涉农高校劳动育人视角下耕读教育模式创新研究

以“亦耕亦读”为核心理念的耕读教育,不仅作为涉农高校加强劳动教育的一种重要途径,更重要的是将中华优秀传统文化耕读与传家传承下去,具有全面的育人功能,如修德、长智、强体和塑美等。结合涉农高校开展耕读教育的现状归纳分析问题,从思想认识、顶层设计、课程建设、师资和机制建设方面提出意见建议。提出构建“543”耕读教育模式,即抓住劳动养成的“五个环节”,实施“四维一体”动态调整方略,利用“三全育人”服务保障,提升耕读教育实效,厚植涉农学子“三农”情怀。

铡草机切碎辊作物喂入矢角参数模型建立与试验

饲草收获机作物喂入矢角(辊(叶片)轴心至喂入点矢径的水平夹角)对切碎辊转矩负荷及切碎性能有重要影响,通过检测传动带压力与作物喂入矢角的关系,对收获机切碎特性与作物切碎过程进行了运动学、动力学分析,揭示了饲草作物切碎质量、能耗与作物喂入矢角的关系,建立收获机切碎辊作物喂入矢角数学模型并进行了优化。试验结果表明,当优化参数组作物单位长度喂入量为5.5 kg/s、切碎辊转速为1600 r/min、传动带初始压力为1.2 MPa时,该作业参数组下切碎作物喂入矢角数学模型精度最高,准确率达79.52%,模型偏差为0.491 MPa(0.957 rad),能够有效表征铡草机切碎作业负荷,同时在保证作物切碎质量下提高了铡草机作业能力,优化的切碎喂入矢角模型下切碎扰动响应时间缩短约26.41%,单位作业能耗减小约11.36%。该切碎作物喂入矢角模型丰富了铡草机切碎作业的建模方法,为饲草作物类铡草机负荷控制系统设计提供了参考。

高校微生物实验室废弃物处置及安全管理

微生物实验室废弃物合理处置与安全管理是高校实验室安全管理的核心内容,处置不当会造成环境污染或人身伤害,甚至导致社会公共安全事故。分析了微生物实验室废弃物分类与合理处置方法,探讨了废弃物安全管理发展现状及国内高校存在问题,提出了相应策略:制定完善的管理制度,健全废弃物安全管理体系;加强宣传教育与人员培训,提高相关人员的安全意识;加强微生物实验室废弃物处置设施建设;建设微生物实验的虚拟仿真教学项目。

新工科背景下电工电子类实践教学体系探索与实践

为了满足新时代高校人才培养工作的新形势新要求,山东农业大学电工电子实验教学中心以“虚实结合、相互补充、能实不虚、层次递进”的实践教学体系和模式为指导,以实践育人为宗旨,以提高科学素养和创新实践能力为目标,通过优化人才培养方案、改革实践教学模式、完善考评体系、强化实践师资队伍建设等方式,构建了面向学生创新实践能力培养的电工电子类实践教学体系。实践表明,该体系突出了学生在学习和实践中的主体地位,在基础工程、综合实践和创新研究等方面的能力得到全方位提升。

腐蚀法制备SiC量子点粒径调控及尺寸对其光学性能的影响

以氢氟酸、硝酸及分析纯硫酸组成的混合液为腐蚀剂,通过化学腐蚀法制备碳化硅量子点。对腐蚀混合液进行超声空化破碎,而后将其置于浓度梯度溶剂中进行高速离心层析裁剪,获得光学性能优异且粒径尺寸可控的碳化硅量子点。本文研究了腐蚀进程中碳化硅量子点微观形貌的演变过程,对SiC量子点的微观结构及发射光谱进行检测分析后,以发射光谱为纽带,建立量子点尺寸、光谱、颜色的关联机制。结果表明,超重力系数设定a=1000、离心时间120 min条件下,距液面位移0、30、60 mm处量子点平均直径约为2、5、7 nm,单一波长激发下随着碳化硅量子点直径由2→5→7 nm的变化,其光致发光相对强度峰值出现由417→435→445 nm的红移,而且发光颜色也相应呈现蓝绿色→绿色→黄绿色的变化规律;进一步研究发现,三种尺寸量子点发射光谱的半峰全宽随取液深度的增加而呈现81→97→106 nm增加的现象,初步分析这是由高速离心层析裁剪后靠近上层液面量子点粒径分布均匀性高于远离上层液面所致。

基于改进生成对抗网络的甜樱桃数据增强方法

为解决在数据不平衡条件下甜樱桃分类模型出现的长尾类不平衡问题,提出了一种基于深度卷积生成对抗网络(Deep convolutional generative adversarial networks,DCGAN)的缺陷甜樱桃图像增强方法。首先,在生成器部分引入多尺度残差块(MSRB)和CBAM注意力机制,增强了模型特征表达能力和生成图像细节质量,同时改善了梯度流;在判别器部分应用谱归一化技术,并引入Wasserstein距离和加梯度惩罚的损失函数,增强了模型训练稳定性和收敛速度。实验结果表明,与传统的GAN模型相比,本文模型可以生成更高质量的缺陷甜樱桃图像,两种缺陷甜樱桃图像的FID值(Fréchet inception distance)分别为64.36和59.97。本文模型生成的数据增强后,VGG19和MobileNetV3的甜樱桃分类准确率分别提高16.44个百分点和13.94个百分点。

丘陵山区果园单轨遥控自走式弥雾机设计与试验

针对丘陵山区地形复杂导致我国地面植保喷雾机械入地难、植保效果差等问题,设计了一种丘陵果园单轨遥控自走式弥雾机,采用轨道设计与弥雾机械相结合的方式,通过理论分析与计算,对控制系统、运输轨道系统和风送喷雾系统进行了设计与选型。田间试验结果表明,该轨道弥雾机行驶速度0.7 m/s、最大爬坡度40°、最大遥控距离200 m;整机最小离地间隙600 mm;苹果树内部枝叶正、反面药液覆盖率分别为43.20%和21.80%,苹果树外部枝叶正、反面药液覆盖率分别为72.26%和35.12%。该轨道弥雾机整机运行平稳、安全可靠、遥控信号稳定及植保作业效率高,可为我国丘陵山区复杂地形植保作业机械设计制造提供借鉴与参考。

SiC量子点颗粒间距估算及其对光学性能的影响

以氢氟酸、硝酸和分析纯硫酸组成的混合液为腐蚀剂,通过简单、过程可控的化学腐蚀制备出光学性能优异的碳化硅量子。利用扫描电镜分析检测碳化硅量子点在腐蚀进程中微观形貌的演变过程,通过Auto-CAD计算机辅助设计建立了碳化硅量子点颗粒间距的数学模型,估算了量子点水相溶液在不同稀释程度下颗粒间平均间距。结果表明,随着碳化硅量子点颗粒平均间距的单调增加,其光致发光强度呈现先增后减的变化规律,且光致发光相对强度峰值出现在颗粒间距为26 nm处,该变化规律源自淬灭效应、光吸收与荧光竞争效应的综合作用。

基于RecurDyn的小型履带式动力底盘设计与仿真分析

丘陵山地是我国果园的重要种植区,由于丘陵山地果园种植环境较为恶劣、空间郁闭,大中型履带式动力底盘的作业质量受到严重影响。针对大中型履带式动力底盘普遍存在转向不灵活、越障性能差等作业困难问题,为了增强丘陵山区果园履带式动力底盘的环境适应能力和通过能力,设计了一种适应丘陵山地果园复杂环境的小型履带式动力底盘。小型履带式动力底盘爬坡能力强、越障性能好、能够在行间1.2m的果园环境中灵活作业,在多体动力学软件RecurDyn中建立动力学模型,对小型履带式动力底盘在硬质和松软两种路面环境下的直线、爬坡和越障3种行驶过程进行仿真分析。结果表明,小型履带式动力底盘的通过性和适应性满足作业要求,该研究能够为丘陵山区小型履带式动力底盘的设计提供理论支持和参考依据。

以雷锋精神为引领的农业工程类大学生创新创业实践体系构建

通过分析我国当前农业工程类大学生在实践教育与理想信念、个人价值观等方面存在的问题,探讨了建立以雷锋精神为引领的农业工程类大学生创新创业实践体系的紧迫性与必要性。以山东农业大学“学雷锋家电维修队”为例,构建了普惠制大学生创新创业实践体系,通过雷锋精神红色基因传承、平台与制度建设、指导教师管理及社会实践等措施,农业工程类大学生的思想素质、创新创业实践能力得到大幅提升,取得较好实施效果。

扰动下铡草机切碎辊负荷控制器设计与试验

为提高铡草机切碎作业的控制性能、作业质量及减小能耗,基于线性预测控制并结合铡草机切碎作业特点建立目标函数,由切碎运动学误差模型推导采样周期以解决控制鲁棒性,切碎动力学模型推导控制时域及预测时域以提高控制响应性,设计了铡草机切碎辊负荷控制器。Simulink仿真表明:经计算和回归优化选出的预测参数组采样周期、预测时域、控制时域为0.8、15、2 s时,其控制精度及鲁棒性最好、作业能力最大、对扰动的响应速度最快、抑制能力最强及能耗(9.27×106J)最小。现场试验结果表明:该优化预测参数组模型控制器,能够对铡草机切碎负荷有效跟踪控制,产品质量符合标准要求,同时实现了铡草机作业能力的提高,使系统控制响应更迅速,生产效率更高和单位作业能耗(1.382×107J)更小。该控制器参数模型建立方法为类属饲草作物收获机控制系统的设计提供了参考。

新时代背景下大学生实践课程模式探究

实践课程教学过程与方法直接影响着学生对理论课、实践课的理解与掌握程度。在加强创新背景下,提升实践课程教学质量、提高人才素质,是加快大学生掌握理论与实践知识的重要途径。国内众多高校越来越重视采用线上授课方式,较少因不可抗力影响学生实践课程,但线上授课模式造成实践课程效果不理想。通过总结当前高校实践课程授课模式,厘清实践课程的真实目的,对各模式的优缺点进行深入分析,总结出视频演示授课模式、虚拟操作软件授课模式、领导小组制线上指导授课模式等,最后结合各模式的优缺点对实践课程模式选择提出相应建议。

工程优化设计方法课程案例库建设探索与实践

为了提高机械工程专业学位研究生的培养质量,培养创新应用型的高素质人才,开展了工程优化设计方法课程教学改革。阐述了案例库建设的意义,主要从案例库建设内容、实施办法和实施效果等方面对该案例库教学进行了分析,将大量枯燥乏味的理论性知识变成内容丰富的工程实践案例。近3年的案例库教学实践表明,该方法不仅改善了课堂教学效果、促进校企深度合作,而且提高了教师的教学能力。

创新创业实践课程体系的构建

新形势对农业工程类大学生的思政教育和创新创业实践能力培养提出了更高要求。创新创业实践课程体系通过虚拟仿真实践教学、学雷锋家电维修实践课程、大学生三下乡活动等方式进行社会实践教育,让学生深入农村、了解社会、传承红色基因,培养创新创业实践能力。学生通过本课程的学习,能够具备较强的社会责任感、服务乡村振兴的使命感、创新创业意识和能力,不断增强自身的就业竞争能力和社会适应能力,成为能创新、会实践的创业者,红色基因的传承者,乡村振兴和农村农业现代化的参与者、建设者和成就者。

基于改进YOLOX-s的苹果花生长状态检测方法及验证分析

为实现苹果园智能疏花,提出一种基于改进YOLOX-s的苹果花生长状态检测方法。采集并建立苹果花数据集,以用于网络模型的训练和验证,搭建YOLOX-s模型,对主干网络进行改进,在输出特征后两层加入CBAM注意力机制模块,采用EIOU作为模型的回归函数,在后处理阶段引入Focal Loss损失函数,以提高模型对拥簇苹果花的检测能力,提高模型的平均精度。结果表明改进后的YOLOX-s模型精确度为91.75%,相比未改进前提升0.5%,召回率提升6.19%,平均精度提高4.28%。该研究为实现苹果花生长状态智能检测提供技术支持,指导智能化疏花精准决策。

苹果轻微机械损伤高光谱无损检测Stacking集成学习模型构建

为了无损伤地检测苹果轻微机械损伤,以我国最为常见的富士苹果为研究对象,利用高光谱成像技术,采集了完好、刚损伤及损伤后1、3、6和24 h的样品光谱信息。采用竞争性自适应重加权算法与连续投影算法分别提取苹果高光谱数据的特征波长,并使用最小噪声分离变换方法对所选特征波长图像进行数据压缩,用以后续研究。采用随机森林(RF)、支持向量机(SVM)、光谱角算法(SAM)作为第一层训练器,以逻辑回归算法(Logistic)作为第二层训练器,建立了新的Stacking模型,以提取苹果的轻微损伤区域。通过建立训练集、预测集并与第一层训练器中三个单一算法对比的方式,对其性能进行评估,结果表明:(1)损伤果品的分类检测,Stacking模型对于损伤的样本,检测正确率达到了100%,对于完好样本检测正确率为96.67%,整体检测正确率为99.4%,表明该模型能有效地适用于不同损伤程度的苹果损伤分类检测。(2)损伤区域的检测,Stacking模型与其他三种单一的算法进行对比发现,对于刚出现损伤的果品,支持向量机算法以及光谱角算法的分类精度较差,均低于60%,随机森林算法分类精度相对较好达到了75%以上,而Stacking模型分类精度对损伤和未损伤果品区域的分类精度分别达到了90.2%与92.3%;对于损伤1~6 h的果品,Stacking模型的分类精度对于两种果品区域的分类精度均达到了92%以上,明显优于其他分类模型;对于损伤24 h的果品,4种模型差距不大均具有比较良好的分类效果,均达到97%以上的分类精度,表明Stacking模型能相对准确地提取苹果轻微损伤区域,对高光谱的果品损伤研究具有较高的参考价值。

饲用苜蓿茎秆拉伸试验力学特性及仿真分析

针对当前饲用苜蓿茎秆力学性能测试存在数据差异大、结果重复性差问题,通过对茎秆不同部位进行拉伸试验并建立本构方程,建立了茎秆抗拉强度和断面截面积的函数关系。对苜蓿茎秆拉伸过程进行了数值仿真模拟及试验验证,结果表明,苜蓿茎秆上部和中部的抗拉强度和断面截面积满足三次项函数关系,下部更近似于幂指数关系。对苜蓿茎秆拉伸过程仿真模拟结果进行试验验证,结果表明,饲用模型茎秆拉伸应力-应变曲线与模拟结果相吻合,茎秆抗拉强度的模拟结果31.76MPa,与试验误差约4.09%,仿真模拟结果具有较高可靠性。研究结果可以解决茎秆切割机制造研究过程中复杂的非线性动力学问题,为饲草收获机关键部件设计制造提供了数据及理论支撑,还可为其他农作物茎秆力学性能研究提供新的思路和方法。

尖孢镰刀菌碳化硅量子点标记及其长时程荧光成像

致病性尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)的荧光标记与活体细胞的长时程荧光成像示踪是研究其侵染机制较为有效的方法之一。采用化学腐蚀法制备出SiC量子点标记材料,研究了化学腐蚀法制备工艺过程,对SiC量子点标记材料的微观结构及光学性能进行检测分析,而后对尖孢镰刀菌进行标记及长时程荧光成像,结果表明,SiC量子点具有良好的生物相容性及光学性能,发射光颜色与其尺寸有内在关联性,腐蚀过程中即可在表面形成多种亲有机物功能团。尖孢镰刀菌生长初期SiC量子点将标记在分生孢子细胞膜处,而后通过内吞作用,进入活体细胞内部并形成稳定标记。进一步研究发现,SiC量子点无细胞毒性,可以实现活体细胞的长时程荧光成像,同时对其标记特征及原理进行了初步分析讨论。这对于尖孢镰刀菌侵染致病过程组织学与细胞学特征研究,揭示其致病机理、发展新型植株枯萎防治方法提供直观依据和理论分析基础。

基于梅尼尔模型端淬试样组织分布的预报预测

以梅尼尔组织预报预测模型为基础,通过函数拟合,得到端淬试样不同位置的冷却速度,利用自编的计算机数值模拟预报程序,实现了对端淬试样淬火后组织及其含量分布的预报预测,通过试验对其结果进行了验证,表明预测结果与试验结果吻合,具有一定的可靠性。

金属陶瓷自磨刃割刀对苜蓿低损伤切割机理分析

通过数值模拟仿真分析了割刀刃口曲率半径对苜蓿切割过程力学特性的影响,采用超重力燃烧合成技术制备金属陶瓷梯度材料,按照国标要求制备旋转式割草机割刀,探讨了金属陶瓷割刀作业过程中自磨刃形成原理及其对苜蓿的低损伤切割机理,并进行了田间试验验证。结果表明,割刀刃口曲率半径是影响锋锐性的重要因素,曲率半径越大,刃口钝化越严重,割刀对茎秆的切割作用变弱,而撞击作用增强,茎秆生长方向(Z方向)拉应力增大,形成撕裂拉拔作用,使苜蓿切口粗糙、根部松动。自磨刃割刀的后刀面为金属陶瓷材料,其硬度高(760~780 Hv)、耐磨性好,前刀面硬度呈梯度平缓变化趋势,在作业过程中磨损均匀,刃口曲率半径变化较小而形成自磨锐特性,实现了对苜蓿的低损伤切割。田间试验表明,在相同条件下,与市售割刀相比,金属陶瓷自磨刃割刀切割苜蓿66.7 hm^2后仍然保持锋锐的切割性能,苜蓿切口平齐,组织损伤较轻,自愈过程正常,再生芽保留完整,再生周期可缩短5~10 d。