摘要：近年来,基于工程设计的STEM整合教育逐渐成为国际科学教育改革与发展的大趋势。美国塔夫茨工程教育与推广中心建立了融入工程设计的科学研究项目,旨在通过将工程设计作为科学探究情境,实现科学与工程两种实践的有意义融合,探索STEM整合教育的有效方式。该项目的经验可为我国科学教育领域实施大科学教育提供两方面启示:“整合”需要系统思考和精心安排,研究界和实践界的沟通与合作是实现有效STEM整合教育的重要前提。

摘要：为提高X射线脉冲星导航对有色噪声及太阳系内星历误差的鲁棒性,设计了2级强跟踪差分滤波器(TSTDKF)。首先在分析导航原理基础上,导出了中心天体星历误差对导航结果的误差传递关系,并利用扩展卡尔曼滤波器(EKF)进行了仿真验证;在同一运行轨道上,又结合引力摄动模型对第三天体引力摄动数据进行了分析,证明该部分噪声为有色噪声。根据以上结论,将普通2级卡尔曼滤波器(TKF)的无偏滤波器设计为一种改进的差分卡尔曼滤波器以降低有色噪声对导航系统的影响,同时又在其独立偏差滤波器中根据观测残差构建了多重自适应调节因子以增强其跟踪性能,两者共同构成TSTDKF的2个并行滤波器。通过仿真实验证明,TSTDKF的位置误差性能最大可比EKF和TKF改进56.49%和35.18%,速度误差性能改进27.66%和17.07%;对星历误差的跟踪效果也整体好于TKF。

摘要：英国学校的"设计与技术"是国家课程中一门新的学科,它是在传统的手工、家政等学科的基础上,结合新的建构主义课程思想和知识经济时代对学生发展的要求,经过重新整合而形成的一门现代课程。经过多年的研究与实践,这门新学科由不成熟到成熟,在课程开发和教学实施上形成了许多值得借鉴的经验。研究英国的"设计与技术"课程,对改进我国的综合实践活动课程具有一定的启发与借鉴作用。其中最突出的一点是,我国综合实践活动课程应当明确课程目标,应当以技术教育为这门学科的总目标。

摘要：近30年来,英国中小学通用技术教育经过整合、改革和发展完成了一次重大的学科转型。本文回顾了自《1988年教育改革法》颁布以来英国中小学通用技术教育的改革和演进,阐述了该学科的课程目标与内容,并分析和探讨了英国中小学通用技术教育学科转型的成因与基本经验。

摘要：针对带有末端攻击角度约束的多导弹协同制导问题,运用模型预测扩展控制(MPSC)和协同比例制导(CPN),设计了一种满足末端攻击角度约束的多导弹协同次优制导律。阐述了MPSC制导方法的基本理论,详细给出了控制量表达式以二次形式近似时MPSC制导律的设计过程。采用CPN对MPSC制导方法的初始控制量进行猜测,并确定协同攻击时间。仿真时考虑两枚导弹对地面静止目标进行协同攻击。仿真结果表明,两枚导弹攻击时间偏差和末端攻击角度偏差均可控制在给定范围内,即本文所设计的制导律在实现多导弹协同攻击时,还可以很好地满足末端攻击角度约束。

摘要：铝电解生阳极生产线从设计角度很少考虑自动在线连续检测其体积密度,通常采取简单的人工抽样方式来监测,很难有较好的效果。本文结合生阳极生产工艺线介绍自动检测系统的设计方法和实际应用中需要注意的问题,设计中重点列出两种方案并进行对比以及控制算法。

摘要：针对带有末端多约束的三维非线性制导问题,设计了一种通用模型预测静态规划制导算法。该制导算法通过向后迭代求解权矩阵微分方程对控制量进行更新,将动态优化问题转化为静态优化问题,计算效率得以提高。阐述了通用模型预测静态规划制导算法的基本原理,详细给出了基于通用模型预测静态规划算法的制导律设计过程。所设计的制导律满足末端法向加速度约束,因此,间接满足末端弹体姿态角约束。仿真时考虑目标的机动方式和落角约束,仿真结果表明,末端位移偏差小于0.5 m,末端落角可控制在0.01°范围内,末端法向加速度小于0.01 m/s2,该制导律能够很好地满足末端位移、落角和法向加速度约束。

摘要：2020年7月,美国技术与工程教育协会发布《技术与工程素养标准:STEM教育中技术与工程的作用》(STEL),该标准是2000年《技术素养标准:技术学习的内容》(STL)的修订版本。STEL提出了由技术与工程核心标准和基准、技术与工程实践、技术与工程情境建构的技术与工程素养新框架。核心学科标准和基准规定了学生在技术与工程教育中应知应会的内容。技术和工程实践包括系统思维、创造力、制作、批判性思维、乐观、合作、沟通与关注伦理,体现出所有学生需要展现的技术与工程关键能力和个性特性。技术与工程情境描述了最适合核心标准和实践应用的技术与工程内容领域。同2000年STL相比,STEL在制定中秉持开放式的“大概念”理念,减少了标准数量,关注核心标准,体现出技术教育和工程教育整合的趋势,并强调通过工程设计与工程思维实现二者整合,在标准框架中纳入技术与工程实践,明确了技术与工程教育的跨学科性及其在STEM教育中的学科整合作用。批判性地借鉴STEL经验,应反思我国在K(幼儿园)-12年级技术与工程教育整合中存在的不足,建立K-12年级连贯的技术与工程教育体系,重视培养学生的乐观精神,提倡技术与工程素养标准的制定及使用与其他学科标准相联系,并在标准的制定中发扬民主与协作精神。

摘要：随着科学教育改革的不断深入,工程设计逐渐引起广大科学教育工作者的关注。科学探究旨在创造和检验关于自然界及其运行规律的解释和预测,而工程设计旨在制造产品,以解决问题或满足用户的需求。因此,在教学中,教师除了关注科学教育中工程设计的特征外,还要关注其设置的问题以及分析问题的方式,采用恰当的策略引导学生通过撰写日志的方式随时记录想法、解决问题。

摘要：利用现象图析学分析方法,在没有预设的前提下得到高中生对科学家认识的三个方面,即他们对科学家本人的具体认识、对科学家背后科学精神的抽象认识和宏观层面上对科学家与国家、社会和人类关系的认识。这三个方面可具体分为五个层次:科学家外貌,科学家个人品质与能力,科学家的工作,科学精神和科学家与国家、社会及人类的关系。最后,讨论了研究结果的特点、研究结果与已有研究的异同及研究结果的合理性和局限性。