“竞赛,通识”双融合,新工科背景下大学物理实验教学模式设计

针对大学物理实验课程中教学内容相对单一、学习方式单一、考核方式单一等问题,基于2020-2023年的物理类学科竞赛的竞赛成果,将2020-2023年中国大学生物理学术竞赛、全国大学生物理实验竞赛与大学生物理实验课程有机融合,对新工科背景下的大学物理实验教学模式进行设计,包括案例教学、创新选题、方案设计、实践操作、多维考核五个部分,帮助学生深入理解物理学概念,提升学生动手能力、科学思维和创新意识,为学生在新兴工科领域的发展奠定坚实的基础.

美国主流大学物理教材插图的认知心理学启示

文章对美国主流大学物理教材的插图的特点进行了描述;从视觉认知心理学的角度分析美国教材中插图的安排体系的合理性和不足;并根据认知心理学的基本原理提出了在教材插图中应注意的一些问题.

大学物理实验融入思政教育的实例探析

“课程思政”是高校实现立德树人根本任务的重要举措。《大学物理实验》课程是思政教育的良好载体。为了将思政教育思想更好地渗入到大学物理实验教学中,文章对《大学物理实验》进行了课程思政的总体教学设计,并以“牛顿环”课堂教学为例探讨如何将课程思政元素融入到大学物理实验教学的各个环节,给出学生评价,进行教学总结。

浅析全国大学生物理实验竞赛(创新)指导与学生培养

全国大学生物理实验竞赛是面向本科生的高水平物理类学科竞赛,该竞赛旨在激发大学生对物理学和物理实验的兴趣,在实践中培养学生的创新精神和实践能力.本文基于合肥工业大学近3年的参赛经验,总结了竞赛培养模式,从基本素养、竞赛选拔和竞赛教学3个方面,结合具体案例对竞赛过程进行了详细的分析,展示了如何将竞赛培养模式付诸实践,以期为其他高校参加此全国大学生物理实验竞赛提供参考和借鉴.

基于联合GLMB滤波器的可分辨群目标跟踪

针对联合广义标签多伯努利(joint generalized labeled multi-Bernoulli, J-GLMB)滤波算法中群目标之间距离较近、容易关联错误的问题,结合超图匹配(hypergraph matching, HGM)提出一种基于HGM-J-GLMB滤波器的可分辨群目标跟踪算法。首先,采用J-GLMB滤波器估计群内各目标的状态、数目及轨迹信息,并利用HGM结果提升量测与预测状态之间的关联性能。其次,通过图理论计算邻接矩阵,获取群结构信息和子群数目。随后,利用群结构信息估计协作噪声,进而校正目标的预测状态。最后,通过平滑算法改善滤波效果,并设置轨迹长度阈值,使其在平滑状态达到消除短轨迹的目的。仿真实验表明,所提算法在线性系统下能有效提升群目标跟踪性能。

基于相对拟牛顿法的自卫式欺骗干扰抑制算法

自卫式欺骗干扰与目标信号高度相似,且二者的到达角完全相同,传统的主瓣干扰抑制算法难以对其进行抑制。针对该问题,文中在极化单输入多输出(PSIMO)雷达系统下,提出一种基于相对拟牛顿法的盲源分离算法。该算法利用干扰和目标的极化特性差异,通过构建重叠子阵结构计算出联合自相关矩阵,并采用相对拟牛顿法估计出分离矩阵,从而将目标和干扰信号分离在不同的通道上,实现干扰抑制作用。仿真实验结果表明,该算法能够有效抑制自卫式欺骗干扰,且在低信噪比(SNR)和密集干扰场景下依然具有良好的干扰抑制性能,当输入SNR为-10 dB时,输出的目标检测概率仍可以达到51.6%,拥有较强的鲁棒性。

基于大中衔接的金割效应物理摆教学设计

利用自制仪器“金割效应物理摆”,基于大中衔接理念,对大学物理复摆实验进行了教学设计.从高中物理单摆知识过渡到大学物理复摆知识,建立了大学与中学物理实验之间的联系.该研究重点关注学生综合能力的培养,有利于学生构建知识框架、提高解决问题的能力,并且可以有效促进中学和大学物理实验教育的衔接.

基于均匀微突结构的高灵敏柔性电容压力传感器

针对可穿戴医疗设备、电子皮肤、柔性触摸显示屏等对高灵敏柔性压力传感器的感知需求,文章基于纳米氧化锌(ZnO)、酞酸酯偶联剂(PN-105,PN)和室温硫化硅橡胶(room temperature vulcanized silicone rubber,RTV)材料,结合丝网印刷技术制备具有均匀微突阵列结构、ZnO-PN/RTV介电层的柔性电容式压力传感器,并对其传感机制和特性进行测试研究。结果表明:所研制的柔性电容式压力传感器具有高灵敏度(1.2 kPa^(-1))、快速响应(40 ms)、低检测限(2 Pa)、高使用寿命(>5000次)和良好的人体适用性;制备的5 cm×5 cm压力阵列能够满足可穿戴设备和柔性电子产品需求。该传感器灵敏度高且制作工艺简单、成本低,在柔性智能传感和服务机器人等领域具有良好的应用前景。

基于肌电控制的半定制柔性康复训练手套

针对现有康复训练手套舒适性差、适用范围窄、康复训练效果不佳等问题,文章设计一种由柔性执行器和肌电控制系统组成的半定制康复训练手套。基于Yeoh理论建立执行器弯曲模型,借助有限元仿真对执行器气腔进行分析,研究执行器气腔压强、高度、底层厚度对弯曲角度的影响;选取柔性执行器尺寸参数,采用3D打印技术制作长度可调的连接部件实现半定制;利用Myoware传感器采集皮肤表面肌电信号同时进行滤波处理,利用Arduino UNO单片机执行特征提取,由支持向量机(support vector machine,SVM)算法完成运动意图识别,并依据识别结果控制气动系统驱动康复训练手套。结果表明,SVM算法分类准确率高,所研制的半定制柔性康复训练手套结构简单,与手部贴合度高,性能可靠。该康复训练手套对主动式镜像康复训练具有积极的效果。

石墨烯基薄膜的表面改性与电输运性能研究

文章以天然鳞片石墨为原料,采用改进Hummers方法制备氧化石墨烯(graphene oxide,GO)薄膜,再利用氮离子注入和热处理得到表面改性的氮掺杂还原氧化石墨烯(nitrogen-doped reduced graphene oxide,NrGO)薄膜;利用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、拉曼(Raman)光谱和X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)表征并系统研究氮离子注入对石墨烯基薄膜表面形貌和微观结构的影响。结果表明:氮离子注入会造成石墨烯基薄膜表面层内碳原子的缺失和氮原子的替代掺杂,从而在NrGO薄膜表面层内实现氮掺杂并产生纳米级孔洞;氮掺杂氧化石墨烯(nitrogen-doped graphene oxide,NGO)薄膜表面层氮掺杂量(质量分数)高达10.86%,热处理后的NrGO薄膜表面层氮掺杂量(质量分数)可达9.90%;I-V测试发现,氮离子注入和热处理对石墨烯基薄膜的电输运性能也产生显著影响。

合肥市出租车数量确定的模型及应用研究

本文提取了十个城市出租车数量的合理因素,运用非线性规划,建立了确定合肥市出租车数量的动态数学模型,计算出影响出租车数量因素的权重,最终得到了一个比较符合实际的结果,该结果已为合肥市出租车数量的控制提供了决策支持。

2.0~25.0μm波段低限制损耗光子晶体光纤的设计

针对2.0~25.0μm波段传输的限制损耗问题,文章采用数值模拟方法研究影响碲基硫系光子晶体光纤(photonic crystal fiber,PCF)限制损耗的主要因素。光纤纤芯和包层材料采用Ge 20 As 20 Se 15 Te 45玻璃,通过改变纤芯直径、空气孔直径和空气孔层数等参数进行2.0~25.0μm波段限制损耗的计算,结果表明,影响限制损耗的最大因素是纤芯直径,限制损耗随着纤芯直径和空气孔直径的增大而显著降低,随着空气孔层数的增加而降低;优化设计出一种低限制损耗的PCF,结果表明,当纤芯直径和节距为8.0μm、空气孔直径为7.2μm、包层空气孔层数为4时,该PCF在2.0~25.0μm波长范围的限制损耗低于1.4×10^(-6) dB/m,满足低损耗传输要求。文章研究结果对2.0~25.0μm波段光信号的传输具有一定的意义。

如何加强对大学生社团的引导和管理

大学生社团是高校学生组织主要组成部分之一 ,是实现大学生自我教育自我服务的重要途径。文章通过对大学生社团的积极作用及薄弱环节的分析 ,提出了具体的引导模式和管理办法。

基于稀疏环结构PET的蒙特卡洛模拟

正电子发射断层显像(positron emission tomography,简称PET)能利用放射性核素标记特定元素.基于NEMA NU 2-2012标准,以Biograph Vision PET/CT为模型,使用蒙特卡洛方法研究不同稀疏环间隙对PET散射分数和灵敏度的影响.研究结果表明:该文稀疏环PET散射分数和灵敏度的模拟值均与其实验值接近.因此,该文的稀疏环PET模拟具有可靠性.

开展大学生课外科技活动的认识与实践

课外科技活动和课堂教学是互为补充、相辅相成的,它能有效地发展学生的兴趣和特长,促进创新型人才的培养,有利于教学相长。为了使大学生课外科技活动取得成效,必须建立课外科技活动基地,选派优秀的指导教师,保证经费投入,注意激发学生的热情。

近红外光调制下金刚石NV色心自旋动力学与电荷态转化研究

对金刚石氮-空位(nitrogen-vacancy,NV)色心电子自旋态进行光学操控的过程中,近红外光是一种重要手段,对色心自旋态和电荷态布居能产生显著影响,定量研究近红外光对NV色心自旋动力学的作用具有重要意义。文章用实验测量室温下532 nm激光连续激发单个NV色心产生的荧光时间曲线,并建立七能级模型进行数值模拟,得到各自旋能级间跃迁速率;在此基础上用1040 nm激光对色心荧光时间曲线进行调制,实验数据与数值模拟结果相吻合。研究结果表明,近红外光对金刚石NV色心自旋态的影响主要体现在对电荷态转化速率的提高上,使用功率为40 mW的1040 nm激光和532 nm激光一起照射,可以将电离速率和复合速率分别提升约15倍和30倍。

工科大学生物理实验创新能力的调查分析

在问卷调查的基础上,从整体情况和相关性两个方面,分析了工科大学生在大学物理实验中的创新能力、存在的问题以及问题产生的原因。在此基础上,提出了工科院校物理实验教学改革的建议,以期提高工科大学生的物理实验创新能力。

从以太假说到爱因斯坦相对论——论迈克尔逊干涉仪对现代物理学的贡献

以太是经典物理学中的重要假说,迈克尔逊为测量以太的漂移速度设计出迈克尔逊干涉仪,而迈克尔逊-莫雷实验的结果意味着经典物理时空观的终结和全新的现代物理时空观的建立,今天人们重新认识该实验,对深入理解爱因斯坦的相对论有重要意义。