工科类课程思政体系与教学实践体系构建——以自动化专业为例

在新工科建设和立德树人的时代背景下,工科类课程思政建设已成为工程教育改革的重点。文章首先探析了工科类课程思政建设中存在的问题,主要有系统性不足、缺乏专业教育和思想政治教育融合的方法、思想政治教育与生活分离等;其次,根据自动化专业不同课程模块的知识结构、思维模式的特点挖掘其所蕴含的思政元素,从而在专业教育的基础上构建课程思政体系;最后,为保证课程思政体系的实施,构建了专业教育和思想政治教育相融合的教学实践体系与保障体系。

混合域特征波全波形反演速度建模质控方法

常规的速度建模方法速度模型精度低,往往不能改善断层阴影带成像质量,通过采用混合域特征波全波形反演技术能加快全波形反演运算速度和收敛。同时提出成像剖面叠合分析、收敛性分析、测井速度与全波形反演速度对比分析、实际炮集与正演炮集波形对比分析、全波形反演模型与观测记录相似系数对比分析五步法全波形反演速度建模质控方法 ,并建立了目标泛函收敛是判断全波形反演是否收敛最直观的参数,目标函数不下降表明反演不收敛;全波形反演速度趋势与测井趋势要相吻合;正演炮集与实际炮集特征波对比越接近,目标泛函数值越小;正演炮集与实际炮集相似系数越大越一致,表明反演速度越精确等混合域特征波全波形反演速度建模质控主要标准。应用该质控方法,在较为准确的背景速度基础上应用构造约束混合域特征波全波形反演技术,引入较为准确的断层信息,建立精度更高的速度模型,提高了断层阴影带成像质量,有效改善了断层阴影带下盘构造成像畸变现象。

基于机器学习的长株潭城市群PM_(2.5)重污染预报

为提高PM_(2.5)重污染的预报准确率,融合气象和环境资料、前期观测和后期数值天气预报数据、地面和高空预报因子,建立预报时效较长且准确度较高的机器学习模型库。以长株潭城市群的PM_(2.5)重污染天气预报为例,将数据预处理、特征工程、算法优选、超参数调优等技术方法运用于模型中,建立的重污染预报机器学习模型库可预报PM_(2.5)浓度和等级,预警4 d内的PM_(2.5)重污染。为增强模型的透明度,对其进行可解释性研究。事前可解释性分析表明,PM_(2.5)浓度预报模型存在事前三特性:前期要素比后期要素重要,环境要素比气象要素重要,地面要素比高空要素重要;事后可解释性分析表明,常德2022年1月18日的重污染天气过程受上游传输和本地污染累积的共同影响,其中传输的作用稍大。

新工科背景下实践类课程混合教学模式研究

在新工科建设背景下,针对"自动化生产线实训"实践课程教学过程中存在的问题,基于Moodle平台和混合教学理念构建了混合实验教学模式,旨在实现教师引导和学生主导的全面结合。首先从提高学生获取知识和熟练掌握知识应用能力的角度入手,以创新性实验项目为载体,提出了CDIO-OODA工程教育理念与项目驱动相结合的混合实验教学理念;然后以智慧城市—智能楼宇绿色能耗检测与优化控制为例,建设混合实验教学资源;最后,基于Moodle课程教学管理平台,构建了基于Web的Pj BL混合实验教学方法。应用效果表明该混合实验教学模式大大提升了实验教学效果。

依托智能制造挑战赛 探索创新人才培养模式

该文分析了智能制造挑战赛在高校创新人才培养中的优势;结合智能制造挑战赛的经验,提出了完善组织管理体系,健全激励机制,加强实验平台建设,加强学生宣传、培训指导工作,加强指导教师队伍建设,构建赛后总结机制等一系列具体措施,以便更好地保障智能制造挑战赛顺利进行,实现创新人才培养持续发展。

省级实验教学示范中心的持续创新发展

实验教学示范中心作为高校实践教学的重要组成部分,直接影响人才培养质量。介绍了信息工程北京市实验教学示范中心在已有成果基础上,融入卓越工程师培养计划、工程教育专业认证和新工科的教育理念,以学生为中心,提出了基于主动式项目的 CDIO-OODA工程教育理念。结合自动化专业人才培养定位,构建了多层次、立体化、递进式、不间断复合型创新人才培养体系,并设计了基于工程项目的课程内容。将多种先进教学方法融合应用于CDIO不同的阶段,形成了具有学校特色的教学方法和手段。通过教师、学生成果和示范效果展示了实验改革与实践的有效性,为新时期示范中心建设和持续改进提供了思路。

省级实验教学示范中心实验技术队伍建设与实践

采用"恩威并用、赏罚分明"的方式进行了实验技术队伍建设的改革和实践,为新时期实验教学示范中心建设和持续改进提供了思路。以实验教学示范中心建设为导向,制定了实验技术人员岗位职责及聘任办法,特别强调了工作实绩、工作态度和社会服务,明确了工作目标。基于自我发展理念,设计了个人发展规划和培养方案,增加了归属感。针对省级实验教学示范中心验收指标,设计了实验技术人员教学工作当量计算办法,保证了工作量和工作质量评价的公平性;最后,提出了实验教学成果激励办法,有效提升了实验技术人员的工作积极性和主观能动性。经过近3年的持续建设,成果显著,充分展示了实验技术队伍改革与实践的有效性。

基于OKR的实验技术人员绩效评价探索与实践

基于OKR方法,构建并实施了实验技术人员的绩效评价体系。以实验中心建设目标为导向,结合学校考核指标,制定了实验中心的团体OKR。在此基础上,设计了与实验中心高度一致的个人OKR,强调个人能力的充分发挥,制定了持续监督评价机制,设计了配套的工作当量计算办法和成果激励办法,保证了评价公平性和持续不断的内驱力。经过近5年的实践,成果显著,有效提升了实验技术人员的业务水平和创新能力。

新工科背景下智能信号处理一体化创新实训平台研制

在当前新工科建设背景下,结合我院自动化专业人才培养定位,研制了智能信号处理一体化创新实训平台,该平台包含了信号检测、传输、处理和显示的全过程。首先,介绍了一体化创新实训平台的研制背景;其次,给出了平台节点感知层、网关传输层和能耗管理层各自的功能及其相应的设备组成;再次,设计了平台所支撑7门课程的66个实验项目;最后,将该平台应用于"自动化""测控技术与仪器""智能科学与技术"3个本科专业的课内外教学,应用效果表明学生实践能力有了比较明显的提升。

基于OPC技术的先进控制半实物实训平台设计

基于CDIO实验室现有自动化生产线实训平台,利用OPC通信构建了先进控制半实物实训平台,充分发挥了组态王在界面设计和MATLAB在算法设计与仿真方面的优势,实现了控制器和监控系统之间的数据交换,降低了先进控制策略应用于实物实训装置的复杂性。以水平双容水箱液位单神经元PID控制项目为例,详细介绍了整个实训平台的实训过程。实际教学效果表明,该先进控制半实物实训平台方案合理,运行稳定,有效拓展了原有自动化生产线实训平台的应用范围,激发了学生实训的兴趣。同时,该平台有利于学生更专注于先进控制算法的理论和实践研究,增强了实训的目的性。

8种常用农药对柞蚕的毒性比较

为了避免柞园及柞园周边喷施农药造成的柞蚕农药中毒事件发生,选择常用的8种农药供试,在柞园喷施正常进食的柞蚕3龄幼虫,测定8种农药对柞蚕的毒性。测试结果显示,供试8种杀虫剂对柞蚕3龄幼虫的毒力大小依次为阿维菌素、四氯虫酰胺、高效氯氰菊酯、吡虫啉、毒死蜱、烯啶虫胺、敌百虫、敌敌畏,其对柞蚕3龄幼虫48 h的LC50分别为0.004 mg/L、0.028 mg/L、0.056 mg/L、2.122 mg/L、4.131 mg/L、12.581 mg/L、15.357 mg/L、91.367 mg/L,毒力随时间的延长而增强。研究结果为柞园及柞园周边农田农药的合理使用提供了依据。

低温胁迫对柞蚕幼虫3种抗氧化酶活性的影响

低温环境是影响柞蚕茧产量,制约柞蚕产业提质增效的主要因素之一。本试验通过研究低温胁迫后柞蚕幼虫体内SOD、CAT和POD 3种抗氧化物酶的活性,比较4个柞蚕品种/品系的抗逆能力,探索低温胁迫后柞蚕的抗逆机制。5℃低温胁迫4个柞蚕品种/品系的5龄幼虫24 h,在低温胁迫后0、24、48 h测定低温处理组与同时期对照组幼虫血淋巴中3种抗氧化物酶的活性。结果显示,3种抗氧化酶3个时间点的平均值分析,同品种/品系低温处理组与对照组间,辽蚕527和抗大的平均SOD活性呈显著差异;辽蚕527和9906的平均CAT活性呈显著差异;辽蚕527、辽蚕582及9906的平均POD活性均呈显著差异。而不同品种/品系低温处理组间平均SOD活性显示辽蚕527、抗大与9906,抗大与辽蚕582均存在显著差异;平均CAT活性在品种/品系间无显著差异;平均POD活性显示辽蚕527与辽蚕582、抗大,9906与抗大具有显著差异。4个品种/品系的SOD、CAT活性在低温胁迫后表现出先上升后下降的趋势,在24 h达到最高;而POD活性为上升趋势。综合评价4个柞蚕品种/品系3种抗氧化酶在低温胁迫后的酶活性,以辽蚕527最好。研究结果可为柞蚕抗逆性机理研究与抗性品种选育提供理论依据。

磁传感器输出姿态信息修正方法研究

在基于地磁、角速度及重力加速度(MARG)测量的航姿融合估计应用中,磁干扰会破坏磁传感器输出所含姿态信息,进而降低姿态估计精度。为提高姿态估计的抗磁干扰能力,研究了在静态及小幅加速度运动条件下修正磁传感器输出的方法。该方法利用重力加速度测量值对归一化磁传感器输出向量进行修正,修正依据是地磁向量与重力加速度夹角恒定以及最小化修正角度。分析了航姿融合估计算法模型与磁传感器输出修正原理,给出了修正方程并推导了修正计算式,最后通过静态与动态实验验证了修正效果。实验表明,磁传感器输出修正使俯仰角及横滚角估计均方根误差分别降低2.6°与1.6°。此外,该修正方法还具有不改变融合计算过程,便于与其他改进措施结合使用的特点。

不同因素对麻栎绿枝扦插生根的影响

以2年生麻栎半木质化枝条为试材,研究不同基质、扦插时期及生长调节剂的种类和浓度等因素对麻栎绿枝扦插生根的影响。在此基础上,采用L9(3)3正交试验设计对扦插条件中生长调节剂的种类和浓度及插穗长度进行优化。结果表明,麻栎的6种扦插基质试验中,以珍珠岩的生根效果最优,生根率为81.00%,以珍珠岩、腐殖土、细沙(体积比1∶1∶1)的生根效果最差,生根率仅为5.67%;在3个时期的扦插试验中,生根效果具有明显的时间效应,6月份的扦插生根效果最好,且经过300 mg/L 3-吲哚丁酸(IBA)生根粉溶液处理0.5 h的扦插生根率最高可达82.33%,而5月末扦插生根率最低,为9.33%。植物生长调节剂及浓度的双因素、3水平作用中,生长调节剂种类和生长调节剂浓度具有交互作用。单因素试验结果,植物生长调节剂种类对麻栎扦插生根指标影响最大,其中300 mg/L IBA+ABT1(艾比蒂1号)扦插平均生根率最高,且株平均生根数、平均生根长度均较高;而单用IBA处理生根数较多,但根短;单用NAA(α-萘乙酸)处理,尽管平均生根长度较长,但平均生根数较少。正交试验结果表明,植物生长调节剂对麻栎扦插生根指标影响最大,其次为细胞分裂素,插穗长度对扦插生根率影响最小。其中用300 mg/L IBA+ABT1处理0.5 h,扦插平均生根率最高,为88.67%。上述研究结果为麻栎的无性繁殖提供了可能,同时也将为柞树新品种选育扩繁提供技术支撑。

柞蚕体色研究现状与展望

柞蚕(Antheraea pernyi)以体色作为育种选择标志以及品种命名和类群划分依据,这是柞蚕育种区别于家蚕(Bombyx mori)育种的特点之一。柞蚕体色不仅与形态发育有关,还与适应性、抗逆性、抗病性、外观品质、营养物质种类和含量等紧密相关。然而,柞蚕体色形成的遗传调控机制研究严重滞后于体色育种应用。文中从幼虫体色及其演变、幼虫体色遗传、蛹色和蛾色、体色与抗性、体色形成机制等5个方面对柞蚕体色实践经验和研究成果进行了归纳和梳理,并提出了柞蚕体色研究展望。柞蚕体色的生物学基础研究不仅可以解析柞蚕体色多样性的形成机制,还可以为抗逆、抗病、品质、营养等育种提供理论依据。

不同柞蚕品种的热应激反应差异及2个热激蛋白基因的表达特征

野外放养柞蚕经常会受到高温环境胁迫,研究不同柞蚕品种对高温的应激反应和耐受性机制,有利于科学地评价柞蚕种质资源对环境的适应能力。调查5个柞蚕品种或品系5龄幼虫在42℃和45℃胁迫1～4 h后的热应激行为表现、高温胁迫后的恢复能力和胁迫处理后室温饲养48 h的死亡率,结果显示,方山黄和F的耐热性较好、恢复能力较强,高温胁迫后48 h抗大和F的死亡率较低。高温胁迫1 h后分别取2个胁迫试验组5个柞蚕品种5龄幼虫的脂肪体,qRT-PCR检测热激蛋白基因ApHSP70与ApHSP90的表达变化,结果显示:胁迫后不同品种ApHSP70基因的表达量均显著高于对照组(395～1 124倍),以方山黄的胁迫组和对照组表达量最高;42℃胁迫组抗大与9906、45℃胁迫组5204与9906的ApHSP70基因表达量无显著差异(P>0.05),其余均呈极显著差异(P<0.01)。高温胁迫后不同品种ApHSP90基因的表达量也明显高于对照组(26～460倍),仍以方山黄的胁迫组和对照组表达量最高;42℃对照组方山黄与其他品种ApHSP90的表达水平呈显著差异(P<0.05),而42℃方山黄对照组与抗大胁迫组无显著差异(P>0.05);42℃胁迫组5204与方山黄的ApHSP90基因表达水平呈显著差异(P<0.05),45℃胁迫试验组的抗大与F的ApHSP90基因表达水平不存在显著差异(P>0.05),其余均呈极显著差异(P<0.01)。研究结果可为柞蚕种质资源耐高温胁迫能力评价与柞蚕抗逆性新品种选育提供参考。

基于车辆状态的航向估计量测方程研究

应用一种以单位四元数为状态向量的自适应卡尔曼滤波算法融合三轴陀螺、三轴加速度计及三轴磁传感器测量信号,实现了车辆航向估计。该算法根据磁干扰强度调整磁传感器量测在航向估计中的权重,从而减小磁干扰造成的估计误差,但这种做法也使航向预测值失去了有效约束,为此研究了一种基于车辆状态的量测方程。首先,依据单位四元数与航向角的关系推导了量测方程式;然后,利用不同传感器信号间的相关关系判断车辆状态并据此实现量测权重系数的自适应调整;最后,将该量测方程引入航向估计融合算法。在实验中分别应用引入新量测方程前后的融合算法对传感器数据进行处理,实验结果表明,新量测方程可以在发生磁干扰时继续发挥约束航向预测值的作用,从而有效提高了航向估计算法抗磁干扰能力。

RAD-seq技术在柞蚕SNP开发及遗传图谱构建中的应用前景

柞蚕(Antheraea pernyi)是鳞翅目大蚕蛾科绢丝昆虫,具有可观的经济价值和食用价值。目前,在柞蚕基因组研究中仍没有SNP标记开发及遗传图谱构建的相关报道。以高通量测序为基础的简化基因组测序技术RAD-seq,以其流程简单,不受有无参考基因组的限制,费用低廉,一次测序就可获得海量SNP标记等特点,适用于柞蚕的基因组学研究。RAD-seq技术在许多物种中,已成功用于超高密度遗传图谱的构建、重要性状基因的精细定位等研究。本文主要介绍RAD-seq技术及其在基因组学研究中的应用,为促进该技术在柞蚕遗传标记开发和遗传图谱构建中的应用,推动柞蚕育种工作的快速发展奠定理论基础。

柞蚕的热应激行为表现及2个热激蛋白家族基因的表达特征

野外放养柞蚕常受到高温环境胁迫,研究柞蚕对高温的应激反应和耐受性机制,有利于科学评价柞蚕种质资源对环境的适应能力。调查柞蚕5龄幼虫经39℃、42℃、45℃高温胁迫1～3 h后的热应激行为表现、恢复能力和转室温饲养48 h的死亡率,结果均表现出随温度的升高与胁迫时间的延长,蚕体热激反应加剧、恢复能力降低和死亡率升高的趋势。对3个高温胁迫试验组的柞蚕5龄幼虫,每隔0.5 h取脂肪体提取RNA并逆转录合成c DNA,经qRT-PCR检测热激蛋白基因Ap HSP70与Ap HSP90的表达变化,结果显示：高温胁迫后幼虫的Ap HSP70基因表达量显著高于对照组幼虫（53～777倍）,39℃与42℃胁迫试验组幼虫在处理期间该基因的表达均逐步上调至峰值后再下降,其中42℃胁迫试验组幼虫在处理1.5 h时该基因的表达即达到最大值,基因表达量变化差异更为显著,45℃胁迫试验组幼虫在处理初期该基因的表达快速上调后再缓慢下降;高温胁迫后幼虫Ap HSP90基因的表达量也明显高于对照组幼虫（6～45倍）,其中42℃胁迫试验组幼虫在处理2 h时该基因的表达达到最大值,之后迅速下降。研究结果初步揭示Ap HSP70与Ap HSP90基因可能在柞蚕幼虫对高温胁迫的适应性中起重要作用。

基于转录组数据的柞蚕简单重复序列特征分析与EST-SSR分子标记开发

通过高通量测序获得柞蚕幼虫的转录组数据,利用MISA软件从该转录组数据中检索到分布于12846条UniGene的15568个符合筛选条件的SSR位点,SSR位点的出现频率为14.72%。这些SSR位点的优势重复基元为单、二碱基,分别占SSR位点总数的77.64%和14.92%。在全部SSR位点共搜索到41种重复基元,其中单碱基重复基元以A/T为主,占该类型的98.71%;而二、三碱基重复基元以AT/AT和AAT/ATT为主,占比分别为73.47%和39.75%。序列长度≥20 bp的SSR位点共有511个,占总SSR位点的3.28%,也以单碱基和二碱基重复基元为主,占比分别为33.66%和37.57%。在其中选取69对引物进行PCR验证,筛选到31对有效扩增引物。利用10个柞蚕品种的幼虫总DNA,对随机选择的14对引物进行多态性验证,筛选到12对稳定、可重复的多态性SSR引物。研究结果将有助于建立柞蚕分子标记技术体系和开展柞蚕分子标记辅助育种研究。