从“知识导向”到“素养导向”:科学教育高质量发展的路径

2023年2月,习近平总书记在中共中央政治局第三次集体学习时强调,要加强国家科普能力建设,深入实施全民科学素质提升行动,线上线下多渠道传播科学知识、展示科技成就,树立热爱科学、崇尚科学的社会风尚,并要求在教育“双减”中做好科学教育加法,激发青少年好奇心、想象力、探求欲,培育具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体。

科学家潜质的青少年或更要包容

在中小学进行科普报告的互动环节,每次都有一些学生让我印象深刻。有一次,我在云南昆明的一所小学做科普报告,发现有一位男孩特别活跃,每当我提出问题,他都把小手举得很高,报告会后还追着我问个不停。但他没有坐在台下的座位上,而是被安排“守”在门口旁听。老师后来告诉我,这名学生经常攻击其他人。

等你上了初中,中国人就登上了月球——给小吴同学的回信

亲爱的小吴同学:你好!很高兴在元宵佳节的夜晚收到你的来信。作为一年级的小朋友,你会写这么多字,语言表达这么流畅,还提出了非常有趣的问题,这让我十分意外,也非常高兴。你的来信是我在今年春节期间收到的最惊喜的“礼物”。

做好科学教育加法

教育部等十八部门联合印发的《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》强调,在教育“双减”中做好科学教育加法。科学教育为什么要做加法?应该加到哪些方面?值得每一位科技工作者和教育工作者深入思考,并在理论研究和长期实践中加以检验。

月壤的物理和机械性质

月壤是在O2、水、风和生命活动都不存在的情况下,由陨石和微陨石撞击、宇宙射线和太阳风轰击、月表温差导致岩石热胀冷缩破碎等因素的共同作用下形成的。月壤独特的形成过程,加上独特的月表环境,使月壤在粒度分布、颗粒形态、颗粒比重、孔隙比和孔隙率、电性和电磁性质、压缩性、抗剪性、承载力等方面均与地球土壤存在较大差异,这些参数的平均值和最佳估计值,可以作为月表机械设计和操作、宇航员装备设计、月球着陆场选址的主要依据,对月球资源开发和利用以及月球基地建设具有极其重要的意义。

模拟月壤研制的初步设想

模拟月壤是月球样品的地球化学复制品．作者总结世界上已有的5种模拟月壤 JSC-1，MLS-1，MLS-2，MKS-1和 FJS-1的研制过程、方法与基本理化性质．认为系列化模拟月壤研制对中国首次月球探测有重要意义．在此基础上，作者提出系列化模拟月壤研制的基本思路．

月球上的水:探测历程与新的证据

最早提出月球上可能有水的设想是在20世纪60年代初,但一直停留在理论阶段,即使60~70年代阿波罗计划采集的月球样品在地面实验室的精细分析也认为月球上没有任何形式的水。美国1994年发射的克莱门汀号和1998年发射的月球勘探者号虽然获得月球上可能有水的一些间接证据,但其探测数据的解释一直存在质疑和争论。2008年以来,新的探测数据和研究成果等多项证据明显支持月球上有水的观点：2008年,阿波罗月球样品中的火山玻璃被检测出含有痕量的水,且玻璃珠内核的水含量高于外环;2009年11月,与月球勘测轨道器（LRO）一同发射的月球坑观测和传感卫星（LCROSS）撞击月球过程中获得的探测数据分析表明,撞击目标凯布斯坑中含有水;2010年3月,在含有磷灰石的阿波罗岩石样品中检测到水;2010年3月,由NASA研制、搭载在印度月船一号探测器上的微型雷达月球矿物制图仪探测获得月球存在水冰的证据。

人工智能引领未来科学教育——上海科技传播智库·长三角教育发展研究院2024年度科学教育专家咨询会会议精要

近年来,我国高度重视人工智能对教育的深刻影响。习近平总书记强调,要积极推动人工智能和教育深度融合,促进教育变革创新。2024年6月25日下午,由上海科技馆和长三角教育发展研究院主办的“上海科技传播智库·长三角教育发展研究院2024年度科学教育专家咨询会”在上海师范大学联合国教科文组织教师教育中心成功举办。本次咨询会聚焦“人工智能时代的科学教育”主题,围绕“人工智能时代未来科学教育新形态、新机制”“人工智能时代科学教育观念的变与不变”“未来科学教育如何面向每个孩子”等议题,汇聚了来自教育、科技等多个领域的15位专家学者,共同探讨人工智能影响下科学教育的转型趋势和青少年拔尖创新人才培养的未来方向。

月球水冰探测进展

月球上是否存在水冰是第二次月球探测热潮中的热点问题。 1 994年克莱门汀号 (Clementine)环月探测器搭载的频率为 2 .2 73GHz双基地雷达探测到月球南极一些地区出现同向极化增加等独特的回波特征 ,这些地区正好处于极地永久阴影区 ,表明这些地区可能存在水冰。Arecibo天文台频率为 2 .38GHz的地基雷达对月球极地进行制图 ,也得到类似结论。 1 998年月球勘探者号 (LunarProspec tor)环月探测器搭载的中子探测仪在月球极地永久阴影区探测到高含量的氢信号大多认为是水冰引起的。但雷达探测和中子探测结果均存在多解性。月球表面粗糙度同样可以引起雷达回波呈现出类似水冰的异常特征 ,而中子探测仪测量到的仅仅是氢信号而非水 ,而且月球勘探者号撞击月表之后并没有探测到任何的水蒸气信号。月球极地水冰存在与否。

CAS-1模拟月壤

模拟月壤是与月球月壤具有相似的矿物组成、化学成分和物理力学性质的地球物质，是月球样品的地球化学复制品。长白山龙岗火山群金龙顶子火山喷发的四海火山渣具有与阿波罗14号采集的月球样品相似的化学和矿物组成，并含有20％～40％的玻璃物质。以四海火山渣为初始物质，研制成功CAS-1模拟月壤，并测量了CAS-1模拟月壤的主量和微量元素组成、矿物组成、密度、颗粒形态、粒度分布、抗剪性和复介电常数等参数。结果表明，CAS-1模拟月壤与Apollo 14号采集的月球样品具有相似的化学成分、矿物组成和物理力学性质，是一种理想的低钛玄武岩质模拟月壤。

贵州山区石灰土侵蚀及石漠化的地质原因分析

石灰土是广泛分布于亚热带喀斯特山区的一种非地带性土壤 ,近几十年来 ,位于西南喀斯特分布中心的贵州石灰土地区石漠化扩张速度明显加快 ,已经对该地区数千万群众的基本生存条件构成严重威胁。从地质学角度详细分析了这一地区石灰土土壤侵蚀和土地石漠化的形成原因 ,分析结果表明 :石灰土本身的矿物学特征和基本理化性质较好 ,并不是造成土壤侵蚀和石漠化的主要原因。石灰土成土速率慢 ,土壤允许流失量小 ;作为土壤营养库的富含有机质和矿质养分的表土层一旦被剥蚀 ,土壤结构迅速退化 ,土壤侵蚀愈演愈烈 ;喀斯特独特的二元结构和地形地貌是石灰土侵蚀的主要影响因子 ;石灰土与基岩之间缺少风化母质的过渡 ,岩土界面的土壤侵蚀是石灰土侵蚀的重要特征 ;

微扰法测量干燥岩矿样品复介电常数

微扰法是测量微波频率下介质材料复介电常数的简单易行的方法,尤其对低ε′和低tanδ介质的测量很灵敏,至今仍在广泛应用.但大部分岩矿样品的ε′和tanδ超出了微扰法的量程范围,无法用该方法直接测量.本文提出了基于微扰法测量干燥岩矿样品复介电常数的新方法.先将干燥岩矿研磨成粉,并与ε′和tanδ较小且介电性质稳定的聚乙烯粉末以一定体积百分比混合,热压成型制样;用微扰法测量岩塑混合物的复介电常数.两相混合体系的介电性质与其中每相的关系可以用Lichtenecker混合公式描述,由于聚乙烯的复介电常数已知,因此,岩矿样品的复介电常数可由岩塑混合物的复介电常数计算得到.测量结果表明,9370MHz时,同一试样用矩形谐振腔微扰法、圆形谐振腔微扰法和传输反射法的测量结果一致,并提供了部分干燥岩石和矿物的复介电常数测量数据.

地球化学示踪在现代土壤侵蚀研究中的应用

土壤侵蚀导致土地退化、农产品产量和品质下降、水环境污染等诸多问题 ,引起各方面的广泛关注 ,而且这个问题随着持续增长的人口压力和农业生产方式深刻变革的影响而日益严重。由于目前广泛使用的高差法、遥感研究法、RUSLE、野外调查法、水土流失监测点法等土壤侵蚀研究方法存在着一些不足 ,因此 ,核素地球化学示踪法、稀土元素示踪法、土壤地球化学指标法等地球化学示踪方法应运而生 ,在土壤侵蚀研究中发挥其独特作用。在比较了各种传统的土壤侵蚀研究方法的优势和不足的基础上 ,作者认为 :1 137Cs、 2 10 Pb可用于研究 30、 40年左右平均土壤侵蚀速率 ,7Be可用于示踪季节性土壤侵蚀和一次降雨事件的土粒运移 ,并说明这些核素的示踪原理和侵蚀速率的定量依据 ;2人为施放稀土元素 ( REE)示踪法适合定量一次或多次降雨事件的侵蚀速率 ,可用于土壤侵蚀理论的研究 ,尤其适合于室内模拟实验的研究 ;3土壤磁化率法和土壤理化性质指标法研究土壤侵蚀是一种处于起步阶段的侵蚀研究方法 ,适用于土壤质量退化研究 ,但要用于土壤侵蚀研究特别是侵蚀速率的定量研究还很不成熟。

^(137)Cs的土壤地球化学及其侵蚀示踪意义

13 7Cs是环境中一种重要的放射性同位素 ,它是由大气核试验和核事故产生并在环境中赋存和蓄积 ,在环境地球化学的研究中有着广泛的用途。目前 ,对于高含量 1 3 7Cs的环境行为研究较多 ,但是对环境背景水平的 1 3 7Cs(多为几千个 Bq/ m2 )的地球化学行为的研究 ,由于研究方法和实验设计上的困难却相对研究较少 ,极不利于 1 3 7Cs在更大的范围内为人类服务。基于此 ,从土壤中 1 3 7Cs的来源和时间分布、1 3 7Cs在土壤中的吸附固定、土壤中 1 3 7Cs的迁移运动 3个方面论述 1 3 7Cs的地球化学 ,对1 3 7Cs的侵蚀示踪原理与技术路线进行综述。最后对1 3

LRO和LCROSS探月计划:科学探测的分析与启示

简要阐述了美国的月球勘测轨道器(LRO)和月球坑观测与遥感卫星(LCROSS)两个月球探测器的任务概况,并重点分析了其科学目标、有效载荷与探测任务,总结了LRO和LCROSS的初步探测成果,提出了对未来月球探测的几点启示:①月球南极是探月竞争的战略制高点;②高分辨地形测绘是探月重点;③月球上的水是热点科学问题;④月面环境探测具有重要意义;⑤科学目标应突出特色和创新。这些启示可为我国的月球探测提供参考。

紫叶李叶中花青素含量动态变化的研究

采集不同时期、不同部位紫叶李(Prunus cerasifera)叶,以酸性甲醇(含1%盐酸,体积比)浸提,以高效液相色谱法测定提取液中的花青素含量并进行统计分析。结果表明,同一部位叶花青素含量随着温度的变化而发生显著的变化;同一时期花青素含量表现为上部位叶中含量高于下部位叶,温度、光照是影响花青素合成的重要因素。

^(137)Cs技术定量侵蚀速率常用模型及其讨论

土壤侵蚀将导致严重的土地退化和其它环境危害 ,侵蚀危害的评估需要关于侵蚀速率和侵蚀的时空分布模式的大量信息。1 37Cs具有独特的输入来源和地球化学性质 ,使其成为研究自1 37Cs首次沉降以来约 30年的平均土壤侵蚀速率的最优示踪剂。比例模型、简化的质量平衡模型、基于1 37Cs地表富集的质量平衡模型、剖面分布模型是近年来常用的几种模型 ,各有其优势和局限性。这些模型都是在一些假设的基础上推导出来的 ,这些假设是否成立需要理论论证和实验验证 。

山葡萄新品种“雪兰红”结果枝摘心不同留叶数对果实品质和产量的影响

对山葡萄新品种"雪兰红"在结果枝最前端花序前留不同叶数进行摘心处理,进行果实品质和产量分析结果表明:留1～2片叶摘心,坐果率、果实含糖、出汁率和产量低,总酸含量高;留6～7片叶摘心,坐果率和产量高、含糖低、总酸高、果穗松散、出汁率低;留4～5片叶摘心,坐果率和产量适中、果穗大、含糖和出汁率高、总酸低。通过试验可以确定,"雪兰红"开花前7～10d在结果枝最前端花序留4～5片叶摘心适宜,可在生产中推广应用。

月亮女神探月计划及对我国月球与深空探测的思考

日本月亮女神月球探测器在顺利完成各项探测任务后,于北京时间2009年6月11日受控落月。该探月计划在一箭三星组网探测月球背面重力场、有效载荷创新设计、科研活动组织、成果产出、公众参与和科普宣传等方面有许多亮点,对我国探月工程有重要参考价值。文章综合回顾、分析和评述了月亮女神探月计划的任务、探测器、轨道与飞控、重要事件等,提出了对月球和深空探测的6点思考:1)我国探月工程需要体现中国特色,获得创新性科学成果;2)月球与深空探测中科学目标的地位十分重要;3)月球与深空探测要敢于采用新材料、新技术;4)对月球与深空探测要宽容失败和挫折;5)要加快我国月球与深空探测的发展步伐;6)要更加重视公众参与和激励创新。以上思考可对我国月球与深空探测工程的进一步开展有所启示和借鉴。

带钢连续热镀锌层厚度控制技术的研究

镀锌层厚度控制一直是带钢连续热镀锌生产的重点和难点。针对DAK气刀的特点,分析了热镀锌生产工艺和设备对镀锌层厚度的影响,总结了镀锌层厚度控制的主要方法,提出了提高镀锌层厚度控制精度的措施。