自然科学
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大自然的设计师李雪 肖薇 张帆 陈雨箫 周晓煦目前,国内 STEAM 教育风起云涌。纵观 STEAM 教育的实施内容,多是与工程、数学、技术等学科方向融合,如与机器人、3D 打印等多类技术项目的融合日趋成熟,而融合生物学科的 STEAM 教育较为鲜见。国内外关于 STEAM 教育理念在生物学科领域教学活动中的运用还处于刚刚起步阶段, 尤其是校外生物学科课程设计中与 STEAM 教育理念结合紧密度不够。鉴于此,我们设立了“趣味生物与创意工程结合的 STEAM 教育活动之开发、实践与研究”课题,并获得北京市课外、校外教育“十四五”科研规划课题立项。 当前,培养学生综合素质的综合性课程开发呼之欲出,在 “中国 STEM 教育 2029 创新行动计划”的引领下,以多视角将多学科融入生物课外活动中,学生能在学习生物知识过程中学会仿生,尤其是解决生活实际问题显得极为重要。 生物是孩子们喜爱和乐于亲近的,生物世界是创意妙思的源泉。我们的案例设想从有趣的生物体结构与功能寻找项目,展开设计和仿生研究,注重创意工程与生物学科结合解决真情实景下的问题,由发现问题转向活动项目,演变成引发学生探究的启动器,激发学生的兴趣与探究欲,让学生了解设计、实践、测试与迭代的工程设计循环过程,形成的生物创意活动,着力培养学生从生物体的趣闻趣事引发工程思维,激发仿生意识与创意设计能力,提升创造性地解决生活实际问题的能力,批判性地思考生命、生态与未来。 生物创意系列活动,就是以兴趣引导学生提升“生命观念、理性思维、科学探究、社会责任”的教育理念,在观察-识别-描绘-发散-创意-设计-搭建-测试-迭代改进等互动活动基础上,将生物与工程、数学、技术、创意相融合,解决生活实际中的问题,增进对生命价值的体会和认识,达到培养学生以生物学独特的视角为全球资源、环境问题寻找答案的教学目标。 生物创意系列活动是在仿生学基础上建立起来的。仿生学是 20 世纪诞生并发展起来的一门属于生物科学与技术科学之间的边缘科学。人类在研究和认识生物的过程中,不仅享受到了生物为人类提供的蔬菜、肉、蛋、奶等,而且从生物在环境中的巧妙行为,有意识地去研究和模拟生物系统的功能和结构。如根据鸟、蝙蝠的飞行,经过无数次的试验,终于发明创造了飞机;根据蛙眼的结构功能,发明了跟踪人造地球卫星的电子蛙眼;模仿苍蝇嗅觉器官,制作出极其灵敏的小型气体分析仪;通过对鸟类感觉器官的了解,研制出现代高灵敏度的跟踪导航和发展系统的雷达导航仪器。鸟类在长距离迁徙中的巧妙定向 -
离子与固体相互作用[美]迈克尔·纳斯塔西,[美]詹姆斯·W.迈耶,[美]詹姆斯·K.希尔沃宁 著, 王晨旭,王宇钢离子与固体相互作用涉及到离子与晶格原子的二体碰撞、离子在固体中的能量损伤(包括核能损和电子能损)、射程及其分布、沟道效应、辐照损伤、溅射物理、峰效应等基本概念和基础知识。它是核技术,特别是离子束应用的理论基础。目前国内外在核技术应用领域几大研究热点,如质子重离子放疗、核能材料与飞行器芯片的辐照损伤、聚焦离子束(FIB)制备纳米结构等,其理论基础均来自离子束与固体的相互作用。国内中科院及各大高校的相关学科专业都在开展这些方面的研究工作并培养这方面的研究生。《离子与固体相互作用——基本原理及应用》分为八章详细阐述了上述内容,此外有五章内容以基础理论为依托,分别讲述了五项重要的离子束应用实例,以利于学生不仅能更好地掌握离子与固体相互作用的基本概念和基础知识,同时也同学们了解离子束广阔的应用。 -
高级植物生理学沈锦波 袁虎威 陆开形 郝明灼 郑炳松高级植物生理学是一门研究植物生命规律及其调控的综合学科。本书全面总结了当前植物生理学和植物分子生物学研究的进展,内容涉及植物水分代谢、植物营养生理、植物光合代谢、植物激素、植物成花生理、植物逆境生理、植物次生代谢等领域。 本书共分11章,包括绪论、植物的水分代谢、植物的矿质营养、光合作用、植物的呼吸作用、植物体内有机物的运输、植物生长物质、光形态建成、植物的生长生理、植物的生殖生理、植物的成熟和衰老、植物的抗性生理。本书内容翔实,理论性强,主要为从事植物生理学和植物分子生物学及相关领域的研究人员提供参考,也可作为综合性大学、高等师范院校、高等农林院校植物生理学、生物化学、分子生物学及其相关学科的教师、研究生、本科生以及研究机构的研究和教学人员的重要参考书。 -
中草药种子DNA条形码分子鉴定宋经元等《中草药种子DNA条形码分子鉴定》是中草药种子DNA条形码分子鉴定研究与实践的学术专著,全面展示了该领域的研究成果,分为总论和各论两篇。总论主要介绍中草药种子DNA条形码分子鉴定体系及标准操作流程和研究实例;各论以《中华人民共和国药典》(2020年版)收载药材为主要对象,提供了210种中草药种子的形态、采集与储藏、DNA提取与序列扩增、ITS2或psbA-trnH峰图与序列。《中草药种子DNA条形码分子鉴定》既注重学术性亦体现实用性,具有较高的学术和实用参考价值。 -
零基础材料加工概论石章智物质是世界的基础,材料加工使物质转变为有用的材料,成为人类社会的基石。本书系统介绍了铸造、增材制造、粉末冶金、塑性成形、材料复合、表面工程等大类材料加工技术,在每个大类技术中又介绍了系列小类技术。本书以产品制造为导向,以液态加工、固态加工和表面加工的顺序安排大类技术;以技术创新为脉络将小类技术合为整体,着重分析技术共性,梳理“从0到1”和“从1到99”的创新思路,有助于读者扩展知识面、提升创新能力和科学素养。本书适合广大读者阅读,没有专业基础知识的读者亦可阅读。本书不仅能让非材料专业的读者了解材料加工,为“材加 ”交叉创新打下基础;也能让材料专业的读者更全面深入地掌握从原料到产品所涉及的主要材料加工技术。 -
趣味振动力学刘延柱 著本书以通俗有趣的方式讲述振动力学,包括线性振动的传统内容,从单自由度振动到多自由度和连续体振动。也讲述非线性振动的必要知识,如干摩擦阻尼、自激振动、参数振动和混沌振动等内容。在叙述方式上力图避免或减少数学公式,着重从物理概念上解释各种振动现象。一些必要的数学推导在附录中给出,以加深对物理过程的理解。本书除作为科普读物供阅读以外,也可作为理工科大学振动力学课程的导论教材或课外辅助教材。本书第一版曾获得中国力学学会科普教育奖。 -
科技支撑西部气候变化应对中国科学院气候变化应对专题研究组西部地区在国家发展全局中具有特殊重要的地位,是气候变化的敏感区、脆弱区,面临较高的气候变化风险,这对西部地区防灾减灾和气候变化应对工作提出了更高要求。《科技支撑西部气候变化应对》是在中国科学院重大咨询项目“科技支撑中国西部生态屏障建设战略研究”的资助下,采用文献评估、研讨?会商等多种方式,在总体研判气候变化领域全球科技发展态势的基础上,围绕西部生态屏障区气候变化事实特征与风险进行全方位、系统性评估,在此基础上凝练提出了西部生态屏障区气候变化应对领域未来需要或拟解决的关键科学问题和重点发展方向,同时也提出了具有前瞻性和战略性的对策与建议,提出着重强化国家战略科技力量,在西部地区加强全国重点实验室、国家科学数据中心和国家实验室等的建设。 -
微板块构造李三忠《微板块构造》一书以地球系统科学思想为指导,综合回顾了板块构造理论的发展历史和核心内涵,重点介绍了微板块的概念、分类、起源、生消过程与机制,大力拓展和发展了传统板块构造理论。《微板块构造》是*部系统介绍微板块几何学、运动学和动力学及其构造范式的专著;从多圈层相互作用、全球构造格局演变,通过海陆耦合、深浅耦合、古今耦合、有机无机耦合,全面深入探讨了微洋块与洋底动力过程、微陆块与大陆动力过程以及微墁块与地幔动力过程及其效应;*后,聚焦探索了微板块起源与前板块构造体制、早期俯冲启动与微板块进化以及微板块、大板块与超大陆聚散旋回等关键基础科学问题。 -
黑潮入侵南海的影响因素及其对南海的影响高淑敏西北太平洋地区是台风的多发地带,经过黑潮主轴的台风会对黑潮入侵南海产生重要影响。西北太平洋中西向传播的涡旋到达西边界时与黑潮发生相互作用,黑潮阻挡涡旋的向西传播,涡旋改变黑潮的强度和路径。本书着重研究了台风、反气旋涡对黑潮入侵南海的影响历程,以及黑潮入侵对南海的影响程度。本书针对台风和中尺度涡过程,黑潮对南海的水体、热、盐通量,以及台风过境后黑潮入侵对南海的影响等开展了研究。本书主要面向海洋科学专业物理海洋学方向的读者。 -
康托集的豪斯道夫维数刘培杰数学工作室本书共分3篇,详细介绍了豪斯道夫维数的定义、性质、相关定理,以及各类康托集的豪斯道夫测度,还介绍了希尔宾斯基地毯上的豪斯道夫维数等等.本书适合高等院校的师生及数学爱好者参考阅读。
