以学习者为中心的智联学习环境:内涵、框架与实施路径

学习环境的构建是教育数字化转型、学与教方式变革的基础。推动学习环境的改造与智能升级,构建以学习者为中心的智联学习环境,实现精准推送学习服务,是发展数字教育、建设高质量教育体系的现实需求。围绕学习环境智联计算关键问题,从学习环境多模态感知与监测、多场景学习过程记录与分析、跨场域学习场景建模与推荐、人机协同学习社群建构与支持四方面界定智联学习环境的内涵。遵循“数据处理、模型训练、智能服务”的逻辑,设计出涵盖物理环境改造与数据汇聚、数据指标与算法模型构建、精准自适应支持与智能服务的整体框架。以场景化人工智能教育应用为抓手,提出跨场域学习环境设计与评测标准、智慧学习环境计算引擎及大规模智慧教室监测平台研发、循证导向的规模化示范应用的实施路径。最后,探讨了实现智联学习环境的关键挑战,包括云边端算力基础设施、智能模型的教育可解释性、人机协同与交互体验设计、数据安全与隐私保护。

群智涌现的知识生产:形态、机理与促进策略

“互联网+”时代的知识生产与媒介技术发展密切相关,呈现出从个体生产走向群智共创、人类认知与机器智能相融合的发展趋势。群智涌现作为一种新兴的知识生产模式,强调互联网环境中多元主体围绕问题/主题进行交互汇聚,涌现出远超个体知识的群体智慧。该研究基于网络媒介发展的知识生产演变历程,深入剖析了群智涌现的基本形态,包括基于社会交互的人类群智涌现、基于关联挖掘的机器智能涌现,呈现出人机融合的发展趋势。在此基础上,从生成条件、过程机制和演化形态等维度剖析了群智涌现的内外部知识转化、多主体协同创新、知识网络动态进化等生成机理;并从问题情境导向、人机协同参与、多样活动设计、协作机制保障等四个方面提出了教学实践中群智涌现的促进策略。研究为理解和分析群智涌现知识生产模式提供了理论基础与思路参考。

沉浸式虚拟现实何以赋能科学实验学习——临场感与认知负荷的平衡

实验教学是培养学生科学素养和创新能力的重要途径,而沉浸式虚拟现实(Immersive virtual reality,IVR)在创新科学实验教学方式方面展现出巨大潜力。尽管IVR环境增强了学习者在学习活动中的临场感,但同时也增加了他们的认知负荷。当前的研究尚未明确临场感和认知负荷在IVR环境中如何共同作用并影响学习效果。为此,研究聚焦于科学实验情境,从多个维度细致考察学习者在IVR实验学习中的临场感和认知负荷体验,采用主观报告的方式,收集了95名大学生的IVR实验体验数据,并采用偏最小二乘结构方程建模(partial least squares structural equation modelling)方法进行数据分析,揭示IVR实验学习中临场感和认知负荷之间的复杂关系。研究发现,物理和自我临场感会通过激发关联认知负荷提升实验学习效果;来自教学设计的外部认知负荷会通过削弱物理临场感体验降低学习效果;来自交互设计的外部认知负荷会通过削弱自我临场感体验降低学习效果。上述研究发现为IVR实验内容设计和IVR支持的科学实验教学提供了重要启示。

沉浸式虚拟现实环境中认知投入的自动测评研究

沉浸式虚拟现实(Immersive Virtual Reality,IVR)环境在提升学生的行为、情感和认知投入方面具有显著优势。由于认知投入的内隐性,当前研究主要采用自我报告方法来测评学生在IVR环境中的认知投入,无法实现对认知投入的全面捕获和实时追踪。研究旨在探索采用计算机视觉技术实现对IVR环境中认知投入的实时追踪和自动测评方法。根据信息加工理论和具身认知理论,研究从视觉行为和身体行为两方面间接表征学生在IVR环境中的认知投入,并通过计算机视觉和深度学习技术自动识别和检测学生在IVR环境中的视觉行为和身体交互行为,检测准确率高达98%。相关性分析发现,学生在IVR学习中对学习内容的视觉覆盖度与其后续的知识保留和知识迁移成绩显著正相关;学生在IVR学习中使用手柄交互的累计时长与其后续的知识迁移成绩显著正相关。上述研究结论表明:基于计算机视觉技术自动识别学生在IVR学习中的认知投入是一种可行且有效的方法,该方法能够为IVR学习环境的设计和优化提供客观且丰富的过程性数据,有助于破解IVR教学实践中教师无法精准监测学生的学习投入并提供及时指导和反馈这一现实困境。

自然:得一而然——兼论学界关于《老子》“自然”内涵的理解

学界关于《老子》“自然”的含义有三种基本理解:“自己而然”“自主自觉”和“无待而然”。前两种观点主要突出了“自”的意思,而这是与《老子》“自然”本意和道的基本精神不相一致的。第三种观点承认“自然”中有“常”、有“一”,但却逻辑地把“自然”看作高于道的实体。“自然”与道有内在的一致性,是道流行化用的一种表达。道生畜天地万物,则不能“过乎物”,不能失其“一”,也不能失物之“常”。物不失其“一”,则能无“过”、无“亢”与“不及”。道不离其“一”,物不枉其“常”,既是道之自然的表现,也是物之自然的表现。“自然”既是道、圣人有“一”“得一”的体现,也是天地万物有“常”、守“常”的表现。经文“道法自然”“万物之自然”等体现了《老子》“自然”的本意,即“自然”是“得一而然”。

中国第一台高性能白光中子源——CSNS反角白光中子源及其应用

基于中国散裂中子源(CSNS)建设的我国第一台高性能白光中子源——反角白光中子源(Back-n)是国际上综合性能最好的白光中子源之一,能区范围覆盖meV~百MeV,飞行时间测量分辨率可在全能区达到1%以内,中子注量率国际领先。自2018年3月建成以来,Back-n已开展了一系列的核数据测量实验、探测器标定实验、中子辐射效应实验和中子照相研究,科研产出效率非常高,实验数据质量达到了研究要求,为我国多领域的科学研究和应用研究提供了一个强大的平台。本文对该白光中子源的性能特点、已投入运行和规划中的核数据测量实验谱仪进行了综述,并指出了主要应用方向。

篮球弱侧手运球与绳梯训练对女大学生灵敏性的影响

对佳木斯大学女子篮球队12名队员进行为期16周的弱侧手运球与绳梯训练,研究其对女大学生脚步灵敏性的影响.实验结果表明:篮球弱侧手运球与绳梯训练对女大学生灵敏性有影响,实验组学生脚步灵活移动有显著性提高.

赤峰地震台定点形变2021年短期大幅变化分析

2021年6月,赤峰地震台洞体应变和水管倾斜定点形变出现短期大幅变化现象,选取2017—2021年观测数据进行跟踪分析,发现2017年以来,该台定点形变观测曲线多次出现短时大幅变化现象,对变化因素进行归纳总结,使用年变形态、载荷和速率变化分析方法,剔除观测数据干扰因素,判定2021年6月数据变化为前兆异常。结合震例进行预测效能检验,认为该台定点形变短期大幅异常变化,对未来100天内台站周边600 km范围内4.5级及以上地震的发生具有一定指示意义。

沉浸式虚拟现实赋能学习的内在机理--沉浸感和情感体验对学习效果的多重影响

当前,沉浸式虚拟现实技术(IVR)在教育领域的应用备受关注。已有研究表明,IVR环境引发的沉浸感和情感体验对学生学习有重要影响,但二者如何影响学习效果还有待深入探索。以沉浸感(专注度、暂时抽离、穿越感、情感投入和享乐感)和情感(唤醒度和愉悦度)体验为自变量,以学生的学习效果(知识保留成绩和知识迁移成绩)为因变量进行实验研究发现:沉浸感体验中的专注度是影响IVR环境中学习者知识保留的重要因素,情感体验中的消极高唤醒情绪有助于提升IVR环境中学习者的知识保留;沉浸感体验中的享乐感是影响IVR环境中学习者知识迁移的重要因素,情感体验中的消极低唤醒情绪不利于IVR环境中学习者的知识迁移。基于此,IVR教学实践中既要注意平衡学习者的沉浸感体验和认知负荷,又要充分考虑学习者个体特征差异,还要重视学习者的情感体验。未来,还需在真实的教学情境中开展大规模长周期的实证研究,进一步验证认知与沉浸感、情感之间的复杂关系。

自然人机交互在图博档中的应用分析

[目的/意义]探讨自然人机交互的内涵,分析其对图博档活动可能产生的影响。[研究设计/方法]对国内外现有文献进行搜集、鉴别和整理,采用案例研究方法列举出某项具体的自然交互技术或产品在图博档中应用的实际案例。[结论/发现]图博档机构所秉持的'以人为本'的理念与新型交互中'人为中心'的思想内在契合,图博档应基于'资源-服务-空间'三个递进层次,从促进馆藏实体与数字资源的融合开发、支撑特殊人群的无障碍服务、营造协作共享的知识服务形态以及创造情感和认知体验情境等四个方面推动自身的服务创新。[创新/价值]对自然交互技术的概念和特征进行了界定,详细梳理了其在图博档领域已开展的应用探索情况,并提出应用前景方面的展望。

图博档馆藏实体多模交互式呈现的可用性评估

对多模交互系统进行可用性评估,体现其相对于传统交互方式的比较优势,为交互界面的设计与优化提供建议,更好地满足图博档机构用户需求。在虚拟呈现任务情境下,通过实验研究方法获取任务过程中的主客观数据,在量化的指标体系下对两种交互系统进行可用性评估及对比。多模交互在呈现效果与用户满意度上明显优于传统交互方式,而在任务执行效率及易学习性上不及后者。结果表明,互动型任务将显著提升多模交互的可用性,未来对多模交互的研究应关注沉浸等更高维度指标,以贴近用户的真实体验。

三维复杂裂隙岩体渗流传热耦合的数值研究

将复杂裂隙岩体视为由离散裂隙网络和岩石基质两部分组成,采用四面体单元离散岩石基质,无厚度三角形单元离散复杂三维离散裂隙网络,考虑温度对流体密度和动力粘度的影响,建立了描述三维裂隙网络的裂隙岩体渗流传热耦合模型。通过与二维单裂隙渗流传热耦合问题的解析解对比,验证了该模型的可靠性。随后,利用该模型对复杂三维随机裂隙岩体的渗流传热耦合过程进行了研究,研究发现:裂隙网络是主要的导水通道,在贯通裂隙簇中出现了明显的优势流,大量的流体在流经基岩的途中与会周围的高温岩体进行热量交换,导致在裂隙网络贯通区域的岩体首先温度下降,形成一条低温带,然后由于岩体的热传导作用,低温带再向四周进行扩散。

粉煤热解含尘干馏气两级净化实验研究

为解决粉煤热解过程中的含尘干馏气净化难题,设计了由旋风分离器和颗粒床过滤器组成的高温两级除尘实验装置。基于该装置对旋风分离器和颗粒床过滤器的除尘性能进行了研究,同时探讨了滤料、温度、焦油气等因素对系统除尘性能的影响。结果表明,两级除尘装置中旋风分离器能够完全去除28μm以上的粉尘,颗粒床过滤器能够进一步去除28μm以下的粉尘,整个系统的总除尘效率高达99. 89%。同时,颗粒床过滤器采用半焦作滤料比石英砂具有更高的过滤质量。此外,温度升高会降低旋风分离器和颗粒床过滤器的除尘效率,其对颗粒床过滤器的影响尤为显著。然而,在含焦油气的工况下,部分焦油气会在颗粒床过滤器内部产生冷凝,可以在一定程度上提高颗粒床过滤效率,还可提升焦油品质。

基于触觉交互的三维弹性物体形变仿真算法（英文）

形变仿真是计算机图形学、系统仿真、虚拟现实等领域的关键技术,但在现有物体形变研究中,将自然交互引入三维弹性物体变形的研究较少。针对该问题,引入触觉交互至形体编辑领域,在给出视-触觉同步的自然交互框架基础上,提出了一种基于触觉交互的弹性物体变形仿真算法,包含建立栅格层次结构、构建局部"质点-弹簧"系统和数值迭代动态仿真。实验结果表明,该算法运行稳定,鲁棒性好,能实现视-触觉同步交互感知体验和良好变形效果,且整体交互过程简单、自然和有效。

数据驱动的教学行为分析:现状、逻辑与发展趋向

教学行为分析是教学研究的一项重要内容,可为教学过程性评价与精准教学服务提供参考与依据。国内外有关教学行为分析的文献样本,从时间分布、研究主题和主题共现等多角度,呈现出教学行为分析的研究现状。在此基础上,面向教学的具体过程,基于数据科学视角,对教学行为的过程性分析框架展开的探讨,可以分析不同情形下教学行为分析方法的合理选择,把握新时期教学行为分析的发展趋向。经研究发现:互联网、大数据和智能技术的发展,对教学行为分析的影响日益凸显;教学主体、教学情境、教学行为与分析方法等方面,是教学行为分析关注的重点。基于此,教学行为分析应以过程性数据为基础,重视多模态数据的采集分析与行为分析方法在不同数据形态下的适切运用,以形成从数据到结论的全链条输出。因此,教学行为分析应立足过程性行为数据,聚焦多模态智能计算,通过“关联”与“因果”探究行为背后的作用机制,不断推动研究结论服务于教学实践和科学决策。

城市防震减灾方式分析与解读

地震作为一类极具破坏性的自然灾害,其造成的后果相当严重,使用有效方式提升城市防震减灾水平,不但能使城市灾害损失定量化评价成为可能,而且也能成为有效评估城市防震减灾能力的客观性度量标准,进而指导城市开展防震减灾决策工作,有着相当重要的意义。本文分为5个部分,全面阐述了城市防震减灾情况,旨在为提升城市防震减灾工作水平提供参考资料。

叶片前间隙对风机性能的影响

某3台小流量氮气循环高速风机的空气试验结果差别较为明显,对比其结构参数发现叶片前间隙尺寸相差较大,而该尺寸值对风机性能有明显影响。为研究间隙值对性能的影响,对风机过流部分进行CFD三维流场数值模拟计算,其结果为:当间隙值较小时压比提升显著,间隙值对叶轮流场内部静压系数分布会产生影响,这是压比改变的原因;小间隙尺寸时叶顶间隙流动对叶片内部流场干扰较小,整机效率也会改善。间隙值的大小导致叶顶间隙流动不同,而叶顶间隙流动则会改变不同叶片高度表面载荷分布。上述研究结果对后期风机的结构改进与性能提升有很大意义。

赤峰中心地震台地面与井下地震观测系统监测能力对比分析

为分析总结地面与井下地震观测系统的特点,以赤峰中心地震台地面与井下观测系统为研究对象,在噪声分析、噪声功率谱分析、地震监测能力和观测动态范围等方面进行分析。结果表明,2套观测系统的RMS均可达到Ⅱ级环境地噪声水平,井下观测系统噪声小于地面观测系统。对2套观测系统的功率谱密度、有效动态范围的对比均表明,井下观测系统的动态范围比地面观测系统超出约10%,因此,井下观测系统地震监测能力优于地面观测系统,井下观测系统能更有效地记录观测数据。

赤峰中心地震台面波震级偏差分析

地震震级是地震三要素之一,如何准确测定震级对于地震速报与应急工作至关重要。选取赤峰中心地震台2016年1月1日到2019年5月31日测定的674个地震事件的面波震级进行分析,并与中国地震台网中心发布的正式目录进行比较,并根据不同的震中距和方位角,给出面波震级偏差及校正值。结果表明:随着震级和震中距增大,震级偏差增大;赤峰中心地震台以北地区的不同方位角范围内,地震面波震级偏差分别为0.15、-0.13,以南地区的不同方位角范围内,地震面波震级偏差分别为0.22、0.16;根据参考校正值重新计算震级,通过震级对比结果表明校正效果较好。

赤峰地震监测中心站与阿古拉地震监测站面波震级偏差及相关性分析

选取赤峰地震监测中心站与阿古拉地震监测站分别记录的2019年2月1日至2021年2月1日418个地震事件,对2个台站所测定的地震震级分别与中国地震台网中心发布的正式目录震级进行比较。结果表明,赤峰地震监测中心站震级平均偏差为0.178,标准差为±0.312;阿古拉地震监测站震级平均偏差为0.194,标准差为±0.387。M_(S(CIF))与M_(S(AGL))间的线性相关系数为0.938,表明二者震级偏差间有较强的线性相关性。另,统计分析了2个台站震级偏差与震级、震中距、方位之间的关系。