生活化物理实验在大学物理教学中的实践探究

生活化的物理实验与大学物理的理论教学相融合不仅能提高学生对物理知识的理解和掌握,提升学习物理的兴趣和信心,更对学生创新思维和创新意识的培养起到了推动作用.对标新工科培养人才的要求,紧紧抓住教育部工程认证中以学生为中心的教育理念,以培养更高质量的工程技术人才为最终目标,整理了在大学物理教学中使用到的生活化物理实验教学案例,供相关教研人员参考.

创新驱动发展视角下机器人实践教学体系建设——以辽宁大学测控技术与仪器专业为例

在新的技术背景下,创新驱动促进了机器人技术的持续发展,机器人产业已经成为我国一些地方经济的支柱和发展重心。本文以第一批转型的试点专业—测控技术与仪器专业为例,阐明了理工科学生开展机器人实践教学的必要性,介绍了将课程教学、创客文化、项目竞赛和企业实践4个环节与机器人实践教学的融合实践情况,探索了开展机器人实践活动的有效途径和方法,并介绍了具体效果。

理工科大学生创新实践能力培养探讨——以辽宁大学为例

针对创新意识和创新精神培养的新理念进行梳理,立足理工科大学生学科竞赛的现状与发展前景,分析学科竞赛对于创新实践能力培养的意义。以辽宁大学理工科学生为例,对大学生以学科竞赛为载体提高创新实践能力进行分析与探讨,从学生个人与外界条件方面入手,总结提升理工科学生创新实践能力的有效途径,为大学生参加学科竞赛提供经验参考。以学科竞赛中取得的成果为佐证,再次肯定学科竞赛对学生创新实践能力培养的积极作用。

大学物理课堂研究性教学的探索

教育是对学生启智、育德的实践活动。传统的大学课堂重知识灌输,轻学生主动获取知识的教育,使教育的实质被忽视、被放弃。为此,国际社会一般比较认同和广泛推广研究性学习。研究性学习指在教学过程中以问题为载体,创设一种类似于科学研究的情境和途径,让学生通过自己收集、分析和处理信息来实际感受和体验知识的产生过程,进而学会学习。研究性学习中的"学习",既学习科学的结论,更主要的是学习科学研究的方法,学习他们离开学校后面对陌生领域能够独立找到答案的方法,从而形成善于质疑、乐于探究、勤于动手的学习习惯和人格特质,因此大学物理教学中采用研究性教学,有助于学生实现研究性学习。为此,系统地研究了大学物理课堂研究性教学的缘起、概念,以及大学物理课堂研究性教学的原则和设计思路,并具体探讨了大学物理课堂研究性教学的实验探究、溯源法和专题研究3种教学模式的实施方法,愿为高等教育的教学改革做铺路石。

微元分析法在工科物理教学中的应用

阐述微元分析法的原理,大学物理中的应用步骤,包括建立物理变量间对应关系、变量替换、物理量微元的选取,以及在其他坐标空间中的扩展应用,给出不同解法的成因和区别,从而更好地理解与掌握微元法的思维方式。

赛教融合背景下的单片机原理与应用课程教学改革与实践

文章以单片机原理与应用课程为例,从学科竞赛的现状入手,在分析学科竞赛与专业课教学各自存在的问题的基础上,开展了“赛教融合”背景下的教学模式改革研究与实践,构建了分层次的模块化教学体系,开展了具有丰富学科竞赛实践内容的教学,优化了教学评价体系,使学科竞赛与专业课的教学相互促进,从而提升学生的实践能力与创新能力和任课教师的专业教学能力,为进一步实施赛教融合、以赛促教及推进教学改革提供经验。

“90后”辅导员针对“00后”大学生思政工作实践探究

随着“00后”大学生步入大学校园,“90后”辅导员踏上工作岗位,高校思政工作出现了新的改变,对于当代大学生独有的性格特点,辅导员队伍如何开展思政教育工作成了重点思考的问题。本文对“00后”大学生和“90后”辅导员的特点进行分析,阐述当下高校思政工作遇见的困难,结合实际提出了辅导员思政工作的改进与办法。

开展可见光—红外线—太赫兹波成像系列实验培养解决真实问题人才

物理学的研究成果有力推动了三次工业革命的发展。进入新世纪以来,量子计算、低维物理、量子探测等现代物理研究成果正在促进第四次工业革命暨工业4.0向纵深发展。笔者在大学物理实验中规划布局多层次物理实验题目,以开展可见光-红外线-太赫兹波探测与成像系列实验为例,介绍了学生深刻理解不同波段的电磁波在新旧产业领域应用性的异同。这一教学模式有利于学生掌握近现代物理成果与实验综合技能,培养他们成为解决新产业领域面临的真实问题的新理工科人才,从容面对新技术革命与职业选择。

正弦波纹管填充乳化液式吸能构件吸能特性研究

预折纹式吸能构件是目前冲击地压矿井中唯一使用的吸能结构,具有优异的吸能特性,但在屈曲变形过程中存在载荷波动较大、由于摩擦的作用产生火花等问题。针对上述情况,设计了一种正弦波纹管(变径圆管)填充乳化液构成固液耦合体吸能构件(组合构件),研究了波纹管壁厚、母线振幅与出液口直径三个因素对吸能构件吸能特性的影响。建立平均载荷、载荷波动系数与比吸能的预测模型,利用Abaqus有限元软件的光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)粒子算法对模型进行流固耦合分析,通过响应面法对吸能构件的结构参数进行寻优并得到优化结果。研究结果表明,当波纹管壁厚3.959 mm,母线振幅3.721 mm,出液口直径22.161 mm时的吸能构件吸能特性最佳,平均载荷为438.684 kN,载荷波动系数为1.178,比吸能12.123 kJ/kg。通过对比验证,结果具有较高的可信度,为防冲支护装备的吸能环节提供了一种优越的吸能构件。

基于改进YOLOv7x的车型识别算法

为提高车型识别精度并改善误检问题,本文提出了一种改进YOLOv7x的车型识别算法.首先,对BIT-Vehicle数据集进行提取并人为划分,使数据集符合模型要求;其次,将CBAM(Convolutional block attention module)注意力机制加入backbone网络中,在模型参数增幅较小的情况下,提升主干网络的特征提取能力;最后,引入SIoU损失函数,利用predict box和groundtruth box之间的向量角度,重新定义了损失函数,提高了模型检测的mAP0.5(mean Average Precision,IoU=0.5)与准确率.实验结果表明,改进YOLOv7x算法整体识别结果优于YOLOv7x算法,改进YOLOv7x算法的mAP0.5和准确率分别为98.4%和97.4%,分别提高了0.5%和1.1%,具有更优的精度和更低的误检率,较好地满足了车型识别的需求.

赝矢量的几何本质

本文借助于微分几何中的外积运算、微分形式、Hodge星算子等基本概念,探究了赝矢量的几何本质是微分2-形式,又借助Hodge星算子,给予微分2-形式可以被称为赝矢量的合理解释.通过将叉积运算替换为外积运算,清晰地解释了赝矢量、真矢量及其混合运算规则的逻辑关系,举例说明赝矢量及其运算在力学和电动力学等领域中的应用.特别是,应用赝矢量的运算规则给出了向心加速度是真矢量的合理解释.

MOS器件Hf基高k栅介质的研究综述

随着金属氧化物半导体(MOS)器件尺寸的持续缩小,HfO2因其介电常数(k)高、带隙大等特点,成为取代传统SiO2栅介质最有希望的候选材料.本文综述了Hf基高k栅介质薄膜的近年的研究进展.针对HfO2结晶温度低、在HfO2薄膜和Si衬底间易形成界面层导致漏电流大、界面态密度高、击穿电压低等问题,回顾了最近论文报道的两种策略,即掺杂改性和插入缓冲层.接着举例讨论了Hf基材料从二元到掺杂氧化物/复合物的演变、非Si衬底上淀积Hf基高k栅介质、Hf基高k栅介质的非传统MOS器件结构,为集成电路(IC)中MOS器件的长期发展提供一些思路.

基于车载视频的前方车速检测实验设计与实现

针对车辆速度鉴定的真实问题,学生创新小组依托OpenCV和python软件,应用机器学习技术自主设计了一款基于车载视频的车辆速度检测系统,实现了车载视频前方车辆的速度鉴定。实验结果表明,该车速检测系统能够针对车载视频进行有效、准确地检测,形成一种更方便、更有利于实际操作的车速鉴定方案。该创新实验有效地衔接了工学和法学的学科领域,将人工智能充分、有效地与司法鉴定实践结合,创新了新工科、新文科教育改革融合下司法鉴定人才培养模式,使司法鉴定的现实应用更趋于科学化,实质推动司法公正和人权保障。

基于AIE效应的内源性硫化氢荧光探针的研究进展

合理设计监测内源性硫化氢的荧光探针分子有助于充分了解其生理和病理功能.目前,在研的检测硫化氢的小分子荧光探针多存在聚集诱导猝灭效应,因此克服此缺陷的聚集诱导发光效应荧光探针的研究受到越来越多的关注.本文结合研究实践简要综述了近几年具有聚集诱导发光效应的化学反应型硫化氢活体成像荧光探针的研究进展及设计思想并进行展望,以期对该领域研究提供一些借鉴和思考.

基于故障树的迈腾发动机节气门体实验研究

针对电子节气门体故障引发的迈腾发动机转速不能跟进的故障现象,通过构建符合实际控制逻辑的故障树分析电子节气门体的实验过程。首先根据ETC控制逻辑和GX3电路原理剖析了从体现驾驶员意愿的踏板位置信号传输给J623到G187和G188采集信号向J623反馈节气门开度的整个闭环控制过程,然后建立“迈腾B8L2.0T发动机转速不能跟进”故障树。再依据底事件重要度,采用发动机分析仪FSA740等依次对G186驱动信号、G187和G188共用工作电压、信号电压、信号波形进行测试,最后通过分析波形图,提炼出了占空比信号控制特点、J623提供5 V电源的基本条件、信号电压成互补的方式输出等。实验研究表明:基于故障树选定的节气门体测试项目数据能客观反映电子节气门内在运行规律,为准确判断G186、G187和G188的具体故障部位提供真实的数据支撑。

适用于宽带宽的快速锁定电荷泵锁相环设计

文章基于TSMC 0.18μm CMOS工艺,设计一种适用于宽带宽下可快速锁定的电荷泵锁相环(charge pump phase-locked loop,CPPLL)。采用一种自适应快速锁定结构,比较参考信号与反馈信号的频率、相位,通过开启大电流与小电流快速锁定通路,对环路滤波器中的电容进行放电使得压控振荡器的控制电压降至锁定电平附近的方法,最大限度地减小锁定时间。通过SPECTRE仿真验证表明,在1.8 V供电电压下,输出频率为768 MHz时,锁定时间仅需1.5μs,缩短了78%,功耗为3.6 mW。

基于USB PD 3.0协议的新型双相标记解码电路设计与验证

文章提出一种基于USB PD 3.0协议的新型双相标记解码电路设计并给予验证。通过状态机控制计数器的起始与停止,实现单个数据周期突变25%以内的解码结果的预测和产生;通过有限长单位冲激响应滤波器计算得到解码阈值,支持对周期在增减7.13%范围内变化的、连续13个数据的解码,增大解码范围;增加完善的错误检测机制,提高电路的安全性;增加门控,空闲时关闭解码电路,节约能耗。在Synopsys公司的DC开发平台下,对电路进行仿真验证,结果表明相较参考文献中的解码电路,该文的电路结构更简单,解码准确性更高,电路面积更小,功耗更低,解码的安全性更高。

应用于0.5~12.5Gb/s CMOS时钟数据恢复电路的相位插值器设计

文中采用28 nm CMOS工艺,设计了一款应用于半速率CDR电路中的相位插值器。该插值器采用锁相环提供的正交参考时钟,通过编码控制的DAC电流源调整电流权重控制输出相位,一个周期内可实现128次相位插值。为了提高接收器在多通道、多协议的性能,提出了输入时钟整形电路对斜率进行调节,提高了线性度。仿真结果表明,插值器在6.25 GHz工作频率下线性度良好,微分非线性(DNL)最大不超过1 LSB,积分非线性(INL)最大不超过2 LSB,实现了高线性度、宽频率范围的设计目标。

支持压缩数据传输的MIPI接收端电路设计

随着移动设备摄像模块的像素越来越高,所需传输的数据量也越来越大,导致数据传输时间越来越长。文中提出了一种应用于MIPI CSI-2协议的接收端口电路,在传统的MIPI接口电路支持数据类型的基础上,增加了支持RLE和MJPEG两种压缩格式的数据类型,可有效减少所需传输的数据量,提高传输效率。这两种压缩格式数据可应用于不同的工作场景,采用无损压缩数据传输模式在不影响图像质量的情况下可将传输效率提升95%,而采用有损压缩数据传输模式则可在保证较高图像质量的前提下将提升效率约154倍,与传统MIPI接口相比具有显著优势。

基于MATLAB的PN结形成过程蒙特卡罗程序研发

本文基于蒙特卡罗随机行走的思想,用概率和随机抽样模拟PN结形成过程中载流子的运动以及动态分布,解决平衡态PN结电势所满足的泊松方程过于复杂、难以计算以及模拟的问题.利用MATLAB软件将演化过程中的载流子的运动过程可视化,并且将平衡态PN结的电势分布可视化.该方法可通过模拟载流子的运动规律及分布了解PN结的形成过程,进而及时对物理模型进行修正.该程序实现手段简便,物理图像清晰,可以用于半导体物理等相关课程的课堂教学.