建设“211工程”项目——北京航空航天大学集成光学实验室

文章介绍了国家"211工程"支持项目--集成光学实验室作为重点学科建设的目的及实验室设施、没备、结构等功能特点.闸述了目前实验室建设取得的成绩及今后的研究发展目标.

面向新工科建设的仪器类专业数字图像处理课程思政教学案例设计与探索

该文面向新工科建设的“复旦共识”“北京指南”“天大行动”,围绕“新工科建设”和“课程思政育人”两大目标,推进仪器类专业课程思政建设,把思想政治教育贯穿到人才培养体系的全过程,引导学生自尊、自信、自立和自强,强化学生“仪器报国、仪器强国”的使命担当,厚植家国情怀,培养担当民族复兴大任的时代新人。同时探讨结合学校的办学定位、专业特色、人才培养要求,探索课程思政教学与知识教学的有机统一。针对面向仪器类本科生开设的数字图像处理课程,从教学大纲、教案、教材等方面整理补充和仪器仪表行业相关的思政教育元素,设计题材新颖、具有时代特色的仪器类思政教学案例,实现具有“专业知识-思政育人-空天报国-敢为人先”特色的课程思政育人目标,进一步落实课程思政“立德树人成效”根本标准的具体化和可操作化。

新时代卓越工程师思政育人体系构建

基于新时代卓越工程师“爱党报国、敬业奉献、具有突出技术创新能力、善于解决复杂工程问题”的能力素质要求,结合工程教育领域的研究和实践,分析卓越工程师思政育人的培养目标,提出以“家国情怀”为“根”、“人文素养”“科学素养”“工程素养”为三脉的“一根三脉”思政素养指标体系,并结合高校育人实践提出“教学思政”“科研思政”“工程思政”三个维度的实施路径,系统构建“教学–科研–工程”三融汇的卓越工程师思政育人体系。

匀场线圈研究与设计工程实践平台搭建

匀场线圈是量子传感器中的关键部件,在原子磁强计实验中,线圈产生的磁场用于抵消剩余磁场,使磁强计在接近零磁的均匀磁场下工作,实现超高灵敏磁场测量。实验室搭建了支持匀场线圈理论研究、工程设计、测试验证的工程实践平台。平台以线圈磁场分布物理模型为基础,支持利用程序算法优化线圈结构参数,设计加工并测试线圈常数和均匀度指标。学生通过平台完成理论建模和工程实验,加强了对线圈磁场原理的理解,在优化设计过程中锻炼了数学思维,提升了工程实践能力。

基于条纹投影轮廓术的航空高光零件三维测量技术

针对航空工业零件高光表面结构光三维测量中强反光和多次反光问题,提出了基于高动态多步相移和单像素成像相结合的三维测量技术,有效地解决了测量复杂反光表面时的点云缺失和精度下降问题。对标准量块进行三维测量和精度评价,基于高动态多步相移的三维测量技术拟合均方根误差为0.0066 mm,基于单像素成像的三维测量技术拟合均方根误差为0.0046 mm。以台阶标准器作为测量目标,开展绝对尺寸测量精度验证试验,绝对偏差不大于0.007 mm。分别对金属表面结构件(如航空发动机叶轮、涡轮叶片)和碳纤维结构件进行测量试验。试验结果表明,三维测量结果基本无点云缺失,强反光和多次反光区域均获取了完整的点云数据,实现了航空工业高光零件的精密三维测量。

光电信息工程专业实验课程体系的建设

实验课程体系建设是实验教学最为重要的组成部分，对于学生实践能力和创新思维的培养具有非常重要的作用。该文针对新建光电信息工程专业的现状，对实验课程体系进行了建设，建立了具有光电信息工程专业特色的实验课程体系，有利于实验的再开发、升级和学生的自主综合训练，有利于地培养学生的综合实践和实际动手能力。

研究型大学专业学院本科生导师制实证研究

本科生导师制是目前高等教育教学改革中一种重要的人才培养模式。文章以北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院为个案,针对为推进完全学分制和两校区办学模式实施的本科生导师制,通过问卷调查,分析关键环节,总结存在问题,提出改进建议,为进一步落实导师制积累经验。

心中有光 光亮世界——工程光学(下)课程思政教学探索

立德树人是教师的根本任务。工程光学(下)课程在教育部课程思政示范课程传感器技术与应用教学团队的指导和引领下,基于工程光学(下)的基础知识点——光的属性及光与物质的相互作用,提出“心中有光,光亮世界”的价值塑造理念。构建了“一念、两线、三融”的“123”课程思政建设总体设计思路。探索融思政于技术发展、融思政于专业知识、融思政于典型案例三项教学举措,在传授课程知识和培养能力的同时,塑造同学们的价值观,让同学们心中有光,并用这束光照亮世界。

基于关键点检测的航空发动机螺栓安装缺陷自动化检测方法

针对航空发动机螺栓存在背景复杂、目标小、且精细特征不明显的问题,本文研究了一种基于关键点检测的航空发动机螺栓安装缺陷的自动化检测方法。首先设计了基于Faster RCNN和改进CPN(AD-CPN)的级联卷积神经网络,实现了图像中螺栓及二维关键点的检测,可判断该螺栓是否脱落、漏装。为进一步检测螺栓的三维安装缺陷,通过欧氏距离选择策略对已检测出的关键点进行双目匹配、筛选以获得检测点对,最后对检测点对三维重构,并计算出螺栓的实际长度,从而判断螺栓是否错装。实验结果表明,相较于CPN,AD-CPN的mAP、AP50、AP75分别提升了2.9%、3.3%、4%;螺栓测量长度的相对平均误差约为3.0%,可见该方法具有较高的缺陷检测准确率,有效保障了航空发动机的安全运行。

大学新生适应性状况研究——以北京地区B高校为例

研究大学新生适应性状况,有助于高校思想政治工作队伍掌握新生的基本情况、探求学生的成长规律,从而增强思想政治工作的亲和力和针对性。本文通过大学新生适应性调查问卷,从身心健康、学习情况、人际关系、对学校的认可、生活总体等五个维度,对北京地区B高校2016级部分新生的适应性进行研究。结果显示,B高校的新生适应性总体水平良好,不同性别、专业、生源地、国际化及信息化程度的学生,其适应性状况在不同程度上存在差异。本文重点分析了产生差异的原因,并结合实际情况给出了工作建议。

基于基础与专业相融合的研究型实验教学方法探索

以卓越工程师教育为背景,针对创新型、实践型工程技术人才培养目标,该文将笔者多年课堂教学、实验教学和相关科研工作的经验融入到实验教学中,探索基础与专业相融合的研究型实验教学方法。方法注重学生对基础知识与专业应用的融合训练,基于基础实验系统和综合开放式实验平台,通过对学生在基础电路测试、知识分解、电路独立设计与测试方面的训练,帮助学生创新性和科学研究素养的培养。该文方法在教学实践中进行应用,并起到较好的效果。

面向天文多普勒差分测速的太阳/行星光谱对生成方法

为了提供天文多普勒差分测速所需的同步太阳/行星光谱对,提出了一种变分自编码器(VAE)和对偶生成对抗网络(Dual GAN)相融合的VAE-Dual GAN。首先,实测太阳光谱经过VAE编码到隐空间,实现了光谱到光谱域的扩充;然后,由Dual GAN将隐空间映射到伪行星光谱;最后,利用伪行星光谱生成重构太阳光谱。此外,利用编码和生成重建损失加强对网络的约束。VAE-Dual GAN利用Dual GAN的转换学习能力完成了两个光谱域的转换,生成同步太阳/行星光谱对。实验结果表明,VAE-Dual GAN可生成高质量的太阳/行星光谱对,将天文多普勒差分测速精度提高60%以上。

基于系统论理念的多彩教学模式在研究型激光课程中的教学设计研究

中国正在从工业大国向工业强国稳步迈进,教育教学迈入改革的新工科建设阶段。根据北京航空航天大学人才培养的价值观塑造、能力培养和知识传授三个方面的要求,在研究性教学中进行基于系统论的多彩教学设计,其中,红色引领包括创新理念、课程思政两个方面,绿色实践是从实践需求出发,以应用目标和核心问题为导向构建绿色版块以解决激光器和激光技术的系统应用和安全问题;将教学内容分为三个层次:通用基础阶段,器件演化,系统应用,将激光要件与激光专业基础知识点和创新、系统论和方法论有机结合构成金色基础。通过以践行创新引领和课程思政为灵魂,人文关怀为润滑,构建坚实立体的激光专业教学体系。提出的基于系统论理念的多彩教学模式除在激光专业课程中实践外,也在创新课程中的实践取得好的效果。

研究生专业技术课程科教融合的创新实践探索--以微弱信号检测与处理课程为例

研究生教育是我国高等教育体系的重要组成部分,肩负着培养具备创新能力的科技领域人才的神圣使命。在新工科背景下,如何实现课堂教学与科学研究融合、达到学术素养和工程能力共同提升的培养目标,已成为高校教育教学改革面临的新课题。该文选取北京航空航天大学仪器科学与技术和光学工程两个一级学科开设的专业技术课微弱信号检测与处理,阐述在研究生专业技术课程教学中,通过融入本学科在国内具有影响力和技术优势的光纤陀螺、光纤电流互感器、空芯光纤微弱散射光检测三个典型科研实例,进行科教融合、提高教学质量的创新实践探索。

多方位本科生综合思政育人体系构建及探索——以“数字图像处理”课程为例

围绕课程思政和思政育人两大目标,针对目前课程教学中存在的重专业教学、轻思政育人的现象,立足于在人才培养中将育人和育才相统一,在本科生培养过程中探索多方位的本科生综合思政育人举措。在“数字图像处理”课程教学中,充分挖掘教学内容中蕴含的思政元素,通过在教材、教案、课件中融入更多的思政案例,实现思政教学与专业课教学的有机统一,并探索建立科学的课程思政育人考核和教师评教机制。在课程思政教学的基础上,拓展思政育人的范围,探索在本科生导师制、“冯如杯”和“仪器光电杯”等科技竞赛和本科毕业设计中融入更多的思政教育环节。以“数字图像处理”课程思政为核心,进行多方位的本科生综合思政育人体系构建,目的在于强化“专业知识—思政育人—空天报国—敢为人先”的全方位人才培养目标。

“数字电子技术基础”课程线上考试模式探索

“数字电子技术基础”课程的考核方式由线下闭卷考试变为线上开卷考试,相应的课程考核试卷需要做适应性改变,以保证课程考核效果。文章提出了通过主观题变客观题,增加题型变形设计,增加分析设计题比例,注重和细化分析设计题的过程分值,以及题量的严格控制等手段来适应线上开卷考试的模式。经过实际测试及效果反馈,所设计的开卷考核试卷及考核方式,取得了良好的效果。

基于恒定应力加速寿命试验的SF_(6)气体密度表可靠性研究

SF_(6)气体密度表作为电网体系中一次设备的重要监测设备,其可靠性关乎变电设备的安全运行。为了确保SF_(6)气体密度表的可靠运行,有必要对其可靠性和寿命进行评估,而恒定应力加速寿命试验方法是结构复杂机械产品可靠性评估的有效方法之一。文章分析了SF_(6)气体密度表的加速应力和正常应力水平,确定了多应力加速寿命试验方案,利用Weibull寿命-应力模型综合估计了SF_(6)气体密度表的中位寿命、特征寿命、可靠寿命、平均寿命及相应的失效率,得到了其正常应力下可靠度曲线,为SF_(6)气体密度表生产制造和使用维护提供了理论依据和数据参考。

“个性成长、分类卓越”的课程育人探索与实践

为满足国家对人才的多样化需求和人才成长的个性化需要,笔者逐步探索、提出“个性成长、分类卓越”的人才培养理念,并以“一传四感”的课程思政教学思路厚植“空天报国”青春底色,促进个性成长的和谐性;以“注重与学生分享经验教训、注重全过程全方位互动、注重教学资源与时俱进”的教学措施培养“创新开放”综合能力,提升个性成长的主体性、创造性;以“课程链、课程树”的课程体系服务“百花齐放”发展需求,适应个性成长的独特性。经过该理念30多年的教学实践,北京航空航天大学仪器类专业一代又一代学生从中受益,涌现出一批以服务国家国防建设的未来总师、勇攀科学前沿高峰的未来科学家、面向国民经济主战场的创新创业者为代表的德智体美劳全面发展的分类卓越人才。

新工科背景下“惯性测试技术”课程实验建设与探索

随着科技的发展和社会的进步,惯性技术及其应用日益广泛。在教学中如何让学生理论联系实际,培养学生的动手实践能力,实现新工科建设背景下培养创新应用型工程技术人才的目标是非常值得教育工作者深思的一个问题。针对“惯性测试技术”课程的教学现状,对其实验教学环节进行改革,建立“基础方法和设计创新并重”型实验教学方案,同时将领域内的最新科研成果引入实验教学,在实验内容上注重综合性和创新性设计,培养和提升学生综合运用知识解决实际问题的能力,契合新工科建设的要求与发展趋势。

基于激光SLAM辅助的陆用惯导行进间粗对准方法

目前常见的陆用惯导系统的行进间对准方法往往存在一些各自的问题,如GPS辅助时容易受到信号遮蔽影响;而里程计辅助时往往会受到机动路线约束的限制。针对这些问题,提出了一种激光SLAM系统信息辅助的陆用惯性导航系统(SINS)行进间粗对准算法,推导了基于激光SLAM系统视在速度观测矢量的姿态矩阵更新算法,利用基于REQUEST的双矢量定姿方法,实现初始常值姿态矩阵C_(b)^(n)(0)的求取,完成行进间的姿态粗对准和定位导航。在实验室无人车实验中,所提方法的对准姿态误差比里程计辅助的方法减小了约56%;同时与合作单位的综合实验验证结果表明,在进行250 s的行进间粗对准时,最终时刻的航向角误差为-0.0088°,实现5 min内达到1 mil的粗对准精度,所提算法可以有效实现激光SLAM信息辅助下的陆用惯导的行进间粗对准,并具有较快的收敛速度。