生物虚拟仿真实验在师范生培养中的应用

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“智能+教育”是未来教育的新模式, 而建设一流本科课程是国家在新时代对高等教育提出的新要求.为适应新模式、达到新要求, 结合华中师范大学国家级生物学虚拟仿真实验教学中心课程建设的具体情况, 介绍生物类虚拟仿真实验课在师范生培养中的实际应用, 探讨“虚实结合, 以虚促实”的实验课程改革思路和举措, 为新时代高等师范类院校的实验课程建设提供一个优质范例, 提升师范生培养质量, 为师范生从事基础教育实验教学工作打下坚实基础.
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与传统的人工搬运相比,6轴上下料机器人具有上下料速度快, 误差小, 反应灵敏等特点, 具有良好的应用前景, 因此对一款6轴上下料机器人实验平台进行了设计分析.首先确定了机械结构, 利用Solid-Works软件建立三维模型, 然后利用Adams进行运动学和动力学仿真.依据仿真结果选择电机及其相应配件,并对初期建模进行优化.最后使用ANSYS Workbench对机构重要部件进行有限元分析, 校核重要构件强度,确保其实际运转时所产生变形和所受应力均处于许可范围内, 保证机构在实际运行中的安全和稳定.
提出一种在二维平面内快速响应避障与刹车的算法应用系统.采用树莓派为核心控制器件, 利用激光雷达接收实时障碍信息, 监测车辆与障碍物的距离, 以达到自动控制车辆的前进与刹车.在软件设计上, 建立存储空间小的不定长地图, 并设计响应速度快的最宽无障区算法, 进行避障规划.当遇到避无可避等突发状况, 则立即响应紧急刹车功能, 以保障车辆安全.
织物漂白实验是纺织品染整的必要前处理工艺, 要求学生通过实验, 能掌握常用漂白剂漂白的工艺及漂白主要作用原理, 掌握织物漂白效果的测定方法, 了解漂白对织物强力的影响.实验设计以大豆蛋白平纹针织物的漂白实验为例, 学生分组实验, 得出几种常用漂白剂针对大豆蛋白织物漂白最优工艺, 并分析讨论其工艺的优缺点及适用情况.
培养具有现代创新思维、多学科交叉融合能力的新型产业急需的复合型人才, 面向新工科的综合性实验教学改革是一个重点突破方向.在本科教学中, 结合实验设计、仪器原理、算法原理、计算机编程, 有目的地开发了多个综合性的仪器分析实验, 搭建了培养多学科交叉融合能力的平台, 形成了一套较完整的实验设计和教学方法, 多年来的实践证明教学效果良好.
生药学实验是通过实验教学让学生加深理解和复习巩固课堂理论知识的环节.实验内容多以显微鉴定为主, 将“海藻多糖的含量测定方法”引入到生药学实验中, 增加了生药含量测定的内容.实验在《中国药典》法定执行标准的基础上, 对提取、醇沉、比色等关键步骤进行优化, 使之适用于本科生实验教学.研究结果发现, 该实验专题应用于本科生实验教学是可行的, 使学生掌握中药海藻中多糖含量测定方法的同时,还对海洋多糖的研究有了初步的了解和认识, 为他们以后的课题研究打下良好基础.
随着机器人技术的快速发展, 机器人操作系统 ( ROS) 广泛应用到机器人领域.在机器人创新实践课程的建设上, 将ROS引入到机器人创新实践课程中, 以传感器平台、工业机器人平台和移动机器人平台为基础, 采用考核监督机制, 开展演示性先导课、模块化实验教学以及综合实践项目.该课程丰富了学生的创新实践能力培养的途径, 对其创新实践能力的培养发挥了重要的作用.
在校园网基础上, 引入运营商代拨接入服务, 是目前解决校园网出口带宽、用户流量资费等供需矛盾的重要手段.当前与运营商真正开展此类服务合作的学校大多集中在高职院校, 且往往涉及到线缆的重新铺设, 校园网自建自营高校还较少涉足.以校园网自建自营的高校为研究背景, 提出将校园无线网络作为改造切入点, 以与运营商共享无线物理链路的方式, 将运营商引入高校合作的新运营策略.从管理、技术、用户身份认证和网络安全四个方面提出了多运营商共享的校园无线网络改造思路, 研究了实现原理和改造后的无线网拓扑结构.以南开大学为例,
为提高精密机械及仪器综合实践教学效果, 分析了存在的问题及改革需求, 构建了基于OBE理念的精密机械及仪器综合实践教学架构, 主要包括实践教学目标体系、内容体系、数字化管理、实践质量保障与监控和考核评价五部分.经过4年的教学实践与逐步完善, 实施效果表明: 该综合实践教学体系层次分明、模块设置合理、目标明确, 有利于培养学生复杂工程问题分析、系统设计与开发及解决问题的综合能力, 对深化实践教学改革具有良好的示范作用.
实验教学是培养药学专业学生技能和创新实践能力的一种有效途径, 在高年级学生中开展自主创新性实验教学纳米材料制备和表征, 可以使学生更好地了解新型材料的发展与应用, 拓展知识储备, 以适应不断增加的特色专业.开设新型实验教学可以转变学生的学习态度, 激发学生学习兴趣, 提高学生学习的积极性和主动性, 提高实验教学效率, 同时还可以让学生了解科学发展动态, 以适应新教育形势的需要, 成为更优秀的药学人才.
围绕快速、精确的晶体结构测定实验, 开展了能量色散X射线衍射型晶体结构测定实验系统的仿真研究.基于X射线衍射原理, 构建了实验系统的仿真模型, 以系统角度展宽及探测器能量分辨率作为响应函数, 仿真得到了晶体的衍射能谱, 分析了X射线光源辐射谱、系统结构、探测器能量分辨率对衍射能谱分布的影响.根据仿真结果, 优化设计了系统的光学结构, 仿真能谱与实际测量结果基本一致, 实验系统的能量分辨率可达32, 能够用于晶体结构的精确测定.