人工智能教学正在融合到各个学科中,其理论教学和实践教学同样重要,并且人工智能的实验教学对实验条件有着特定的复杂要求.该文介绍了基于传统实验室机房进行架构改造、构建人工智能实验教学平台的方法实践和思考.通过充分利用现有的工作站等硬件资源进行软件系统层面的架构实现,充分引入K8s、Docker等开源技术方案,在不影响日常教学活动的前提下创建能够充分提高教学和科研效率的人工智能教学全流程实验环境,优化运行机制和服务模式,实现教学资源的按需定制,提升教学治理水平,为人工智能的实验教学环境建设提供了有益的思路和方法.
以生物废弃物银杏叶作为前体,通过一步水热法制备了生物质碳点,该碳点可用于银纳米颗粒的合成.得到的银纳米颗粒在硼氢化钠存在的条件下,可催化有机染料甲基橙和罗丹明 6G的还原脱色.该实验让学生有机会接触到前沿的纳米技术以及分析化学、催化动力学等领域,可显著提高学生的综合实验能力,为分析化学实验教学改革提供参考.
该文提出了一种基于手机的电磁波实验教学设计,将手机变身为微波功率计,利用Wi-Fi路由器作为发射信号源,开展电磁波传播特性、电磁波极化特性和电磁屏蔽效能的实验学习.该实验设备普及、操作简便且实验时间和地点不受限制,能够满足互联网时代学生的多样化学习需求;另外,该实验设计结合生活实践,鼓励学生自由发挥,对提升学习兴趣、培养创新思维有积极作用.
面向工程应用的单片机实验大多以开放实验室的方式开展教学,而过程考核一直以来是开放式实验课考核的难点,同时实验师资的相对匮乏更进一步增加了过程考核的难度.针对以上问题,设计和实现了一套单片机实验教学管理系统,系统包含实验数据管理的硬件平台和上位机软件.硬件平台以双精简指令集处理器(ARM)为核心,预留了连接学生实验板的通信接口,设计了统一的通信命令,实现了管理系统对实验板的自主认证,并自动存储学生实验数据,提高了学生开展实验的灵活性.教师可通过上位机软件读取学生实验过程中上传的数据,全面跟踪学生实验进展情况,缓解了单片机实验过程考核难题,有利于推广使用.
以线阵LED显示装置设计研究为主体,通过分解装置设计要素,分析装置设计过程中旋转平台的特殊性,从旋转平台供电方式与装置机械结构设计出发,多学科交叉融合保证装置的性能要求.系统以STC89C52单片机为主控单元,配合红外遥控调控显示内容,通过机械设计技术修正装置平衡效果及旋转平台无线供电效果,基于人眼视觉暂留现象原理,利用电机带动旋转平台实现图像显示,采用 3D打印技术完成了装置的制作.通过实验发现装置能够稳定、清晰地完成多种状态显示,多学科知识的有机结合有效解决了科学研究中的复杂问题.
针对高校心理学实验室重视程度低、安全教育缺乏针对性、日常管理效率较低等问题,从安全教育培训与定时温馨提示、安全知识宣传与安全意识提升、仪器安全考核与设备状态评估、安全教育准入与线上考试培训、仪器操作培训与主试资格考核、仪器预约流程与日常科学管理校级和院级两个维度六个方面积极改进,探索心理学实验室准入培训机制,推进实验室安全教育及日常管理工作.通过两年的理论实践,师生的安全意识和实验室管理员的管理效率明显提升.
高校实验室是高校重要的科学研究场所,是研究人员出入频繁的工作场地.其中,化学实验室涉及种类繁多的化学品、危险性设备以及各类化学反应.为了改善实验室环境,提升实验人员素质,将源自于日本公司的 5S管理方式,即整理(seiri)、整顿(seiton)、清扫(seiso)、清洁(seiketsu)、素养(shitsuke)应用于高校化学实验室的日常管理中,有效提高了实验室空间与时间的利用率,优化科研环境,减少安全隐患,提升实验室管理水平.
在现有工程训练实践教学体系基础上,构建以工程综合创新能力培养为目标的"以赛促教、赛教融通"工程教育实践教学体系,打破学校现有工程训练单一模块化教学中的工艺、技能孤岛,搭建起对接中国大学生工程实践与创新能力大赛四大赛道的多学科交叉设计、多工艺种类、多类型设备、综合工艺指导的工程创新实践平台.对标国赛赛项规则与要求,将大赛主题融入日常工程实践教学环节中,使其普及化与常态化,使学生的工程综合创新能力得到稳步提升的同时,为该赛项的校、省、国家三级赛事选拔实现常态化的积累,从而实现以赛促教、赛教常态化融通、相互促进,整体提升高校学生在工程训练教学平台下的工程综合创新实践能力,助力高校工程教育教学高质量发展.
核磁共振波谱仪研究原子核对射频辐射的吸收,是对各种有机和无机物的成分、结构进行定性分析的最强有力的工具之一,因此,核磁共振波谱仪在有机化学、制药工程和医学等领域中的意义重大.目前,国内的核磁共振波谱仪仍以布鲁克(Bruker)为主流,日本电子(JEOL)的核磁共振波谱仪市场份额并不高.近年由于中美贸易摩擦等问题,日本电子核磁共振波谱仪在国内的市场逐渐增长,然而相应的使用和维护经验还较为不足.结合学院使用JNM-ECZ400S/L1的实际情况,总结了日本电子核磁设备的管理、维护、日常故障解决方法,为同行提供可供借鉴的经验.
数据科学与大数据技术专业是"新工科"背景下的新兴专业,其理论教学体系已初步形成,但在实践教学尤其是实验平台建设方面存在不足.为此,提出基于Hadoop集群和虚拟化技术的大数据实训平台建设方案,并开展递进式项目化教学实践.大数据实训平台建设思路为"2+2+2"方案,即构建Hadoop和云计算两个功能集群,部署教学管理和资源虚拟管理两组系统,服务大数据日常教学和创新实践两类应用.梳理大数据专业实践教学体系的递进关系,在大数据实训平台上,以推荐系统为例进行了实验设计和项目教学实践,取得良好教学效果.
基于原子经济性的固废综合利用思想,将利用固废生产高附加值产品这种"变废为宝"的产业应用概念引入本科生实验教学中,基于磷尾矿酸解综合实验进行改进,设计开展了磷尾矿酸解及产品晶化综合实验.该综合实验包括尾矿选择性酸浸取分解、分离结晶、晶体取向生长等主要化工过程,并借助扫描电子显微镜研究材料晶须长径比等微纳结构以及分析元素组成等内容,锻炼学生的动手能力和实验设备操作、分析能力,了解大精仪器的操作原理及结果分析方法,实现本科-研究生阶段的衔接.同时,强化本科生的科研创新意识,丰富实验教学理论知识体系,融入课程思政元素,从而达到综合实验的教学目的.
"环境监测实验"是面向环境科学和环境工程专业的核心课程.为更好地培养具有高素质实践能力和高水平创新能力的复合型人才,有必要拓展以培养创新能力为核心的综合性实验.该文通过"头发中汞含量的测定"这一综合性实验教学项目,对综合性环境监测实验项目建设进行改革探索.除对实验项目、教学策略、教学设计进行持续改进外,增加对实验预习与方案设计、实验操作与现象观察、数据分析与总结讨论等环节的评价,在基于产出的教育模式下建立全过程考核体系.
实验教学效果不但关系着学生掌握知识、提高实验技能的程度,也关系着学生科研素养和家国情怀的培养,直接影响我国创新型人才培养的成效.该文以植物生理生化实验课——硝酸还原酶活性的测定为例,采用以问题为导向(problem-based learning,PBL)教学模式,从教学设计、实施方案和典型教学活动等方面探讨思政教育融入实验课的方法与技巧,使学生的动手和创新能力、发现和解决问题的能力得以有效提高,使学生的家国情怀和"两山"意识、科技助力乡村振兴意识和"三农"意识得以有效提升.该设计将为农林高校创新实验教学提供范式,也为高效培养学生综合素质提供借鉴.
随着电机在工业中的应用越来越广泛,作为电机最重要的参数——电机转速的测量与控制就显得尤为重要.为便于学生开展测控系统实验,设计了基于NI ELVIS实验平台和LabVIEW软件的直流电机转速检测与控制系统.转速检测分别选择光电传感器和霍尔传感器作为采集传感器,再通过NI ELVIS实验平台把信号传输给上位机,编写上位机采集程序及测控界面,从而在上位机前面板显示检测结果.转速控制方式选择PID控制,使用LabVIEW软件编写PID控制程序,通过PID控制调节输出电压改变电机转速.该系统简单灵活、调试方便、可扩展性强,使学生对测控系统架构的掌握更具体更深入,也为日后的项目开发打下坚实的基础.
该文针对自动化专业计算机网络课程学时少的特点,设计了一个综合的课程实验,以直观有趣的方式提升学生的知识掌握度.此实验使用 3台笔记本电脑与树莓派智能小车建立Wi-Fi无线局域网,通过无线局域网将笔记本电脑中编写好的程序传送到树莓派小车中,进而远程控制小车实现程序的编译.之后笔记本电脑中的应用软件,就可以实时查看树莓派小车的摄像头采集到的视频信息,并且控制小车的运动.实验原理部分介绍了依托计算机网络体系结构实现无线数据通信的过程,着重突出了无线设备的数据链路层使用的CSMA/CA协议,列举了CSMA/CA协议的工作要点.本实验可以让学生对计算机网络的知识形成整体的概念,并通过实验所涉及的相关技术,培养学生持续学习的能力.
高校通识课程中不乏机器人技术相关课程,但存在数量相对较少,重理论轻实践,缺乏适用教学资料,以及未有效利用机器人教学资源等现实问题.该文结合开展机器人通识教育的实际情况,将实验教学引入机器人通识课程,充分利用现有机器人实验教学资源,保证实践内容在课程中占较大的比例.开设适合通识教育的、能够普遍推广的机器人创新实践课程,对传统教学方案进行改革,同时推进机器人实验室的开放共享.实践证明,在保证教学内容先进性的前提下,实现以学生为中心的实验教学模式,通过线上、线下教学相结合,让学生的学习和探索能够延伸到课外,教学效果良好.
"刚体转动惯量的测量"是全国大多数高校大学物理实验课程的必做项目.传统方法是利用光电门和智能计时计数器来测定刚体转动过程中的角加速度,并根据公式计算出转动惯量.但该方法存在仪器组成复杂、角加速度测量精度低等问题.该文利用可安装phyphox软件的智能手机终端,调用手机内置传感器来测量刚体的角加速度,最终得到更加精确的转动惯量.新的测量方法表明,智能手机在大学物理实验精度改进上具有成本低、精度高、操作简单等优势,展现了巨大的应用潜力.
在新工科人才培养的新要求下,工程实践教学改革的目标是培养更多卓越的工程创新型人才.实践设计是新型人才创新实践能力培养的重要载体,为解决课堂知识侧重基本理论与创新思维人才培养之间的矛盾.四川大学电路实验室将基于LABVIEW可视化图形编程软件开发的具有信号分析、数据采集、数据处理、数据保存、数据图形化显示等功能的实验教学系统应用在本科电路实验教学当中.通过固纬GDS-1000B、AFG-2225、科睿源KA3010P硬件平台以及LABVIEW软件,对串联谐振以及单管放大电路的电压、频率以及波形数据进行采集和处理,实现了谐振频率的自主分析和波形数据的有效存储.实验结果表明该系统性能稳定,具有较高的测量精度,并且可以应用到其他实验以及科研项目当中,具有较好的移植性.
针对机型知识缺少有效训练手段的现状,同时解决交通管理专业学生对飞机系统和飞机性能知识的掌握不均衡、欠缺的问题,基于岗位能力需求,为高年级本科生开发了一款民用飞机机型知识辅助训练系统,该系统分为飞机系统和飞机性能两大模块,集自主学习、测试训练、考核评价于一体,可满足交通管理专业学生对飞机系统和飞机性能知识的培养目标.此外该软件增加了国产民机"特色学习"模块.通过该系统的训练,学生可自选题库,自主设置题目,由被动变为主动,系统化学习机型知识,提高了机型理论掌握能力.
随着国家对培养科研创新人才的发展需求,改革传统实验教学内容,将国家发展需求以及科学前沿的研究内容引入综合实验教学设计,结合生物医学工程专业多学科交叉的特点,设计了研究型综合实验——功能化磁性复合纳米材料富集磷酸化肽.该实验包含大量自主探索的研究性实验内容,覆盖化学、材料、生物医学等学科领域,具有较大的应用前景及可拓展性,通过多学科交叉与融合,旨在开发学生的科研创新思维,增强独立研究能力,培养科研创新人才.
