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教育强国建设中数字化何以塑造教育发展新优势

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现代远程教育研究 2025年

作者：柯清超黄灿米桥伟李伏清华南师范大学教育信息技术学院澳门大学数据科学研究中心

教育数字化是我国开辟教育发展新赛道和塑造教育发展新优势的重要突破口。在教育强国建设进程中，我国教育发展既体现出规模宏大、发展迅猛、制度优越的相对优势，也面临诸多现实挑战，亟需在全面教育公平、高水平育人质量、卓越创新能... 详细信息

教育数字化是我国开辟教育发展新赛道和塑造教育发展新优势的重要突破口。在教育强国建设进程中，我国教育发展既体现出规模宏大、发展迅猛、制度优越的相对优势，也面临诸多现实挑战，亟需在全面教育公平、高水平育人质量、卓越创新能力与一流国际竞争力等方面塑造新的优势。作为推动教育变革的重要力量，数字技术通过与教育体系的深度融合，有助于促进教育强国建设所关切的教育公平、教育质量、教育结构、教育创新四大核心任务的实现。而且数字技术也能充分发挥其放大效应、叠加效应、倍增效应和溢出效应，持续为教育高质量发展注入新的动能。未来我国应在教育数字化领域加大供给侧投入，重点聚焦国家智慧教育大平台、教育专用大模型和教育大数据中心的建设与创新应用，以大平台提升教育服务供给适配性，以大模型支撑规模化因材施教，以大数据推动教育治理智能化，以深化数字教育合作构建国际竞争力，由此全面塑造我国教育发展的新优势。

关键词：教育强国教育数字化教育新优势教育高质量发展教育治理国际竞争力

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工业物联网中的个性化联邦学习算法的研究

小型微型计算机系统 2025年第1期 209-216页

作者：刘洋吴旭刘承坤广西大学计算机与电子信息学院海南师范大学信息科学技术学院

为了在不直接共享原始数据的前提下构建联合模型，联邦学习应运而生.然而，在复杂的工业物联网环境中，联邦学习的应用面临两大挑战：1)工业物联网设备之间彼此异构，掉队和离线设备的存在极大拖慢了联邦学习的训练速；2)不同数据所有... 详细信息

为了在不直接共享原始数据的前提下构建联合模型，联邦学习应运而生.然而，在复杂的工业物联网环境中，联邦学习的应用面临两大挑战：1)工业物联网设备之间彼此异构，掉队和离线设备的存在极大拖慢了联邦学习的训练速；2)不同数据所有者拥有的数据彼此异构，客户端的本地模型差异较大，简单对本地模型进行平均无法获得适用于所有客户端的高质量模型.为了解决上述挑战，本文设计了一个融合数字孪生的联邦学习架构，实现对设备资源的高效调度.此外，本文提出了一个基于参数解耦和聚类的个性化联邦学习算法，既能满足用户的个性化需求，又能实现同构客户端的深度协作.实验结果验证了提出的个性化联邦学习算法的有效性.

关键词：联邦学习工业物联网数字孪生个性化

来源：博看期刊

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基于集成学习的不平衡图节点分类算法

电子科技大学学报 2025年

作者：赵华健杨钦程胡兆龙浙江师范大学计算机科学与技术学院

图神经网络（graph neural network, GNN）在过去几年里被广泛应用于节点分类。然而，现有研究集中于平衡数据集，但是不平衡数据却普遍存在。传统处理不平衡数据集的方法，如重采样和重加权，往往需要进行较多的预处理或提出新的网络... 详细信息

图神经网络（graph neural network, GNN）在过去几年里被广泛应用于节点分类。然而，现有研究集中于平衡数据集，但是不平衡数据却普遍存在。传统处理不平衡数据集的方法，如重采样和重加权，往往需要进行较多的预处理或提出新的网络结构，容易引入新的偏差和导致信息丢失。提出了一种改良的装袋（Bootstrap aggregating,Bagging）集成学习方法，对不平衡图数据集进行了k折划分，并采用GNN为基础模型对子数据集进行训练得到多个不同的子模型。最后，通过融合不同模型提升了节点分类精度而不引入过多的预处理。基于不平衡图数据集的实验结果，表明所提出的方法在准确性和鲁棒性上优于基本分类器，此外，还发现分类精度随着k的增加先提高后降低。

关键词：图神经网络节点分类图网络结构不平衡图数据集集成学习

无速度测量的微小型UUV鲁棒积分有限时间渐近跟踪控制

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控制与决策 2025年第1期40卷 196-204页

作者：梁洪涛李慧平喻俊志陕西师范大学物理学与信息技术学院西北工业大学航海学院北京大学工学院

针对具有模型不确定和海洋环境扰动的微小型无人水下航行器无速度测量轨迹跟踪控制问题,提出自适应鲁棒积分有限时间预设性能渐近控制方法.构造预置期望收敛时间的预设性能函数与误差转换函数,将跟踪误差由受限状态转化为非受限状态,其... 详细信息

针对具有模型不确定和海洋环境扰动的微小型无人水下航行器无速度测量轨迹跟踪控制问题,提出自适应鲁棒积分有限时间预设性能渐近控制方法.构造预置期望收敛时间的预设性能函数与误差转换函数,将跟踪误差由受限状态转化为非受限状态,其中期望的收敛时间可预先设置且不依赖误差初始状态.在此基础上结合状态扩张观测器和误差符号鲁棒积分控制,提出复合扰动快速补偿与连续抑制相耦合的状态输出反馈控制器,其中线性状态观测器用于快速补偿未知速度和复合扰动,而连续误差符号鲁棒积分控制则进一步抑制估计误差和避免抖振.该设计不仅能保证跟踪控制的瞬态和稳态性能,还可避免鲁棒积分控制需要精确已知扰动微分上界的保守假设以及对高控制增益的依赖.稳定性分析证明了闭环控制信号在有限时间内渐近收敛.仿真结果验证了所提出控制方法的有效性.

关键词：无人水下航行器跟踪控制有限时间预设性能误差符号鲁棒积分扩展状态观测器

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基于注意力机制的多特征图像去雾算法

软件导刊 2025年

作者：王思洪湖南师范大学信息科学与工程学院

在场景深度变化显著且雾霾浓度分布不均的环境中，传统深度学习去雾算法往往难以精确评估图像深度，导致对远处物体的去雾效果不佳以及近处物体细节损失。为此，提出一种基于注意力机制的多特征图像去雾算法，通过引用多种注意力机制关... 详细信息

在场景深度变化显著且雾霾浓度分布不均的环境中，传统深度学习去雾算法往往难以精确评估图像深度，导致对远处物体的去雾效果不佳以及近处物体细节损失。为此，提出一种基于注意力机制的多特征图像去雾算法，通过引用多种注意力机制关注图像不同特征区域，达到去除深层次雾霾、提升图像细节的目的。算法首先引入一个高效的预处理模块，提取图像的初级特征；然后，多特征提取模块通过融合多种注意力机制提炼图像中不同层次的关键特征信息；最后，图像重建模块利用特征融合门技术，将多个特征整合以恢复出清晰度更高的图像。实验结果表明，所提算法能有效去除远处雾霾并恢复出清晰图像，在结构相似度和峰值信噪比等定量评估指标方面有较为明显的改善。

关键词：图像去雾注意力机制多特征提取图像重建

基于光谱技术的典型互花米草入侵湿地土壤属性预测研究

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光谱学与光谱分析 2025年第1期45卷 197-203页

作者：陈旭曹思珩杨仁敏陈秋宇李建国徐璐 4 江苏师范大学地理测绘与城乡规划学院地理信息科学系江苏徐州221116

为了高效监测互花米草入侵海岸带湿地生态系统的土壤属性变化,选取江苏省盐城湿地珍禽国家级自然保护区的一处典型互花米草入侵湿地作为研究区,利用随机分层采样方法选取15个样点,在3个深度(0~30、30~60、60~100 cm)共采集45个土壤样品... 详细信息

为了高效监测互花米草入侵海岸带湿地生态系统的土壤属性变化,选取江苏省盐城湿地珍禽国家级自然保护区的一处典型互花米草入侵湿地作为研究区,利用随机分层采样方法选取15个样点,在3个深度(0~30、30~60、60~100 cm)共采集45个土壤样品,测定了土壤可见光-近红外反射光谱和10种土壤理化属性,研究了偏最小二乘和随机森林两种方法的预测能力,分析了不同光谱变换形式对预测精度的影响,探讨了入侵年限和土壤深度作为辅助预测变量的潜力。结果表明:(1)可见光-近红外光谱技术可以较好地预测有机碳、无机碳、全氮、含水量、pH、容重、盐分和黏粒等属性;(2)偏最小二乘回归法比随机森林法更适合监测互花米草入侵湿地的关键土壤理化属性,利用偏最小二乘法对土壤属性建立的预测模型精度(R^(2))在0.341~0.979之间,随机森林方法对土壤属性建立的预测模型精度(R^(2))最高为0.722;(3)基于原始光谱可以获得土壤全氮的最优预测模型(R^(2)为0.769,RMSE为0.091 g·kg^(-1)),而其他土壤属性的最优模型多是基于微分变换或倒数变换建立的模型,微分变换和倒数变换可以有效地提高模型预测精度;(4)模型预测精度在加入入侵年限和土壤深度两个变量后总体上有所提高,其中有机碳、全氮、盐分、pH和容重等属性的预测精度对这两个变量更为敏感,土壤有机碳最优模型的精度(R^(2))从0.794提高到0.806,pH最优模型的精度(R^(2))从0.838提升至0.884,盐分最优模型的精度(R^(2))从0.978提升至0.997。综上所述,可见光-近红外光谱技术在互花米草入侵湿地关键土壤理化属性预测方面具有明显的优越性,通过适当的光谱变换、变量筛选、模型选择等方面可以实现互花米草入侵湿地土壤变化的快速监测。

关键词：互花米草入侵可见光-近红外光谱土壤监测偏最小二乘法随机森林光谱变换

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铈掺杂铝氢化钠脱氢性能的计算模拟

原子与分子物理学报 2025年 33-42页

作者：仝小刚杨淑萍陇南师范学院数学与信息技术学院陕西理工大学数学与计算机科学学院

利用从头计算方法研究了稀土金属掺杂剂Ce对铝氢化钠（NaAlH4）纳米晶体脱氢性能的影响机理.结果表明,掺杂剂Ce主要影响其临近原子的电子结构,其周围氢原子的脱氢能显著降低,NaAlH4的脱氢性能得到很大改善.脱氢效果敏感依赖于Ce原子的... 详细信息

利用从头计算方法研究了稀土金属掺杂剂Ce对铝氢化钠（NaAlH4）纳米晶体脱氢性能的影响机理.结果表明,掺杂剂Ce主要影响其临近原子的电子结构,其周围氢原子的脱氢能显著降低,NaAlH4的脱氢性能得到很大改善.脱氢效果敏感依赖于Ce原子的掺杂方式.当Ce取代Na原子时,Ce主要与周围[AlH4]基团中的氢发生了相互作用,从而弱化了Al-H键的能量;当Ce取代Al时,脱氢性能的改进归因于[CeH4]基团中弱化的Ce-H键;而当Ce占据间隙位置时,Ce主要与临近的Al发生作用,导致[AlH4]基团的电子结构产生较大改变,有形成Ce-Al-H相的趋势. Ce-H及Ce-Al相互作用导致了Al-H键强度的减弱,这是引起Ce掺杂的NaAlH4纳米晶体脱氢性能增强的主要原因.

关键词：从头计算方法铝氢化钠脱氢能电子结构性质

生成式人工智能赋能沉浸式学习:机理、模式与应用

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电化教育研究 2025年 64-71页

作者：闫寒冰杨淑婷余淑珍陈怡华东师范大学教师发展学院华东师范大学教育信息技术学系

沉浸式学习环境为新质人才的培养打造了优质学习空间,但受限于技术成本高、教育理论缺位、学习适用性低等因素,在教育领域的应用仍较为有限。生成式人工智能在创造性生成、逻辑性表达、复杂交互理解等方面展现出了显著的赋能潜力。文章... 详细信息

沉浸式学习环境为新质人才的培养打造了优质学习空间,但受限于技术成本高、教育理论缺位、学习适用性低等因素,在教育领域的应用仍较为有限。生成式人工智能在创造性生成、逻辑性表达、复杂交互理解等方面展现出了显著的赋能潜力。文章首先在梳理沉浸式学习环境内涵与构成要素的基础上,构建了生成式人工智能在沉浸式学习环境中的垂直应用机理模型,通过情境分解、模型提炼和内容创生,实现学习路径规划、多模态资源生成、学习情境创设、个性化互动、学习者画像构建等功能。其次,从实践角度提出依托沉浸式学习环境的有效学习模式,包括锚定目标、了解现状、课程学习、情境练习、动态监测五个环节。最后,结合“知心慧语”智能陪练系统论证垂直应用机理和学习模式的可操作性,旨在为生成式人工智能在教育领域的垂直应用提供借鉴。

关键词：生成式人工智能沉浸式学习垂直机理学习模式应用案例

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声黑洞楔形结构振动模式转换超声换能器

物理学报 2025年

作者：王怡陈诚林书玉陕西师范大学物理学与信息技术学院陕西省超声重点实验室

基于声黑洞结构独特的声波捕获与能量聚集效应，本文提出了一种新型声黑洞楔形结构振动模式转换超声换能器。该换能器由一个纵向夹心式换能器和一个声黑洞楔形结构辐射板组成。基于铁木辛柯梁理论，利用传输矩阵法建立了辐射板弯曲振动... 详细信息

基于声黑洞结构独特的声波捕获与能量聚集效应，本文提出了一种新型声黑洞楔形结构振动模式转换超声换能器。该换能器由一个纵向夹心式换能器和一个声黑洞楔形结构辐射板组成。基于铁木辛柯梁理论，利用传输矩阵法建立了辐射板弯曲振动的理论模型，计算得到的振动频率与有限元仿真频率吻合较好。对换能器的电阻抗频率响应特性、振动模态以及空气中近场辐射声压分布进行了仿真模拟，结果显示，声黑洞楔形结构辐射板的振幅逐级增大，近场辐射声压呈现出梯度分布的特点。加工了换能器样机，并对其进行实验测试，测试结果验证了设计方法的可行性。最后进行了超声悬浮实验，结果表明声黑洞设计可以赋能于超声悬浮技术，构造出声压梯度分布的声场，实现粒子筛选。

关键词：声黑洞结构空气耦合超声换能器纵-弯模式转换超声悬浮