新医科背景下医学生的Python课程教学设计与实践

在新医科背景下,分析医学生开设Python编程课程的重要意义。针对在医学生Python教学中存在的挑战,从课程组织、教材选择、课程设计和教学模式等方面,将医学数据管理与Python编程教学深度融合,设计并实践了新的Python课程教学方法。经过4年多的教学研究实践,将Python的代码实现与医学知识相融合,启发学生通过实际医学项目应用他们所学的知识,培养学生的问题解决和数据分析能力。通过设计调查问卷和形成性评价的形式对课程实施效果进行评价,课程在增强学生学习Python编程兴趣和提高Python应用能力方面收到了很好的效果。课程组以高质量教育培育高水平、高素质、高融合医科人才为目标,通过医学信息数据处理案例为中心组织课堂,紧跟人工智能、深度学习等新技术,培养新医科人才,服务于“健康中国”大目标。

设计驱动的产品颠覆性创新方法研究

通过设计驱动创新与颠覆性创新的理论研究,提出了包含意义发掘、功能系统调整、产品语言表达3个阶段的设计驱动产品颠覆性创新过程模型,以完善设计领域对于颠覆性创新方法的研究。首先基于SET洞察市场趋势设想新意义,由内而外接受批评以发掘可行性意义;然后对目标用户进行研究,运用AD将功能需求转化为设计参数,并与源产品技术对比进而进行技术调整,获得颠覆性创新技术解;接着将新意义特征及提升、添加技术所对应的部件确定为意义诠释区域,并采用类比推理选取样本;最后通过相似性分析确定设计原型并提取其特征要素,利用可拓变换优化产品语言表达,获得颠覆性创新产品语言解。以电动轮椅设计为实例验证了该模型的可行性,为其他设计驱动的产品颠覆性创新提供参考。

复杂系统测试性设计与故障诊断策略研究进展

测试性设计是提高系统可靠性、安全性、维修性、保障性的重要前沿技术,决定了系统故障检测率和隔离率,直接影响系统的维护(测试)成本。系统测试性设计包含结构化设计、模型化设计、数据驱动设计等多种设计策略。其中,数据驱动设计于近年逐渐兴起并成为重要发展方向之一,该类方法通过对系统测试与故障之间的关系进行建模,依据测试结果进行故障推理,形成故障诊断方案。首先,简要回顾了系统测试性设计的发展历程;其次,重点介绍了测试性设计的研究进展,分析总结了结构化、模型化、数据驱动3类测试方案;然后,介绍了测试性诊断策略构建,根据测试方案中的建模方法确定诊断策略的构建技术,并总结归纳了每类技术的研究特点和适用性;最后,探讨了当前复杂系统测试性设计面临的挑战性问题和可能的未来研究方向。

技术与商业驱动的群智创新设计

目的结合人工智能时代下社会面临的新问题及现代设计的新使命,提出了技术与商业驱动的群智创新设计思维。方法以设计全球化、新一代人工智能及数字化生存现状为时代背景,阐述了群智创新设计在新时代下的创新本质,并从技术和商业的多元视角阐述了群智创新设计的多元内涵。结果构建了以设计为牵引,技术与商业驱动的群智创新设计模型,并结合具体案例阐述了群智创新设计的优势。结论群智创新设计注重智能技术和群体智慧的结合,是一场复杂系统层面的螺旋式创新演化。以设计为牵引、技术为支撑、商业为激励的群智创新设计方法借用现代网络平台优势及大数据、人工智能、区块链等信息技术赋能,利用群体智慧的协同作用,聚集社会中更多、更好的知识源,以助力创新创造,为社会创造共赢价值。

新能源汽车动力电池及管理技术课程教学设计与实施

为培养新能源汽车后市场急需的高素质技术技能型人才,针对新能源汽车技术专业教学过程与生产过程脱节、教学内容与工作内容不匹配的问题,以新能源汽车技术专业核心课新能源汽车动力电池及管理技术课程为例,对该课程进行了整体教学设计并在新能源汽车技术专业中应用。根据岗位能力需求、课程标准、“1+X”证书考核标准确定教学目标,重构课程内容,在分析学生学情的基础上,充分利用校企优势资源因材施教。以企业真实的生产任务为教学载体,基于问题导向,采用任务驱动教学法,通过“三阶段七环节”实施教学。通过多元化、多维度、过程性评价促进学生能力全面提升。

高职“机械设计基础”课程混合式教学改革创新路径研究

基于“机械设计基础”这门课程的特点和高职学习者学情,探索“学做研创”专业基础课程改革路径,通过设计不同的产品结构设计主题,以机械产品设计为主线,有机融入“机械原理设计→机械结构设计→机械产品评价”教学方式,创新实施基于成果导向的“1+1+N”线上线下混合式教学模式,以宿舍为单位组建学习型组织,团队协作完成不同难易程度的机械作品以检验学习成果,实现“教与学、学与做、做与创”深度融合,让“学习者成为课堂主体”“教师成为课堂主导教练员”,打造高效优质金课堂。

数据驱动的鞋楦设计现状及发展综述

鞋楦是制鞋成型过程中的模具,是链接足与鞋的重要纽带,传统的鞋楦设计囿于楦师手工和经验,难以实现高效准确的大规模个性化定制。鉴于此,本文结合数字智能化技术的发展,对比国内外鞋楦设计的研究现状,明确当今鞋楦设计的趋势和我国在该领域面临的挑战;提出了数据驱动的鞋楦设计内涵、优势及新特点;介绍了数据驱动的足-楦一体式设计流程,为鞋楦领域研究人员提供参考与借鉴。

“无线通信原理”实践课程设计

针对现有教学以课堂授课为主要形式的状况,该文对“无线通信原理”的实践课程设计进行了讨论。该课程以二维图像为输入输出的通信系统作为实验对象,该系统涵盖信源编码、信道编码、调制解调和信道等模块。通过学生自主设计,深化对信息传输基本流程和不同信道影响的理解,同时提高实践能力。相对于传统实践课程,该实践课程更注重整个通信系统的设计,并引入5G时代先进的低密度奇偶校验码技术,加深学生对通信系统的理解,并对传输性能有直观的体验,为无线通信实践型人才培养提供新思路。

仿生太阳能驱动界面蒸发器的进展与挑战

太阳能驱动界面蒸发(SDIE)作为一种高效、可持续的水资源获取方法,近年来受到了广泛的关注。基于仿生原理设计的太阳能驱动界面蒸发器在提高能源转换效率、降低盐结晶和抗污染等方面展现了巨大的潜力,在解决淡水资源紧缺和能源短缺等问题上发挥重要作用。该文梳理了近年来的仿生学在SDIE领域的应用,对比了仿生太阳能驱动界面蒸发器的结构、性能和仿生机理,探讨了不同类型仿生太阳能驱动界面蒸发器的优缺点,分析了仿生太阳能驱动界面蒸发器所面临的共性问题,并提出了未来的研究挑战。

多源数据驱动街区空间品质提升设计方法探索——以上海城市设计挑战赛获奖方案为例

伴随城镇化阶段转型,提升街区空间品质正成为新时期城市设计的工作重点。同时,网络信息技术的快速发展也正在改变传统城市设计的工作语境,为街区空间品质的提升带来更多可能性。新数据技术在街区型城市设计的应用上目前存在着研究维度相对单一、内容不够全面等问题,难以在整体上客观反映街区空间品质及环境要素之间的有机关系。首先,将城市设计学科的整体观与新数据技术的集成性有效融合,探讨存量更新背景下街区空间品质提升的理论内涵、内容构成与目标理念。其次,利用多源数据组合优势,建构多维度、多要素的综合品质研究框架、设计指标体系以及相应的技术路径。最后,以西陵家宅路、文定坊商业街坊和小陆家嘴金融商务街区为例,通过关键基础指标、问题诊断、目标愿景、策略框架与设计成果评估等技术环节的解析,初步验证该技术方法在不同街区环境中的可应用性。

应用型本科工业设计专业“全流程递进式项目驱动”课程体系探索与实践

为提高应用型本科工业设计专业学生基于设计项目全流程的实践创新能力,进行了“全流程递进式项目驱动”课程体系探索与实践。该体系以设计项目为载体,以产品开发全流程为线索,建构了横纵贯通的课程结构,开发了循环叠加、递进的课程内容,组建了项目专题教学团队,创新了项目驱动教学方法。通过多年的教学实践,学生的设计实践与创新能力得到全面增强,多项课程设计作品被企业采纳或荣获国际设计大奖,培养成果卓然。同时,教师的教学水平和科研能力也获得快速提升,主持和参与了多项省部级课题,教科研成果显著。“全流程递进式项目驱动”课程体系实现了强化实践与探索创新的统一,把控全局与整合知识的统一,循环递进与启迪思维的统一,以及名师引领与自我成长的统一,为应用型本科工业设计专业课程教学提供了可借鉴的新范式。

旋翼无人机仿生栖息机械臂设计

为满足旋翼无人机执行林区内定点监测、侦查等任务,通过对鸟类栖息过程研究及腿足仿生研究,设计一种仿生栖息机械臂。对整机进行模块化设计及运动学分析,腿部模块使用机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems,ADAMS)进行运动学轨迹仿真,爪部模块使用D-H(Denavit-Hartenberg)参数法取得趾尖运动学方程,通过MATLAB仿真得到爪部模块趾尖的工作空间点云分布。制作样机搭建试验系统,分别对趾部活动范围以及整机栖息能力进行试验验证。该设计结构简单,易操控,可完成试验室阶段的栖息行为。

设计介入非遗助残行动者网络的策略研究

保障残疾人就业是共同富裕的重要体现。目前手工艺类非遗项目与残疾人结合的方式得到了广泛的关注,但项目可持续性、多方人员的参与程度等方面还存在欠缺。在前期调研的基础上,通过多个非遗助残案例的综合分析,以行动者网络理论为框架,对利益赋予、征召和动员3个环节作了重点研究,指出其不足之处表现为教学模式落后、产品形式单一、体验空间缺失等。从设计的角度出发,依据行动者网络的运行流程提出了非遗助残行动者网络构建的策略。

剪力墙结构智能化生成式设计方法:从数据驱动到物理增强

建筑结构的智能化方案设计是智能建造的重要内容。既有研究提出了基于深度神经网络的剪力墙结构生成式设计方法框架、智能设计算法、设计性能评价方法等,完成了从数据驱动到物理增强的智能化设计方法的发展,但目前尚未有研究针对不同设计条件下数据驱动和物理增强方法的设计能力进行详细对比,且基于计算机视觉与基于力学性能的评价方法尚未有明确的关系,难以有效保证计算机视觉评价方法的合理性。基于深度生成式算法对比和算例分析,开展数据驱动和物理增强数据驱动方法的详细对比,并进一步验证基于计算机视觉评价与基于力学分析评价方法的正相关性。结果表明:数据驱动的方法易受到数据质量与数量的约束,而物理增强数据驱动的方法设计性能更加稳定,基本摆脱数据质量和数量的约束;基于计算机视觉综合评价指标SCV的合理性阈值为0.5,对应力学性能差异约为10%。

基于虚拟仿真实验教学平台的网络安全实践教学体系研究与构建

基于CC2020胜任力模型,从实现网络安全核心知识的学习、攻防技能的提高、品行的培养出发,对网络安全实验教学体系进行了构建及研究。虚拟仿真实验教学平台和雨课堂平台,为实践开展提供了信息化教学的基础,同时提升了实践教学的可行性和创新性。结合学生现状,从教学内容设计、实验资源建设、教学方法策略、考核评价机制,多角度、多方位地提出了详细建设举措。实践课程的实施对培养网络安全创新型、实战型人才培养具有实际意义和参考价值。

模拟集成电路设计课程实验项目驱动式教学改革

基于高校模拟集成电路设计课程实验项目分散且教学目标不明确,缺乏系统性和工程应用性,提出了项目驱动式教学改革。以与企业合作的工程项目为基础设立实验项目,并分解成由易及难的多个实验题目,分阶段、分步骤完成实验内容,最终完成模拟集成电路设计全流程实验,以“带隙基准电压源芯片全定制设计实验”为例阐述了实施步骤。课程实验项目采用驱动式教学加深了学生对课程内容的理解,有助于培养学生扎实的工程实践能力。

渐进式项目驱动法在网页设计课程教学中的应用

渐进式项目驱动法是在项目驱动法的基础上发展而来的,强调项目的选取和拆分,通过由小到大、由简单到复杂的项目整合多个知识点,让学生循序渐进地掌握所有知识。文中将项目渐进驱动法融入到《网页设计与制作》课程中,介绍了课程教学的现状、教学设计、教学实施以及教学效果,以期帮助学生快速掌握网页前端设计的技术,促进他们知识体系的构建。

基于Robotstudio的工业机器人课程教学设计与实践

阐述工业机器人实训课程教学实践,将Robotstudio软件融入课程教学中,探讨以实例项目驱动的教学内容设计,以虚实结合手段提升课堂教学效果的教学模式,从而实现教学与实践的统一。

智能时代学习设计创新:理念、着力点与关键技术

教育数字化战略背景下教学模式变革的核心是学习设计创新。如何助力和支持智能时代学习设计创新是当前研究热点。本研究采用系统性文献综述法分析国内外学习设计领域的314篇高质量文献,发现学习设计领域的发展正进入智能时代学习设计阶段。智能时代学习设计创新以数据驱动的学习设计生态为核心理念和目标导向,包括三大理念、五个着力点和三类关键技术。本研究能够为我国数字化转型背景下学习设计创新研究与实践提供参考。

机器学习在镁合金应用中的研究进展

在材料基因工程的背景下,基于数据驱动的机器学习技术作为一种强大的新型工具在镁合金的研究领域得到了广泛的关注.机器学习可以绕过几乎任何复杂的实验过程,只要确定描述符和目标属性之间的联系,就能以较低的成本,快捷地预测材料的性能.传统的实验试错法和基于密度泛函理论的方法由于时间成本高、效率低,难以满足材料科学的不断发展需求.本文综述了机器学习在镁合金应用中的研究进展.首先简述了机器学习的基本流程和各种方法,主要包括数据集收集、数据预处理、模型构建和性能评估,并对机器学习算法的分类进行了总结.重点介绍了机器学习在镁合金加工工艺、显微组织、力学性能、耐蚀性能、储氢性能、固有属性(强化机制、各向异性等)和逆向设计等诸多方面应用的研究成就.机器学习模型不仅加速了新型高性能镁合金的设计过程,而且推动了镁合金塑性变形机理的深入研究.最后,分析了机器学习在镁合金研究应用中一些亟待解决的问题,并据此提出了机器学习在镁合金应用方面未来的研究方向和发展趋势.