2022上半年国内重大科技成果
1.人工智能MOML算法保障冬奥气象预报
相比夏奥，冬奥会受天气影响更大。在中国科学院院士、北京大学副校长、北京大学重庆大数据研究院首席科学家张平文领衔下，该院研究团队参与了国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项项目“冬奥赛场定点气象要素客观预报技术研究及应用”课题研究，开发出人工智能MOML算法赋能天气预报模型，使预报更精准。
据了解，MOML算法在温度、湿度、风速、风向等天气要素上已取得突破，不仅可以很好地辅助预报员，大幅减少预报员的工作量，相比常规方法来说，它将预报的准确性提高了10%以上。
2.“墨子号”实现1200公里地表量子态传输
2022年5月6日，中国科学技术大学潘建伟及其同事彭承志、陈宇翱、印娟等利用“墨子号”量子科学实验卫星首次实现了地球上相距1200公里两个地面站之间的量子态远程传输，向构建全球化量子信息处理和量子通信网络迈出重要一步。相关研究成果日前在线发表在国际知名学术期刊《物理评论快报》上。
3.瞄准肿瘤治疗前沿，质子装置国产化加速
2022年5月，首台国产质子治疗示范装置180度旋转束治疗室在上海交通大学医学院附属瑞金医院启用，首批患者接受治疗。
质子治疗是世界上最先进的肿瘤治疗手段之一，有治疗精准、副作用小、患者生活质量高等优点。
4.迄今构建规模最大的小鼠单神经元全脑投射图谱问世
在我国科学家努力下，迄今构建规模最大的小鼠单神经元全脑投射图谱问世。2022年3月31日，国际学术期刊《自然一神经科学》以封面文章形式在线发表了相关研究论文。
据介绍，神经元在大脑中的长程投射，如同交通网络中的干线一样，至关重要。这项最新研究，在国际上率先重构了小鼠大脑前额叶皮层6357个单神经元的全脑投射图谱，是此前国际上所有研究小鼠单神经元全脑投射数量的两倍以上。研究还揭示出前额叶皮层内部联接和外部投射的规律，提出前额叶皮层可能的工作模型。
5.神舟十三号搭载的作物种子顺利出舱解密太空育种
2022年4月26日，神舟十三号载人飞船返回舱在京完成开舱。中国农业大学等单位搭载的作物种子顺利出舱。据了解，此次搭载神舟十三号返回的不仅有中药材种子，还有水稻、食用菌、生菜等各类植物种子。它们来自不同地区、单位，有些侧重于基础研究，有些则侧重于品种培育。
太空育种，也称航天育种、航天诱变育种，是利用太空的特殊环境诱使植物种子发生基因变异，进而选育植物新品种、创造农业育种材料、丰富基因资源，是一种将辐射、宇航、育种和遗传等学科综合起来的高新技术。与传统育种技术相比，太空育种最大优势在于空间诱变材料的变异率高、育种周期短，可在相对较短时间内创制出高产、早熟、抗病等性状优良的种质资源。
6.我国创造大气科学观测世界纪录
2022年5月15日凌晨1时许，“极目一号”Ⅲ型浮空艇从海拔4270米的中科院珠峰站附近发放场地升空，开启第二次青藏科考“巅峰使命”珠峰科考的浮空艇观测任务。
此次执行观测任务的“极目一号”Ⅲ型浮空艇，是我国自主研发的系留浮空器，长55米，高19米，体积9060立方米。主要用于观测海拔9000米高空大气组分垂直变化和传输过程，搭载了水汽稳定同位素分析仪以及黑碳、粉尘、甲烷/二氧化碳和风温湿压观测仪。获得的青藏高原海拔9000米高空的大气组分变化科学数据，可以研究、追踪区域水循环，为揭示“亚洲水塔”水的来源提供关键科学数据和理论基础，也可为全球变暖背景下青藏高原水一生态一人类活动链式变化应对策略的提出提供重要科学依据。
7.“探索二号”搭载“深海勇士”号探秘深海冷泉
2022年5月11日，“探索二号”科考船搭载着“深海勇士”号返航，圆满完成2022年度深海原位科学实验站第一航段任务——深海原位实验室在南海冷泉区的海试任务。
在完成深海原位实验室海试任务的同时，通过“深海勇士”号在南海冷泉区开展了冷泉流体渗漏的生态环境效应科考，获取了海马冷泉区及其东北方向的两处新生冷泉活动区一批重要的流体、沉积物和生物样本，并通过深海原位实验室对其中的一处渗漏口进行了流体组分、微生物群落等的72小时原位观测。冷泉系统是一种深海自然现象，由富含甲烷的流体渗漏至海底而形成。这次科考也对进一步揭开南海冷泉的神秘面纱提供了丰富的资料。
2021年国内重大科技成果
1.异源四倍体野生稻快速驯化获突破
中国科学院种子创新研究院／遗传与发育生物学研究所李家洋院士团队首次提出了异源四倍体野生稻快速从头驯化的新策略，旨在最终培育出新型多倍体水稻作物，从而大幅提升粮食产量并增加作物环境变化适应性。本项研究为未来应对粮食危机提出了一种新的可行策略，开辟了全新的作物育种方向。
2.“祖冲之号”“九章二号”量子计算原型机研制成功
5月8日，中科大团队制造的“祖冲之号”，打破了量子计算机最大量子比特数的世界纪录。它以一个62比特的超导量子计算原型机，实现了可编程的二维量子行走。10月，它又升级到了“祖冲之二号”，可以操纵66个比特。
10月，中国科大、中科院上海微系统与信息技术所等构建了113个光子的“九章二号”，处理“高斯玻色取样”速度比目前最快的超级计算机快1024倍，进一步提供了量子计算加速的实验证据。
这两台计算机的问世，意味着我国量子计算机已进入2.0时代，我国在量子计算领域的优越性再次增强（国外称之为“量子霸权”），目前全球只有中美两个国家实现了量子霸权。
3.我国首次火星探测任务天问一号着陆火星
2021年5月15日，我国首次火星探测任务天问一号探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区着陆，在火星上首次留下中国人的印迹，迈出了我国星际探测征程的重要一步。
6月11日，国家航天局举行天问一号探测器着陆火星首批科学影像图揭幕仪式，公布了由“祝融号”火星车拍摄的着陆点全景、火星地形地貌、“中国印迹”和“着巡合影”等影像图，标志着我国首次火星探测任务取得圆满成功。
在中国航天发展史上，天问一号任务实现了6个首次，一是首次实现地火转移轨道探测器发射；二是首次实现行星际飞行；三是首次实现地外行星软着陆；四是首次实现地外行星表面巡视探测；五是首次实现4亿公里距离的测控通信；六是首次获取第一手的火星科学数据。
天问一号探测器由环绕器、着陆器和巡视器组成。其三大目标是环绕、着陆和巡视。
4.“拉索”发现迄今最高能量光子
2021年5月17日，《自然》发表的一项最新成果，改变了人们对银河系的传统认知：位于四川稻城的高海拔宇宙线观测站“拉索”（LHAASO）在银河系内发现2个能量超过1拍电子伏特（PeV，1000万亿电子伏特）的光子，这2个超高能光子分别来自天鹅座和蟹状星云，其中1个光子能量高达1.4PeV。
“这是人类迄今观测到的最高能量光子，突破了人类对银河系粒子加速的传统认知，开启了超高能伽马天文学的时代。”中科院高能所研究员、“拉索”首席科学家曹臻说。
7月9日，《科学》报道“拉索”精确测量了高能天文学标准烛光的亮度。科学家们确认，这个标准烛光就是由宋朝记录的“天关客星”经千年演化形成的著名天体——蟹状星云。“拉索”测量了标准烛光在2400倍的能量范围内的亮度，尤其是在能量最高的超高能伽马波段测定了新标准。
5.神舟两次成功发射中国人长期驻守太空
2021年6月17日，神舟十二号载人航天飞船成功发射，并与天和核心舱成功完成对接。9月17日三位宇航员（聂海胜、刘伯明、汤洪波）回到地球。神舟十二号是空间站关键技术验证阶段第四次飞行任务，也是空间站阶段首次载人飞行任务。
2021年10月16日，神舟十三号将另外三名航天员（翟志刚、王亚平、叶光富）送上太空，他们要驻留半年，这也是空间站航天员乘组一般的驻留周期。这意味着，中国的载人航天迈过试验阶段，实现太空往返常态化。中国的空间站即将成为人类探索宇宙的主力阵地。神舟十三号是中国空间站关键技术验证阶段第六次飞行。
6.金沙江白鹤滩水电站投产发电
2021年6月28日，世界第二大水电站——白鹤滩水电站，首批机组正式投产发电。白鹤滩水电站位于云南和四川交界的金沙江干流上，是当今世界在建的规模最大、难度最高的水电工程。它的最大坝高289米，排名世界第三；总装机容量达1600万千瓦，仅次于三峡水电站。

主席为此致贺信指出：“白鹤滩水电站是实施西电东送的国家重大工程，是当今世界在建规模最大、技术难度最高的水电工程。全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组，实现了我国高端装备制造的重大突破。”
7.首次实现淀粉全人工合成
中科院天津工业生物技术研究所研究人员提出了一种颠覆性的淀粉制备方法，不依赖植物光合作用，以二氧化碳、电解产生的氢气为原料，成功生产出淀粉，国际上首次在实验室实现了二氧化碳到淀粉的从头合成，使淀粉生产从传统农业种植模式向工业车间生产模式转变成为可能，取得原创性突破。相关研究成果9月24日在线发表于《科学》杂志。
这一合成生物学领域重大原创突破，有望对粮食生产产生革命性影响，对生物制造产业的发展具有里程碑意义。
8.凯勒几何两大核心猜想被证明
2021年11月初，媒体报道，《美国数学会杂志》发表了中国科学技术大学几何物理中心创始主任陈秀雄教授与合作者程经睿在偏微分方程和复几何领域取得的“里程碑式结果”。
他们解出了一个四阶完全非线性椭圆方程，成功证明了“强制性猜想”和“测地稳定性猜想”这两个国际数学界60多年悬而未决的核心猜想，解决了若干有关凯勒流形上常标量曲率度量和卡拉比极值度量的著名问题。
9.我国首个抗新冠病毒特效药获批上市
12月8日，国家药品监督管理局宣布，应急批准腾盛华创医药技术公司的新冠病毒中和抗体联合治疗药物安巴韦单抗注射液及罗米司韦单抗注射液注册申请。这是我国首个获批的自主知识产权新冠病毒中和抗体联合治疗药物。
此获批标志着中国拥有了首个全自主研发并经过严格随机、双盲、安慰剂对照研究证明有效的抗新冠病毒特效药。
10.“嫦娥五号”样品重要研究成果先后出炉
2021年10月19日，中国科学院发布“嫦娥五号”月球科研样品最新研究成果。科研人员利用超高空间分辨率铀—铅（U-Pb）定年技术，对“嫦娥五号”月球样品玄武岩岩屑中50余颗富铀矿物进行分析，确定玄武岩形成年龄为20.30±0.04亿年，表明月球在20亿年前仍存在岩浆活动，比以往月球样品限定的岩浆活动时间长了约8亿年。

2022年4月21日，教育部发布了新一版义务教育课程标准，新课标研学成为当下各学科老师教研的当务之急。课程标准的主体是内容标准，在这里我们对2022年和2021年两版课标中的内容标准做了逐一的罗列比较，希望能为广大教学工作者的课标研学提供方便。

一、物理课程标准目录变化

从2022年和2021年义务教育物理课程标准的目录内容对比中，我们可以发现新课标的变化：

一是强化了课程育人导向。

各课程标准基于义务教育培养目标，将党的教育方针具体化细化为本课程应着力培养的核心素养，体现正确价值观、必备品格和关键能力的培养要求。

二是优化了课程内容结构。

增加实验探究，加强学生的动手能力，设立跨学科主题学习活动，加强学科间相互关联，带动课程综合化实施，强化实践性要求。

三是研制了学业质量标准。

各课程标准根据核心素养发展水平，结合课程内容，整体刻画不同学段学生学业成就的具体表现特征，形成学业质量标准，引导和帮助教师把握教学深度与广度，为教材编写、教学实施和考试评价等提供依据。

四是增强了指导性。

各课程标准针对“内容要求”提出“学业要求”“教学提示”，细化了评价与考试命题建议，注重实现“教——学——评”一致性，增加了教学、评价案例，不仅明确了“为什么教”“教什么”“教到什么程度”，而且强化了“怎么教”的具体指导，做到好用、管用。

二、物理课程标准一级主题二级主题变化

2022年版课标在一级主题中新增了“实验探究”“跨学科实践”内容主题。通过实验探究及跨学科的实践，可以让学生积极参与、勤于思考，同时能够更直观的引领学生了解物理学的本质，从物理视角认识自然、理解自然，养成科学思维习惯，增强科学探究能力和解决实际问题的能力，形成科学态度和正确价值观。

三、物理课程标准内容要求变化

2022年版课标继承物理组2001年便提出的“从生活到物理，从物理到社会”的课程理念，加强物理课程与自然、生活、科技进步和社会发展的联系，凸显我国科技成就，引导学生增强文化自信，树立科技强国的远大理想。同时，关心我国古代和现代科技成就，为中华民族的科技成就感到自豪，逐步养成实现中华民族伟大复兴的责任感与使命感。

由2022年和2021年两版课标中的目录、一级二级主题和内容要求的对比，我们可以概况出2022年义务教育物理课程标准主要有四点变化，而爱阿教育自主研发的3D场景化教学工具——爱阿活页式资源平台能帮助老师和学生在教学过程中轻松实现新课标的要求。

1. 提炼物理课程要培育的学生核心素养，凸显物理课程的育人价值

根据国际比较和国内调研的结果，修订组针对物理学科性质和教育功能，提炼出物理课程要培育的核心素养的四个方面，即物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任，凸显物理课程的育人价值。同时，将核心素养的内涵及相关要素，贯穿于课程目标、课程内容、学业质量、课程实施等部分，旨在引导教师将核心素养的培育落到实处，引导学生学会学习、学会合作、学会生活。

3D活页式资源平台除了提供有丰富的3D模型资源，还有精心制作的PPT课件模板供老师使用。例如，在物理八年级《力》的知识点学习中，老师可以直接利用平台提供的课件进行备授课。课件首先明确了学习目标，再由新课导入到新课讲解，进而到课堂小结，最后以巩固练习完成对本节知识点的课堂学习。

在新课导入和讲解中，老师可以结合爱阿课件列举包括手推车、弹簧、磁铁、橡皮泥等多个生活中常见的例子，可以引导学生思考：当有力存在或出现时有几个物体？单独一个物体也可以产生力的作用吗？只要两个物体接触，就一定能产生力么？不接触的两个物体有没有力的作用？借助3D模型演示，让学生对知识点的学习产生浓厚的兴趣，进而仔细观察和探究力的产生原理，以及力的作用效果。循序渐进的引导和讲解，可以帮助学生在生活中树立物理观点，学会以科学思维去探究生活中看到的事物和现象，从而让学生端正科学态度与责任，提高核心素养。

相信通过学习，学生们不仅能掌握知识，还能在生活中随时发现物理的存在，例如在家里帮妈妈收藏不常用的碗碟时，或帮奶奶装一篮子鸡蛋时，可以用合适的摆放方式，或塞上软纸巾或旧报纸减小碗碟或鸡蛋之间力的直接作用从而避免损坏。

2. 加强实验探究，凸显物理实验的育人功能

2022年版课标进一步强调物理课程的实践性，凸显物理实验的育人功能。2021年版课标仅在附录中罗列出了学生必做的实验，没有明确的要求及引导。2022年版课标新增了“实验探究”一级主题，含21个学生必做实验，分别为测量类和探究类实验，不仅含物理实验的内容要求，而且通过样例、活动建议等进一步引导和说明，同时还提出学业要求和教学提示等，这些皆旨在培养学生发现问题和提出问题的能力、动手操作和收集证据的能力、得出结论并作出解释的能力、表达和交流的能力，有利于发挥物理实验的育人功能。

针对新课标的实验探究要求，活页式资源平台利用3D技术创建出随时随地可操作的安全可逆的虚拟实验室，凸显出自身的亮点和优势。资源平台为每个重要的物理知识点，提供了3D模型资源，老师和学生都可以利用3D资源进行测量类和探究类等物理实验，例如，测量石块的密度、盐水的密度、小灯泡的电功率，探究光折射时的特点、杠杆的平衡条件、电流与电压的关系等。完备的虚拟实验器材，解决了因设备不足尤其是在疫情之下的在线教学中无法开展实验的难题。可操作、可交互、可360°旋转的三维立体模型，让老师和学生沉浸式体验实验过程。

此外，3D模型资源还带有知识点讲解、重难点和易错点解析、实验结论阐述等。活页式资源平台提供的3D场景化教学方式，不仅能让学生一边学习一边思考，还能帮助老师引导学生对实验过程和实验结果进行交流沟通，从而培养学生发现和提出问题的能力、动手操作和收集数据的能力、得出结论并作出解释的能力、表达和交流的能力。

3. 加强跨学科实践，培养学生的综合实践能力

依据2022年版义务教育课程方案，2022年版课标新增“跨学科实践”一级主题。修订组根据前期的研究，提炼出“物理学与日常生活”“物理学与工程实践”“物理学与社会发展”三个二级主题，从低碳生活、健康生活、动手实践及社会热点等方面提出跨学科实践的内容要求，同时给出教学提示和学业要求。这些设计皆凸显了物理课程的跨学科性和实践性，加强了物理学与能源、环境、材料、工程、信息技术等的联系，能更好地培养学生跨学科应用知识的能力、分析和解决问题的能力、动手操作的实践能力，以及积极认真的学习态度和乐于实践、敢于创新的精神。

在物理八年级上册《长度和时间的测量》知识点学习中，学生们除了掌握常见的测量方法，还需要拓展思维，了解测量长度的特殊方法。例如，如何测量一张纸的厚度呢？爱阿平台3D资源《长度测量的特殊方法》以生动形象的三维立体模型，为学生演示了如何用累积法测微小长度。

通过简单有趣的模型展示，学生掌握了利用累积法测量微小长度的方法，所谓的累积法就是把不容易测量的微小部分叠加变成容易测量的大尺寸物体，然后再除以叠加的数量。因此，先用刻度尺测出课本的总厚度，根据页数确定纸的张数，最后用总厚度除以张数即可算出一张纸的平均厚度。这个学习过程不仅让学生掌握刻度尺的读法并了解测量存在误差，还能教会学生要善于发散思维，充分结合数学的知识去解决微小事物的测量问题，例如，若要测出一粒米的重量，也可以用累积法测量。3D互动资源的趣味学习方式，有助于学生对跨学科的知识应用产生深刻的意识，还能培养学生分析和解决问题的能力、动手实践的能力，以及认真的学习态度和敢于创新的精神。

4. 研制学业质量标准，引导教学与评价改革

修订组依据核心素养内涵，结合课程内容，对学生学业成就具体表现特征进行整体描述。具体而言，修订组根据问题情境的复杂程度、知识和技能的结构化程度、思维方式与价值观念的综合程度等，描述学生学习结果的具体表现，明确核心素养的发展水平与关键行为表现。学业质量标准是学业水平考试命题的依据，能对学生的学习、教师的教学、教材的编写等提供指导。

爱阿活页式资源平台提供的海量3D模型、PPT课件、图片、视频和习题资源，充分结合新课标关于培养学生核心素养的要求，在教学资源的内容设置上都有精心安排。除了3D模型资源里设置的可操作可互动的小实践练习，还设置有专门的习题资源，老师可以在课件中一键插入习题考察学生对知识的掌握情况。学生也可以通过自我练习巩固和加深对知识点的理解，并发散思维，将物理知识延展到生活的应用当中。

总之，2022年版课标进一步明确了义务教育物理课程旨在帮助学生从物理学视角认识自然、解决相关实际问题，初步形成物理自然观；引导学生经历科学探究过程，学习科学研究方法，养成科学思维习惯，进而学会学习；引领学生认识科学、技术、社会、环境之间的关系，形成科学态度和正确价值观，增强社会责任感、民族自豪感，为成为有理想、有本领、有担当的时代新人奠定基础。爱阿教育也将坚持以创新科技赋能教育，通过3D场景化教学方式帮助老师实现更好的教学效果，让学生快乐的学习成长，成为具有高素质的时代新人。