面向学科交叉融合的综合性实训教学装置设计与教学实践

针对工程训练实训教学装置功能单一、缺乏多学科交叉与整合能力等问题,以多种特征的物料识别与分拣为应用背景,在综合应用PLC控制技术、传感器技术、气动控制与机电传动控制技术的基础上,结合数字图像处理与卷积神经网络技术,基于树莓派与Jetson嵌入式计算平台,自主研制了一种物料特征识别与分拣综合实训教学装置。与现有同类实训装置相比,该自制实训装置具有体积小,功能多和成本低的优势。实践教学表明,将传统PLC控制与人工智能技术元素有机结合,以及将课内教学延伸至创客活动和学生第二课堂,能有效提升学生的工程认知水平和工程实践能力,体现多学科交叉、多技术融合的高等工程教育特征。

油雾爆燃机理实验平台的搭建与教学实验设计

为了探究受限空间内油雾爆燃事故机理及事故后果,设计了可视化的油雾爆燃机理测试实验平台。通过“实验平台功能需求分析-平台设计与开发-实验设计与实施-数据采集-结果分析”全过程,实现实验平台开发与各种船舶舱室、石油炼化生产过程及其他工业生产中油雾爆燃事故模拟实验。通过爆燃火焰传播规律、舱室内温度场、压力场的测试与分析,揭示了油雾爆燃发展规律。爆燃峰值压力可达0.9 MPa。爆燃温度较高,舱内峰值温度达到988℃,油雾爆燃破坏性较强。该实验增强了教学过程的直观性、交互性和多感知性,提高了学生的安全意识和解决复杂工程问题的探究能力,培养了学生的实践创新能力,提升了实践教学的质量。

多尺度直线位移测量实验系统的开发与应用——以“机械工程测试技术”课程为例

为促进国家级一流本科课程“机械工程测试技术”的建设,开发了一套多尺度直线位移测量实验系统,包括直线位移台、采集控制器、测量分析软件。直线位移台通过步进电机带动丝杠移动检测板改变被测位移,设计了专用的传感器安装支架,可安装多种位移传感器。设计了采集控制器,实现电机控制、数据采集、供电等功能。基于LabVIEW软件开发了位移测量分析软件,可以进行多种位移传感器的灵敏度分析和信号采集分析。该实验系统已用于实验教学,且教学效果良好,可以锻炼学生分析和解决复杂测试问题的能力。

随动辊压型低应力精密断料教学实验平台开发

为了增强学生对先进成形装备及低应力精密断料技术的理解,开发了随动辊压型低应力精密断料教学实验平台。该实验平台综合利用机械设计、传感器技术及计算机控制技术,将应力集中效应和随动辊压技术引入管料的精密分离断料工序中,设计了管料断面质量评价方法,对带有V型槽的45#钢及304不锈钢管料进行了裂纹可控式低应力精密下料实验,验证了断料效果。该实验平台不仅使低应力断料过程更加直观,还提升了学生对低应力精密成形技术的认识,增强了学生对“机械制造工程基础”“切削原理与刀具”及“先进制造技术”等课程的学习兴趣。

基于大数据分析的高校多媒体设备可靠性研究

随着教育事业发展,多媒体教学成为各高校最普遍、使用频率最高的教学模式。充分利用多媒体设备运行数据优化管理工作,延长设备使用寿命,降低设备维护成本,始终是教育技术部门关注的问题。通过对天津大学卫津路校区6年来多媒体设备报修数据进行统计分析,利用SPSS分析软件对2020和2021年的数据进行线性回归,分析总报修数量与年度使用时间和设备实际使用年限的线性相关性;基于平均故障间隔时间对近2年的硬件报修进行分设备类型统计,从概念引入到推导计算,均给出详细验证过程。结合对非硬件问题造成的软件报修的前5位问题进行详细分析,据此提出设备更新科学化,定期巡检规范化和培训方式多样化的对策建议。

结构沥青和自由沥青分离实验装置的研发

结构沥青和自由沥青侧重于理论教学,而未开设相应的实验课程,原因在于缺乏结构沥青和自由沥青分离的实验装置。研发了一套结构沥青和自由沥青分离实验装置,通过逐层洗脱的方法得到结构沥青和自由沥青,将理论教学中的概念知识转化为可操作的实体实验,加深学生对沥青材料的理解。对比分析结构沥青和自由沥青的模量性能差异,确定了结构沥青膜厚度,为沥青混合料配合比设计提供参考和指导。经过实验课程检验,验证了该实验装置具有较好的稳定性和可行性。

轨道交通信号设备组装实训系统研究及应用

采用自行开发轨道交通信号设备组装实训系统方式,解决原有信号设备组装实训课程教学存在的问题。通过开放性结构设计,让学生参与从设计到安装、调试的全过程,锻炼学生信号设备组装、调试及故障排查能力,提升学生工程实践能力,满足高素质创新型人才培养需求。

突发公共卫生事件中医学生阅读及图书馆阅读推广服务分析

新冠疫情的蔓延及反复影响到社会各界的情绪及心理健康,图书馆的本质属性是公共文化服务机构,在突发公共卫生事件中产生巨大效能,图书馆开展阅读推广活动可以起到心理疗愈作用。对突发公共卫生事件下医学生阅读的重要性进行分析,探讨高校图书馆及公共图书馆在疫情中开展阅读推广服务状况,从读者定位、阅读推广路径及方式为图书馆开展阅读推广服务活动提出相应建议。

太阳能无人机姿态/能量耦合实验教学平台设计与应用

为探究太阳能无人机在飞行过程中飞行姿态与能量状态之间的耦合关系,该文设计了太阳能无人机姿态/能量耦合实验教学平台。该平台可有效模拟无人机俯仰、滚转和偏航姿态,实时测量不同飞行状态时太阳能机翼发电状态的变化,通过单轴转动实验和模拟飞行姿态的多轴转动实验,展示了姿态/能量耦合机理;通过引入最大功率点跟踪控制器,对比分析了不同控制算法的跟踪效果。实验结果表明该实验教学平台可直观展示太阳能无人机的能效特点,帮助学生认知太阳能无人机运动特征与太阳能机翼发电功率的耦合关系,可有效支撑太阳能无人机高能效飞行关键技术实验研究。

基于EP2002制动系统的地铁列车制动仿真控制系统

[目的]为解决EP2002阀内部高度集成,无法实现内部故障注入的问题,设计了一套能够正确反映EP2002制动系统作用机制的地铁车辆制动仿真控制系统,用于地铁列车制动系统的故障仿真与人员培训。[方法]介绍了EP2002阀系统的气路结构与作用机制,从电路部分和气路部分分别阐述了基于EP2002的地铁列车制动仿真控制系统总体方案。基于AMESim仿真软件,分别对EP2002制动系统与地铁列车制动仿真控制系统进行了常用制动与紧急制动下的气路仿真试验,从而验证二者制动特性的一致性。[结果及结论]基于EP2002的地铁列车制动仿真控制系统总体方案使用基本气路元件构建出具有同等特性的EP2002阀等效单元气路。对气路中较为复杂部分,基于容腔充放气的数学模型采用时间步长仿真法使用软件虚拟仿真对其进行等效。使用基于STM32F107单片机的控制单元实现对气路部分的监测与控制,同时负责各个EP2002阀等效单元之间的通信。地铁列车制动仿真控制系统采用与EP2002制动系统相同的组网结构,多个EP2002阀等效单元通过CAN总线与车辆总线组网构建起基于EP2002制动系统的制动仿真控制系统,以较为低廉的成本实现了对整列车制动系统的仿真。AMESim模型仿真结果显示:地铁列车制动仿真控制系统能够以较快的响应速度与较高的控制精度,将制动缸压力控制在目标值,其制动外特性与EP2002制动系统完全一致。

工业机器人自动视觉检测综合实训平台的设计与实践

为了使学生掌握智能机器人系统设计及集成应用技术,设计了工业机器人自动视觉检测综合实训平台。该平台集成了工业机器人、机器视觉、智能检测、立体仓库等模块,通过工业以太网组建高度集成化的自动化柔性生产线。基于产教融合教学模式,分层次设计了工业机器人操作实训、自动加工检测生产线PLC程序开发实训、图像识别程序开发实训、工业机器人与自动加工检测生产线综合实训项目。实践表明,该实训平台可以满足机器人工程专业人才培养需求,充分激发学生的自主学习热情,提高学生创新能力与解决工程问题的能力,为学生后续学习打下了坚实的实践基础。

教育技术装备分类新思考

通过聚类分析讨论教育技术装备分类维度与相关术语,如专用课程器材、通用教学设备、学习空间组件、基础设施要素等,以期呼应课程改革对教育技术装备发展的新需求。

基于因子分析模型的社区教育品牌影响力研究——以福建省为例

社区教育作为一种教育形式,对于提高社区居民的终身学习能力和文化水平起着重要的作用。社区教育品牌影响力的研究对于进一步提升社区教育的质量和效益具有重要意义。本研究以因子分析模型为基础,探讨社区教育品牌的影响力构成要素及其相互关系,以期为优化社区教育品牌战略提供理论依据和实践指导。

自制可视化半导体微区电沉积及光电化学测试装置的研制与应用

为了提高应用电化学的教学效果,通过实验和科研加深学生对电化学理论知识、测试方法及实验仪器的掌握,系统地培养学生的动手能力、主动思考能力、创新能力、仪器开发能力和科研素养,探索了以自制实验教学仪器—可视化半导体微区电沉积及光电化学测试装置为基础开展的实验与科研训练。实践证明,该装置能够提高应用电化学课程的教学效果以及对学生综合素质的培养效果。

以“智”赋能 促进师生成长的思考与实践

要落实好“双减”和新课改,需要融入“智慧”和“智能”,不管是教学内容还是教育教学方式,“智”的加持,为“学”增添了新动力。学校推进教育现代化,需借用“智”创,创设智慧化环境;利用“智”汇,生成特色课程;运用“智”融,促进课堂进阶;采用“智”学,提升师生素养。

学习内容视角下专用课程器材讨论

主要讨论专用课程器材的新概念,它涵盖学科课程和综合实践活动(含校本课程)两大领域,直接指向学习内容。从教育装备的概念、功能和现状出发,分析教育装备的分类问题,并提出新的命名和分类方式。在科创和文创视角下,可以将专用课程器材从学习内容维度进一步划分,以满足不同学生的学习和发展目标需求。同时,结合陶行知先生的“生活教育”理论,将“生活知趣”融入其中,真正从综合实践层面满足学生的个性化特长与爱好培养。

多功能电气控制综合实训装置设计与研制

针对外购电气控制实验装置功能较为单一、扩展性欠缺、出现故障维护不便等问题,结合专业教学内容及实际需求,进行多功能电气控制综合实训装置的研发。该实训装置是基于模块化、可扩展、接近生产实际的继电控制及PLC的电气综合控制实训平台,以开放性和设计性实验为主,具有较强的综合性和应用性,用于电气控制与PLC为主的多门课程教学和实训教学。该实训装置提供多种控制对象或模型,既可进行继电接触式电气控制,又扩充了PLC控制、变频、HMI、通信及组态仿真等技术,有利于培养学生的综合实践技能及创新能力。

矿井直流提升控制系统虚拟仿真实验设计与实现

以矿井提升机电力传动系统为对象的课程设计涉及多门课程知识,有助于锻炼学生综合运用专业知识解决复杂工程问题的能力,但在教学活动中设计结果难以采用实物实验验证。针对教学过程中场地限制,安全性等问题,该文设计了矿井提升控制系统的虚拟仿真实验平台。该虚拟实验平台具有设备参数设置、控制参数设置、提升系统模拟运行和运行结果输出等功能,并能脱离MATLAB环境运行独立运行。该虚拟仿真实验既可以考核学生对相关课程知识的掌握程度和综合应用能力,也可以帮助学生熟悉了解煤矿生产现场和工艺流程,对卓越工程师的培养具有重要意义。

基于创新人才培养的工程训练智能制造实践教学平台的研究与实践

为了培养具有较强的创新能力、扎实的工程实践能力、发现并解决复杂工程问题能力的适应新时代产业发展的工程技术人才,提出构建综合性、先进性、实用性、创新性于一体的工程训练智能制造实践教学平台,并分别从硬件建设、软件建设、课程体系、评价体系、教学资源建设五个方面做了详细介绍,为高校工程训练智能制造实践教学建设提供参考模式。

生物学虚拟仿真实验教学平台的应用

虚拟仿真技术已经应用到教育教学的各个方面,虚拟仿真实验教学是新时代下高等教育信息化建设的重要内容之一。阐述了生物学虚拟仿真实验教学平台教学资源在生物化学与分子生物学综合实验等课程教学中的应用及其成效,探索建设虚实互补的新颖实验教学模式,以期为相关实验课程的建设和实践提供参考。