角减小,呈现变形向底部转移的趋势;塔楼高区墙体损伤减轻,结构整体刚度退化程度减小,同时基底剪力和倾覆弯矩降低;塔楼巨柱个别位置的内力增大,忽略土-结构相互作用的影响可能会导致设计结果偏于不安全;所提出的方法能够全面考虑场地土的影响,较为真实地模拟超高层结构的地震响应。

关键词：超高层结构土-结构相互作用一维场地分析黏弹性边界弹塑性分析

基于机器学习的主成分分析方法在金矿类型判别中的应用:以黄铁矿元素地球化学特征为例

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岩石学报 2024年第6期40卷 1801-1816页

作者：邓依张静钟日晨何西恒王潇逸中国地质大学(北京)深时数字地球前沿科学中心北京100083 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

黄铁矿是金矿床中一种重要的载金矿物,其所含微量元素特征可以反映成矿热液性质、矿床类型等关键信息。机器学习方法能高效处理海量的黄铁矿微量元素数据并进行相关研究,前人利用随机森林、决策树、神经网络等不同算法,训练了相关的分类... 详细信息

黄铁矿是金矿床中一种重要的载金矿物,其所含微量元素特征可以反映成矿热液性质、矿床类型等关键信息。机器学习方法能高效处理海量的黄铁矿微量元素数据并进行相关研究,前人利用随机森林、决策树、神经网络等不同算法,训练了相关的分类器,但是仍存在训练金矿类型偏少、使用元素种类偏少、矿床类型判别效果不佳等问题。因此本文采用机器学习中的主成分分析方法,拟训练并建立一个能直观反映大部分金矿类型不同特征的判别图解,进而评估使用黄铁矿化学元素作为不同矿床类型判别器的稳健性。数据集中共收集了来自卡林型、浅成低温热液型、造山型、斑岩型、IOCG、SEDEX和VMS七种矿床类型、近百个矿床的6939套黄铁矿LA-ICP-MS微量元素数据。统计结果显示,卡林型和IOCG型金矿床中黄铁矿的Au、As、Cu、Se等微量元素富集程度最高,造山型和浅成低温型的较富集,VMS和SEDEX型矿床中个别元素显著富集,而斑岩型金矿床中黄铁矿的各微量元素含量普遍较低。通过数据预处理,选择十种微量元素,绘制了不同成因类型金矿床黄铁矿成分的二维判别图解,并选择4个矿床实例进行了验证判别。两张判别图解联用能较好的区分出卡林型、斑岩型、IOCG、造山型和浅成低温热液型,但SEDEX和VMS型仍存在部分重叠,需要结合其他地质证据来综合判断。通过与传统判别图解和其他机器学习方法的判别效果对比,本研究构建的主成分分析判别图解具备简明直观、覆盖类型更广、突出强调矿床类型、对卡林型和斑岩型的判别效果最佳等优势,说明其在解决实际矿床问题方面具有有效性和准确度,为广大研究者提供了借鉴参考。

关键词：黄铁矿 LA-ICP-MS 金矿床主成分分析机器学习