实验科学与技术

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张可, 毕胜山, 胡书瑞, 孟婧, 孟现阳, 吴江涛

实验科学与技术. 2025, 23(01): 1-5.

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针对培养一流人才的目标，制定了面向热流国际班本科生开设的流体热物性测试技术课程实验体系。课程包括温度与压力测量、饱和蒸气压测量及临界现象观测、流体液相密度测量和液体运动黏度测量4项实验。课程实验均源于热物性科研实验，实验设备均为自主研制。实验预习、操作和数据处理内容较为丰富，实验过程中学生全程动手操作，实验参与度高。该课程实验在开设的5年内获得了学生的一致好评，起到了培养拔尖人才的作用。

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细胞遗传学探究性实验的研究与实践

王晓雯, 张建奎, 桑贤春

实验科学与技术. 2025, 23(01): 6-11.

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细胞遗传学实验是植物生产类专业必修内容，传统的教学方式以验证为主，很难激发学生实践能动性和对专业的认可度。针对验证性实验的局限性，将验证性实验设计为探索性实验，课堂内外与网络教学相结合，让学生当“科学家”，全程参与实验过程。重视学生个性发展和体验感，切实让学生成为实验的主导者，激发了学生的学习动力和专业兴趣，明显提升了学生的创新能力，取得了良好的教学效果。

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质量快检特性数据采集与分析实验项目设计

张正勇

实验科学与技术. 2025, 23(01): 12-16.

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该文设计了一个面向质量管理工程专业学生的综合快检实验。实验以便携式光谱快速采集样品质量特性数据，运用质量统计工具和智能学习算法实现数据快速分析和规律揭示。通过拉曼光谱仪照射乳品获得样品的散射特征信号，每个实验样品数据采集仅需60 s。选取特征峰值，结合质量统计控制分析工具绘制样品质量控制图，可描述样品质量波动情况。运用极限学习机算法结合数据预处理方法，优化实现样品品牌快速判别，识别率可达97.3%，算法运行时间仅需1 s。

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面向人工智能专业的“计算机组成与嵌入式系统”实验课程改进

徐文辉, 钟胜, 邹旭, 何顶新

实验科学与技术. 2025, 23(01): 17-23.

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面向人工智能专业培养需求，秉承紧扣理论课程内容、体现教学特色等原则，对计算机组成与嵌入式系统实验课程进行扩展改进。结合嵌入式系统中的并行卷积计算和图像处理中的形态学滤波相关内容，设计了基于Logisim仿真平台的形态学滤波并行计算电路设计实验。通过设计形态学滤波电路和测试用的图像案例，对比分析不同滤波操作的特性差异，学生既可以融会贯通各学科相关知识，又锻炼了系统设计能力，也为学习后续智能芯片等课程打下基础。

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新工科背景下机器人工程专业综合性仿真实验设计

司鹏举, 付主木, 冀保峰, 陶发展, 闫永义

实验科学与技术. 2025, 23(01): 24-28+60.

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基于机器人仿真工具箱仅能开展简单的模拟验证内容，亟须设计综合性创新实验以培养学生的学习能力和工程实践能力。该文综合计算机视觉与机器人理论知识，设计包括图像分割与边缘检测、正逆运动学、路径规划的图像轮廓绘制的综合性仿真实验，旨在培养学生解决复杂机器人领域问题的能力，引导学生形成机器人学科独有的思维方式。该实验设计对于新工科背景下机器人工程专业学生培养具有重要的理论意义和实用价值。

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依托公共技术平台的“三位一体”实践教学模式研究

张爱敏, 高学平, 王桂龙

实验科学与技术. 2025, 23(01): 29-33.

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实践教学是培养多元化创新型人才的重要途径，“分析测试方法”是理、工、农、医等多学科学生必须掌握的一门实践课程，该课程开设过程中存在内容简单陈旧、脱离产业实际等问题。该文借助公共技术平台的自身优势，提出了“教学-科研-产业化”三位一体实践教学模式和“两步法”教学过程。课程授课主体由专业老师转化为学校公共技术服务平台，使课程的“实践”特征更明显。课程改革方案为培养多元化、创新型人才提供了重要途径和方法。

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淀粉基碳点材料的合成及用于潜指纹提取实验设计

李俊玲, 罗蓉, 苏群, 雷雨, 房川琳

实验科学与技术. 2025, 23(01): 34-41.

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碳量子点（CDs）具有特殊的光学性质和良好的生物相容性，是近几年科研领域一种热门的荧光纳米材料。该项目在科教融汇教学理念的指导下，将科研热点与本科实验教学相结合，探究了反应物配比、反应方式、反应时长、产物浓度、溶液pH等多项制备条件对碳点材料性能的影响。研究结果表明：采用尿素与柠檬酸为原材料，控制两者的配比为1∶3，微波高火反应2.5～4 min或马弗炉200℃反应1.0 h，均可获得荧光性能良好的碳点材料。在综合创新实验课堂中，学生在合成的碳点材料中引入淀粉基底，所得的淀粉基碳点荧光材料可应用于多场景的指纹提取。实验培养学生的创新与发散思维，增强学生在社会安全领域的参与感与社会责任感。

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应用光学课程基于工程项目的“自顶向下”案例式教学实践

李琨, 伍波

实验科学与技术. 2025, 23(01): 42-47.

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应用光学课程是光学及光电信息相关专业的核心课程。传统教学方式以课堂讲授为主，通过课后习题对基础知识点进行练习和巩固，对工程认证课程体系中“解决复杂工程问题”这一能力预期目标点的帮助有限。该文提出基于工程项目案例的“自顶向下”的教学模式，引入教学案例“线扫描广域眼底相机”，将课程各部分基础原理融入具体光学系统的各个模块及或关键元件中讲述；以工程实践案例为总线，引领各部分内容逐渐展开，通过分析各模块之间的关联关系，引导学生形成科学思维模式。同时引入仿真实践案例“激光雷达光学收发系统”，进行光学系统分析和设计的工程实训，进一步深化基础原理的理解，提升工程实践能力。

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基于云边端的智能安防综合实战项目的设计与实现

李美蓉, 刘嘉旭, 陆永胜, 李松睿

实验科学与技术. 2025, 23(01): 48-54.

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该文探讨了面向大二、大三本科生的综合项目课程，以校园安防为背景，引导学生将云计算、物联网和移动应用技术融入安防领域，构建一套基于云边端的安防系统。项目涵盖了云端平台、边缘设备和移动端的设计与实现。云端平台负责数据存储、分析和管理，包括用户管理、设备管理、视频监控等功能；边缘设备使用树莓派进行实时数据处理和决策，并连接摄像头、温湿度传感器、舵机等终端设备；此外，借助微信小程序打造了一款移动端应用，为用户提供便捷的使用体验。项目实施过程中解决了多端系统数据交互、人脸识别驱动舵机开关门等复杂工程问题，并从数据加密、权限管理等多个维度探讨了系统安全性与隐私保护等关键问题。通过这一综合项目课程的设计与实施，学生的实践能力得到了提升，对云边端技术有了更为深入的理解和应用。

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基于RLC串联谐振电路实验的探究式实验教学研究

王慧娟, 冯文宏, 崔桂彦, 范海红

实验科学与技术. 2025, 23(01): 55-60.

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RLC串联谐振实验是电路实验中的基本实验内容。在实验过程中发现，谐振时电阻电压的实际测量值与理论值之间有误差。通过探究误差产生的原因，引出对电感交流电阻频率特性的研究。经实验方法、仪器测量法比较，从电磁场的角度进行了理论计算和建模仿真。这一发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的探究式实验教学过程，提高了学生的学习兴趣，培养了创新能力和研究能力，是对大学验证实验向探究式综合实验转换的有益尝试。

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“新工科”背景下能源与动力工程专业实验教学改革与实践

陆志艳, 廖丽芳, 邱恺培, 吴诗勇, 刘霞, 孙贤波, 许建良

实验科学与技术. 2025, 23(01): 61-66+73.

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“新工科”背景下，能源与动力工程专业立足国家能源战略需求，立志于培养高素质创新专业人才，其实验教学在人才创新和实践能力培养方面发挥着重要作用。该文通过挖掘实验课程思政元素、结合优质视频资源、突出项目特色和推进“信息化”建设4个举措改革教学内容和教学模式，通过优化考核方式和多途径反馈教学效果落实持续改进机制，在培养能源清洁利用领域创新人才方面取得了显著的效果，有效提升了实验教学质量。

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“指控装备维修”测试设备实践教学设计

霍晓磊, 李晓辉, 李擎

实验科学与技术. 2025, 23(01): 67-73.

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典型测试设备的熟练运用能力是从事指控装备检测维修工作的必要前提。实践教学是培养和提高学员工程实践能力与素质的重要途径，是高等院校教育不可或缺的重要环节。为提高实践教学效果、提升学员维修保障能力，该文对检测维修课程测试设备实践教学内容进行了设计，形成了需求明确、重点突出、层次丰富、覆盖全面的实践教学体系，并在教学活动中进行了验证与优化完善，取得了较好的教学效果。

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铈钒中空纳米柱阵列析氧催化剂的综合实验设计

吴飞超, 秦艳, 方静

实验科学与技术. 2025, 23(01): 74-81.

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基于研究型教学的理念和教师的科研成果，设计了一个铈钒中空纳米柱阵列（CeV-HNA）用于电催化析氧反应（OER）的综合实验。该实验通过原位生长法在泡沫镍上制备钒基金属有机框架纳米柱阵列；然后通过铈盐蚀刻、高温焙烧构筑铈钒中空纳米柱阵列，得到自支撑式催化剂；再利用扫描电子显微镜、X射线衍射等测试手段考察所制备催化剂的形貌和组成；最后通过电化学测试研究催化剂的电催化析氧反应性能。该研究型实验兼具综合性、前沿性和趣味性，有助于锻炼学生的综合实践能力、激发学生的科研热情和培养学生的创新能力。

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XPS分析过程中射线对样品损伤探究

闫曙光, 刘岁林, 刘睿, 宋红杰, 吕弋

实验科学与技术. 2025, 23(01): 82-89.

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X射线光电子能谱（XPS）分析过程中，X射线会引起部分样品表面发生物理化学变化，导致获得的XPS数据不能真实反馈样品表面物理化学状态。明确X射线对样品表面物理化学性质的影响和规律，是准确获取XPS数据的关键。实验选取多种具有代表性的样品，获得了连续X射线辐照下XPS分析结果，探究了X射线对样品表面物理化学状态的影响。结果表明，对于部分特殊样品X射线会产生表面物理灼伤、热分解、破坏不稳定化学键，甚至引起还原反应。该文阐述了XPS分析过程中X射线对样品表面物理化学状态影响的规律和降低X射线对分析结果影响的方法，为高效、准确获得XPS数据提供了理论支撑。

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基于ADS软件的串联谐振电路实验优化设计

沈光煦, 王芳芳, 谌静

实验科学与技术. 2025, 23(01): 90-94+155.

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虚拟仿真软件是进行高校工科实验课程的必备工具，针对研究性强、涉及实验设备及元器件较多的复杂实验，虚拟仿真软件对实验设计有很好的支撑作用。该文针对电工电子基础实验中的串联谐振电路实验，开展了基于ADS电磁仿真软件的射频串联谐振电路实验的优化设计，通过提出基于ADS软件的电路优化设计方法，可以有效验证RLC串联谐振的品质因素、谐振频率与谐振带宽的计算公式，并实现射频串联谐振电路的参数扫描及优化设计。该虚拟仿真方法的提出，有助于更直观、更便捷地讲授RLC串联谐振电路的工作原理和实验流程，提高电路优化设计效果。

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注意网络定向状态下多通道脑电能量空间分布的实验设计

刘爱丽, 刘迢迢, 白文文

实验科学与技术. 2025, 23(01): 95-102.

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在学科融合、多学科交叉等“新工科”背景下，该文将科研项目研究与本科实验教学相结合，设计了“注意网络定向状态下多通道脑电能量空间分布”综合实验，以健康受试者在注意网络定向状态下的多通道脑电信号作为研究对象，分析脑电特征频段能量的空间分布，为注意功能机制研究提供支持。该实验设计使学生将理论知识运用于实践，掌握脑电信号预处理、时频分析、频段提取及能量分布等分析方法，提高其分析和解决问题的实践能力，开拓了学生的科学视野，提高科研兴趣，锻炼科研思维，有助于培养未来新兴产业需要的高素质复合型“新工科”人才。

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PID控制下前弯式离心泵流量特性试验研究

木家康, 盛健

实验科学与技术. 2025, 23(01): 103-108.

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比例系数、积分系数与微分系数作为控制器调节系统动态响应的参数，在比例积分微分（PID）控制中起到重要作用，为研究PID控制下前弯式离心泵流量控制特性，以恒定流量为控制目标，试验PID参数在不同范围内的具体表现与各环节控制特性。研究结果表明：离心泵流量控制失稳振荡会引起电机的启停；受变频器升限保护限制，比例系数过高不会缩短控制初期流量调节上升时间，反而会增加超调量、降低稳定性，因此应选较低比例系数；积分饱和造成的超调量上限为33.50%，此时继续增大积分系数可缩短稳态时间，直至系数过大影响稳定性而出现振荡；若尽量避免产生超调影响，选用比例系数为0.2，积分系数为0.5时，流量调节经初始上升阶段后在目标值附近波动并快速稳定，超调量微弱，仅为8.82%，稳态时间为7.4 s，在测试中具有最佳控制效果；与微分系数相关的流量超前调节在实际控制中作用微弱，且对调节过程中的波动没有明显改善。结合以上结论为变频离心泵流量控制中的PID调参与控制优化提出参考。

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基于VBOX 3i数据采集系统的汽车道路试验设计与实践

郑贤, 覃频频, 梁策, 姚起宏, 韦超毅

实验科学与技术. 2025, 23(01): 109-117.

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以农用基地通行道路作为试验场地，以VBOX 3i数据采集系统及其相适应的传感器、数据转换模块作为测试软硬件，通过合理的试验教学组织设计，完成了汽车道路试验项目设计。3届学生的试验实践证明所组建的试验设备能够满足测试的要求，试验操作过程简单合理，能充分调动学生的积极性和主观能动性，有效地提高了学生独立解决专业实际问题的能力。

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建筑电气与智能化专业虚拟仿真实践教学平台的构建与实践

张瑞祥, 王新军, 张玮, 李庆辉, 钟啸

实验科学与技术. 2025, 23(01): 118-122.

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实践教学对建筑电气与智能化专业人才培养体系支撑作用强，地位突出。在线下教学组织过程中，往往受到场地、设备台套数、课时、安全等多方面因素限制，同时部分实战化背景下的教学内容无法有效开展。为克服以上不足，利用虚拟仿真技术开发了建筑电气与智能化专业实践教学平台并应用于课程教学。实践表明，基于该教学平台的线上线下混合虚拟仿真教学效果良好，对提高本专业人才培养质量有着重要意义。

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多层属性复合材料综合力学性能虚拟仿真研究

周辉, 汪浩, 谢素超

实验科学与技术. 2025, 23(01): 123-129.

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针对复合材料蓬勃发展的趋势与高等教育仿真实验教学“两性一度”的目标，从如何在有限的实验学时内向学生全方位展现新式复合材料的综合力学性能的角度出发，以Nomex蜂窝复合材料为案例，构建了基于Hypermesh/Dyna平台的虚拟仿真模型，模拟了酚醛树脂-芳纶纤维的多层属性复合材料薄壁性能。针对压缩、弯曲、冲击、剪切、拉伸、高速射击等实验的特点全面探讨了复合材料力学性能的虚拟仿真实验教学。研究成果对于虚拟仿真技术在复杂实验教学中的应用有指导意义。

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海洋工程环境流体绕流虚拟仿真实验项目建设及教学

赵洪洋, 贺治国, 林颖典, 杨志国, 黄煜

实验科学与技术. 2025, 23(01): 130-136.

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利用三维建模和渲染技术构建海洋工程环境流体绕流虚拟仿真实验系统并进行实践教学，旨在通过实验教学提升学生理论联系实际能力和创新源动力。实验系统设置认知学习模块、在线测试环节、流体绕流演示实验和定量研究实验模块。基于粒子图像测速（PIV）技术在精密实验玻璃水槽开展圆柱绕流原型实验，基于大尺度粒子图像测速（LSPIV）技术在嘉绍大桥现场开展桥墩绕流原型实验，并将实验操作过程和实测数据嵌入实验系统，使学生在仿真实验中掌握绕流理论和实操技能，构成层次递进的教学内容。采用“教、练、考、用”4个阶段逐步教学方法以及多维考核方式，调动学生实验的积极性，培养严谨求实的实验态度，促进从理论知识到实践应用的有效迁移，实现了以实践创新能力培养为中心任务的教学目标。

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数字化赋能高校虚拟仿真实验教学共享平台构建与实践

尹婵娟, 沈清明, 郭盛

实验科学与技术. 2025, 23(01): 137-143.

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在高校教育数字化转型背景下，如何用好虚拟仿真实验教学课程资源是各高校亟待解决的问题。该文分析了虚拟仿真实验教学课程资源在共享过程中所面临的问题，在遵循“系统联通、高效协同、资源整合、技术支撑、分步建设、不断拓展”原则基础上，研究和设计了基于数字技术的虚拟仿真实验教学共享平台架构及功能模块。该平台包含丰富的实验教学课程资源库，实现了与人事、教务管理系统对接，引入了大数据分析技术，既满足了学生个性化学习需要，也帮助教师不断提高教学质量。

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基于公共资源开放的工程训练与实践体系

胡明宇, 龚晚林, 张树, 黄河, 杨岑

实验科学与技术. 2025, 23(01): 144-148.

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分析了高校工程训练、创新实践平台存在的问题及对创新人才培养的不利影响，提出了开放式工程训练与创新实践平台建设措施及公共资源开放管理模式，探索形成了一个适合学生自主式学习、有利于学生个性发展的“实习实训、自主创新、学科竞赛、校企合作”多维度的创新实践与人才培养体系，理念先进、结构科学，对综合性大学工程训练中心建设具有一定的借鉴意义。

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基于安全视角下仪器共享平台管理模式的探析

陈晓丽, 刘世君, 陈佩丽, 苏秋成

实验科学与技术. 2025, 23(01): 149-155.

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仪器共享平台是依托高校、科研院所建立的集大型仪器设备共享、科研任务、仪器功能和方法开发于一体的特色平台，平台的安全运行是管理工作中的关键。该文从安全角度分析了仪器共享平台运行现状和主要安全隐患，分别从平台监督控制管理、仪器共享管理、实验室安全管理、化学试剂管理、安全教育管理和突发事件应急管理等方面初步探讨管理模式，旨在建立完善的仪器共享管理平台的安全管理体系，为仪器共享平台管理提供新的思路。

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强化高校实验室化学品安全管理的研究与实践

孔滨

实验科学与技术. 2025, 23(01): 156-160.

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化学品是高校科研和实验教学的必需品，因其种类繁多，物理化学性质复杂，多数具有易燃性、腐蚀性和毒性等特点，是高校实验室的重要危险源，必须加以重点防范。结合学校化学品安全管理实践，提出以安全教育和政策宣讲为先导，以信息化平台为依托，以常态化专项检查为监督，在采购、存储、使用、废弃物回收等各环节进行规范化管理，实现“少买、少存、快流转、规范化”的工作目标，以期为高校化学品的有效管理提供借鉴。

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2025年, 第23卷, 第01期　
刊出日期：2025-01-28

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