DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. 引言 根据地热资源的存在形式分为水热型地热资源和干热岩型地热资源，前者是以蒸汽和液态水为主的地热资源，后者是以热岩(干热岩及岩浆)为主的地热资源，中国近期发现和广为开发利用的地热资源，主要是水热型地热资源 [ 1 ] 。中国地热专家黄尚瑶、陈墨香等沿用国际地热界地热系统划分的原则和思路，根据地热系统的地质环境和热量的传递方式，将中国水热型地热系统分为两类：即构造隆起区热对流类和构造沉陷区热传导类。五型，即：火山型、非火山型、深循环型、断裂型、拗陷盆地型 [ 2 ] 。
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user: 2. 辽宁省地热资源的类型 图1. 辽宁省主要地热类型示意图 在中国地热分区上，辽宁省属于胶辽温泉密集带的北段、汾渭–张北温泉密集带的北端和华北中新生带沉积断陷盆地地热资源区三个地热资源分区 [ 3 ] 。地下热水主要为传导类沉积盆地型、传导类断裂型和对流类断裂型三种(图1)。 传导类盆地型主要分布在板块内部巨型断陷、凹陷盆地内，地热资源主要受盆地内部断块凸起或褶皱隆起控制，该类地热资源的热储层常常具有多层性、面状分布的特点，单个地热田的面积较大，几十平方公里，甚至几百平方公里，地热资源潜力大，有很高的开发价值。省内共有中、新生代盆地84个，传导类盆地型地热属二类矿产，地质研究程度较高，勘查技术相对较为成熟 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] 。 断裂型主要分布在板块内侧基岩隆起区或远离板块边界由断裂形成的断层谷地、山间盆地，这类地热资源的成生和分布主要受活动性的断裂构造控制，包括传导类和对流类。火成岩、变质岩区构造裂隙型地热属一类矿产，勘查风险较大，但点多面广，对温泉旅游开发有重要意义。
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user: 3. 辽宁省断裂型地热资源的特征 辽东、辽南地区构造单元受郯卢断裂的影响，多数控热断裂为北东向、热储断裂以北东向为主，其次为北西向。实例有岫岩县仙人嘴、丁家沟温泉，丹东市金山、独木桥沟、五龙山、炮守营、五龙背温泉，凤城市山东沟、北汤及东汤温泉，东港市椅圈、北井子温泉等地热田的主要热储构造走向均为北东向。 ① 导类断裂型 省内传导类断裂型典型矿床有本溪石桥子、沈阳市马耳山、丹东五龙山、金山、本溪水洞、铁岭范屯等，热储岩性一般为混合花岗岩或碳酸盐岩(石英砂岩、白云岩)，热储埋深在2000 m左右，水温在40℃~70℃。 混合岩、花岗混合岩等正变质岩受构造影响较易破碎，易形成含水破碎带，相对较好；副变质岩如片麻岩等，变质前多为泥质类沉积岩，含水性则相对较差；石英砂岩地层因为作为盖层保温性不好，所以通常井深需较大，大于3000 m，如大连3500 m；白云岩为脆性岩石，破碎含水性比较好。 ② 对流类断裂型 省内对流类断裂型地热典型矿床有东汤民生、岫岩县西山仙人嘴、丁家沟、凤城市草河乡山东沟、炮守营子、凤城市东汤民生、丹东金山、岫岩沟汤等，热储岩性为闪长玢岩(岩脉)、石英岩等，热储埋深几十至几百米，水温通常60℃以上。 对岩脉的了解，在对流型温泉区探测是十分重要的，与热储有关的岩脉主要有以下四种，见表1。 Table 1 Dikes related to thermal reservoir 岩脉名称 岩脉性质 成岩温度 成岩深度 抗压性 例如 石英脉 酸性 中低温 浅、中、深 易破碎 岫岩县西山仙人嘴、丁家沟、凤城市草河乡山东沟、 闪长玢岩 中基性 中温 浅层 易破碎 炮守营子、凤城市东汤民生、丹东金山、岫岩沟汤 辉长岩 基性 中温 中深层 易破碎 辉绿岩 基性 中高温 中深层 坚固 表1. 与热储有关的岩脉表 表中的岩脉在对流型温泉区经常见到，由于岩脉易碎，抗压性、抗风化较强。往往有以下三种情形：一是受断裂构造破坏后岩脉以碎裂岩的状态存在，其为地下水形成了通道；二是岩脉在形成过程中本身成岩形成的孔隙较大为地下水形成通道；三是岩脉在沿断裂构造充填时与围岩顶底板的岩石的不整合接触，同样为地下水形成通道。 印支期和燕山期的岩浆岩中断裂构造及岩脉十分发育，多数断裂构造带为张扭性，富水性较好。通过收集多个深井资料统计，岩浆岩的深度在100米以内，是断裂极为发育深度，断裂带分布形态为高角度、低角度或水平分布，五花八门，断裂构造形态多数为张性断裂，断裂带上宽下窄，充填物为强风化的碎裂岩，孔隙度较好，富含大量的地下水。100以下到1200 m内断裂构造仍然十分发育，但构造性质为张扭性或压扭性，富水性较好，目前在岩浆岩地区施工的对流、增温型地热井成功率较高，普遍揭露的均为600~1200 m之间的断裂构造，水温30℃左右。当深度大于1200 m时，小规模的断裂构造基本消失了，基本为区域性具有一定规模的断裂构造，断裂构造带以压型或张扭性断裂为主，压型断裂带居多不含水。张扭性较少，但含水，如果在大于1200米深度揭露张扭性断裂带，那就有非常成功的地热井了。如辽宁宗裕地产温泉井在1320~1550 m揭露多层破碎的闪长玢岩脉，钻探过程中井液消耗严重，跳钻，为该井的热储构造层，成井后抽水结果，水量达到1500 t/d以上，水温56℃；岫岩县西山仙人嘴温泉井在201~220米、丁家沟温泉井在504~540米揭露破碎的石英脉时见到温泉水，抽水温度均达到50℃以上；凤城市草河乡山东沟温泉区内及在南侧相距600米的距离分别施工两个温泉井。温泉区的zk7温泉井当钻井深度128米时，测温显示孔底温度为29℃，这时岩石变硬，岩心所见为石英脉。当钻进到133米时井口开始涌水，水温44℃，短短的5米的深度，水温提高15℃。山东沟南部的zk15温泉井当钻进到1027米时孔内严重漏水，揭露石英脉，石英脉垂向的孔隙宽度大于1.6 cm，为热储断裂，抽水温度达到48℃。丹东市炮守营子温泉区勘查中的zk12号温泉井，在937~942 m揭露的热储构造为破碎的闪长玢岩脉。凤城市东汤温泉、丹东金山温泉、岫岩沟汤温泉等等见到的热储断裂均为闪长玢岩充填的断裂构造。可以看出，石英岩脉和闪长玢岩是对热储十分有利的岩脉。
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user: 4. 勘探技术 地热资源探测的主要方法与技术包括一些常规方法如地热地质、地球化学、地球物理、钻探和遥感等。其中，地球物理勘探适宜于圈定地下深部热储的位置，其任务是确定与地下热水有关的地质构造，火成岩体的分布、规模和性质，查明各种断裂的方向和性质，查明第四系覆盖层各含水层的水文地质特征，判断地下热水的分布与埋藏状况等 [ 7 ] 。断裂型地热，顾名思义，找到断裂构造是关键 [ 8 ] [ 9 ] (在太古代混合岩地区找断裂型传导类地热，需在了解地热增温率和盖层条件的基础上)，通过物探工作查明断裂构造是否存在，根据异常推断破碎含水性，电阻率为主要推断依据(图2)。 图2. 技术流程图 有效的勘查方法及其异常特征如下： 1) 地温测量：一般是通过深孔或地表浅层钻孔测量地温或低温梯度预测深部热储构造的一种方法，对流型地热地温异常更加明显(热红外遥感一般会有热异常)，可采用地面测温或红外遥感温度反演； 2) 面积性重磁测量：利用密度、磁化率等物性差异，圈定基底隆起、凹陷范围，推断出断裂构造的位置、走向及规模，圈出岩体范围及脉岩分布； 3) 电法、电磁法剖面测量：电磁测深法主要是探测地下不同岩层电阻率的分布，对推测勘查区是否存在热储构造，进行热储构造空间定位预测，确定地热钻孔的合理布设位置效果较好。电法测量 [ 10 ] 结果的解译尤为重要，本文通过整理以往勘查资料，总结出以下4点经验认识： ① 测深有低阻含水破碎带，断面等值线往往会显示“U”字或“V”字型低阻等值线，这时应由联剖法配合进行综合解译。当联剖法显示正交点或低阻同步下降点时，可以判断“U”字或“V”字型低阻异常由断裂构造引起，该类型的断裂构造宽度较大。混合岩地区低阻异常宽度大于300 m时其成功率相对较高，碳酸盐岩地区低阻破碎带宽度更大(图3)； ② 破碎含水较好的地层，往往会产生电阻率的不稳定，应重视视电阻率拟断面图中的等值线突变、局部扭曲、低阻异常范围的变化等特征，往往反映了含水破碎程度高或不同方向的次一级的裂隙发育； ③ 通过选择电测深点数据的特征点进行分析类型、连线，可以解译垂向主断裂带的位置、深度以及近似水平方向的次一级的裂隙的发育程度； ④ 联剖有低阻交点，通常为“U”字、“V”字型正交点及低阻同步下降点、“纺锤状”正交点、“t”型正交点、低阻反交点或低阻交点带。 4) 地震剖面测量：随着温度的升高，岩石的纵波速度降低，横波速度也逐渐减小且趋于零。 图3. 断裂型地下热水探测模型图
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user: 5. 结论 辽宁省火成岩、变质岩区构造裂隙型地热分布广泛，但勘查风险较大，断裂构造倾角越陡，井位布设难度越大。 本文总结了省内断裂型地热资源的特征，断裂型地下热水的地质模型：① 传导类地热岩性多为混合岩、花岗岩或石英砂岩、白云岩，而在对流型地热区经常见到岩脉，如闪长玢岩和石英脉；② 辽东、辽南地区构造单元受郯卢断裂的影响，多数控热断裂为北东向、热储断裂以北东向为主，其次为北西向。 本文通过整理以往勘探资料，研究勘探方法及成果解译技术，提出了断裂型地热资源勘查的探测模型：① 有明显地温异常(对流型地热地温异常更加明显)；② 面积性重磁测量圈出岩体范围，并有明显断裂异常；③ 测深有低阻含水破碎带；④ 联剖有低阻交点；⑤ 增温型井深一般2000 m左右，对流型井深一般几十米至几百米。 本文提出的地质–地球物理探测模型可以为辽宁省断裂型地热资源的勘查工作提供有效的指导作用。
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user: 摘 要 本文利用MATLAB的2D数字图像相关程序Ncorr对生物材料——野猪牙齿的位移场和应变场进行了分析。通过高清摄像头，拍摄获取了野猪牙齿在受外力前、受微小外力作用后的数字图像。通过Newton-Rapshon算法确定两组数字图像中心点的位移情况，并对野猪牙齿在微小外力作用下的位移变化和应力应变进行了分析。最后，通过对数值计算结果的分析，给出了某些具体位置上的位移和应力变化情况，为研究野猪牙齿提供了有关理论依据。 关键词 :野猪牙齿，Newton-Rapshon算法，应变分析 Copyright © 2019 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 数字图像相关方法是一种基于现代数字图像处理和分析技术的新型非接触式光测技术，它通过对物体表面散斑在变形前后的图像进行相关运算、处理来确定物体的位移，再用得到的位移场计算得出相应的应变场。在数字图像相关方法的应用方面，自上世纪80年代由美国南卡罗来纳州大学的Peter教授和Ranson教授 [ 1 ] 提出以来，国内外均开展了大量的工作。Corr等人 [ 2 ] 利用这一方法研究了纤维复合材料与混凝土界面的粘结强度。与传统研究方法相比较，数字图像相关方法给出了更为精确的表面变形场。随后，Desai等人 [ 3 ] 利用数字图像相关方法讨论双材料界面裂纹应力强度因子，并将试验结果与理论结果、有限元结果进行对比，结果表明实验结果与理论结果吻合得很好。Chasiotis与Knauss [ 4 ] [ 5 ] 将数字图像相关方法与STM和AFM结合应用于微纳观尺度下MEMS的力学参数与断裂强度的测量。由于数字图像相关方法在复合材料、生物医学、电子器件、航空航天等一系列新型材料中的广泛应用，吸引了一大批国内学者进行研究。如清华大学金观昌教授、姚学峰教授等。清华大学的潘兵教授利用数字图像相关方法测量试样的全场变形 [ 6 ] 。上海大学的张东升将数字图像相关方法成功地应用于生物组织和材料的力学测试中，如骨头和牙齿等硬组织的疲劳及断裂特性 [ 7 ] 。 近年来有大量文献对数字图像相关方法的核心算法提出改进，其中以Ncorr为代表的开源2D数字图像相关软件包融合了文献 [ 8 ] [ 9 ] 中提出的现代算法，并在其基础上做出大量改进和优化 [ 10 ] 。Ncorr因其灵活高效、可信度高而被广泛接受并使用。印度的R. Harilal教授，M. Ramji教授利用开源二维DIC软件Ncorr实现在固体力学领域的成功应用 [ 11 ] ，Ncorr在多次实验中被证实是十分可靠的，本文便是基于Ncorr中的算法计算被测物体的形变量与应变场。在数字图像相关方法计算中，相关匹配运算是该方法的核心。清华大学潘兵等人曾提出图像的灰度插值方法对数字图像相关方法的位移测量结果存在显著的影响 [ 12 ] 。 本文借助数字图像相关法对生物材料——野猪牙齿的应力集中问题进行了研究，并探究数字图像相关方法在高精度测量固体形变的应用效果。首先，完成了数字图像摄像系统搭建、喷洒散斑、样本调试等基本操作。其次，利用高清工业相机采集实验所需的数字图像，并对图像进行处理以满足实验需求。再次，利用2D数字图像相关软件Ncorr对处理后的图像进行计算，给出野猪牙齿的应变场在微小外力水平下的变化趋势。
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user: 2. 数字图像的基本原理 2.1. 形函数 数字图像相关法是一种通过对被测物体表面变形前后图像的灰度信息进行比较分析而实现的一种非接触式测量技术。我们分别称形变处理前与处理后的图像为“参考图像”，变形后的图像为“目标图像”，其中参考图像的灰度记为 f ( x ， y ) ，目标图像的灰度记为 g ( x ′ ， y ′ ) 。首先，取某待求点 p ( x 0 ， y 0 ) 为中心的 ( 2 M + 1 ) × ( 2 M + 1 ) 像素大小的正方形为参考图像子区。其次，在变形前后的图像中通过一定的搜索方法计算相关函数的值，找到相关系数数值矩阵中最大或者最小值对应的点 q ( x 1 ， y 1 ) ，从而确定目标图像子区的中心点。最后，通过两中心点确定参考图像子区中心点的x轴和y轴方向的位移分量u和v的大小，具体如图1所示。 图1. 参考子区与变形子区关系图 通过变形处理后的图像子区，不仅其中心位置会发生变化，而且形状也可能发生一定的变化。因此，通过“形函数”和待定参数矢量 P = ( u ， v ， ∂ u ∂ x ， ∂ u ∂ y ， ∂ v ∂ x ， ∂ v ∂ y ) 将变形前后图像子区中对应点的坐标 ( x ， y ) 和 ( x ′ ， y ′ ) 联系起来，如下所示： { x ′ = x + u + ∂ u ∂ x Δ x + ∂ u ∂ y Δ y y ′ = y + v + ∂ v ∂ x Δ x + ∂ v ∂ y Δ y (1) 进一步地，由矩阵计算理论可得下式： [ x ′ y ′ ] = [ 1 + u x v x u y 1 + v y u v ] [ x y 1 ] (2) 其中， ∂ u ∂ x ， ∂ u ∂ y ， ∂ v ∂ x ， ∂ v ∂ y 分别为图像子区的位移梯度， ( u x ， v y ) 表示图像子区的伸缩变形， ( u y ， v x ) 表示图像子区的剪切 Δ x ， Δ y 分别为点 ( x ， y ) 横纵坐标到参考图像子区中心点 ( x 0 ， y 0 ) 的距离。 2.2. 相关准则 数字图像相关方法主要以相关准则作为判断依据，通过对变形处理后的图像进行搜索，得到与变形处理前图像子区的相关函数达到极值的子区。在本文中，采用归一化最小平方距离函数作为判断依据，其表达式为： C f ， g ( P ) = ∑ x = − M M ∑ y = − M M [ f ( x ， y ) ∑ x = − M M ∑ y = − M M [ f ( x ， y ) ] 2 − g ( x ′ ， y ′ ) ∑ x = − M M ∑ y = − M M [ g ( x ′ ， y ′ ) ] 2 ] 2 (3) 式中，M为计算子区表征值，图像子区大小为 2 M + 1 。 f m ， g m 分别为变形前后子集灰度值。参考图像子区灰度平均值为 f m = 1 ( 2 M + 1 ) 2 ∑ x = − M M ∑ y = − M M f ( x ， y ) ，变形后图像子区灰度平均值为 g m = 1 ( 2 M + 1 ) 2 ∑ x = − M M ∑ y = − M M g ( x ′ ， y ′ ) 。在归一化最小平方距离函数中，相关系数越接近于0，则相关性越强，进而接近度越高。
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user: 3. 试验测量与分析 3.1. 数字图像测量系统和试验材料介绍 本实验搭建的实验平台如图2，实验所用CCD相机分辨率为4324 × 3288 pix，图像中一个像素点代表0.01773 mm，即1 mm代表56.4个像素点。CCD相机与样本表面垂直，以消除离面位移对测量的影响。获取的数字图像通过CCD相机与随机软件usbVideo存入计算机，并保存为jpg格式，以后的运算直接提取jpg格式的图像进行运算。 图2. 数字图像实验平台 无论是肉食性动物还是草食性动物，牙齿都是必不可少的。野猪属于杂食性动物，无论是在捕食或是在自卫的情况下，它的尖牙都是至关重要的。因此，本实验采用野猪尖牙的一小部分进行研究。其宽度W = 23.30 mm，长度H = 39.42 mm，厚度T = 5.80 mm，裂纹长度L = 30.64 mm。具体示意图如图3所示。 3.2. 实验具体过程 1) 人工散斑：在实验开始前需要对样本喷洒人工散斑，具体做法为在试样表面喷上一薄层白色油漆作为底色，然后再喷上黑色油漆，从而得到黑白人工散斑。 2) 固定样本：实验中矩形框，即野猪牙齿，固定端四点固定在卷交机上，距离平台前端40 mm，并在矩形梁自由端施加1 kg的砝码，同时采集图像。 图3. 野猪尖牙示意图 为了消除边缘对数字图像计算过程带来的影响，裁剪出695 × 526 pix大小的图像，没加载负荷前的图像(参考图像)见图4，加载负荷后的图像(目标图像)见图5。 3) 实验参数设置：利用Ncorr软件对位移场和应变场进行分析。利用Ncorr软件计算应变场时，从参考图像中选择一个子集，并在变形图像中跟踪其相应位置。 图4. 加载负荷前的图像(参考图像) 图5. 加载负荷后的图像(目标图像) 3.3. 测量结果与分析 本小节在图2的数字图像测量平台上对野猪牙齿在Ncorr软件下进行应变分析，给出应变场的等高线图和应力变化趋势图。仿真模拟过程为：以野猪牙齿固定端的左下角为坐标原点，水平向右为y轴，竖直向上为x轴，朝里为z轴，建立空间直角坐标系。在野猪牙齿上方梁的自由端施加1 kg的外力，利用Ncorr进行分析。 图6~图7给出了野猪牙齿在受外力作用下的位移变化情况，图8~图9给出了相应的应力变化情况。从位移图像可以看出，牙齿的上部和底部的位移比中间的要大，两边的横向位移也要比中间的大一些，这与实际情况是很吻合的。从牙齿的受力图形，很难看出具体的规律性，受力的变换没有特别的规律呈现出来，这可能是由于材料结构所导致的。 图6. 材料在外力作用下的横向位移 图7. 材料在外力作用下的纵向位移 图8. 材料在外力作用下的横向应力变化情况 图9. 材料在外力作用下的纵向应力变化情况 进一步，为了更加清晰的认识位移和应力的变化情况，我们对计算得到的数据进行了提出，展示某一部分上面的变化情况。从图10左图可看出，在感兴趣区域(ROI)的左边和右边，位移的变化幅度明显比中间的大，而且左右的变换趋势具有一定的对称性。类似的情形在右图中也可以看到。关于纵向位移的变化情况，图11的作图看得出ROI的左边和右边部分的变换范围较大，右图的这种反应就更加的明确了，ROI的上端和底部的位移变化相当的大，这在图7中也体现了出来。另一方面，看材料的受力变换情况，图12的左图看出在ROI左边和右边部分的受力明显要大于中间部分，且具有很好的对称性。这与实际情况是很吻合的，当物体受到外力的时候，从横向的角度来看，两边的材料受到力的作用使得材料向两边位移。在图13中，对其进行纵向的受力分析，可以看出ROI的右边和底部的纵向受力变化比较的大，尤其在边界的地方。
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user: 4. 结论 本文针对如何利用数字图像相关方法测量野猪牙齿周围的应变这一问题进行了研究。文中通过利用MATLAB的2D数字图像相关软件Ncorr，实现了对野猪牙齿周围的应变场的相关计算。纵向与横向分析是有一定的差异的，但是单个分析却是具有一定的规律，纵向材料分析具有一定的结构对称性，横向 图10. 横向位移在不同区域的变化情况 图11. 纵向位移在不同区域的变化情况 图12. 不同测量区域E xx 的应变情况 图13. 不同测量区域E yy 的应变情况 材料分析具有一定的层次递进性。在今后的研究中，可将本文的研究思路与方法应用在材料学、医学等方面，也可为以后野猪的相关研究提供有关理论依据。
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user: 摘 要 近年来有机–无机杂化配位化合物作为湿敏传感器异军突起。常温下合成了环丙沙星–铜配合物(CIF-Cu)，通过X射线单晶衍射对其进行了晶体结构表征，并对其湿敏性质进行了测试。结果表明，该晶体单元结构为[Cu(CIF)(H 2 O) 3 ]SO 4 ∙2H 2 O，配合物为二维超分子网络，其具有大量裸露的可以与水分子形成氢键的-O-、-N-、-F-等活性位点，在中高湿条件下，阻抗随湿度变化曲线线性关系良好，响应时间仅为13 s，湿敏性能优异。该材料的开发为湿敏传感器的应用提供了良好的候选材料，同时为新型传感技术的研发开拓了新的方向。 关键词 :环丙沙星，配位化合物，湿敏 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 湿度传感器是检测环境湿度的重要工具，而湿敏材料是湿敏传感器的核心部件，传统的湿敏材料主要是金属氧化物 [ 1 ] 、聚合物 [ 2 ] 等。配位化合物作为新型晶态有机–无机杂化材料，具有独特的物理化学性质，诸如种类丰富、结构可控、合成条件温和等，在光、电、磁、催化等多方面均有应用 [ 3 ] [ 4 ] 。 近来配位化合物作为湿敏材料的研究及应用开始受到重视。Liu [ 5 ] 等用配位化合物Cu 3 (TBC) 2 为湿敏材料制备电容式湿敏传感器，灵敏度可达1.499PF/% RH。Yin [ 6 ] 等用CdL涂覆在Ag-Pd叉指电极上做成湿敏传感器，在中高湿条件下，阻抗–湿度变化曲线线性良好，响应时间快，湿滞低。Zhang [ 7 ] [ 8 ] 等分别采用FeCl 3 -NH 2 -MIL-125(Ti)及MIL-101(Cr)做成湿敏传感器，具有较好的湿敏特性。其他学者也用配位化合物作为湿敏材料，在湿敏传感器的应用方面也进行了积极尝试 [ 9 ] [ 10 ] 。 截至目前为止，应用到湿敏材料的配位化合物多是三维(3D)结构 [ 5 ] - [ 10 ] ，对于0~2维配位化合物作为湿敏材料的研究报道较少。本文合成了2维超分子环丙沙星–铜配位化合物，其结构中存在大量裸露的-O-、-N-、-F-等活性位点，可以和水形成氢键，因此将其作为湿敏材料，以陶瓷叉指电极为衬底制备湿敏传感器，对器件的湿敏特性如感湿特性、频率特性、湿滞和响应恢复时间进行了一系列测试研究。
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user: 2. 试剂、仪器与方法 2.1. 试剂和仪器 实验中所有试剂为分析纯，环丙沙星盐酸一水合物购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，其他金属盐等化学药品购自天津渤海天航试剂有限公司。CHS-1型智能湿敏分析系统：北京艾立特科技有限公司；XtaLAB PRO单晶衍射仪：日本Rigaku。 2.2. 配位化合物的合成 室温下将环丙沙星(C 17 H 18 FN 3 O 3 ，简称CIF，0.5 mM，0.1929 g)加入10 ml水中溶解，再加入CuSO 4 (0.5 mM， 0.0798 g)，置于磁力搅拌器上搅拌半小时，室温放置约12 h后即出现蓝色块状晶体[Cu(CIF)(H 2 O) 3 ]SO 4 ∙2H 2 O(CIF-Cu)。常压过滤后经乙醇洗涤干燥后称重，得到0.2018 g晶体，回收率为73.0%。 2.3. 单晶衍射实验 用单晶衍射仪，在298 K下，以ω/φ扫描方式，采用石墨单色器的Mo-Kα辐射(λ = 0.71073， Å)作为衍射光源收集晶体衍射数据。使用SHELXS-97对配合物结构进行解析。采用最小二乘法通过SHELXS-97对晶体结构进行精修。用直接法解出非氢原子坐标，用全矩阵最小二乘法修正。用理论加氢得到氢原子的位置。 2.4. 制备湿敏元件和湿敏特性测试 将制备好的CIF-Cu放入研钵中充分研磨，再按照质量比1:4加入水，继续研磨形成粘稠状浆料。蘸取少量CIF-Cu浆料涂覆在有五对Ag-Pd叉指电极的Al 2 O 3 陶瓷衬底(8 × 4 × 0.5 mm)上，即得湿敏元件。将湿敏元件于80℃干燥5 h，随后置于相对湿度为98%的湿度源中，老化24 h。 湿敏特性测试采用饱和盐溶液法进行 [ 11 ] ，选用LiCl、MgCl 2 、Mg(NO 3 )、NaCl、KCl及K 2 SO 4 饱和溶液，在20℃下，其相对湿度分别为11%、33%、54%、75%、85%、97%。 2.5. 数据处理 CIF-Cu结构图根据X-射线单晶衍射结果采用Diamond 3.0进行绘制；湿敏相关测试图根据湿敏分析系统测试数据导出txt文档后采用Origin 8.0进行绘制。
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user: 3. 结果与讨论 3.1. 结构 配位化合物[Cu(CIF)∙(H 2 O) 3 ]SO 4 ∙2H 2 O为三斜晶系，P-1空间群。图1(a)表明每个不对称单元包括一个Cu(Ⅱ)离子，一个环丙沙星配体，一个硫酸根离子，三个配位水分子和两个结晶水分子。环丙沙星通过吡啶环中3位羧基的一个氧原子和4位酮基氧原子与铜离子配位，Cu(Ⅱ)离子为五配位，其中两个氧原子分别来自于环丙沙星的吡啶环3位羧基氧和4位酮基氧，另外三个氧原子为配位水分子。图1(b)表明CIF-Cu通过Cu的配位水和 SO 4 2 − 上的氧产生的氢键，配合物单元连成了二维超分子。 图1. (a) CIF-Cu晶体结构图；(b) CIF-Cu晶体二维超分子网络图 3.2. 湿敏特性研究 3.2.1. 频率特性 当交流电压为1 V，频率由10 Hz变化到100 kHz，湿度由11%变化为98%RH时，CIF-Cu的阻抗随湿度变化的曲线如图2所示。 图2. 不同频率下CIF-Cu的阻抗随湿度变化曲线 在低湿(11%~54% RH)时，CIF-Cu的阻抗随频率变化不明显，相邻频率之间的阻抗变化值也较小。在中高湿(54%~98% RH)频率为100 Hz时，阻抗值变化显著，由5.34 × 10 2 MΩ变化为约4 MΩ，阻抗值随湿度下降了2个数量级且线性关系良好，说明CIF-Cu适合于作为检测中高湿环境的湿敏材料。为保持良好灵敏度，后续湿敏测试实验均选用100 Hz进行。 3.2.2. 湿滞特性 CIF-Cu的湿滞特性曲线如图3所示。由图可见，脱湿时的阻抗比吸湿时小一些，其最大湿滞约为14% RH，说明响应与恢复过程中化学吸附相较于物理吸附更具主导作用。 图3. CIF-Cu的湿滞特性曲线 3.2.3. 响应恢复特性 CIF-Cu的响应恢复特性曲线如图4所示。当相对湿度由11%逐渐升高到98%时，响应时间为13 s，非常快速，其他同类材料湿敏测试过程中响应时间为17 s和45 s [ 7 ] [ 8 ] 。然而当相对由98%降到11%时，恢复时间为50 s，响应和恢复特性均良好。 图4. CIF-Cu的响应恢复曲线
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user: 4. 结论 本实验在室温下于12 h内合成了有机–无机配位化合物[Cu(CIF)∙(H 2 O) 3 ]SO 4 ∙2H 2 O(CIF-Cu)，通过Cu的配位水和 SO 4 2 − 上的氧产生的氢键，配合物单元连成了二维超分子。该晶体具有大量裸露的可以与水分子形成氢键的-O-、-N-、-F-等活性位点，表现出优异的湿敏性能。该材料的开发为湿敏传感器的应用提供了良好的候选材料，同时为新型传感技术的研发开拓了新的方向。
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user: 摘 要 目的：观察研究爆裂性眶内壁骨折术后并发症的原因及对应处理。方法：对我科2013年1月1日至2018年12月31日收治的爆裂性眶内壁骨折术后出现并发症的患者进行回顾性分析。结果：在此期间，我科共收治43例有手术指证的爆裂性眶内壁骨折患者，其中有14例存在不同程度的术后并发症：2例(4.7%)于术后3天内出现明显的视力下降，并伴视野缺损。其中1例入院时患眼视力0.4，矫正0.8。术后患者自述患眼视物模糊，伴眼前黑影，患眼视力0.2，矫正0.6，给予营养神经及激素治疗，术后1个月恢复至0.3，矫正1.0；另1例视力下降患者入院时患眼视力0.6，术后视力下降至0.2，给予相应治疗后出院时视力恢复正常。2例(4.7%)于术后2周仍存在明显复视，9例(20.9%)仍存在极周边复视，2例(4.7%)于术后1个月仍存在明显复视，4例(9.3%)存在极周边复视。在对术后复视患者进行随访过程中，2例(4.7%)术后3个月仍存在复视，眼球内陷欠矫正 > 1 mm，2例(4.7%)存在极周边复视残留。1例(2.3%)术后1年发现慢性泪囊炎。结论：爆裂性眶内壁骨折术后可出现多种并发症，在处理眶壁骨折的临床工作中，要注重结合眼眶解剖特点、人工材料的位置、术前专科检查明确骨折部位、选择恰当的手术时机及手术方案，术中需操作轻柔精细，注重术后检查、护理及治疗，提高手术质量。 关键词 :爆裂性眶内壁骨折，术后并发症，复视，眼球内陷，视力下降，视野缺损，慢性泪囊炎 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 前言 在处理眼外伤的临床工作中，爆裂性眶壁骨折较为常见，患者在发生眼眶壁骨折后，可出现复视、眼球内陷及眼球运动障碍等症状，手术是治疗眶壁骨折的有效手段，保障手术的安全性及精准操作、确保手术质量、尽可能降低术后并发症发生的可能性，尤为重要。眼部结构精细，术野较为狭小，这更加要求术者必须具备良好的技术水平和专业知识储备。近年来，随着医学设备的发展和医学研究的不断深入，眶壁骨折手术领域出现了许多新技术、新材料，极大地改善了患者的预后效果，鉴于目前眶壁骨折研究领域关于术后并发症的临床研究比较少见，因此我们对爆裂性眶内壁骨折术后出现并发症的病例进行了一系列临床观察，以提高手术质量，减少术后并发症的发生。 爆裂性眶内壁骨折(Blowout fracture of medial orbital wall)在眼外伤中较常见，其发生机制主要是由于眼部受到较眼眶面积大的致伤物钝性撞击后，眶内压骤然增高，导致薄弱的眶内壁发生骨折，在眶内壁压力增高的挤压作用下，眼外肌及其它软组织疝入筛窦，引起组织嵌顿，患者可出现眼球内陷、复视、眼球转动障碍、视力下降等症状。爆裂性眶内壁骨折的诊断主要可依据外伤史、轴位及冠位眼眶CT、眼科检查等方式进行确诊。手术治疗是治疗爆裂性眶内壁骨折的一种治疗方法，目前爆裂性眶内壁骨折的手术指证 [ 1 ] [ 2 ] 主要为：1) 早期保守治疗不能恢复的眼外肌功能异常及复视；2) 眼球牵拉试验阳性；3) 眼球明显内陷 > 2 mm，影响外观者；4) 早期眼球内陷不明显，而影像学检查提示骨折面积较大，眼外肌明显错位及较多软组织疝出。填充材料可为自体植入物如筋膜、软骨等，也可为异体植入物如可吸收材料及高密度多孔聚乙烯(Medpor)材料等 [ 3 ] 。本文主要就单纯眶内壁骨折术后出现并发症的原因及对应处理进行研究，以提高眶内壁骨折手术疗效。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 一般资料 本院2013年1月1日至2018年12月31日在我科进行手术治疗爆裂性眶内壁骨折患者43例，均为单眼，其中男性31例(72.1%)，女性12例(28.0%)；左眼19例(44.2%)，右眼24例(55.8%)。选择研究资料标准为符合手术指证的爆裂性眶内壁骨折患者。 2.2. 术前检查 1) 43例临床观察对象中，视力下降25例(58.1%)，复视27例(62.8%)，眼球转动受限20例(46.5%)。2) Hertel眼球突出计测量双眼突出度，23例(53.5%)存在患眼内陷 > 2 mm。3) 依据眼眶CT明确骨折部位情况。3) 行眼眶冠位、轴位CT扫描。 2.3. 手术时机 均于外伤后2周以内施行手术。伤后第8天手术者6人，第9天手术者9人，第10天手术者12人，第11天手术者8人，第12天手术者4人，第13天手术者3人，第14天手术者1人。 2.4. 手术方法 全麻成功后，置内直肌牵引线，22例(51.2%)选择内眦部皮肤切口，21例(48.8%)选择鼻侧球结膜切口，钝性分离至骨膜，剥离骨膜，完整暴露骨折部位，取出游离骨片，小心剥离还纳疝出的眶内组织，进行被动牵拉试验，确定眼球转动恢复正常，无明显组织嵌顿后，依据骨折部位大小及位置，修剪、调整适当大小人工骨片，覆盖骨折区。生理盐水冲洗创面，6-0可吸收缝线分层缝合切口，患眼加压包扎。术中注意关注瞳孔变化，操作须轻柔，避免损伤神经、血管。术中使用高密度多孔聚乙烯(Medpor)材料33例(76.7%)，可吸收材料8例(18.6%)，钛板2例(4.7%)。 2.5. 术后处理 常规处理：给予抗生素预防感染72小时、止血药物72小时及短期糖皮质激素1周，术后患眼加压包扎3天，每天分3次打开敷料进行眼球运动功能锻炼，具体方法为：患者立位或端坐位，将一手指置于患者双眼正前方1 m处，双眼注视医生手指或笔，使眼球进行缓慢运动，并依据复视及转动受限位置适当增加该部位锻炼次数及停留时间。每次锻炼约30分钟。患者无法自行锻炼者可半卧位、卧位，由陪同人员共同参与锻炼。 视神经损伤处理方案：1) 常规激素冲击治疗；2) 球后注射地塞米松磷酸钠注射液2.5 mg；3) 活血化瘀；4) 鼠神经生长因子、核黄素磷酸钠注射液等神经营养药物；5) 复方樟柳碱注射液颞浅动脉旁穴位注射。出院时视力未恢复正常患者继续口服营养神经药物。
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user: 3. 结果 术后随诊时间最短3个月，最长2年。在此期间，我科共收治43例有手术指证的爆裂性眶内壁骨折患者，其中有14例存在不同程度的术后并发症：2例(4.7%)于术后3天内出现明显的视力下降，并伴视野缺损。其中1例入院时患眼视力0.4，矫正0.8。术后患者自述患眼视物模糊，伴眼前黑影，患眼视力0.2，矫正0.6，给予营养神经及激素治疗，术后1个月恢复至0.3，矫正1.0；另1例视力下降患者入院时患眼视力0.6，术后视力下降至0.2，给予相应治疗治疗后出院时视力恢复正常。2例(4.7%)于术后2周仍存在明显复视，9例(20.9%)仍存在极周边复视，2例(4.7%)于术后1个月仍存在明显复视，4例(9.3%)存在极周边复视，在对术后复视患者进行随访过程中，2例(4.7%)术后3个月仍存在复视，眼球内陷欠矫正 > 1 mm，2例(4.7%)存在极周边复视残留。1例(2.3%)术后1年发现慢性泪囊炎。43例临床观察对象中，33例(76.7%)使用高密度多孔聚乙烯(Medpor)材料，8例(18.6%)使用可吸收材料，2例(4.7%)使用钛板，随访过程中无植入材料排斥现象发生。
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user: 4. 讨论 眼眶空间相对狭小，结构复杂，当眼眶受到外力钝性撞击时，眶内压力骤然升高，骨质相对菲薄的眶壁最易受累，从而发生骨折，当眼外肌或肌间膜嵌顿时，可出现眼球运动障碍，双眼无法协同运动，导致复视。当骨折部位较深、局部血管受压破裂或局部组织肿胀压迫视神经时，可出现视力下降。采用手术的方法进行骨折部位整复及缺损修补，可以改善患者伤后出现的复视、眼球内陷、眼球运动障碍等情况。 手术材料的选择方面，可吸收骨片及Medpor材料组织相容性好、塑形容易、硬度适中、更接近生理状态、并发症少及手术效果稳定持久，是理想的植入物 [ 4 ] [ 5 ] 。当然，植入物的选择同时与患者自身经济状况有关。本组病例根据患者要求选择可吸收材料，效果良好。可吸收材料在术后1~2年可被机体吸收，被自身组织替代，更符合人体解剖功能。 爆裂性眶内壁骨折手术术后患者出现视力下降、视野缺损、眼球内陷、复视存在、慢性泪囊炎等情况是本组病例发现的并发症，以下将重点讨论这些术后并发症的预防及对应处理。 4.1. 视力下降、视野缺损 爆裂性眶内壁骨折患者术后早期出现视力下降，与术中手术器械压迫或触及视神经有一定的关系，若骨折部位较深距离眶尖部较近，由于眼眶的特殊解剖结构，手术位置则距离视神经及眼动脉等主要血管越近，术者在探查伤口、还纳疝出组织时，损伤神经血管的可能性会增高。此外，植入材料的大小与放置的位置不恰当，也可影响视神经，进而影响视力。因此，术前确定骨折部位尤为重要，依据轴位、冠位眼眶CT可观察眶壁骨折的位置、面积、组织嵌顿的程度，还可确定骨折的类型，判断是否有游离骨片，及游离骨片的位置和数量 [ 6 ] 。在术中，术者需根据骨折部位的深度及大小，适当松解疝出组织，操作轻柔，避免触及视神经及周围血管，并且时刻关注瞳孔变化。在还纳眶内容物松解眼外直肌嵌顿时，术者牵引直肌外转是一个危险动作，因为在眼外转位时视神经被拉伸，呈紧绷状态，更容易被器械损伤。术中在修剪植入材料时，要在充分覆盖骨折缺损区域的前提下选择面积小的植入材料，并且根据眶内解剖特点适当进行弯折调整，植入材料要修剪平滑避免尖端、倒刺刺入肌圆锥骚扰视神经。术后早期出现的视力下降，也有可能为眶内积血、软组织肿胀压迫视神经所致。早期加压包扎可减少出血的发生及积血扩散，但是加压过紧致使眶内压增高，造成缺血状态，次日打开敷料，供血再灌注导致眼球和循环供血多流损伤 [ 7 ] 。此外，还需嘱患者避免进行用力擤鼻涕、搬重物等增加眶内压的行为，一旦发生术后眶内出血，要尽快切开引流，降低眶内压。术后发现患者视力下降，要进行全面检查，早期发现，早期对症治疗，挽救患者视力。 4.2. 复视 临床观察发现，大部分患者(39例，90.7%)经眼球运动锻炼可于术后3个月复视症状完全消失，少数(2例，4.7%)存在极周边复视残留，还有少数患者(2例，4.7%)复视症状无明显好转。造成复视无法纠正的原因，主要与眼外肌不能恢复正常功能有关，手术时机的选择、眶壁骨折组织嵌顿的程度、术后眼外肌纤维化程度、围手术期眼肌牵拉试验的检查、术后患者是否进行充分的眼球运动锻炼、睑球粘连程度，与患者病情的发展密切相关。 4.3. 眼球内陷 由于术中出血及软组织肿胀，待术后积血吸收肿胀消退后，有眼球未达到正常突出度的可能性，另外眶内脂肪的萎缩、液化也可导致眶内容物减少，致使眼球内陷。 4.4. 泪囊炎 在爆裂性眶内壁骨折的临床病例中，极少数患者出现术后慢性泪囊炎，由于骨折部位的特殊性及手术切口的选择，除受伤原因导致泪道损伤，术中钝性分离鼻下方眶壁周围组织时，也有损伤泪道的可能性。在进行眶壁骨折手术前，需进行泪道冲洗检查，明确泪道有无损伤及感染。还有部分研究表明患者术后发生泪囊炎与植入材料移位有关 [ 3 ] 。 4.5. 其他 此外，患者还可能发生术后感染、植入物排斥及术后囊肿形成 [ 8 ] 等。
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user: 5. 结论 总之，爆裂性眶内壁骨折术后可出现多种并发症，在处理爆裂性眶内壁骨折的临床工作中，要注重研究眼眶解剖特点、术前专科检查明确骨折部位、选择恰当的手术时机及手术方案，术中需操作轻柔精细，注重术后检查、护理及治疗，提高手术质量。
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user: 摘 要 研究发现以知识告知型为主的教学和基于建构主义观、注重培养能力的教学，均无法解决碎片化知识的传授方式导致教学效果不佳的问题。要更好地掌握知识和培养能力，需接受知识是能力组成部分的学习观。基于这样的学习观，本项研究，作为系列课堂教学探索的最新实证研究，设计以“概念框架体系”建构学科知识体系的路径，采用“学生讲课为主的Jigsaw III教学模式”施教，以整合知识习得和能力培养，旨在探析用学习者的不同学习经历把以“肢解”形式表征和呈现的知识系统化的教学策略和其特点。基于中国教育部2018年1月首次发布的《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》(本文简称《国标》)所提出“突出学生中心、突出产出导向和突出持续改进”三个基本原则 [ 1 ]，分析定性为主的研究结果表明：“问题建构法”、“认知具化法”、“多维拓展法”和“显性强化法”的教学策略具有能力培养的高阶指向性，教学广度和深度的互促性，教学、管理和评估的整合性以及师生认知的共进性特点，有助于在学习社区中共建共享知识，通过把碎片化知识建构于概念框架体系中、这样有意义的教学过程培养能力。 关键词 :碎片化知识，概念框架体系，知识建构，整合，教学策略，《国标》三原则 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着教育的文化素养和能力培养转向，21世纪学习者应掌握以批判性思维和问题解决、沟通技能、合作技能以及创造性技能为核心的技能 [ 2 ]，凯特海(Katehi)等 [ 3 ] 认为21世纪公民须具备系统思考能力、创造力、乐观、合作、沟通能力和道德思考的技能 [ 4 ]。2018年1月30日中国教育部发布《国标》，提出“突出学生中心”、“突出产出导向”和“突出持续改进”的教学三原则，用于指导大学本科专业类的教学实践、管理和评估。在重视学生的能力和技能培养的大背景下，有的学者认为传统课堂教学强调的领域知识、教学内容、教学材料和教材不再是教学的重要方面 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]，因为是通过学习者之间互动学习境脉和模式发展学习者社区公共知识，旨在培养知识创造能力 [ 6 ]。同理，美国中小学不同课程贯穿核心概念的STEM整合教育模式也是在教学过程中通过知识应用过程，使学习与个体、社会联系起来，强调知识的应用能力培养，但是这样的教学不利于一门学科知识体系形成 [ 4 ]，“尽管美国政府大力推进，STEM教育现状依然不容乐观，尤其缺乏课程层面的系统建构” [ 8 ]。而且研究证实淡化学科知识学习，难以有效培养批判性、创造性等核心素养 [ 9 ]。因此，无论是中国或美国课堂，以传授割裂式知识的教学方式，不利于培养学生从事未来专业领域的工作，因为要做好这样的工作，必须掌握好一套知识技能和知晓如何解决领域问题 [ 10 ]，所以，如何改进这样的教学状况是目前重要的研究课题。 “过去30多年的学习科学研究发现，知识告知(Knowledge Telling)型教学的效果非常不理想” [ 11 ]，难以有效地培养学生的素养和能力，无法满足新世纪工作、社会和生活等的需求，因此，探索新路径是教学改革的重要方面。但传统教学法导致教学低效不能等同于知识不重要，并据此否认系统化知识的重要性，因为能力的培养，如思维能力的培养，需要有东西可以思考；再者，群体知识的建构是以个体知识为基础，无论在个体学习还是团体学习语境，没有较好地把握相关学科知识，不可能提出有质量的问题。而且，获得新知是建立在学习者原有知识的基础上。更重要的是，加德纳(Gardner)认为创新是建立在综观和整体把握学科原有知识基础上，发现原有知识的不足才能进行新的尝试，如发现新问题，采用新方法、使用新材料，提出新观点，探索新视角等，原有知识是开拓研究新领域和培养创新思维的工具、手段、依据和出发点，虽然掌握学科已有知识不再是教学的终极目的，但对原有知识掌握有助于取得创新的成果，否则创新将成为无源之水难以有效开展，尤其是对学科知识没有较深入了解的学生而言更是如此 [ 12 ]，专业知识和技能不仅是创新能力的来源和组成部分 [ 13 ]，也是对未来3C教师和教师企业家的基本要求 [ 2 ]。因此，必须帮助学习者掌握好学科已有的知识体系，才能服务于群体发现新知和培养创新能力。 从教学对象看，90、00后作为虚拟网络世界成长的“数字土著”，每天接触大量的碎片化知识、喜欢游戏而非“严肃”有条理的工作 [ 14 ]，碎片化知识是孤立存在的认知最小成分，无法构成知识系统或知识框架，而且学习者习得的无组织的碎片化知识妨碍有效的教和学，甚至可能因为碎片化知识超载而无法学习新知 [ 15 ] [ 16 ]，如何针对新一代学习者的特点，帮助他们应对信息超载、知识的碎片化挑战 [ 17 ]，从简单概念加工、事实性知识描述的过程中解脱出来，有效地掌握知识体系和培养能力仍是教和学的重要方面，因为“新技术的使用并不会改变学生用于信息加工的认知系统，其与传统教学环境下的知识建构过程是一致的。” [ 18 ]。新学习理论认为，系统的知识是有效思维能力和策略的重要组成成分和前提 [ 19 ]；淡化知识学习导致学习者对科学概念之间关系缺乏了解、具体概念和其对应核心概念之间关系不清，认识不到知识之间的内在联系和结构，出现思维缺乏逻辑、问题解决能力缺失、创新能力不强和无法建立“系统化的思维范围”等问题 [ 9 ]。 针对教学对象的碎片化学习方式和碎片化知识教学实践的问题和不足，尤其是拥有碎片化知识的学习者需要支持才能建构对知识的连贯性理解 [ 20 ]，本项研究设计通过建构课程的概念框架体系帮助学生掌握学科知识体系，使学生所学的碎片化、互不相连的知识产生联系，通过形成连贯性知识习得的实践过程提高知识技能的培养效果。
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user: 2. 学科知识的概念框架体系 2.1. 概念框架体系 通过研究学科专家发现，科学知识包括科学研究方法和深层知识模型，并由解释性的原理连接为一个整体性概念框架 [ 19 ] [ 21 ]。对整体性概念框架构建有跨学科和单个学科的研究视角：单个学科的研究主要从学科的知识内容、教研知识、技术知识等论述单个学科知识体系的构建，涉及学科的发展历史、定义、内涵、研究对象、构成要素和组成成分及相互关系、层次结构和特征、知识体系建构的原则或方法等 [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]；跨学科研究，如1963年奥苏贝儿提出从整体性概念框架的教育视角建构科学知识体系，当代基础教育阶段科学课程围绕这个“大概念”，包括近年来美国基于聚焦核心概念为从幼儿学前班到12年级所研发的STEM整合教学模式，旨在整合过去这些课程传授的零散、彼此无关联的组织内容和概念 [ 4 ] [ 26 ]，是用超越学科边界的共同概念(包括关键内容)整合科学、数学等课程，并基于核心概念整合单个学科的知识，如“I-模式采用领域–组织主题–主题框架，其核心是主题(Focal Point)” [ 4 ]，用事先设计好的大概念贯穿不同学科课程知识的教学，实现不同学科知识概念的整合目标，是一种“从总到分”、“从外向内”的路径。 本项研究设计的概念框架体系建构路径，同样是基于整合与发展理念，重视知识的有效组织、关联方式、知识的应用语境、信息特点和有意义的模式等，但有别于上述第二类跨学科研究，本项研究是在建构单个学科的概念框架体系过程中，融入其它学科视角拓展和深化所学，是以建构单个学科知识体系为主，在拓展单个学科知识的广度和深度过程中，与其它学科产生联系实现学科整合，所以，不同于前者，采用的是“从分到总”、“从内向外”的整合路径，并以概念框架而非主题作为知识的建构单位。不同于上述第一类单个学科概念体系的构建，本项研究不是为某个学科设计和提供尽可能全面的学科概念框架或知识内容，而是以学科知识为语料，侧重研究单个学科知识体系建构路径的教学策略和其特点。 知识的概念框架体系以现代系统论为理据，从整体视角把握系统和系统的发展机制，即从整体和部分的关系，从要素、层次、结构、功能及环境因素的相互作用及结果方面把握系统的发展规律和机制，是以整体为核心把握部分的系统观 [ 27 ]。本项研究用“概念框架体系建构”，而非“系统知识体系建构”或“系统知识结构的建构”为题，加入术语“概念”为知识系统的建构确定最基本和核心的要素，便于用对应的语言单位表述，因为作为行为和思维单位的概念是言语符号的关键中介 [ 28 ]，使隐性的或抽象的系统知识体系显性化；采用“概念框架”取代“概念”，是因为围绕概念教学容易导致忽视应用，且概念有高低层次之分，难以确定教学内容和顺序 [ 29 ]，而且概念随着研究范式变化，具有语义变化性和发展性，所以许多研究者将概念置于更大的理论框架中解读 [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]，把概念整合为概念框架，概念框架围绕层级、结构和功能整合为概念框架体系，有助于阐释和具化知识系统的层次和结构。本项研究用概念框架体系表征和建构学科知识体系，是基于认知语义学的主要原则，即意义结构就是概念结构，意义建构就是概念化过程，概念结构有具身性，表征意义有多样性 [ 33 ] 等特点。 2.2. 概念框架 从信息编码视角，用概念框架体系表征课程所属的学科知识体系(下简称知识体系)，如表1所示的“A编码取向”，概念框架体系由概念框架构成。概念框架以知识体系的主要理论、原理、规则、模式和模型等(下简称主要理论)为核心，根据一定逻辑关系把关键概念，其它概念，事例等建构为彼此关联的概念结构或有意义的信息组织模式，即概念框架由“主要理论加”和信息组织方式构成，主要理论加中的“加”包括关键概念，其它概念、类型，事例等构成要素，信息组织方式是表征信息构成要素之间逻辑关系的手段，如因果关系、比较关系、时间或空间关系、从总到分、从难到易等方式。概念框架体系结构及成分之间的关系简示如下： 1.概念框架体系à2.概念框架à3.主要理论(包括不同学科的关键原则、规则、方法等核心知识要素)加 + 信息组织方式 (主要理论)加 = 关键概念 + 其它概念 + 特征 + 类型 + 成分 + 事例等构成要素 信息组织方式 = 表征因果关系、比较关系、时间或空间关系、从总到分、从难到易等信息组织手段或这些手段的组合。 概念框架作为一种认知模式的表征单位、一个意义相对完整、独立的信息单位，为更好地理解和存储相关主要理论、概念、细则、事例等提供语境，是知识体系的关键结构单位。概念框架的核心是主要理论，因此本项研究把教学中是否用所学的主要理论作为衡量教和学是否建构概念框架的主要评估标准。 Table 1 Cognitive and knowledge-building patterns of the systematic knowledge of discipline 学科知识体系 语言表征形式 概念框架体系 教学材料 概念框架 教学单元 主要理论加 章节等语言单位 表1. 学科知识体系的认知和建构模式 A编码取向：根据知识体系的要素间、层级间等的逻辑关系，自上而下、从左向右的编码路径。 B解码取向：基于教学材料解读语言单位所表征的逻辑关系，自下而上、从右向左建构知识体系的解码路径。 如表1所示，教学材料是承载学科知识体系的语言表征形式，由教学单元构成，教学单元由不同章节和段落组成，与概念框架体系结构对应的流程图如下： 1.教学材料à2.教学单元à3.教学单元的章节等语言单位 教学材料不仅包括教材，也包括教师和学生对教材补充的各种学习资料，教学单元基于学科的主要理论选择和组织所学内容，服务于教学单元的概念框架建构。虽然教学材料、尤其教材是根据学科的知识体系编写，但线性的语言表达形式把知识的整体结构分解为部分，是以系统知识的肢解形式呈现。因此，从信息解码的角度，如图“B解码取向”所示，在解读每个教学单元内容时，必须确定信息的逻辑关系，围绕主要理论用表征逻辑关系的策略把关键的概念、其它概念、事例等建构成为概念框架。在建构教学单元的概念框架基础上，进而依据表征逻辑关系的策略把概念框架整合为学科的概念框架体系。从本质上讲，建构概念框架就是发现信息的模式、为信息建构一种模式，使基于内容的学习和要求具体化，有助于课程从“内容定向”转向“目标定向” [ 8 ]，而且使所学变得有意义，因为“建模过程使学习变得有意义” [ 34 ]。
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user: 3. 概念框架体系建构的教学模式 学科和课程的教学目标主要是通过课堂内外的教学过程实现，而教学方法和教学策略的设计和实施对实现教学目标至关重要。下文首先阐释本项研究所采用教学模式的理论依据，进而简述教学模式的步骤和特点等主要方面，之后提出本项研究的目的和概述下文的内容。 3.1. 教学模式的理据 在教学过程中本项研究建构课程的学科知识体系所用的“学生讲课为主的Jigsaw III教学模式”(下简称Jigsaw III教学模式)，最初设计和实施时主要是以维果斯基的辩证建构观为理据，即个人的知识是基于自己信念和人生经历的内化建构而成，不同的人依据自己的世界观和人生经历用不同的路径建构自己的知识，所以知识是我们认知的产物，有个性和主观性 [ 35 ]。在建构过程中，必须与情景互动，从不同认知角度通过自己体验发现学习材料中的科学原理建构知识。教学中以学生为中心，如注重探究学习、合作学习、学习参与改进等 [ 36 ]。自2006年设计和用于外语教学方法的系列实证研究到现在，Jigsaw III教学模式不断地吸取知识建构理论观，“知识建构是指基于共同目标，通过集体讨论以综合多种思想创新的认知人造物的过程” [ 37 ]。该理论最初由加拿大多伦多大学的斯卡德玛利亚(Scardamalia M.)和贝赖特(Bereiter C.)两位教授提出，从知识讲述、知识转换、目的性学习与认知、知识建构三阶段发展到现在知识建构自组织的理论新取向，强调以学生的观点为中心，用不同教学任务和活动帮助学生们展开不同观点对话，充分理解和把握所学知识的内涵和重要原则，持续应用所学，学习者有责任在这样的学习社区或学习共同体中、在不断地改变原有观点中实现知识的创新，实现知识建构共同体向自组织系统化转化，共建共享新知 [ 37 ] [ 38 ]。以下是基于2006年设计的Jigsaw III教学模式更新版，并根据本项研究的目的加入一些新要求和内容，总结和适时应用了不断改进和更新的、更有效的教学程序、教学方法和策略。 3.2. Jigsaw III教学模式 Jigsaw III教学模式主要由四个教学程序构成：首先是学生自学教学单元材料后，用教师提供的五组问题检查所学，并以概念框架的笔记形式总结。之后，学习小组成员通过交流和分享个人所得互助互学、准备课堂学习任务和活动。第三，学习小组以组织全班互动的教学形式展示小组学习成果并根据课堂反馈信息改进。最后，学新课前，师生互动深化建构学习单元的概念框架，并在新课学习过程中不断用已学理论和建构新的概念框架。学生在这四个教学步骤构建的学习社区，围绕概念框架体系的建构进行四类“互动”和四种“建构”促学和培养能力。 四类“互动”指个人与教学单元五组问题互动，学习小组组员间互动，学习小组间互动，和师生间互动。四种“建构”，即课前把教学材料以个人读书笔记形式转化为概念框架雏形，小组内完成学习任务和开展教学活动改进概念框架，课堂上通过全班教学活动提升和重构概念框架，并在学新知时用“旧知”、用新知解旧知，在持续、不断循环和深化知识应用过程中创造性和整合性建构学科知识的概念框架体系，共建共享学习社区知识。 3.3. 研究的目的 当代新的知识观、学习观和认知观为教学研究提供新视角，如基于维果斯基的社会-文化建构观，探索知识建构社区的建构主义活动模式 [ 39 ]，知识建构的多媒体平台“知识论坛”教学法 [ 40 ]，设计用概念隐喻和意象图式教授短语动词的概念的教学法和设计教学程序 [ 41 ] [ 42 ]，以及基于对话和以问题解决等视角研究知识建构的教学路径和模式 [ 43 ] [ 44 ]。这些研究和实践侧重探讨知识有效掌握的模式和组织程序，但对教学模式能否成功实施的主要策略及特点的专题研究，尤其是学生对教学策略有效性看法的研究不多。本项研究以2017年9月到2018年1月2015年级大三第一学期“跨文化交际英语”课程两个英语专业班级(1班37人，2班23人，英语专业四级一次过关率1班是85%和2班56%)的课堂教学为例，实证研究以Jigsaw III教学模式建构概念框架体系所用的主要教学策略和其特点。下文首先依据《国标》三个基本教学原则，从课程的四个方面，即教师、学生、教学内容和教学语境建构把整个实验过程分为引入、改进和持续建构三个阶段，之后从教师和学生视角分析和总结主要教学策略和其特点，最后指出本项研究的局限和未来研究方向。