实验科学与技术

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金伟正, 宁明慧, 王欣然, 梁芳

实验科学与技术. 2024, 22(03): 9-14.

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多功能视频编解码方式（H.266/VVC）在每一个编码环节上都采取了多项改进措施，诸多措施的总体效果使其编码效率比高效视频编码方式（HEVC）提高了一倍。该文对几种动态情况各异的视频序列(*.yuv)采用H.266编解码器进行压缩和解压，通过改变量化参数(QP)取值，研究在不同比特率条件下，视频压缩后编码效率和时间损耗的差异。实验表明，对于较低的比特率和4K视频常用的比特率(20 Mbps)附近，在编码效率和峰值信噪比上都有着很大的优势，但在超大比特率的情况下，两者表现近乎相同。对时间倍数和码率节省进行计算后发现，每个视频序列的结果差距较大，说明编码复杂度和编码性能与选取的视频序列本身有很大关系。H.266对复杂度较高的视频序列提升明显，编码复杂度有了显著提升，在某些比特率的情况下甚至可达到100倍之多，H.266同时对硬件的算力带来了很大挑战，需要在之后进行进一步优化。

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基于深度流量分析的挖矿行为检测与实践

刘仁婷, 郑雅洪, 张映敏, 侯孟书, 孙朝晖

实验科学与技术. 2024, 22(03): 15-21.

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为密织防范网络，清理挖矿木马病毒，有效治理校园网虚拟货币挖矿行为，提出了一种校园网恶意挖矿行为的检测与阻断模型。该模型采用基于签名的深度包检测技术，结合动态威胁情报，建立了挖矿协议的状态机模型，对报文进行深度包分析，以识别挖矿协议，在校园网出口实现挖矿流量的检测、识别与阻断。实践证明，该模型能够实时检测出虚拟货币相关流量，动态拦截受害矿机与矿池的通信流量，并实时定位受感染主机，有效地遏制校园网的恶意挖矿行为。

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低温环境下实验数据可视化的高铁制动摩擦虚拟仿真平台开发

张训, 黄勇智, 张梅仙, 闫兆鑫, 马蕾

实验科学与技术. 2024, 22(03): 22-28.

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随着计算机虚拟仿真技术的高速发展，虚拟仿真技术运用到高铁、交通、车辆等实验相关领域的需求日益增加。为解决高铁制动实验成本过高、实验安全及数据不具备可视性等问题，该文以Unity3D为开发平台，设计了一套不同环境温度下高铁制动盘摩擦磨损虚拟仿真实验平台。研究内容以SolidWorks、3dsMax等模型设计软件为基础搭建实验场景与机械结构，而Unity3D引擎用于UI设计并结合C#语言进行逻辑编写与功能实现，从而实现了一个高铁制动摩擦仿真实验数据可视化平台，使用户能够直观地分析不同环境条件下的制动盘磨损情况。

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水果品质的多光谱检测方法与系统研究

郑一鸣, 魏扬, 李琨, 陈晓西

实验科学与技术. 2024, 22(03): 29-32+38.

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为无损获取检测样品的多光谱图像，研究了一种利用液晶可调谐滤光片（LCTF）获取多光谱图像的方法。多级LCTF以Lyot形式级联可在很宽的光谱波段内电控调谐，通过改变所施加电压的大小，实现对滤光片的动态调制，获得高精度的窄带光谱输出。与传统的使用多光谱仪获取多光谱图像相比，该方法具有控制简单、调制电压小、可快速连续调制等优点。该文采用1/4波片法测量一组波片的电压-相位延迟特性，选取合适的波片组成三级滤光片，实现对宽带光谱的窄带滤光，并基于这种方法构建了多光谱成像系统，用于实现对水果品质的无损多光谱检测。

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“电路分析与电子线路”课程教学改革与实践

涂程, 崔红玲, 何松柏, 钟洪声

实验科学与技术. 2024, 22(03): 33-38.

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传统电路学科基础课程的内容和教学方式已经无法满足当代电子信息科技产业的高速发展需求。2018年，电子科技大学在全校范围内推出了学科基础课程“电路分析与电子线路”，融合了学校原有的“电路分析基础”和“模拟电路基础”两门专业基础课程，在课程内容和教学方式上进行了改革。该文介绍了“电路分析与电子线路”课程教学改革和实践的进展，并通过2018—2022年共7 912名学生的成绩统计数据分析了该课程的教学效果。结果表明尽管该课程的学时大幅小于之前两门专业基础课程的学时之和，但通过5年的课程建设，该课程已经实现了良好且稳定的教学效果。

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永磁同步电机直接转矩控制系统实验教学设计与实现

陈哲, 李金程, 高聪, 焦宁飞, 骆光照

实验科学与技术. 2024, 22(03): 39-46.

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为加深学生对电气传动控制技术和永磁同步电机（PMSM）直接转矩控制（DTC）系统理论知识的理解，培养学生的团队合作能力和综合实践能力，搭建了直接转矩控制系统的实验平台，在课程教学中引入了HiGale半实物仿真系统和MATLAB软件。学生基于MATLAB软件对永磁同步电机的直接转矩控制系统进行仿真建模、参数调试、运行和分析，并进一步在HiGale中进行半实物仿真实验，对主要实验过程及结果加以分析，使得教学形式更加多样化。该平台帮助学生加深对直接转矩控制系统的理解和认识，提高学生理论联系实际的能力，激发学生对电机控制技术的学习兴趣。

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自噬流的诱导与检测综合性实验的设计与实践

杨娇艳, 刘凯于, 张金菊, 王泽群, 李兵, 杨勇波

实验科学与技术. 2024, 22(03): 47-53.

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将国际前沿理论和技术拆解和提炼及时补充到实验教学中，是提高实验教学水平和人才培养质量的重要途径之一。该研究以科研成果为基础设计了“自噬流的诱导和检测”综合性实验，包含细胞传代培养、细胞转染、自噬诱导与观察3个部分，形成系统性、综合性和探究性的模块化实验教学内容，通过细胞培养、转染技术在细胞中表达双荧光标记自噬体标志蛋白，经饥饿诱导细胞，在荧光显微镜下观察自噬体和自噬流变化。在本科生实验教学中的实践结果表明，该实验有助于培养学生科研思维和创新意识、提升学生分析问题和解决问题的能力。

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基于手指静脉识别的艺术实验教学智慧监管系统

张擎, 赵云龙

实验科学与技术. 2024, 22(03): 54-61.

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当前艺术实验教学中缺乏兼顾安全监管和智慧决策的信息化管理手段。在主流的信息安全技术中，手指静脉识别技术具有活体识别、准确率高、使用方便等优势，适应艺术实验教学监管应用场景。该文提出结合软特征的手指静脉识别算法，进一步提升了识别性能。在此基础上，研究实现艺术实验教学智能监管系统，在实现实验教学监管的同时辅助管理决策，有效解决了监管中普遍存在的问题，全面提升了监管水平。

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PS小球阵列制备及二维激光衍射综合实验设计

谷平, 程勇, 谌静

实验科学与技术. 2024, 22(03): 62-66+73.

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为促进本科生科研创新思维和工程实践能力的培养，践行“研教协同”育人理念，以Langmuir-Blodgett技术组装高度有序的聚苯乙烯（PS）小球阵列实验为例，要求学生分析制备样品的形貌特征、有序度和激光衍射现象。该综合实验设计涵盖了自组装原理、结构制备、形貌表征及二维激光衍射等多个知识点，有利于培养学生的科研意识和能力，为培养具有创新科研思维的新型复合人才进行了有益的探索。

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现代控制理论线上实验教学研究与探索

吴冬梅, 丁洁

实验科学与技术. 2024, 22(03): 67-73.

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为保证实验不受时间和空间的限制，使线上实验教学取得与线下实质等效的教学效果，该文以现代控制理论课程的线上实验教学为试点，构建了“课前—课中—课后”三段式在线实验教学模式，从实验设计、实验流程、实验实施与步骤、成绩考核等多方面进行了阐述。经过两轮的教学实践结果表明，线上实验教学模式能够促进学生对理论知识的理解，提高学生的学习能动性，有效提升学生的工程实践能力和创新能力。

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钢筋与混凝土粘结力学性能实验教学设计

杨曌, 肖良丽

实验科学与技术. 2024, 22(03): 74-79.

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该文以增强大学生创新实践能力培养为目标，开展了混凝土结构基本原理课程综合性实验教学研究，设计并实施了钢筋与混凝土的粘结力学性能综合性实验。通过混凝土抗压强度实验、钢筋与混凝土拉拔实验、粘结强度影响因素及钢筋滑移分析等教学内容增强学生对专业知识的理解、掌握及灵活应用，同时提升学生的实践能力及创新能力。实验教学实践表明，该综合性实验教学有效提升了教学效果，学生反馈良好，为高校新工科建设及学生的创新实践能力培养提供了有益参考。

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基于数字电路的线上实验教学模式探索

刘洁怡, 许辉, 李翔, 周佳社, 任爱锋

实验科学与技术. 2024, 22(03): 80-86.

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数字电路实验是理工科高等院校的基础实验课程，现有实验箱授课方式时空不够灵活，虚拟仿真实验授课方式无法还原真实实验操作，两者均不能满足学生的课程学习需求。针对以上问题，该文构建了基于实际硬件电路的远程在线实验教学平台，通过互联网保证学生能随时随地在真实的硬件电路上进行实验操作。设计多层次多类型的实验教学内容和利用线上数字化教学资源，构建远程数字电路课程的实验教学体系，使在线实验教学与线下实验教学在实验设计、操作方法、测试步骤等方面实质等效，提升了实验教学效果。

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电解水析氢催化剂NiCu/Ni（OH）₂的综合实验设计

邓子华, 钟霆峰, 左赵宏, 刘渝萍

实验科学与技术. 2024, 22(03): 87-93.

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基于科教融合模式，设计了碱性电解水析氢电催化剂NiCu/Ni（OH）₂综合实验。采用电化学沉积和电化学氧化的实验方法，在泡沫镍基底原位制备了一种析氢性能良好的电催化剂。借助大型仪器共享平台，运用场发射扫描电镜（FESEM）、X射线能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）以及X射线光电子能谱仪（XPS）分析了电催化剂的物相信息，并运用线性扫描伏安法（LSV）、电化学阻抗谱（EIS）、循环伏安法（CV）和计时电位法（CP）探究了电催化剂的析氢性能。通过综合实验的训练，开阔了大学生的视野，提高了其综合实验技能和创新思维能力。

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基于OBE理论的案例引导式C语言程序设计实验课程教学改革研究

刘怡

实验科学与技术. 2024, 22(03): 94-99.

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为了突破C语言程序设计实验教学的难点，基于成果导向教育（OBE）理论对C语言程序设计实验课程进行了教学改革：通过实验教学的模式改革，加强实验教学的结果导向，突出实验教学的学生主体作用，完善实验教学的组织方式；通过引导案例的设计、引导案例与实验项目的耦合以及引导案例在实验教学中的应用，实现实验教学方法的改革与实验教学内容的更新。实践结果表明，C语言程序设计实验课程的教学改革，优化了实验课程的教学目标，强化了计算机程序设计类实验课程教学创新的理论基础，提高了实验课程的教学质量。

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基于决策树算法的实践类课程分层教学研究

陈飒, 林献坤

实验科学与技术. 2024, 22(03): 100-104+139.

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分层教学是满足不同学生群体的学习需求最有效的教学模式，根据学生学习能力不同，对学生进行精准分类是成功实施分层教学的关键。该文以液压与气动技术课程设计与实验课程为例，分析了影响学生课程设计能力的主要因素，根据支撑本课程的知识体系和培养目标，确定了学生的分类属性，采用决策树智能算法，以往届学生的数据为样本，建立了决策树分类模型，并分析了模型的有效性。

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基于BGR芯片设计的CMOS集成电路教学新范式

曹胜, 杨立波, 高红霞, 岳成平, 唐静雯

实验科学与技术. 2024, 22(03): 105-111.

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针对集成电路专业实验教学中软件使用难度高以及教学模式单一的问题，结合专业培养方案对课程知识与能力的要求，提出一种基于BGR芯片设计的CMOS集成电路教学新范式。该文采用调研分析、调查问卷、理论+实践、系统评估等方法，培养学生实验技能、设计思想、EDA方法和分析方法，从而提高学生在模拟芯片设计方面的实践能力和创新意识。教学实践表明，该教学模式在集成电路人才培养实践教学中取得了良好的教学效果。

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新工科背景下VR在高压教学中的应用

耿江海, 林果, 范晓舟, 梁海峰, 刘云鹏, 张航

实验科学与技术. 2024, 22(03): 112-117.

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实验教学的升级创新对新工科人才培养至关重要。该文针对传统高压实验危险系数较高、操作流程复杂的作业特点，提出将虚拟现实技术VR融合于高电压实验课程教学中，以高压开关柜局部放电多参量测试虚拟实验和变压器绕组变形测试虚拟实验为例，进行了三维场景建模，在Visual Studio中编程实现实验的交互性，搭建虚拟实验平台，开展了基于虚拟现实技术的新型高压实验教学。实践证明，有趣的VR实验方式能够充分保证实验安全性、提高实验室资源利用率、调动学生学习积极性，满足新工科背景下高电压与绝缘技术专业类专业人才培养工程训练要求。

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面向复杂工程问题的探空火箭实验课程设计与实践

刘磊, 李滚, 韩尧, 李翔, 任玉琢

实验科学与技术. 2024, 22(03): 118-124.

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电子科技大学积极响应新工科教育改革，持续优化本科培养方案，建设了多门项目式课程，实现了贯穿4年本科教育和逐级挑战的教学目标。“探空火箭设计与制作”课程是一门为本科三年级开设的挑战性综合实验课程，课程以培养复杂工程问题解决能力为核心目标，面向本科教学实际，深入分析了探空火箭系统复杂性特征，基于此创设了围绕复杂工程的实验教学情境，营造了“沉浸式”的项目学习体验。通过改进实验课程教学组织形式，构建了全新的“学习共同体”，有效促进了以学生为中心的主动学习模式达成。

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烃化油品电导率测试设备的研制

刘昊, 王军, 郑衎, 卢鉴, 吴越, 魏召唤, 吴喆

实验科学与技术. 2024, 22(03): 125-129.

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航空煤油在运输过程中可能会带上静电电荷，由此会引发火灾，因此需要快速测量出航空煤油电导率来避免意外事故的发生。该文采用恒流源法，以“分体设计、兼容对接”方式设计了一款可以快速测量油类电导率的便携设备。电导池的探头和机体分离设计可以较高精度的可靠地测量出被测油品的电导率。该文针对3号航空煤油进行了一次设备的功能验证实验，实际测试结果显示，设备可有效测量出航空煤油的电导率。

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激光加工技术在掐丝珐琅画中的应用

李兰

实验科学与技术. 2024, 22(03): 130-133.

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掐丝珐琅画传统以手工制作为主，描图不仅速度慢，若质量低还会影响画作艺术效果，因此有较大的局限性。激光加工技术具有精度高、速度快、自动化程度高的特点，可应用在掐丝珐琅画的制作过程中。该文研究激光加工技术在掐丝珐琅画制作中的应用方法，以南宋吴炳的绢本设色画《出水芙蓉图》为例，具体阐述了激光加工制作掐丝珐琅画板从画稿设计、调试加工到参数设置的流程，为今后掐丝珐琅画工艺品的个性化定制和批量化生产提供了思路和借鉴。

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高校化学实验室安全教育与准入体系构建

王宁, 金春英

实验科学与技术. 2024, 22(03): 134-139.

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针对化学实验室安全教育培训存在的问题，结合实验室的危险源分析，建立健全实验室安全教育与准入体系，提升实验室安全管理水平。从教育内容差别化、安全准入流程化、教学形式多样化、教学队伍专业化出发，构建了一套从学校、学院到实验室的层次化安全教育与准入体系。通过完善安全教育责任体系和管理制度，实施系统化、专业化、常态化的安全教育培训，提高实验人员的安全素养，保障实验室的安全有序运行。

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教育数字化背景下智慧实验室的建设

秦艳姣, 王海军, 胡延林

实验科学与技术. 2024, 22(03): 140-146.

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针对高校实验室建设、管理、使用中存在信息孤岛、管理难度大、利用率不高等问题，在教育数字化战略背景下，提出了智慧实验室建设目标和思路。通过构建智慧物联网、整合智慧实验室综合管理平台，建设虚实融合的智慧教学空间，构建基于大数据的教育评价体系等智慧实验室建设实践，推进了教育数字化转型，提高了实验室管理效率和利用率，提高了人才培养质量，实现了实时全面的数据支撑服务。

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我国国家级实验教学示范中心发展的热点与趋势

王璟瑶, 金亚红

实验科学与技术. 2024, 22(03): 147-154.

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国家级实验教学示范中心发展在国家高等教育事业发展和创新型人才培养中发挥着重要作用。为了探明国家级实验教学示范中心发展热点和趋势，该文选取2005—2022年CNKI数据库中以“国家级实验教学示范中心”为主题的期刊论文作为研究对象，并综合运用VOSviewer、CiteSpace等可视化分析软件，对文献特征、发展脉络、热点主题和前沿趋势进行了分析。研究结果发现，实验教学中心的发展经历了建设申报期、全面建设期以及重点建设期3个阶段；形成了4个研究主题，即实验教学中心建设的经验总结和分析，实验教学模式和教学效果的探讨，实验教学中心保障体系研究以及基于创新能力、以能力培养为导向的高校人才培养研究；从发展趋势来看，研究对象正由传统的实体实验室逐渐转向虚拟仿真实验室，并且特别关注“新工科”背景下实验教学中心的建设与发展。通过对国家级实验教学示范中心的研究发展脉络及热点的分析研究，旨在促进高等教育实验教学的高质量发展及创新型人才的自主培养。

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数字化背景下高校设备资产管理研究与实践

董句, 陈小丽, 叶仁春, 谢志敏, 刘淼

实验科学与技术. 2024, 22(03): 155-160.

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在数字化校园建设大背景下，设备资产规模和总额大幅增长。为提升设备资产管理水平，结合当前管理现状，围绕设备、配件、软件、服务和耗材5类资产，研究基础数据采集方法、分析归属关系及基本功能、设计描述字段及扩展功能、梳理业务流程，构建以资产模块为核心的设备资产管理系统。该系统实现了数据协同管理、故障高效处理、资产及用户管理、支持决策等目标，并在实践中取得一定成效。

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2024年, 第22卷, 第03期　
刊出日期：2024-06-28

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