实验室是高校教学科研的基地,一流实验室建设是建设世界一流大学的重要技术支撑。天津大学“十三五”期间,围绕世界一流大学建设目标,以实验室建设为抓手,从实验人才队伍、实验室资源配置、实验室文化建设进行创新,培养造就具有创新精神和实践能力的卓越人才。
从信息化条件下安全学科对安全工程方向人才培养需求,结合安全学科中的岩土安全监测技术、工业安全监测、安全监测信息化及公共安全管理与应急技术,阐述了多元化安全科学与工程创新实验平台建设的任务、目标及具体的建设流程。给出了多元创新实验平台所包含的信息化矿山安全创新实验室、信息化的工业安全监测及预警平台、智能化的公共安全监测平台及湖北省精品课程网站。实现了融合不同方向的多元化安全科学与工程创新试验平台的硬件和软件的建设,给出了具体的构建过程,并在实验平台建设过程中融合了安全监测创新实验室、精品网上课程及实验资源网络平台的综合功能。重点对多元化安全监测及安全监测平台建设成果进行了详细的讨论。
针对工业调节阀中广泛存在的时滞现象,提出一种基于模糊原理的带有Smith预估器的智能阀门定位器控制方法。分析智能阀门定位器的结构和原理,通过设计Smith预估器补偿滞后时间,实现超前响应,克服时滞对系统性能的影响;通过模糊控制与PID控制结合,设计调整模糊规则,实现控制器参数的自整定。两者结合构成模糊Smith方法,提高了系统的动静态性能。模糊内模控制器对克服时滞、提高系统性能有良好的效果,将模糊Smith器与模糊内模控制器及PID控制器进行仿真研究对比。仿真结果表明,模糊Smith控制方法比模糊内模控制方法和传统PID方法更能有效地提高调节阀的快速性,克服时滞,改善系统性能。
光谱分析技术在烃类包裹体分析中得到了广泛应用,但是不少研究结果表明单光谱技术在分析时存在局限性。针对该问题提出了采用荧光光谱、拉曼光谱和红外光谱技术联合分析储层烃类包裹体方法,该方法可以弥补单光谱分析技术的不足。通过对准噶尔盆地南缘霍-玛-吐构造带储层中烃类包裹体进行多光谱技术联合分析和应用,结果表明,多光谱技术可以实现互补,有利于给出更加可靠的油气成熟度信息。
针对延边州东部和龙市和珲春市苹果梨园土壤,分别选取剖面点并进行挖掘,根据土壤物理状态划分土壤自然发生层,分层采集土壤样品,采用31P-NMR核磁共振波谱法对果园不同土层土壤磷化合物变化趋势进行研究。结果显示:和龙、珲春两市苹果梨园土壤磷化合物组成均含有正磷酸盐、正酸磷单酯和焦磷酸盐,且正磷酸盐>正酸磷单酯>焦磷酸盐;与珲春苹果梨园相比,和龙苹果梨园的A层和AB层土壤含有磷酸二酯。随着土层深度增加,正磷酸盐所占磷化和物的比例总体呈升高趋势,两地最深层土壤的正磷酸盐比例均高达80%以上; 与正磷酸盐相反,随着土层深度增加磷酸单酯所占磷化合物的比例呈减小的趋势。两地苹果梨园土壤磷化合物中,焦磷酸盐所占比例最大的土层均为AB层。磷酸单酯在和龙苹果梨园土壤中的丰富度明显高于珲春苹果梨园土壤。
有效控制温室温湿度环境是温室业研究的重要课题之一,以西门子S7-200系列小型PLC作为控制器,组建温室自动监控系统,可实时采集控制温室的温湿度,并利用串行口通信实现与上位PC机的信息交互,用户可通过上位机监控软件监测温湿度信息,并可选择手动或自动两种控制模式实现温湿度调节控制。通过试验,该系统实现了温室温湿度信息的采集、显示与预警,并能够可靠实现温湿度控制;上位机监控软件界面友好,操作方便,能够保存采集的温湿度信息,方便用户进行数据分析。该设计对于温室环境自动监控以及PLC实践教学具有一定实际意义和应用价值。
针对直流电动机转速控制系统中并不要求多快的响应速度,而追求平稳阶跃响应的情况,通常采用步进式PID算法,把较大的阶跃信号划分成若干较小的步长,从而逐步逼近设定值。但是该算法难以应付测量误差带来的影响,为此,设计一种基于限幅增量式PID算法的直流电动机转速控制系统,限幅增量式PID算法通过对增量式PID算法的控制量增量的幅度加以步长限制,使控制量平稳变化,从而实现电动机平稳变速。理论分析和实验结果表明,因为限幅增量式PID算法的控制量是均匀变化,所以该系统不仅具有平稳的阶跃响应,还具有天然的抗干扰能力。
肥皂泡体作为非线性流体,对于外界的作用有着极其复杂的非线性响应。研究肥皂泡体中运动物体的动力学行为能够解释和解决生产和生活中的很多相关问题。通过理论建模、实验设计和数值模拟对于小而轻且与肥皂泡大小相差不大的球体在与肥皂泡体中的运动过程进行研究。首先从统计力学的系综角度给出了三维肥皂泡体动力学行为的理论解释,再从实验上验证了在重力场作用下,小球在肥皂泡中的动力学行为关系式,具有普遍性。
乙酰水杨酸是一种广泛使用的非甾体抗炎药物。基于水杨酸-铁(III)配合物显色反应,建立了可见分光光度法测定水杨酸含量和乙酰水杨酸水解动力学在线测定方法。结果显示,在pH 3.0的甲酸-氢氧化钠缓冲溶液中,水杨酸和铁(III)形成配位比为1∶1的稳定紫色配合物,最大吸收波长位于523 nm,表观稳定常数lg K=6.02,水杨酸浓度在0.05~0.5 mmol/L范围内呈线性,检出限(3 s/k)为2.2 μmol/L。对水杨酸样品进行分析,加标回收率在96.0%~100.5%,相对标准偏差在0.76%~1.10%。对乙酰水杨酸水解过程在线监测,通过动力学方程拟合求得乙酰水杨酸水解反应为一级反应,活化能为72.97 kJ/mol。该研究为化学反应动力学参数测定及研究方法提供了新的思路。
以ZnO、 S粉和六水氯化铬为原料 (CrCl3·6H2O),乙二胺、乙醇胺为有机溶剂,在190 ℃下,用溶剂热法成功地合成室温铁磁性铬掺杂ZnS 纳米颗粒半导体。X-射线衍仪测试表明,Cr掺杂ZnS为纤锌矿结构。透射电镜表征不同Cr掺杂浓度ZnS的形貌为纳米颗粒,Cr掺杂浓度为5.27%的ZnS纳米颗粒平均尺寸在30~40 nm。电子能量散射谱表明产物由Zn、S、 Cr元素组成。光致发光测试表明,Cr掺杂ZnS相对未掺杂ZnS吸收带边向短波方向微小移动。 振动样品磁强计测试表明未掺杂的ZnS为抗磁性,而Cr掺ZnS为室温强铁磁性,Zn1-xCrxS (x = 0.052 7) 纳米颗粒的饱和磁化强度为4.275 A/m。Cr掺ZnS纳米颗粒具有室温铁磁性的实验结果与通过第一性原理预言Cr掺ZnS纳米片具有室温铁磁性相一致。Cr掺杂ZnS纳米颗粒的铁磁性是稀磁半导体的固有属性。
以表贴式永磁同步电动机为研究对象,分析了传统直流母线电压反馈弱磁控制算法原理和实现方式。针对传统直流母线电压反馈弱磁控制系统的滞后性和控制量由零开始缓慢增长等问题,提出在PI控制基础之上,通过对定子交轴电流分量iq进行前馈控制,将得到的直轴电流分量id限定的最大值作为预给定值,在不改变传统电压反馈控制结构的基础上,更快地获得准确的id取值,实现快速自适应控制。通过Matlab/Simulink仿真和借助dSPACE半实物实时仿真系统实验表明,电流自适应弱磁控制策略使得系统具有更好的转速动态稳定性以及更强的带负载能力。
路面的激励作用会使车辆在行驶过程中产生颠簸和振动,严重影响汽车行驶平顺性和乘坐舒适性。建立了1/4汽车主动悬架数学模型,提出一种基于模糊神经网络的控制策略。该方法利用了模糊控制鲁棒性强和神经网络控制收敛速度快的特点,对系统参数进行实时在线调整;同时,以悬架动行程、车轮动载荷以及车身垂直加速度为衡量指标进行仿真分析和测试研究。结果表明,所提出的控制策略可以有效减小汽车在行驶中因路面激励作用而产生的振动,大幅改善了车辆操纵稳定性、汽车行驶平顺性及乘坐舒适性,鲁棒性强,有一定可借鉴意义。
开发了一套具有人机实时交互功能的水冷式温控实验系统“iWater”。该系统控制部分采用闭环结构:由PTC陶瓷片模拟发热对象,STM32型微控制器根据DS18B20温度传感器提供的实时温度反馈,经过PID运算,对H桥驱动输出PWM指令,从而对水冷机进行调压调速,实现对温度的恒值控制。扩展多种人机交互功能:通过红外遥控模块,可实时设定温度、控制策略以及各类参数;现场输出选取TFT-LCD屏,可实时显示温度曲线;实验数据通过USART通道,在上位机的VisualScope界面实时绘制温度曲线,完成对实验数据的观察、存储与分析。最终完成了样机制作,实验结果验证“iWater”实验系统的有效性。
针对田域环境面积大,有线组网方式成本高,布线困难等问题,提出了一种以ZigBee无线传感网络技术为核心的田域环境监测系统,并给出了节点能量优化方案。该系统包括信息采集部分和数据接收部分。信息采集部分由田域环境里布置的终端节点、路由器节点和协调器节点组成,终端节点和路由器节点负责采集空气温湿度,土壤电导率等参数,协调器节点负责汇聚信息。数据接收部分由网关服务器与手机、电脑组成。重点阐述了数据采集部分每层节点的硬件与软件设计,节点能量感知应用还有监测软件开发。试验结果表明:使用了能量感知方法和能效优化方案的网络,生存期最长,传送了更多的数据。系统的设计开发可为精细农业的发展提供数据支持。
结合频域低相干光干涉及计算机断层重建技术,建立了光学折射率三维重建系统,系统主要包括宽带光源、光纤迈克尔逊干涉仪、光谱仪。由光谱仪采集探测光和参考光的干涉光谱,经傅里叶变换计算样品折射率的直线投影,利用滤波反投影算法进行折射率重建,得到样品的三维折射率分布。用塑料管对本方法进行了实验验证,该系统适合于对折射率均匀和非均匀的样品进行三维成像,该系统能检测到的折射率灵敏度约为0.01。本实验系统适合于作为本科生综合设计性物理实验项目。
设计一个关于锂空气电池催化剂的制备及其催化性能研究的综合实验。采用自交换法结合HF同步刻蚀,在集流体泡沫镍表面原位生成了Ag纳米枝晶电极材料。利用X射线衍射技术、场发射扫描电镜配接X射线谱仪对这种新型复合材料进行成分分析与形貌表征,通过恒电流放电及电化学线性伏安测试评价了材料的电化学性能。结果表明,Ag纳米枝晶在泡沫镍表面均匀分布,将其应用于锂空气电池,在电流密度为1 A/m2时,电池的放电容量从4 774.4 mA·h/g增加到8 203.8 mA·h/g,电催化性能良好。
开发了一种芯片功能检测系统,该系统基于实践教学中的与非门、反相器、数据选择器、计数器、译码器、显示译码器等常用芯片进行设计,由上位机和硬件电路两部分组成。上位机用以实现对芯片功能表或真值表的输入、管理及发送;硬件电路负责接收功能表或真值表信号并完成芯片的检测,得出芯片是否损坏或功能是否正常的结果,并显示或报警。本系统可以降低数字电路实践中检测芯片的难度和复杂度,并提高准确度,为实验结果的正确性奠定了基础。
上海地区冬季典型日完成了单独供生活热水和供生活热水采暖两种模式运行的太阳能辅助燃气实验。实验平台以S7-200型PLC为控制系统,以WinCC为数据采集软件平台。实验采集了系统回路各个点的水温、流量以及实验过程中太阳的辐射强度,并在此基础上分析了上海地区太阳辐射强度、室外温度以及系统运行模式等对太阳能保证率和燃气消耗量的影响。结果表明:气象参数对太阳能保证率和燃气消耗量有显著的影响。在天气晴好的天气(平均辐射量大于400 W/m2)条件下单独供热模式下太阳能保证率平均为82%;阴到多云(平均辐射量小于250 W/m2)的条件下为54%。在天气晴好的天气里在供生活热水采暖模式下太阳能保证率可以达到10.3%;阴到多云的条件下只有5.09%。
网络安全实验通常需要复杂的实验环境,网络攻防本身具有一定破坏性和不可逆性,为教学而在系统中设置安全漏洞会产生巨大风险,环境搭建和维护具有较高成本。因此,使用虚拟化和SDN手段搭建虚拟实验教学平台具有重要意义。基于CloudStack开源云架构和XEN虚拟化技术,以IAAS为服务模式所搭建的网络攻防虚拟实验云平台,能够解决当前网络安全实验教学环境存在的问题。通过对snort与Iptables联动搭建防护墙实验的介绍和分析,实验表明,实验云平台在提升实验教学质量,培养学生工程实践能力和工程创新能力方面已经起到了效果,云平台本身具有广阔的发展和应用前景。
针对现代控制理论实验资源紧张问题,提出一种基于倒立摆机理模型的开放式虚拟仿真系统开发方法。首先,根据装置机理建立倒立摆系统的状态空间模型;然后应用LabVIEW软件绘制倒立摆装置操作界面,并编制后台程序实现其模型仿真;最后利用OPC技术实现虚拟仿真系统变量数据的共享,以方便学生测试控制算法。该仿真系统不但具有良好的人机交互界面,能够较好地模拟真实实验装置,而且具有很好的开放性,为学生自主编程留下了充足空间,有助于其创新能力培养。
运用三维激光扫描技术获得博物馆内部点云,并在此基础上用3ds Max建立博物馆三维模型、进行材质贴图、灯光、摄像机和烘焙等工作,随后将模型导入VRP实现交互式虚拟博物馆系统的开发。馆藏文物用手持式非接触三维激光扫描仪进行扫描并加工处理后得到真实的三维数字文物模型。为保证效率和效果,利用LOD算法对建立的复杂模型进行简化。所设计的虚拟漫游场景,用户不仅可身临其境从多个视角观察整个场景,并可通过键盘、鼠标和距离触发观赏博物馆中的文物,实现了虚拟场景的人机交互控制。系统交互性良好,沉浸感强,可多角度、多种方式、多人称自主漫游博物馆并可近距离观察研究馆藏文物。
在现有微机实验系统的基础上,设计了基于TPC-USB和Proteus的新型微机接口仿真系统,并阐述利用该系统进行实验综合设计的新思路。以电压报警系统的仿真实例,阐述利用该系统进行实验仿真、调试的主要过程。实践表明,在硬件设计实验过程中,利用该微机仿真系统,通过Proteus进行原理图编辑,并在 TPC-USB平台采用汇编语言、C语言或混合编程方式进行源代码编写及运行调试,可以加深对微机原理知识点的理解,进一步调动学生积极性及提高微机原理实验综合设计能力。
针对声学多普勒流速仪(ADV)运用于清澈水质的水流中精度较低的问题,采用了一种向清澈水流中掺混适量悬浮颗粒物的方法显著提高ADV的测量精度。通过对比掺混悬浮颗粒物与清澈水质中ADV的流速测量结果,发现掺混适量悬浮颗粒物后,流速测量数据明显更稳定,符合水槽流场的实际情况。给出了悬浮颗粒物的推荐含量为106 g/m3。采用该方法,在水槽中沿垂向布置10个流速测点,通过调整水泵变频器频率来改变流速,测量了不同流速时的水槽断面垂向流速分布。发现流速沿垂向分布不均匀,呈线性剪切流分布。水槽出流口的布置方式和水槽壁面及底面摩阻是产生断面流速沿垂向分布不均匀性的原因。最后,通过最小二乘法拟合给出了水泵变频器的频率与断面平均流速的线性关系。
电子信息工程专业现有的实操型实验分为基础型、拓展型、综合型和创新型等4个逐步递进的层次。这种“分层递进”的传统实验教学体系具有设备费用昂高、损耗大、污染严重等固有弱点。为此提出将实操型实验与虚拟仿真实验相结合,通过研制开发和引进购置虚拟仿真实验模块,构建“虚实结合、分层递进”的全新实验教学体系,达到这两种实验室教学模式优势互补的目的。并给出两个虚实结合的实验教学案例,以此展示新教学体系的优势。新实验教学体系将现代科技与传统教学相融合,既增强了学生的学习兴趣和分析创新能力,又提高了实验教学质量和学生学习效率,对工科专业实验教学研究有一定参考价值。
介绍了域名系统(DNS)工作原理,采用GNS3和VirtualBox构建私有根域名系统实验环境,设计了DNS工作原理的实验方案,配置了WWW服务器、接收和发送邮件服务器。利用Wireshark协议分析软件捕获报文,通过对报文进行分析,阐述了DNS中递归查询和迭代查询算法的工作过程,说明了起始授权记录、名称服务器、主机记录和邮件交换等资源记录的作用,并对DNS欺骗的原理进行说明。验证了DNS的工作过程,使学生从理论和实践两方面更好地理解DNS的工作原理,增强了实践动手能力和综合应用能力。
在自动干式离合器中,获得精确的摩擦转矩对提高离合器的控制效果有着重要影响。而摩擦转矩的精确度很大程度上依赖于摩擦系数的精确度。因此为了研究干式离合器摩擦片的摩擦系数与压力、转速和滑磨过程中摩擦片表面温度的关系,设计了干式离合器摩擦片摩擦系数测试台架。该台架由机械系统、伺服电动机控制系统和数据采集系统组成。机械系统由底座、减速机和弹簧等组成,主要实现压力的手动调节功能;伺服电动机控制系统由触摸屏、PLC控制器和伺服电动机驱动器等组成,主要实现电动机转速和转向的控制;数据采集系统由单片机和计算机等组成,实现所有数据的采集和显示功能。经实验验证,该台架可以实现压力和转速的控制并完成压力、转速、摩擦转矩、摩擦片表面温度和摩擦系数的同步采集,在干式离合器摩擦系数影响因素的研究中起到了重要作用。
微型沼燃气发电机系统城乡可用,是一种具有非常广阔前景的分布式发电系统。根据微型沼燃气发电机的动态特性以及溴化锂制冷原理,建立了广西电力职业技术学院冷热电联供的微型沼燃气发电机系统数学模型,并在此基础上进行了数学建模仿真,为进一步研究农村冷热电联供的微型沼燃气分布式发电系统奠定了基础。
为形成计算机专业特有的“数字逻辑”课程实验体系以及解决硬件基础课程之间和专业课程衔接差、课程工程实训薄弱的问题,提出一种基于安全加密算法的数字逻辑仿真实验平台。以S-DES加密算法安全系统为例,介绍S-DES加密算法原理,利用Quartus II仿真软件平台建立图形化加密算法模型,同时利用Visual C++开发平台程序化实现算法,分别进行系统仿真验证,相互校验仿真结果。实验表明,通过引入专业知识、以工程角度实现硬件基础课程实验内容,可增强实验课程内容层次性,有效提升学生工程实践意识。
将数字电子技术综合性虚拟仿真实验案例——基于DDS的任意波形发生器应用于实验教学,该教学案例几乎涵盖了数字电子技术理论课程中所有核心知识点,具有很强的综合性,便于学生将理论课程中碎片化的知识点构建成相对完善的知识体系;正弦波、方波、三角波、任意波形以及李萨如图形等实验结果可通过示波器直观观察,具有很高的演示度,激发了学生的学习兴趣。实践表明,综合性虚拟仿真实验案例教学方法提高了学生设计复杂数字电路系统的能力,培养了学生的实践创新和工程应用能力,取得了良好的教学效果,有利于教学水平的提高。
针对当前材料成形及控制工程专业实践教学环节存在的相关问题,开发出了基于虚拟仿真技术的板形控制实践教学平台,并针对性地分为原料准备、轧制过程控制、轧制板形控制基础、轧制板形控制策略和板形控制仿真训练5个模块,循序渐进地深入到板形控制的各个环节,从点到面,有浅入深,有序地完成目前无法实现的板形控制实践教学。并以板形控制仿真训练中的轧制温度及热凸度模拟仿真为例,详细分析了建模的过程,并进行了仿真训练。通过2015届学生的实践,发现借助于该实践教学平台, 能够有效激发学生的学习兴趣,提高学生实际操作能力,为学生适应钢铁企业的复杂轧制条件和板形控制条件打下了坚实的基础。
为顺应国家中长期教育改革和发展规划纲要关于开展国家级虚拟仿真实验教学建设的指示精神,长安大学在现有资源基础上,加大虚拟实验室建设投资力度,建设有交通信息与控制工程背景的虚拟实验教学平台。阐述了交通信息及控制虚拟实验建设的内涵和要求,平台建设的整体框架及实施方法。实验室建成后经1年多测试, 虚拟实验平台运行良好,传统实物实验不能开设学时总学时89.1%,受到广大师生好评,有力促进了实验教学改革。
设计了城市轨道交通CBTC系统仿真实验室的建设方案。CBTC系统由诸多子系统构成,集成度高,硬件设备多。实验室按照先搭建各子系统,最后整体集成的思路进行设计。实验室各子系统可独立进行仿真实验,也可由各子系统配合完成整体实验。通过合理规划,在一间实验室内完成了完整CBTC系统的仿真环境搭建。该方案保证了整个CBTC系统功能的完整性,将设备集成于同一实验室也减少了占地面积,降低了实验室建设成本,为类似实验室的建设提供了参考。
为体现教学与科研相互促进的教学理念,面向语音信号处理教学和科研需要,以Cortex-A8微处理器和专用音频编解码芯片WM8960为硬件核心,构建一款嵌入式语音信号处理综合实验平台。基于该实验平台,利用QT开发软件,设计一款语音信号处理综合实验教学与开发软件。文中完整地讲述了系统的硬件构成,驱动程序的移植,并结合基于谱减法的语音增强算法,介绍了基于QT的语音开发流程。基于该实验平台,学生不仅可以掌握语音信号处理的基本知识,还可以熟悉面向语音应用的嵌入式软件开发流程。系统界面友好,功能强大,可有效用于高校语音及信号处理教学工作,也可用于相关科研人员进行语音信号处理相关课题的研发工作。
为了实现矿用数据采集单元(DTU)的相关功能,提出了采用基于UCOS-II的DTU系统设计。该DTU的处理器选用STM32F103VE,并把实时操作系统UCOS-II移植到该CPU上。介绍了系统硬件和软件的设计方案。通过使用实时操作系统,简化了软件的编写过程,增加了软件的可维护性。通过调试,该DTU系统能够满足企业的需求。
针对新疆乌鲁木齐市荣和城青建热力公司的换热站,采用分布式变频技术,确定了分布式系统的水泵运行策略;利用MCGS组态软件对现场数据图形进行组态,建立换热站动态运行界面;通过PLC实现了换热站一、二网数据采集处理、触摸屏通信、设定值控制;采用Modbus协议,通过RS485转TCP模块经公共网络与监控中心进行通信,实现监控中心对各个换热站进行“三遥”操作。现场运行结果表明,该系统稳定性好,节能效果明显,成功解决了时段不同,热需求也不同的公共建筑的经济、舒适和节能供热问题。
针对只能开设常规过程控制实验,而无法开展智能解耦控制实践教学的现状,运用西门子编程软件STEP7和组态王软件,在已有A3000过程控制实验装置上设计开发压力-流量智能解耦控制系统。介绍智能解耦控制策略、程序开发、监控界面设计及系统运行调试等。该实验改善了智能解耦控制缺乏实验验证的现状,对工业智能控制实验室建设具有重要意义。
为了提高设施农业科学与工程专业学生的动手实践能力,同时针对缺少设施环境自动控制实验仪器的问题,利用Labview软件平台进行实验教学,将实验分为教学复习环节和实验环节。实验环节设置了开放性实验部分,进一步为学生提供了理论和实践相结合的学习环境。通过学生课程调查数据表明:85%的同学能够独立完成设施环境调控labview程序的编程,同时81%的同学能够完成创新实验中全部4个参数的优化。本实验教学改革,有助于设施农业科学与工程专业学生理解和掌握该课程的主要知识点,提高工程实践能力,完善学生的知识结构,不断强化其独立思考能力和创新意识。
大学二手书交易同一般网络购物不同,直接应用普通推荐算法设计推荐引擎不能很好地进行推荐。为了使大学生二手书购物网站能够更好地为用户推荐书籍,提高推荐结果的准确性及推荐效率,在原有推荐模块的基础上针对大学生用户的特殊性提出了一种适用于二手书购物网站的推荐算法模块优化推荐引擎。该算法模块有以下特性:①在基于物品推荐算法的基础上,结合书籍评分、新旧等因子优化推荐结果;②为方便用户购书新增打包推荐功能,使用户可以一键购买多本所需书籍;③根据用户群体购书可预测的特性加入了基于时间节点的推荐算法,即按时得需,按需推荐。
阐述了重庆邮电大学移动通信与网络国家级实验示范中心LTE移动通信实践教学平台的组网构建和实训项目的设置。平台建设包括TDD、FDD两种LTE制式的硬件平台建设和软性的教学资源建设,采用运营级设备,并与现有实验平台联合组网,形成了模拟运营商的全程全网、全业务的下一代融合信息网络实验实训平台。该平台服务于本校的教学和科研工作,同时也能扩大移动通信与网络国家级实验示范中心在信息类高校中的辐射示范作用。
大部分传统力学实验的教学行为仍处于一个个信息孤岛,实验教学管理低效繁琐,实验数据短暂,实验报告批改繁重,实验教学和课堂教学彼此孤立,无法深层次共享。随着互联网+时代的到来,给实验教学的深化改革带来了新的发展机遇。本文就基于互联网技术的力学实验教学开展以及学生实验报告的网上提交和自动批改做了重点介绍。
针对测绘与地理信息实验教学示范中心建设中面临的诸多问题,面向信息化测绘的发展方向,从构建完善的信息化测绘平台、突出创新实践能力培养机制、广泛开展对外合作交流、注重省内外辐射与带动等方面积极探索,建成完善的多层次、多学科信息化测绘平台,在创新创业能力提升、对外交流、合作与辐射方面取得了良好的实施效果。
为了适应新时代工程训练中心的发展需求,在对工程训练实践教学平台功能定位和工程训练中心组织结构体系进行规划分析的基础上,对数字化工程训练中心的建设进行了探索,对其建设内容和应用进行了详细的阐述,具体包括数字化教学平台、数字化管理平台、数字化应用平台、数字化制造工艺、数字化考核与评价和物联网数字化中心的建设。数字化工程训练中心的建设与应用对工程训练平台的教学效率和管理水平的提高具有重要意义。
新一轮科技革命给工程教育带来了新的挑战,培养具有多学科交叉融合和工程能力、创新精神和团队协作能力的高素质复合型工程技术人才成为高校当务之急。掌握基本的科学和技术内涵,保持技术的严谨性,又有“融合”的思维方式和创造性思维能力,将是未来工程师所必备的核心能力。通过对于“电子与自动化实践”新课程体系的建设和探索,研究适合未来需求的卓越工程师的培养方法,构建模块化、层次化,融合性的教学课程设计,开发学生多维度思考和创新能力。采用传统模式和创新路径并存的方法,重视“工匠精神”的培养。通过基于项目驱动和问题解决的综合实践,培养学生的团队协作能力,促进混合式学习,培养更多符合先进制造业产业升级和发展需求高技术人才。
为探究实验课程的教学模式,对浙江大学生理科学实验课程进行在线课程、翻转课堂与现场实验结合的整体课程设计,以7级程度量表调查12个班、359名学生对课程设计和教学效果的评价。结果表明,学生对课程设计给予较高或高的评价,新的课程设计、教学内容和方法提高了学生的学习兴趣,促进了学生自主学习、主动学习。通过本课程学习,学生的自主学习能力、尤其是动手能力、实践能力、科技写作能力得到了显著提高,学生知识综合应用能力、实验设计能力、科学提出问题和解决问题的能力有较高程度提高。生理科学实验在线课程、翻转课堂与现场实验结合的课程设计和教学,提高了学生的综合能力和教学质量。
项目教学是一种以问题为导向的教学模式,而教学项目设计是项目教学的一个关键环节。针对《机械优化设计》课程特点及教学中存在的问题,以提高学生对理论知识的运用能力为目标,选取一个带传动和链传动两级传动的优化设计为教学项目,建立了优化设计的数学模型,包括目标函数、约束条件等。应用Excel软件,按照图表数据化、模型实现和解算等步骤实现对优化设计模型的求解。该软件对解决优化设计问题具有建模过程简单、优化设计计算速度快、设计资料可读性高、设计自动化水平高等优点,可以大大提高设计人员的设计效率,为优化设计的工程应用提供了新的借鉴思路。该教学项目“教、学、做”相结合,突出学生应用能力的培养,提高了学生学习兴趣和解决实际问题的能力。
伯苓班是南开大学入选的国家“基础学科拔尖学生培养试验计划”试点班。基于学校的重视及其自身的优势,针对生物学科伯苓班,课程组通过增设实验教学内容、改进实验教学模式和建立师生激励机制等方法,对基础性生物化学实验课程进行教学改革,探索生化实验教学的新路径,有效提升学生的创新实践能力和教师的综合业务水平,并且紧跟实验教学改革步伐,建立起多元化的实验室管理模式。改革后的教学体系连续4年应用于面向伯苓班的生物化学实验课程,并取得了良好的实验教学效果,提升学生科研素养的同时,更激发学生的创新能力,对伯苓班的拔尖人才培养起到举足轻重的作用。
依据独立学院应用型人才培养的目标和现代社会对应用型人才培养的需求,结合独立学院生源和师资特点,分析传统“以知识为本”的人才培养模式利弊,在基于以人为本的人才培养理念基础上,创新激励培养机制,激发教师由课堂教学主体地位转向发挥教学主导作用;修订以应用为目标的人才培养计划体系,引导学生由被动学习新知识转向提高培养自主学习能力;创新培养管理人员的管理职业素养,实现管理人员由检查考核督促转向激励约束引导,并在实现人才培养三大关键因素(教师、学生和教育管理者)的角色转变方面进行了许多有益的探索,构建了以“三转”为核心的应用型人才培养模式。该模式通过多年的实践,取得了一些实效,对同类型的高校应用型人才培养,提供了一条可参考的新途径。
针对现行RLC串联谐振电路实验的内容和要求相对简单,仅限于复现谐振的基本原理,缺少引导学生深入思考的“抓手”,研发构建了一款新型周期非正弦信号分解、合成及谐波发生实验箱,设计出了串联谐振电路综合提高实验(一)——周期非正弦信号的分解与合成,包括实验电路搭建、信号分解及合成的实验操作、模型验证以及学生可自主探究并自行延展的补充实验任务。教学实践结果表明,本电路综合提高实验有助于学生从不同视角认识、体会串联谐振电路的基本原理和应用价值,可以激发学生动手实践、深入探究理想电路模型与实际电路之间差异以及自主学习更多相关知识的兴趣。
新型的“传热学”实验教学模式是我院借鉴美国高校工程教育运行模式而进行的改革成果之一。以培养创新性人才为目标,重视学生的综合素质和创新能力的培养,以学生为中心,通过综合创新实验加强学生对专业知识的掌握和实践能力的培养;通过课程项目实践,让学生在解决实际问题中锻炼专业能力、探究能力,培养创新意识,加强沟通和合作能力。灵活多样的基础平台建设和学习工厂建设为实践教学改革奠定了坚实的基础。实践证明,这种理论和实践始终紧密结合的开放性学习,能有效提高学生的综合素质和专业能力。
电路分析课程由于涵盖的知识信息量大、学时数少,理论分析过程枯燥乏味,学生学习兴趣普遍较低。计算机仿真演示虽能加深知识点的理解,使抽象知识点变得直观,但不及实物演示给人印象深刻。为了适应新时期对创新型人才的培养要求,利用笔记本电脑、NI myDAQ、面包板设计了4个演示实验,分别是“元器件外特性测试实验”“直流电源实验”“温度测试实验”和“数模转换实验”。详细介绍了演示实验的设计要求、设计思路以及每个演示实验的具体实现方案,包括实验目的、实验原理、实现方案和实验结果。将其应用于电路分析课程的课堂教学中,不仅能加深学员对所学知识的理解,还能激发学员的上课积极性,培养其工程意识和创新思维。
提出了一种基于开放实验室平台开展自主学习的教学模式,并以河北地质大学企业管理类专业的“企业资源计划(Enterprise Resource Planning,ERP)”课程为教改研究示范对象,采用定性和定量的方法探讨了该教学模式开展的可行性,在教材选择、教学流程优化、授课方式和考核形式改革等方面提出建议,旨在培养学生自学能力,提高教学效果,并化解当前实验教学中的多重矛盾。经调查分析表明:该教学模式受到大部分学生的欢迎,并提高了他们的自主学习能力,同时该研究中的相关数据也为该模式进一步优化提供了定量分析的参考。
综合性实验教学以培养创新性人才为目的,采用“翻转课堂”教学理念,通过本科生应用国家标准分析稻杆的化学成分及浆料的物理化学性质,应用现代测试手段考察了浆料的化学结构以及手抄纸的使用性能,对哈尼稻杆和广东稻杆造纸的可行性进行了研究。本实验教学尝试从传统的单纯的操作培训教学模式向设计型、探索型实验教学模式转变,并鼓励和支持学生的个性化发展,开发他们的自身好奇和兴趣,在继承性、求异性、实践性和风险性等方面培养学生的创新能力。
鉴于二本及以下地方高校建环专业招生人数多、师资不足、经费少等客观原因,在培养创新人才方面存在诸多不足。利用学科竞赛这一平台,可以较小的经费投入,有效弥补创新人才培养的不足。兰州交大建环专业以学科竞赛为平台,通过广泛的宣传、合理的组织和精心的指导,明显提高了建环专业学生的动手能力和创新意识,有效弥补了传统培养方式的不足,为地方高校其他专业创新人才的培养提供了新的思路。
提出了将创新创业教育融入专业人才培养全过程,多元素协同改革,构建专业核心竞争力的教育理念;构建适合于地方经济与社会发展,满足应用型人才培养需要,并具有珠江三角洲现代园艺与食品产业特色的协同育人模式。通过构建校内外“双师型”应用型师资队伍,建设了一支优秀的教学团队;通过整合全院实践教学资源,理顺管理体制,建设省级实验教学示范中心——食品与园艺实验教学中心,打造优质实验教学平台。平台注重政产学研相结合,协同创新,建设省级、校级大学生校外实践基地;通过实施校内技能培训与校外综合实习、实训相结合的全天候实践教学模式,培养出“有知识、懂技术、会经营、善管理”的现代复合型园艺、园林和食品人才。
为使学生加强对所学知识的理解和理论联系实际能力的训练,需要开展综合性的课程设计。交通延误是“交通管理与控制”课程设计中的子任务,其获取方式较多,最常见的是点样本法、HCM计算模型、VISSIM仿真。首先充分理解3种方法的基本原理,在此基础上开展调查获得相关数据;然后利用3种方法进行延误计算;最后进行综合分析,得出3种方法的优缺点和适用性。通过该课程设计,可以锻炼学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,效果良好。
为提高工科自动化类相关专业学生的工程“综合、实践”能力,基于工程型人才的素质与能力要求,提出以机器人足球竞赛为平台的多学科工程综合与创新实践教学方案。首先介绍了机器人足球竞赛的相关背景,然后从本科阶段工科教育模拟“解决复杂工程问题”的角度,构建了符合“构思、设计、实施、运行”理念的基于机器人足球比赛系统的工程训练方案,最后对系统方案中关键技术与训练内容进行了详细分析与讨论。机器人足球工程训练活动的开展,有利于本科学生的工程能力、创新实践能力的提高。
首先分析了目前高校中工程训练考试系统存在的问题,包括考试内容与实训内容不符、功能单一、浪费资源等方面。然后在此基础上,提出一种新型的多功能个性化考试系统,主要体现在①新考试系统能实现学生的自主组卷,完全根据自身实训情况来选择考试内容,从而彻底解决考试内容与实训内容不符的问题;②增加预约功能,学生可以就工程训练中心开放实验的创新项目进行提前预约,保障开放实验室的有序进行;③增加对教师的测评功能,学生可对实训指导教师的教学质量和效果进行评价,实现了对实训教师的有效监督。该系统在华南理工大学工种训练中心的实践表明,其在学生自主组卷、开放实验室有序运行及教师自查等方面取得了良好效果,大大提升了工程训练教学质量。
生物实验教学中心细胞与遗传学实验室,探索以“区域功能化” 理念为指导思想的本科教学实验室管理新思路。以实验教学的内容和实验仪器的属性为依据,将实验室从区域上划分为细胞培养区、显微观察区、冷冻离心机区、试剂配制区、普通实验操作区等多个功能区域,来满足在有限的空间范围内同时进行多个功能模块实验内容的教学,收到了良好的效果,提升了实验教学的教学质量。
为解决传统语音实验室教学功能较为简单、教学资源不够丰富、管理模式不统一、系统升级不方便等不足,结合高校语音实验室教学和管理的特点以及云计算的优势,设计基于云计算的语音实验室及应用场景,利用云服务器、桌面虚拟化技术、云终端构建功能强大的语音实验室。基于云计算的语音实验室具有功能强、成本低、易管理、高安全的特点,并且真正实现了语音实验室的网络化。使用云计算环境下的语音实验室,可以极大丰富教师的教学手段,改变传统课堂以教师讲授为主学生被动接受的局面,使得师生一对一的教学、异步教学等教学模式成为可能,能极大地提高学生的学习积极性和主动性以及教学效果,同时能有效降低设备维护管理的冗杂度,实现高效管理。
针对当前新建本科高校实验室存在实验管理人员不足、实验教师职责不明确、实验设备利用率低、实验教师和学生积极性和主动性差的问题,我们提出了“认领制”实验教学管理模式。通过教师认领实验室,开展实验教学、进行科研创新和指导大学生科技活动,改变了以前的实验室管理混乱、实验教师和学生的主动性不能充分发挥的现状。经过3年的探索和实践,取得了较好的效果。
为满足电气信息类专业学生工业机器人、自动控制、机器视觉等先进技术的实践教学需求,提高工科大学生自主创新、创业及实践能力,设计开发了机器人实验系统。利用虚拟仿真技术、互联网技术与学科专业深层融合,设计了虚拟实验对象,扩充了实验内容。为了便于虚拟教学资源的有效管理,依据学科特色与虚拟实验教学的特点,构建了统一的实验教学网络管理平台,扩大了共享范围。探索了三核心、三层次、一体化的“三三一”虚拟仿真实验教学管理体系,促进了虚拟教学资源的开发与建设,推进了高等学校实验教学的信息化建设,为实验教学改革创新开辟新的道路。
高校实验室是人才培养、科学研究、社会服务的重要基地,持续推进实验室的建设和发展,是学科建设的重要方面。结合中南民族大学信管专业实验室的建设实践,根据信管专业人才培养目标,确立信管专业实验室建设目标和建设内容,构建了“4435”实验教学体系,加强实验课程体系和实验教师队伍建设,改革实训课模式,有力地支撑了应用型、复合型、创新型、开放型信管专业的人才培养。实践表明:实验室建设不仅使学生的综合素质、实践能力和就业能力得到提高,同时“双师型”教师的教学科研能力得到提升,服务地方经济的能力也得到增强。
针对应用型本科高校金融工程专业实训教学中存在的问题,结合滁州学院数学与金融学院的教学实践,提出了加强实践环节建设的必要性,给出了搭建金融仿真平台的方案,讨论了深化校企合作的思路和意义。实践表明,通过加强实践平台的建设,提高了学生的动手能力、创新能力和就业竞争力,提高了应用型人才的培养质量。
分析了中国矿业大学矿业工程学科仪器设备建设、管理使用和开放共享现状。从学校体制创新、管理制度配套、实验技术队伍以及实验经费等方面,提出了对提高矿业学科仪器设备共享率的思考与探讨,指出取得实验资质是提高仪器设备开放共享率的根本也是仪器设备建设的最终目标,学科应以为国家矿业学科整体水平的提高为己任,建成与学科水平相称的仪器设备共享平台。
为解决大型实验仪器教学中仪器少、场地狭小、学生人数多的问题,达到提高仪器实验教学质量、提高学生动手能力、创新能力、协作能力的目的,提出“理论理解—微课建设—精准深化—自测验证—创新提高”的精准教学法,并通过建设相应的教学管理网站(http://cal.tongji.edu.cn/chemweb)予以实现,实现了仪器实验教学的全过程管理,对学生从技能培养向思维过程培养的转变起到推动作用。这种教学管理模式可实现:①保证实验关键知识点的普及;②保证大型仪器实验课的有效开展;③有效提升学生的学习自主性,提高求知欲和创新能力;④为学生的成绩评定提供了全过程的数据支撑。
为了保障高校仪器设备的完好率和使用寿命,提高高校仪器设备维修管理水平,通过对全国33所普通农林高校和广东省16所普通高校仪器设备维修管理现状调查分析,针对高校仪器设备维修管理工作存在的重要性认识不足、机构不健全、技术力量薄弱、经费和管理制度不完善等问题进行研究和分析。并以此为基础,从提高认识、设置机构、加强队伍建设、探索维修模式、制定和完善制度等方面提出了加强高校仪器设备维修管理工作的对策,以提高高校仪器设备管理水平。
在分析我国高校设备采购信息化现状的基础上,以西安交通大学2015年启用的设备采购管理信息系统为研究对象,分析了管理系统的建设目标、系统架构以及相关业务流程。指出建设目标在于构建一个统一的采购管理信息平台,系统架构分为物理层、持久层、业务逻辑层以及表现层等4个方面,不同采购方式关键节点不同。使用表明新系统能够满足学校不断增长的业务需求,整合校内已有的不同平台数据,并且具有高效、安全、流程规范等特点和创新性。
随着中央防腐倡廉工作力度的加强,主观性质的职务犯罪行为日益减少,但隐蔽性更高、更不易引起重视的非主观失职现象却依然频发。该现象因不具有犯罪性质,使之造成的危害和损失未能引起足够的重视。从采购人员的业务能力、采购制度建设、采购主体程序完成后的配套措施、采购文件的保存、审计监察部门的职责等几个方面分析高校政府采购过程中存在的“非主观性失职”现象,并针对这些现象提出相关措施,以提高采购效率、完善高校采购体系、加强采购各环节间的配合、降低采购成本。
调研部分高校大型仪器设备使用效益评价体系,结合文献资料,着重从评价方法和评价指标体系两个方面总结了目前高校大型仪器设备效益评价体系情况。分析了功效系数法、层次分析法、模糊综合评价法、秩和比法等评价方法的优劣,并通过调研分析,概括了四川大学、武汉大学等高校在指标选取和个性化评价在指标体系中的实际应用情况,为今后的理论研究提供一定的参考依据。
在地方院校向应用型人才培养转型的背景下,实验教学在化学类专业人才培养中发挥着越来越重要的作用。针对地方院校在化学实验室安全管理方面存在的各种问题,初步探索了实验室的安全管理框架和建设途径。提出从构建实验室安全管理体系、提升教师安全素质、对学生进行系统的安全教育、建立信息化的试剂管理体系和制定事故防范和应急救援预案等方面构建实验室安全体系。为应用型人才培养和服务地方经济提供保障。化学实验室的安全管理非常复杂,在整合硬件资源、建立安全事故应急机制等方面还有许多工作有待进一步完善。
高校实验室是科学研究和人才培养的重要基地。随着国家对安全管理工作的标准和要求越来越高,如何适应国家新的安全形势,提高实验室安全管理水平是高校亟需解决的问题。本文从机构设置与人员配备、安全责任及制度建设、安全检查、安全教育、应急预案及演练五个方面,对上海交通大学实验室的安全管理现状进行了调查。通过分析研究,提出了“五位一体”实验室安全管理体系,可为其他高校加强实验室安全管理、提升安全管理水平提供参考。
高校科研实验室是人才培养和科学研究的重要平台,化学品管理对于高校科研实验室显的尤其重要。在分析高校科研实验室化学品管理现状的基础上,结合科研实验室的特点,包括:安全事故难以预测;学生缺乏统一管理;课题调整频繁;危险化学品种类多;化学品管理责任不明确。制定了基于课题组的科研实验室化学品安全管理流程:规范化学品采购流程;做好化学品的储存管理工作;严格把关化学品的使用与处理。提出了科研实验室化学品管理的实施措施,包括:明确责任到人,加强管理培训。以期为我国高校实验室实施和推广化学品规范管理模式提供借鉴和启示。
