实验科学与技术

Select

王亚飞, 李学华, 张兰杰, 赵彦晓

实验科学与技术. 2025, 23(02): 1-6.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

微波测量是微波工程中的重要环节，为了培养学生微波测量的实践能力和工程应用能力，在微波技术基础课程中设计了开盲盒式微波测量“探究性—验证性”系列实验。开盲盒式微波测量系列实验以测量驻波比、负载阻抗、二端口网络S参量等为内容，在同一个测量实验中，设置多个测量对象但不给出测量对象的基本指标，以开盲盒的方式测量微波器件，增加了实验结果的不确定性。同时在测量对象中设置“隐藏款”，以锻炼与检验学生的微波工程实践能力和分析解决问题的能力，为学生进一步设计微波元件打下技术基础。

Select

基于宏微观土拱效应试验的桩网结构路基课程国际化教学设计

吴丽君, 孙晋玉, 吕龙

实验科学与技术. 2025, 23(02): 7-13.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

交通基础设施建设是共建“一带一路”倡议的重要内容，面向“新工科”的国际化人才培养是“一带一路”中国倡议走向国际实践的原动力。课程以“交通强国”课程思政为教育教学基本理念，围绕桩网结构路基的工作机理和土拱效应的发挥机制进行教学设计。从经典桩网结构路基工程案例分析出发，讲授和讨论宏微观土拱效应试验结果，运用数值模拟手段进行延伸教学，构建“多模块、多层次、全过程、多途径”的国际化课程教学和实践体系，促进力学基础理论、工程实践能力、创新教育的教学路径融合，提升学生的国际化能力，以适应土木工程专业的快速发展和国际市场的人才需求。

Select

基于华为昇腾Atlas 200DK的黑白图片上色实验

武畅, 夏玉林, 杨小漫, 王宏

实验科学与技术. 2025, 23(02): 14-22.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

随着人工智能（AI）技术的发展，大学教学中相关课程和技术应用的比重不断上升，使学生对人工智能的实验需求爆发式增长。但是，目前的人工智能实验体系并不完善，实验形式主要以软件实现为主，缺乏基于硬件的平台和实验项目，与实际工程应用和行业需求脱节。结合CDIO（构思、设计、实现、运作）模式，针对实验中的深度学习网络推理速度缓慢、耗时过长等问题，提出了以华为昇腾Atlas 200DK硬件平台为基础，利用深度学习网络，完成黑白图像上色的硬件人工智能实验。通过该实验，学生可以学习人工智能的原理、神经网络的结构和推理过程，搭建软件开发环境和配置硬件系统，实现软硬件协同的神经网络的部署，完成功能和相关指标测试。该实验有助于学生立足于实际应用需求理解神经网络的运行机理，掌握其在实际硬件平台上的应用方法，从而全面提升软硬件的工程实践能力。

Select

基于PBL模式的有机光电子综合实验课程建设与研究

王锦, 薛伟

实验科学与技术. 2025, 23(02): 23-28.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

依托高校实验室资源和学科特色，基于问题学习（PBL）的教学模式，构建了有机光电子系列综合实验课程。采用多元化的教学内容和方法，对培养具有敏锐的问题意识、开阔的科学视野、灵活的思维能力和团队协作能力的创新型人才进行了有益尝试和积极探索，为高校实验室开展综合开放创新实验课程建设提供了理论支持和实践指导，对高校持续提升教学质量、开拓人才培养新模式具有重要意义。

Select

“新工科”视域下电工电子实验研究

薛梅, 顾艳丽, 朱震华, 肖建, 张融, 沈虹

实验科学与技术. 2025, 23(02): 29-33+53.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

“新工科”建设背景下，电工电子实验课程改革团队分析学情和课程目标，针对教学目标和教学效果之间的矛盾、学生自我成长和传统教学模式之间的矛盾、行业发展和教学资源之间的矛盾、课程思政在实践性教学环节中的融入与课程教学学时之间的矛盾，从教学内容、教学模式、教学工具、思政融入等方面提出了改革思路。实践证明课程改革获得良好的学生反馈和成果。

Select

FePc-MXene催化材料制备及其性能的综合实验设计

张洁, 向松敏, 谭兴, 刘佳垚, 卢泽, 李韦漫, 王文武

实验科学与技术. 2025, 23(02): 34-41.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

以“柔性锌空电池”这一研究和发展热点为主题，依托新能源专业，以柔性锌空电池空气阴极催化剂存在的问题为切入点，采用轴向配位的策略制备了酞菁铁(FePc)和功能化的MXene复合催化材料，并进行物理表征和电化学性能测试。该综合实验设计有助于学生掌握催化材料的基本制备方法，深入理解电化学理论，熟悉柔性锌空电池的组装流程和测试方法，熟知科研工作的基本流程，进一步认识所学课程在新能源领域中的重要作用，培养科研探索意识和自主学习能力。

Select

数字教育背景下虚拟仿真在野外地质实习中的应用

王挽琼, 葛玉辉, 郗爱华, 付敬浩, 张云峰, 张锦让

实验科学与技术. 2025, 23(02): 42-47.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

野外实践教学是地质类专业人才培养的重要核心内容，在高等教育数字化的背景下，将具高度互动性及共享性的虚拟仿真技术应用在野外实践教学中已经成为教学方式变革的趋势。基于Unity3D及MAYA等技术建设的重庆北碚野外实习典型剖面地质虚拟仿真系统，由背景知识、天体与地球、中国大陆构造演化、典型剖面地质和实习区地质演化5个模块组成。该系统已在西南石油大学地质学“数字化地质填图实习”及其他院校实习中进行了实践与应用，促进了学生地质思维能力的培养，提升了野外实践教学的质量。

Select

电类实验数字化教学模式的研究与实践

曾思明, 陈安, 谢小柱, 陈灵敏, 胡永俊

实验科学与技术. 2025, 23(02): 48-53.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

在大力推进教育数字化的大背景下，通过数智赋能，将数字化技术与实验教学深度融合，构建了线上线下混合式实验教学模式，对学生的实验全过程进行考核、指导和评价，并对学生进行个性化实验教学。通过对学生实验过程中的数据进行有效的挖掘和分析，及时调整教学策略，从而提升实验教学质量。实践证明，该教学模式能有效地激发学生的学习兴趣，提高课堂效率，实现了对学生实验的实时监控和指导，也满足了学生的个性化实验需求。

Select

基于运算放大器的集成电路测试系统设计实验

苟轩, 黄敏, 刘科

实验科学与技术. 2025, 23(02): 54-61+89.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对当前集成电路测试人才匮乏和本科教学中运算放大器参数讲解不充分的问题，提出了围绕运算放大器多种参数的测试系统设计实验。该实验是以学生为主导的综合设计型实验，包括测试适配器设计、自动测试软件开发两门递进式课程。给出3种典型运算放大器参数的测试电路，分析了这些参数相互作用时对测量准确度的影响，并提出降低影响的方法以及多种参数及多个量程程控切换电路的设计方法，以满足自动测试需求。经验证，测试系统产生的实验结果与运算放大器手册中声明的参数范围一致。该实验包含集成电路自动测试系统完整设计流程，不仅为学生提供了硬件电路、嵌入式软件、上位机软件等实践设计平台，还锻炼了其系统级设计思维。

Select

基于嵌入式Android系统的实验教学设计与实践

张世娇, 罗新民, 杜清河

实验科学与技术. 2025, 23(02): 62-67.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

鉴于嵌入式系统在众多领域的广泛应用，该文将其与生活场景相结合，对嵌入式系统的实践教学进行了改革探索。设计了基于嵌入式Android系统的实验教学体系，全面覆盖了底层硬件操作、上层软件开发、软硬件协同设计以及综合实践项目等多个关键层面。此教学体系不仅系统地传授了嵌入式系统软硬件开发的核心知识和技能，更通过一系列由浅入深的实验内容，有效强化了学生的动手实践能力，锤炼了其解决复杂工程问题的思维和方法，提升了学生的工程素养。该实验教学体系实用性强，对于培养具备创新能力和实践精神的嵌入式人才具有重要的推动作用。

Select

氧化法改性玉米秸秆及其对Cu(Ⅱ)的吸附综合实验

王献玲, 王晓科, 吕建行, 焦运红, 黄洁, 韩冰, 秦江雷

实验科学与技术. 2025, 23(02): 68-77.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为促进学生掌握吸附法处理水中重金属污染的科研技术,寻找秸秆资源化新途径,设计了新型部分氧化法改性玉米秸秆（CS）及其对Cu（Ⅱ）的吸附综合实验。实验分别在O₂和N₂气氛,140～220℃下改性CS,以Cu（Ⅱ）为重金属目标物。通过氧化法改性的CS表面酸碱官能团含量的明显增加,有效提高了Cu（Ⅱ）的吸附量。结果表明:随改性温度升高,O₂气氛改性改性秸秆（以CS-气氛-温度命名）CS-O₂-T的总酸值、酚羟基、内酯基和总碱值的含量明显高于N₂改性CS-N₂-T。改性温度220℃时,CS-O_2-220对Cu（Ⅱ）的吸附量比CS-N₂-220提高34.5%,为原始CS的2.2倍。扫描电子显微镜（SEM）、比表面-孔径分布测试仪（BET）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）分析研究表明改性CS对Cu（Ⅱ）的吸附主要是以内酯基、酚羟基和芳香结构为主的官能团与Cu（Ⅱ）发生了络合作用和阳离子-π配位。实验帮学生构建了吸附法处理废水中重金属的理论知识,掌握了秸秆改性的实验技能,培养了学生的科研创新能力。

Select

基于模型预测控制的变模式CLLLC谐振变换器设计

冯兴田, 郭玉江

实验科学与技术. 2025, 23(02): 78-83.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对传统变频控制的CLLLC谐振变换器在低电压增益时存在频率调节范围宽、运行效率低等问题，设计一种基于模型预测控制的变模式谐振变换器。控制策略无需额外的辅助电路即可使变换器在宽范围输入情况下实现全桥模式和半桥模式的灵活切换，在拓宽低电压增益的同时保持较窄的频率调节范围，利于磁性元件的设计，有效提升变换器在高输入电压下的运行效率。与比例积分（proportional-integral,PI）控制相比，所提模型预测控制明显改善模式切换时出现的输出电压尖峰问题，在稳态性能相近的前提下，提升了变换器的动态性能。仿真和实验证明了设计的CLLLC谐振变换器及其控制策略的可行性和优越性。

Select

基于机器学习的衰老基因特征选择与分类

曾洁, 吴全旺, 李德辉, 高俊敏

实验科学与技术. 2025, 23(02): 84-89.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

设计了基于机器学习的衰老基因特征选择与分类实验，作为面向智能医学工程等专业的“机器学习基础”课程的实验内容。该实验通过将衰老基因映射至基因本体来获得实验数据集，利用特征选择方法处理基因本体内的冗余性，并使用朴素贝叶斯、支持向量机等分类模型来实现衰老基因分类。实验采用Python语言、Scikit-learn框架实现。除了框架内置的特征选择方法外，基于该数据集的统计特性和测试样本的独特性，定制设计了一个层次特征选择方法，用以更好地消除特征间的层次冗余。实验结果表明，有效的特征选择方法可以显著改善衰老基因分类的结果。

Select

不同抛光方法对激光切割活检针表面质量及耐蚀性影响

熊夏青, 崔祎赟, 孙洪荣, 王季, 胡立力, 徐凯

实验科学与技术. 2025, 23(02): 90-96.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为比较3种不同抛光处理方式对激光切割加工活检针的切口质量、内壁表面质量及耐蚀性的影响，实验采用优化后的工艺参数，激光切割加工活检针，随机选取活检针分别进行等离子抛光（EPP）、磁针磁力抛光（MAF）、电解抛光处理（EP）。利用二维影像观测仪观测活检针切口位置处的毛刺挂渣情况；通过3D测量激光显微镜测得活检针内壁的表面粗糙度值并观测内壁表面形貌；通过极化曲线测试研究了经过抛光处理的活检针的耐蚀性。其中，等离子抛光、磁针磁力抛光及电解抛光可完全去除切口毛刺挂渣，降低内壁表面粗糙度值，提高表面质量；经磁针磁力抛光的活检针的耐腐蚀性能得到显著提升。

Select

基于多目标规划的多波束测线布设模型

张泽宇, 葛晨欣, 靳琪, 李小平

实验科学与技术. 2025, 23(02): 97-103.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对某海域的多波束测线布设问题建立了海域地形与测线布设方案的关系模型。测线覆盖宽度与重叠率为衡量测线布设方案优劣的重要指标，利用解析几何方法建立二维及三维海域覆盖宽度与重叠率的计算模型，得到衡量测线布设方案的基本方法。同时将测线布设方案与最优化问题结合起来，分别针对矩形坡面海域及某一待测真实海域建立多目标规划模型，设计相应算法对模型进行求解，得到矩形坡面海域的最优测线布设方案以及某待测真实海域的一种较为可行的布设方法，对现实多波束测线布设问题具有借鉴意义。

Select

科研成果转化为虚拟仿真实验的设计与实现

董桂伟, 王桂龙, 全东, 张继祥, 赵国群

实验科学与技术. 2025, 23(02): 104-107.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

基于快速热循环高光注塑成型新技术国家科技进步二等奖成果，面向新时期高层次创新型人才培养目标，以42吋液晶电视前壳蒸汽加热快速热循环注塑生产为主线，设计了工艺与设备认知、快速热循环注塑宏微观集成模拟与产品生产仿真全流程虚拟仿真实验项目体系。建设了“快速热循环注塑工艺宏微观集成模拟与生产仿真”虚拟仿真实验课程，开展了教学实践，取得良好教学效果。

Select

倒立摆半物理仿真虚拟实验系统设计与开发

常广晖, 苏攀, 张亚超, 刘树勇

实验科学与技术. 2025, 23(02): 108-113+132.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对控制原理控制器设计内容抽象，学生缺乏对实际控制案例的直观认识，同时传统实验教学资源由于受场地、时间、经济成本等条件的限制，难以满足教学需求的问题，提出一种基于半物理仿真的一阶倒立摆虚拟实验系统设计方案，详细介绍了该虚拟实验系统实现的关键技术，包括一阶倒立摆物理模型建立、自定义目标软硬件实现、虚拟倒立摆与嵌入式目标之间的通信方法等。通过该虚拟实验系统，可以进行开放性自动控制类、嵌入式系统类实验教学，达到寓教于乐，消除控制原理学习的枯燥感，激发学生学习热情的目的。

Select

控制类专业基础课虚拟实验的建设及应用

王玲玲, 梁勇, 王宏

实验科学与技术. 2025, 23(02): 114-122.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对专业基础课程教学中存在的理论教学与装备案例结合度难以把握、现有实验方案难以建立理论与实际的关联、实验教学效果评价单一等问题，从自动控制原理课内实验着手，按照“直观引入—逐层递进—高阶综合”的思路，依据建构主义原则，建设了一套以导弹控制为案例背景的自动控制原理虚拟实验系统，实现了以虚拟孵化工程实践能力的培养过程。将该套实验系统应用到教学实践中，并通过调查分析可知，学生能通过对装备实例的研究，充分理解并熟练运用控制理论在装备中的应用技术，为后续导弹控制系统原理等专业课程提供了预先的研究基础，更好地培养了学生理论至实践的转化能力。该系统的建设和应用对这一类专业基础课程虚拟实验的建设具有较好的参考价值。

Select

基于硬件在环的液压实验平台设计与应用

韩寿松, 刘相波, 晁智强, 靳莹

实验科学与技术. 2025, 23(02): 123-127.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对新装备液压系统结构原理复杂，实装教学训练易损坏装备、安全风险大等问题，设计了一种基于液压半实装硬件和虚拟模型的实验平台。采用三维建模软件和Unity3D完成虚拟模型及动画集成与控制；设计了由基于内核芯片STM32F407IGT6的测控卡、操作控制装置和传感器构成的接口模块，实现半实装硬件和虚拟模型之间数据交互。以某型综合传动液压系统为例，对实验平台的结构原理、故障维修等功能模块进行了说明。应用表明，采用硬件在环的液压实验平台，可实现液压教学理论与实践的有机融合，解决了复杂液压系统结构原理不直观与实践能力培养不足的难题，教学效果提升明显。

Select

BD FACSAria流式分选仪无菌制备流程的优化

杨欢, 郭英华, 张雪芳, 罗佳, 杜立颖, 吕红霞

实验科学与技术. 2025, 23(02): 128-132.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为优化BD FACSAria流式分选仪无菌制备和无菌维护的流程，以保持设备长期稳定的无菌分选状态，从无菌制备的成本、操作流程和系统稳定性等方面进行优化，探索了LB培养基监测管路无菌状态的方法，并对HCT116细胞无菌分选状态及长期培养情况进行观察。优化后的无菌制备方法简化了操作流程、节约了成本，能够长期保持仪器液管的无菌状态；HCT116结直肠癌细胞分选后在无双抗培养基中长期培养状态良好且未出现污染的情况。优化的BD FACSAria分选仪无菌制备方法及维护流程为仪器的运行和管理提供了简单可行的方案，为科研工作提供更加优质稳定的无菌分选技术服务。

Select

变压器、感应电机硬件在环可视化测试平台设计

刘方, 李新亮, 王千龙

实验科学与技术. 2025, 23(02): 133-137.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

设计了一种变压器和感应电机硬件在环可视化测试平台。平台主要由DSP控制器、MCGS触摸屏、RS485通信电路等模块组成。DSP TMS320F28335为平台主控制器，用于计算多种变压器、感应电机在不同实验条件下的电气参数，并判断出电机磁场分布；MCGS触摸屏为人机交互设备，主要完成电机的类型选择、参数设定，波形曲线和内部磁场等信息的可视化输出；控制器与触摸屏利用RS485通信电路实现输入和输出数据信号的传递，数据传输的协议为Modbus RTU协议。该平台硬件成本低、重量轻，具有良好的便携性；可针对多种结构变压器和感应电机，通用性好；电磁特性可视化的实现可加深学生对电机类课程相应知识点的理解，能够满足“理实一体化”教学需求。

Select

基于知识图谱的实验室数据治理

李宏伟

实验科学与技术. 2025, 23(02): 138-143.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

实验室工作中的相关数据存在种类多、类间联系复杂、存储类型多样等特点，给数据集成及基于数据的科学决策造成困难。目前实验室工作人员对于数字化管理只有初步了解，但对于在日常工作中如何具体展开，困于没有清晰的思路和方法。该文从实验室数据治理切入，介绍了一种基于知识图谱技术的数据治理方法，即以自顶向下的知识图谱构建策略为指导，首先构建实验室管理业务及相关数据集中的概念模型，然后从现有业务数据中抽取实体及实体间关系，并结合实情对存储模式进行优化设计，最后在图数据库中进行数据存储。通过对该方法的试验，初步实现了实验室数据治理，为后续基于数据的管理奠定了基础。

Select

高校实验室危险化学品安全管控长效机制研究

落巨福, 张彦茹, 武向侠, 王欣

实验科学与技术. 2025, 23(02): 144-148.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

构建切实可行的危化品长效管控机制是实现高校实验室常态化安全的重中之重。根据危化品危险性及其管控要求，针对实验室危化品全过程管理的实际问题，运用危险源控制理论，在完善管理制度、明确责任体系、摸清底数的基础上，依托信息化建设，通过规范采购和存储、控制数量、强化使用管理和提高处置时效性，切实构建了危化品安全管控长效机制，并在日常工作中强化教育培训，调动全员积极性，落实并持续完善工作机制。

Select

“双一流”背景下科研型实验室的安全管理探究

刘莹莹, 龚吉蕊, 高晓飞, 刘春玲, 刘瑛娜, 魏欣

实验科学与技术. 2025, 23(02): 149-155.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

实验室是高校培养拔尖创新人才，推进“双一流”建设的重要场所和基本保障。科研型实验室实验内容多样、人员出入繁杂、安全风险叠加，对其建立规范高效的安全管理模式非常必要。针对地理科学类实验室专业方向多、危险源多、使用频率高等特点，总结地理科学类科研型实验室管理上存在的实验室规划布局科学性不足、安全意识淡薄、专业实验室管理人员投入不足、信息化管理薄弱等问题，以北京师范大学地理科学学部为例，提出改善思路、介绍实践经验，以期为全国高校实验室的安全管理提供参考，开创适应“双一流”建设的高校实验室安全管理新局面。

Select

以“岗课考证”为核心的高校实验室特种设备安全管理模式研究

张磊, 张雪瑶, 王姗姗, 胡国文

实验科学与技术. 2025, 23(02): 156-160.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

特种设备的使用随着高校实验室研究内容的不断拓展而进一步增加，已成为高校实验室的重要危险源之一。同时，管理体系不健全、专业人员缺口大、过程管理缺失等问题也暴露出高校实验室特种设备管理短板，严重威胁师生生命财产安全。通过设立专兼职管理岗位、开设相关教育培训、统一组织取证考试和办理设备使用登记的“岗课考证”模式，能够有效解决高校实验室特种设备管理人员和特种设备管理困境，对提升高校特种设备安全管理水平，实现特种设备全生命周期管理具有重要的借鉴意义。

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

2025年, 第23卷, 第02期　
刊出日期：2025-04-28

模态框（Modal）标题

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

2025年, 第23卷, 第02期 刊出日期：2025-04-28

2025年, 第23卷, 第02期　
刊出日期：2025-04-28