实验科学与技术

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贾楠, 石磊, 郭静霞, 徐立, 白金牛

实验科学与技术. 2024, 22(02): 1-7.

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动态主机配置协议（DHCP）是管理和分配IP地址的协议，在企业网中广泛使用。针对学生在学习过程中缺乏动手实践能力的训练以及计算机网络设备硬件有限的问题，提出了一种综合使用eNSP、VirtualBox、Kali软件搭建DHCP多层次实验项目。实验项目的设计涵盖了常见DHCP服务器的配置、DHCP中继、DHCP攻击与防御方面的内容。通过本实验项目的设计能够提升学生的网络工程实践能力，方便教师开展线上教学，提升教学质量。

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流式分选仪的创新调试及在初始T细胞纯化中的应用

万雅娟, 王瑞, 张松, 周颖, 龙加福

实验科学与技术. 2024, 22(02): 8-13.

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针对敏感细胞样本如何调试流式分选仪以获得高纯度、高活性的分选产物是众多流式分选从业者关注的问题。该文以流式分选仪FACSAria Fusion为例，首创性地将工程师调试界面与用户调试界面相结合调整系统默认最低样品进样压力，并配合85μm喷嘴，按照用户常规操作流程，在流速1.0的情况下对小鼠原代初始T细胞进行纯化，并对产物的质量进行检测。结果证明阐述的调试方法可以成功地获得高纯度初始T细胞，并且诱导分化成的调节T细胞产生特异转录因子Foxp3的能力与未分选细胞相当。

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面向测控专业的非线性数据结构算法实验设计

黄敏, 苟轩, 刘科

实验科学与技术. 2024, 22(02): 14-20+75.

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数据结构是软件设计领域的重要课程，对于测控专业的学生来说，掌握数据结构知识尤为重要。然而，在教学过程中，如何将通用的数据结构知识与测控专业面临的实际工程问题相结合，以及如何选择恰当的非线性结构问题案例，以便学生在知识理解和实践应用两个层面加深对课程内容的掌握，是教学中需要解决的关键问题。为此，在教学实践中，以测控领域科研中常用的自动测试命令解析程序设计为例，设计了非线性数据结构算法实验。通过科教融合的方式拓展教学的深度和广度，使学生能够将理论知识与实践技能相结合，有效提升他们解决实际工程问题的能力。

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大间距均匀阵列抗模糊DOA估计实验研究

杨浩, 杨鹏

实验科学与技术. 2024, 22(02): 21-25.

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在波达方向（DOA）估计中，当接收天线阵列的单元间距大于入射信号载波的半波长时，会出现阵列流形模糊，这对分辨真实的信号DOA带来了挑战。该文基于子阵级大间距均匀双线极化阵列，提出通过随机改变每个子阵中某个单元的极化状态，使不同子阵对应的导向矢量相互独立，从而打破大间距均匀阵列下导向矢量间的线性关系，并抑制阵列流形模糊。仿真和实验结果表明，该方法可有效去除多重信号分类（MUSIC）算法空间谱中的伪峰，实现高精度DOA估计。

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落球法测量液体粘滞系数的研究与改进

余森源, 唐锐涛, 余其旺, 卞小贝, 王茂香

实验科学与技术. 2024, 22(02): 26-29.

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该文对落球法测量透明液体粘滞系数的实验进行了改进和深入研究。介绍了视频分析法测量液体粘滞系数实验步骤，使用开源软件Kinovea对小球下落过程进行录像追踪，剔除不合格实验过程，对合格实验过程进行逐帧分析。该方法将实验测量精度提高至240帧/S，实验误差减小至少50%。同时深入研究了尺寸效应、边缘效应对实验测量结果的影响。

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实验室低真空-冷却水循环系统的研制

杜俊平, 张鲜放, 陈凤华, 方少明, 张华林, 韩光鲁

实验科学与技术. 2024, 22(02): 30-34.

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结合低真空和冷却水装置的特点及存在的问题，研制了一种低真空-冷却水循环系统。通过合理的安装排布和巧妙的设备选型，仅通过一个流体输送设备，采用基于伯努利方程原理的真空瓶，实现了低真空和冷却水循环双重功能，提高了设备性能，降低了设备使用成本（约40%）和占用面积，有效增加了基础实验室操作安全性，从根源上降低了设备使用风险；利用水循环系统，达到了节能减排的目的。

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岩土力学试验系统传感器密封装置的设计及试验方法

尹荣杰, 张忠举, 李怡航, 张朝鹏, 刘洋, 张茹, 张志龙, 高恒

实验科学与技术. 2024, 22(02): 35-40.

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针对目前地球深部原位环境模拟试验中，大尺寸试样内部温度、压力参数测量困难的问题，设计了一种应用于岩土力学试验机的传感器密封装置。通过将该装置预制在试样内部并将传感器元件密封引出，避免了传感器及后端导线与高温高压环境的直接接触，可实现试样内部温度、压力参数的实时准确测量。验证试验表明，添加该装置后，并未破坏力学试验机三轴腔内部温、压及油液并存的实验环境，既为大尺寸试样力学实验的稳定测量提供了保障，又明显提升了测量数据的准确性和可靠性。鉴于该装置良好的密封性以及耐高温高压工况等特点，稍作改进可用于深海深空等复杂环境中作业，具有广阔的应用前景。

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超薄非晶氧化物半导体薄膜的制备及光学带隙调控综合实验设计

许磊, 张新楠, 梁茹钰, 胡梦真, 宋增才, 罗世钧

实验科学与技术. 2024, 22(02): 41-46.

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为提升学生创新素养，通过将科研内容融入实验教学，设计了超薄非晶氧化物半导体薄膜的制备及光学带隙调控实验。采用磁控溅射的方法在石英衬底上制备非晶铟锡氧化物半导体薄膜，通过材料表征研究厚度对薄膜晶体结构、表面形貌和光学特性的影响。实验结果表明，薄膜厚度影响成膜的表面粗糙度，同时薄膜的光学带隙随膜厚增加而减小。该创新实验涵盖了材料制备、表征及机理分析，涉及半导体、材料学、光电子等多个学科领域，且结合实际科研内容，提高了学生的科研积极性，有助于培养学生创新思维，提高理论与实践相结合的能力。

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过氧化物酶的固定及同工酶鉴定综合实验设计

李晨, 谭宗花, 杨晓月, 李娇

实验科学与技术. 2024, 22(02): 47-53.

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酶学原理及应用是生物化学课程的一个重点和难点内容，具有很强的理论性和实用性。为了提高学生对酶学知识的综合理解及应用能力，在生物化学实验教学中设计了“过氧化物酶的固定及同工酶鉴定”综合性实验项目。该综合实验将酶的重点内容进行了有机整合，着重设计了酶的制备、活性测定、酶学性质（米氏常数及稳定性）表征、酶的固定化和同工酶鉴定5个实验环节。通过深度参与、统筹实施，提升学生分析及解决实际问题的能力，取得了很好的教学效果。

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Python程序设计语言实验教学模式探讨

曾新, 王梅良, 李高权, 李毅, 张晓玲

实验科学与技术. 2024, 22(02): 54-58.

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该文针对传统实验教学模式存在的实验教学方法陈旧、学生主观能动性不足、实验报告浮于形式、期末考核体系简单和没有突出Python程序设计实践性等弊端，探讨符合学生实际且行之有效的Python程序设计语言实验教学模式。Python程序设计语言实验教学模式以视频模仿+任务驱动为实验教学方法，要求学生做到实验任务“堂堂清”和定期大作业展示，并将所有学习任务纳入期末考核体系，全方位激励学生动手编写Python程序。同时，针对Python程序设计语言实验教学模式实施过程中遇到的问题，该文在教学优化中给出了组长轮流制、助教辅助制等建议，进一步对Python程序设计语言实验教学的顺畅衔接进行了完善，最终基于机器学习课程以难度层层递增的实验任务，推动Python程序设计语言在人工智能领域的应用。

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基于虚拟现实的变电站实验教学平台设计与应用

廖晓辉, 邹许, 蔡志龙, 陈怡

实验科学与技术. 2024, 22(02): 59-63.

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传统变电站仿真系统的不完善导致变电站实践教学一直存在着局限性，该文基于虚拟现实技术开发了新型的变电站虚拟仿真实验教学平台。构建的虚拟仿真实验环境以国内220 kV变电站为基础，优化了系统的设计架构。为了让学生能更好地理解掌握变电站相关知识，并将理论知识和实践操作结合起来，加入了理论知识解答、故障模拟及处理等功能。实验结果表明，相较于传统的虚拟教学系统，操作更加便利，沉浸感更强，在培养学生的创新思维能力方面具有较大的优势。

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基于虚拟仿真实验的实验力学混合式一流课程建设

杨未柱, 何新党, 李磊, 李朗, 敖良波, 岳珠峰

实验科学与技术. 2024, 22(02): 64-68.

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为适应新时代创新型、复合型、应用型人才培养需要，针对实验力学课程进行了教学改革。以大量真实实验和数据为基础，借助信息技术建设了系列省级和校级虚拟仿真实验教学课程资源，同时融合与教学内容相关的课程思政元素、工程应用案例以及前沿学术成果等，开展了实验力学线上线下混合式一流课程建设实践，提升了课程教学质量和效果，有力支撑了力学高素质拔尖创新人才培养。

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工程认证背景下创新设计型实验模块实施

雷黎, 张玥, 王焕磊, 满成

实验科学与技术. 2024, 22(02): 69-75.

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基于工程教育专业认证提出的“以学生为中心、以培养目标为导向”教学理念，围绕“循序渐进、逐步提高”课程体系的构建，针对材料科学基础实验课程实施教学思想转变、教学内容优化、教学手段丰富等全方位改革创新，开发了融入学院发展特色的“科研+创新”元素融合的创新设计型实验模块，耦合线上资源与线下教学，协同开放式实验教学模式，促进了课程目标的达成，推动了材料科学与工程专业创新型人才培养。

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绿色肟化反应的综合实验设计

范士明, 余伟, 李傲齐, 董思凡, 韩天佼

实验科学与技术. 2024, 22(02): 76-80.

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根据科研成果，针对传统肟化反应中存在的问题设计了一种绿色肟化反应的综合实验，对所用的碱和反应装置进行了改进。首先利用湿法研磨制备可循环利用的高活性纳米碳酸钾，通过激光粒径分布仪，扫描电子显微镜（SEM）,CO₂-程序升温实验（CO₂-TPD）进行表征；然后利用纳米碳酸钾为碱合成α-羟亚胺芳基丙酸酯，通过串联装置实现亚硝酸酯的制备与苄基丙二酸二乙酯的肟化反应同步进行。实验避免了醇钠不能回收、腐蚀设备的缺点，解决了亚硝酸酯易挥发造成的贮存、转运困难、容易污染环境的问题。该综合实验利于学生建立环境友好的绿色化学的理念，提高学生综合能力和素质，培养科研创新思维能力。

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微波合成纳米氧化镁实验教学的条件探究

房川琳, 李哲皓, 李静, 刘艳红

实验科学与技术. 2024, 22(02): 81-86+107.

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将学科前沿、科研成果融入实验教学，充实更新现有的教学内容，对缩小教学与科研距离，提高学生创新能力和培养学生综合素质起着非常重要的作用。项目通过科教融合，设计了一个研究型综合化学实验项目——纳米氧化镁的合成及表征。项目设计过程中引入多功能微波合成仪，通过用X射线衍射、透射电子显微镜等表征技术从反应时长、反应物比例等多方面对反应条件进行探究，优化出了适合于本科实验课堂教学的反应方案。项目涉及多学科相关知识点，训练了学生综合运用多学科知识分析和解决问题的能力，并使他们的创新思维能力和综合素质得以提升。

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纳米复合膜高效去除有机污染物的实验设计

黄艳萍, 杨博, 刘百仓, 赵伟锋

实验科学与技术. 2024, 22(02): 87-93.

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为解决水体污染日趋严重的问题，结合光催化降解有机物的研究前沿，设计了基于吸附与光催化协同效应的“纳米复合膜高效去除有机污染物”交叉性综合实验。该实验合成了带有羧酸根的聚合物p（MMA-AA），将其和聚醚砜（PES）及二氧化钛（TiO₂）进行复合制成平板膜。实验结果表明，在没有光照的环境中，仅靠膜的吸附作用对污染物的清除效率较低。在光照作用下，羧酸根不断静电吸附罗丹明B，同时被TiO₂通过光催化降解，实现了污染物的快速清除。

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单元素硫量子点的制备及其生物性能研究综合实验设计

陈红利, 康茂萍, 郝丽英

实验科学与技术. 2024, 22(02): 94-100.

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结合材料、化学和生命科学的研究热点，设计了单元素硫量子点的制备、表征及生物性能研究的综合实验。采用自上而下的方法获得聚乙二醇修饰的硫量子点(PEG-SQDs)。通过多种表征手段对其形貌、元素、官能团、粒径、电位及荧光性质进行综合表征分析，并研究了PEG-SQDs的生物相容性、荧光成像能力和入胞行为。该实验包含量子点的制备、表征分析、生物性能探究等多个步骤，涉及材料、化学、生命科学的基础知识，不仅能拓展学生的知识面，且有利于培养学生的综合实践能力和分析解决问题的能力。

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基于Scapy的细粒度网络协议分析实验教学设计

杨永超

实验科学与技术. 2024, 22(02): 101-107.

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针对目前课程协议分析类实验仅从网络应用层面进行交互，导致分析粒度粗、教学效果差等问题，提出了一种基于Scapy的细粒度网络协议分析实验教学方法，由学生控制协议分组的构建及发送顺序，以分组为交互单元细化了协议分析的颗粒度。以TCP连接管理为例，详细描述了如何使用Scapy软件实施细粒度协议分析的实验教学。实践证明，将Scapy应用于协议分析的实验教学，可引发学生从收发双方分组的交互中深入思考协议执行的细节，获得显著的教学效果。

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基于ENTROPY-TOPSIS算法的电路实验课程综合成绩评定方法

徐航, 孙曼, 印月, 王东平, 吴海祥

实验科学与技术. 2024, 22(02): 108-112.

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针对高校实践教学成绩评定环节中存在的不足，该文将基于修正ENTROPY-TOPSIS算法应用到实验课程成绩评定当中，并推导了具体算法原理。同时将该算法与常用权值算法层次分析法以及CRITIC算法在电路实践成绩客观赋权过程中进行了横向对比。结果显示该方法可以为多源异构数据的科学赋权提供理论依据，有效消除因主观因素带来的不合理性，使教师在实验成绩的评定上更加趋向于客观化、科学化。

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藻毒素降解酶A与微囊藻毒素作用条件的分析

郭小亮, 殷月玲, 吴彦东, 冯玲玲, 郑骧羊, 徐国睿, 周凡惠

实验科学与技术. 2024, 22(02): 113-119.

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化学生物学的一个重要内容是以生物体中的重要调控酶为靶酶，通过异源表达获得靶酶并研究其性质，实现靶酶的实际应用。以藻毒素降解酶A(MlrA)为中心，成功制备并表征目的蛋白，分析其纯度并探讨不同条件（底物浓度、温度、pH、金属离子）对MlrA降解微囊藻毒素（MCs）活性的影响。通过实验，学生掌握制备和表征目的蛋白的方法，掌握探究不同条件对酶活性影响的实验设计，熟悉重要仪器的使用，进而提高分析问题、解决问题的能力，将理论与实践相结合。在实验教学过程中引导学生思考科学研究对社会的价值和意义，体会科学道德和社会责任的重要性，认识作为科学研究者的社会责任和使命，进而培养并提升学生的科学探究意识和社会责任感。

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采用逆合成分析与纯有机催化室温合成4-溴查尔酮的实验设计

廖声强, 杨小祺, 曾几, 蓝舒玲, 陈连清

实验科学与技术. 2024, 22(02): 120-126.

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以4-溴查尔酮为目标分子，通过逆合成分析法，从6条路线中分析出含有5项诺贝尔奖成果的合成途径，通过对比，最后选择出2021年诺奖成果“纯有机催化”室温合成4-溴查尔酮。以新试剂L-脯氨酸为催化剂，室温下通过对溴苯甲醛和苯乙酮的羟醛缩合反应合成4-溴查尔酮，并进行一系列正交实验，优化反应条件。该反应具有原料价格低廉、反应条件温和等优点。通过简单的反应，将多项诺奖成果与纯有机催化引入实验教学中，避免“照方抓药”式教学，紧贴科学前沿，深化有机合成学习，有利于培养学生创新意识。

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PET/CT虚拟仿真实验平台建设

王国平, 张小镛, 郭彦彬, 刘迎宾, 赵元弟

实验科学与技术. 2024, 22(02): 127-132+143.

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随着《“健康中国2030”规划纲要》的提出，高端医疗设备成为国家重点支持的领域之一。正电子发射型计算机断层显像技术（PET）和计算机断层扫描技术（CT）是目前世界上很复杂、应用价值很高的医学影像学设备。设备操作复杂、价格昂贵、线下培训成本高等诸多不利因素使得PET/CT仪器的教学培训难以开展。本研究基于虚拟现实技术，开发了一套PET/CT虚拟仿真实验平台，该平台包括虚拟PET/CT科室场景漫游、仪器成像原理、仪器构造及仪器使用考核测评等多个功能。该平台适用于生物医学工程、医学影像学等相关专业的学生。基于该平台学生可随时随地学习PET/CT的相关知识、原理和使用方法，不受时间和空间的限制。该平台特有的交互功能也可以较好地提高学生的参与感和探索欲，达到更理想的教学效果。

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电镜表征公共服务实验室的开放运行与实践

马晓丽, 李晓玲, 曹力军

实验科学与技术. 2024, 22(02): 133-137.

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“材料测试分析中心”的电镜表征实验室是依托于“双一流”建设学科的校院两级共建具有公共服务性质的校级注册实验室。经过多年的实验室开放运行，逐渐形成了从测试分析服务、支撑实验教学到实验创新开发的高效化、标准化和规范化管理运作模式。一方面，实验室可提供优质的测试分析服务，保证高质量的实验数据，有力支撑高校科研团队实验研究并助力与校外单位的技术合作；另一方面，实验室承担高素质人才培养的工作，在实验技术与设备培训、实验教学建设与改革、实践技术指导与分析支持中发挥着举足轻重的作用。结合实验室开放服务的关键管理和技术问题，创新实验管理方法、标准化实验工艺流程以及仪器设备功能开发，提高了实验室运行的开放效率，提升了实验技术人员的服务能力。

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行人惯导实时定位实验教学平台设计与应用

覃昊洁, 阎波, 林水生, 周亮

实验科学与技术. 2024, 22(02): 138-143.

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根据行人定位系统的实时性、便携性和经济性需求，设计并开发了基于片上系统的行人惯导实时定位实验平台。该平台兼具较强的运算能力和丰富的接口资源，可在无需依靠任何外部辅助设备的情况下，实时对不同运动模式的行人进行定位。相较于传统惯导定位平台，该平台可扩充多个综合型、研究型实验项目，支撑不同阶段、不同难度的基础或专业课程实验。相较于常用的神经网络相关实验平台，该平台在成本、功耗、体积等方面都表现更优，利于大规模推广应用。兼具实时性和便携性的实验平台能为学生提供更直观、深入的实践体验，与单纯的仿真验证相比，能更好地激发学生的学习兴趣，兼顾科研探索能力和工程实现能力的培养。

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高分子化学教学实验室建设探索与实践

于敬凤, 岳喜贵, 张刚, 张淑玲, 魏士刚, 郭玉鹏

实验科学与技术. 2024, 22(02): 144-151.

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目前高校实验室建设国家标准暂未出台，关于教学实验室的基础硬件建设实践报道较少，化学学科教学实验室在硬件建设过程中需注意诸多细节问题。吉林大学化学学院高分子化学实验室基于学科自身性质和特点，以“适用性”“实用性”和“安全性”为主旨，展示了化学学科中合成类教学实验室的规范化基础硬件建设的具体过程，以期为高校实验室建设标准的出台提供有益参考。

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高校仪器设备10S精细化管理的研究与实践

袁丹丹, 李艳梅, 徐源廷, 杨昌跃

实验科学与技术. 2024, 22(02): 152-156.

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高校仪器设备的投入不断增加，如何管好、管活仪器设备，使其在教学和科研方面发挥更大的作用，是广大高校仪器设备管理工作者努力解决的问题。四川大学经过长期积极探索与不断实践，首次提出10S精细化仪器设备管理体系，以管理促发展，理论与实践相结合，仪器设备日常管理规范化与现代化相结合，大幅提升了仪器设备管理的科学化和精细化水平，有效提高了仪器设备开放共享的效益和受益面。对10S精细化管理在仪器设备管理中的具体内容进行了阐述与分析，可为其他高校仪器设备管理提供一定的借鉴和帮助。

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转化医学医疗器械开发平台建设实践

崔祎赟, 熊夏青, 万克明, 宋璐璐, 朱顺英, 徐凯

实验科学与技术. 2024, 22(02): 157-160.

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针对医疗器械开发研制的痛点和市场需求，基于转化医学大设施建设基础，确定转化医学医疗器械开发平台功能与定位。围绕转化医学大设施建设目标与交大科研基础，确立平台硬软件建设方案，探索特色的适用于平台的高效运行管理与开放共享机制，保证平台可持续、高效率地运转，最终达到服务科研、助力创新的目的。

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2024年, 第22卷, 第02期　
刊出日期：2024-04-28

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