- 王玉红;周朋;张培豪;
海底地层钻探机器人主要依靠前端钻头向前钻进破土实现在海底沉积物中的探测，钻头的进给速度和转动速度与钻头所受的土壤阻力密切相关，进而影响机器人在土层中的运动特性。该文通过设计地层钻探平台，获得在钻进过程中钻头运动参数与其所受阻力的关系，以及钻头在真实工作条件下机器人运动参数与钻进力和扭矩的关系，并通过仿真计算进行验证。该实验系统包括试验台支架、模拟南海海底沉积物土壤参数配置的饱和黏土、可编程电动推拉丝杠机构、力学传感器装置及上位机软件系统。实验结果表明，在一定钻进深度范围，对于轴向阻力，在相同转速下，钻进速度越大受到的轴向阻力越大；在相同钻进速度下，转速越大受到的轴向阻力越小；对于扭矩，在同一钻进速度下，转速越大扭矩越大；在同一转速下，不同进给速度钻头所受扭矩差别较小。
2025年08期 v.42;No.348 45-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1439K] [下载次数：133 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 林起崟;王涛;丘铭军;庄健;邵衡;洪军;
针对轴承装配界面磨损失效导致高端装备性能降低、寿命受限的核心问题，该文提出一种基于粒子群优化算法的滚子母线形状优化设计方法，明确了HF-TK对数修形滚子在恒定压力下的形状参数，并将优化后HF-TK对数修形滚子与3种圆弧滚子、直母线滚子进行数值分析与实验对比，揭示了滚子轮廓曲线对界面应力分布的关键影响机制。研究结果表明：HF-TK对数曲线滚子通过端部渐进曲率优化，可有效消除轴承滚子边缘应力集中。在教学实施中，学生将参与数值分析、优化设计和实验验证等优化设计全流程，深度理解接触理论中曲率半径、载荷分布与装配性能的内在联系，提升学生对机械装配界面性能优化设计方法的认知水平。
2025年08期 v.42;No.348 51-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1568K] [下载次数：168 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 朱涛;高光亮;夏玲玲;梁广俊;
随着犯罪组织的活动形态和行动模式呈现出大数据特征，对公共安全管理工作提出了新挑战，迫切需要掌握针对犯罪组织的数据分析技术手段。针对犯罪网络分析这一新的研究领域缺乏教学实训的实际，该文设计了一个犯罪网络图数据挖掘实训方案：首先，构建了基于数据的犯罪网络交互式实训分析框架；其次，通过剖析犯罪活动基本二元结构，引导学生从多关系多属性角度扩展图概念，用集合的方式对犯罪组织进行形式化描述和建模；再次，以报案笔录的共现分析为例，提出一种基于共现方法的实体关联提取实验方法；最后，构建了犯罪组织网络特性指标，从全局和局部角度对犯罪网络进行特性分析，研究了网络度中心性对犯罪组织结构的影响，实现了对犯罪组织网络特性的提取。教学实践表明，学生通过该实训方案能较快掌握犯罪组织的网络分析基本流程、基础方法和实用技能。
2025年08期 v.42;No.348 62-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1661K] [下载次数：81 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 钱俊;沈洪垚;陈静霓;唐洁;
镁合金的化学性质活泼，传统的成形工艺（如铸造、塑性变形等）难以获得满意的控形-控性效果。为此，该文系统研究了电弧增材镁合金的成形工艺、组织性能和改性方法，以实现镁合金复杂构件的一体化成形。实验结果表明：电弧增材制造工艺参数对熔宽的影响由大到小依次为送丝速度（wire feed speed）V_f、焊接速度（welding speed）V_w、焊接电压U，对余高的影响由大到小依次为V_w、U、V_f，对接触角的影响由大到小依次为U、V_w、V_f，其中V_w和V_f的交互作用对余高的影响明显。在确定上述工艺参数后，该研究制备了组织均匀、性能优良的AZ91D镁合金薄壁构件。与铸态镁合金相比，电弧增材镁合金的晶粒更小，β-Mg_(17)Al_(12)相的分布更均匀，以层片状的二次β-Mg_(17)Al_(12)析出相为主，力学性能和抗腐蚀性能更好。
2025年08期 v.42;No.348 73-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 1679K] [下载次数：228 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 谢亚;李阳;
该文以正置激光扫描共聚焦显微镜机组（型号为Leica TCS SP8，简称SP8）为例，探讨激光共聚焦显微镜技术的成像原理，重点分析了影响激光共聚焦显微镜成像质量的因素，包括制备样本（如样本厚度、染色过程、载玻片和盖玻片的选择），以及采集图像时设置的各项参数（如物镜类型、针孔孔径、激光器功率、偏置、PMT增益和缩放等功能）。文章对用户在使用过程中常见的问题（如图像中出现波纹、图像过暗，以及荧光渗透等现象）进行了详细分析，旨在为相关领域的研究工作者提供理论指导和实践帮助。
2025年08期 v.42;No.348 82-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 2165K] [下载次数：126 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 金兆辉;申泽锐;秦海璐;梁镇东;解方喜;
为了探究氢直喷发动机凸轮驱动外开式喷射器的流量特性，该文自主研发了外开式氢气喷射器，搭建了定容燃烧弹光学试验平台与AMESim仿真平台，运用单因素分析法、田口法与方差分析，研究了供氢压力、背景压力、复位弹簧参数及挺柱活塞腔直径对气门升程与喷射量的影响。试验表明：挺柱活塞腔直径（权重71.59%）和复位弹簧预紧力（权重17.23%）是影响气门升程的核心参数，挺柱活塞腔直径从13.9 mm增大到15.1 mm可使气门升程增幅达80.00%，复位弹簧预紧力从560 N增加到600 N可使气门升程减小18.80%；供氢压力（权重56.51%）和挺柱活塞腔直径（权重30.02%）对氢气喷射量起关键作用，并且供氢压力和背景压力直接影响氢气喷射量，复位弹簧参数和挺柱活塞腔直径通过调节气门升程的动态响应特性，间接控制氢气喷射量，为外开式氢气喷射器的设计提供了参考。
2025年08期 v.42;No.348 95-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1495K] [下载次数：58 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 陈仲乾;王德光;杨明;梁成斌;
动态响应分析是评估桥梁在实际运营过程中承受动力荷载效应的关键手段，其精度与稳定性直接关系到监测结果的有效性。然而，现阶段广泛采用的接触式加速度计存在长期运行精度衰减、传感器漂移及周期性校准等问题，难以满足桥梁长期在线监测的需求。为此，该文提出了一种基于单应矩阵变换的非接触式桥梁结构动态响应测量方法，并设计搭建了集成加速度计与机器视觉技术的桥梁动态响应监测实验平台。利用圆形靶标的几何特性，实现复杂环境下运动靶标特征点的快速提取与精确定位；通过单应矩阵建立像素坐标与物理坐标之间的映射关系，有效补偿相机视角偏差带来的影响；结合傅里叶变换对提取的动态加速度信号进行频域分析，获取桥梁结构的振动特性参数。实验结果表明，该文所提方法在不同测量角度下均表现出良好的稳定性和高精度，与传统加速度计的测量结果高度一致，验证了方法的有效性与可靠性。该文为桥梁结构动态响应监测提供了一种稳定、经济、易部署的方法，为后续桥梁健康状态评估与损伤预警奠定了技术基础。
2025年08期 v.42;No.348 105-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1469K] [下载次数：95 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 崔哲;杨晖;张灿;王溪;王刚;
冰体中污染物分布会影响冷冻法的净化效果。该研究以30 000 mg·L~(–1) NaCl和葡萄糖模拟废水，采用单向冷冻制备冰样，结合Micro-CT显微成像与分段切割的浓度测量，揭示冰体中浓溶液包裹体分布与污染物浓度的关联规律。结果表明：冰体中浓溶液包裹体呈“顶部富集—中部平稳—底部上升”的三段式分布，对应污染物浓度呈现两端高、中间低的特征。顶部与底部盐度和COD(chemical oxygen demand)显著高于初始浓度，最低值出现在5%～10%结冰率区间，盐度为11 855 mg·L~(–1),COD为14 961 mg·L~(–1)。去除顶部5%冰层可显著提升净化效果，此时仅保留5%～10%结冰率区间的冰体脱盐率达60.48%，有机物去除率达50.13%。该研究为冷冻法处理高盐有机废水提供了污染物分布特征与工艺优化依据。
2025年08期 v.42;No.348 113-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 1419K] [下载次数：27 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 孙美洁;钟佳利;李江成;吕子奇;涂亚楠;周玲妹;解维伟;
该文基于煤可浮性评定实验，采用数理统计中的正交实验设计方法，通过四因素三水平正交实验设计，考察了捕收剂用量、起泡剂用量、矿浆浓度和单位面积充气量对煤泥浮选效果的影响，寻找出煤泥浮选的最佳实验方案。利用直观分析法和方差分析法对实验数据进行了综合分析，最终选择出最优浮选实验条件为B_3D_1C_3A_2。在实验设计、操作和数据分析过程中，在锻炼学生实践动手能力的同时加深了他们对煤泥浮选相关专业知识的理解，启发了他们的数理统计思维，提高了实验操作和数据分析能力。
2025年08期 v.42;No.348 120-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 1186K] [下载次数：69 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 商虹;郭丽华;李慧朋;彭佳;周友贵;
该文基于前沿技术研究，设计了一个基于化学、材料、能源等多学科交叉融合的创新实验。通过六乙炔基苯偶联反应，以金属有机框架（MOF）Cu-BTC材料为基底，利用原位生长技术制备了石墨炔（GDY）均匀包覆的Cu-BTC@GDY复合材料。对材料进行了结构与形貌表征，并将其用作锂硫电池改性隔膜。通过吸附实验及电化学性能测试，证明该复合材料能够有效抑制多硫化物穿梭效应，提升锂硫电池电化学性能。该创新实验不仅实现了先进碳材料GDY在MOF材料表面的原位生长，还探索了MOF/GDY复合材料在提升锂硫电池性能中的应用，有助于培养学生追踪研究热点、运用理论知识进行科学研究的综合能力。
2025年08期 v.42;No.348 127-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 1558K] [下载次数：116 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 方硕;侯长波;王立晶;刘云涛;邵雷;
为了提高MEMS微传感器的检测精度和检测范围，该文提出一种新型时分复用全差分电容检测接口ASIC(application specific integrated circuit，专用集成电路)。该ASIC采用新型时分复用全差分电容-电压转换器代替了传统的全桥传感结构，通过降低虚拟地节点的电荷转移增益，可以极大地抑制共模电压的影响。该文还采用了一种差分开关电容型可编程增益放大器。在连接MEMS微加速度计后，该接口ASIC的检测灵敏度达到1.342 V/g，检测范围达到±3 g。噪声性能和偏置稳定性显著提高，底噪为10.5μg/Hz~(1/2),4 h内最大输出变化量仅为0.3 mV，温度灵敏度比仅为0.007‰/℃。该接口ASIC还具有驱动电压低（5 V）、功耗低（7.5 mW）以及带宽大（1.5 kH_Z）等优点。相比于当前国内外其他文献的报道，该接口ASIC结构性能具有显著优势。所提出的时分复用全差分电容检测技术进一步提高了电容检测的精度上限，将显著推动高精度MEMS微传感器系统的发展与应用。
2025年08期 v.42;No.348 133-140页 [查看摘要][在线阅读][下载 1418K] [下载次数：66 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 李燕乐;韩富桢;栾晓娜;陈恒;杨成龙;李建勇;李方义;
成形-增材复合制造是一种先进制造理念，旨在攻克复杂特征薄壁构件制造的关键问题，在航空航天等高端制造领域具有广泛应用潜力。为推进该制造理念的深入发展，并助力新工科学生智能制造能力的培养，该研究基于复合渐进成形、激光增材等多类制造模块，充分利用机器人在成形与增材领域的高自由度优势，设计了一套成形-增材复合制造实验教学平台。该平台通过协同控制KUKA KR 500 R 2380渐进成形机器人和KUKA KR 50 R 2100激光增材机器人，高效实现了成形-增材复合制造工艺的集成。通过在成形-增材复合制造实验教学平台上开展试样制备与样件宏微观测试，验证了该平台具有可靠的成形-增材复合制造能力，能够满足复杂构件制造的教学与研究需求。最后进行了基于复合制造平台的实验教学方案设计，旨在全面提升新工科学生在智能制造领域的综合能力。
2025年08期 v.42;No.348 173-179页 [查看摘要][在线阅读][下载 1331K] [下载次数：134 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 陈飞雄;傅潇颖;孙文婧;邵振国;
针对传统电力系统碳流计算方法在网损分摊公平性和新能源降碳能力量化方面的局限性，提出一种基于功率分解的碳流计算仿真教学研究方法。该方法基于电力系统实际碳流计算特性，将电力系统分解为日前计划网和日内偏差网，有效解决了因预测偏差和功率波动导致碳流计算不准确的问题。在此基础上，设计了模块化的仿真实验案例，探讨了该方法在电力系统中的公平性。该教学案例有效结合理论知识与仿真实验，旨在提升学生对电力系统碳流相关理论的理解深度和认知水平，并培养学生的低碳环保意识和科研素养。
2025年08期 v.42;No.348 180-186页 [查看摘要][在线阅读][下载 1297K] [下载次数：248 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王鹏飞;吴赵骁;米彦;侯世英;周言;
该文设计了一个铜板与铝合金板电磁脉冲焊接过程板件动态变化测试实验教学方案。该方案通过采集分析放电电压、放电电流、碰撞速度和角度，实现焊接效果非破坏性评估，激发了学生的学习兴趣。通过分析放电电流波形，掌握欠阻尼放电特性及影响因素；计算碰撞前端点的速度和角度，揭示碰撞参数变化规律；结合焊接窗口，构建放电参数、碰撞参数与焊接效果的对应关系。该方案可强化学生对串联RLC二阶电路、非破坏性评估方法的理解，体现“两性一度”课程理念。实验操作简单、成本低廉，具有推广价值，可提升学生对电磁脉冲焊接技术的认知，增强学科交叉思维与科研素养。
2025年08期 v.42;No.348 187-194页 [查看摘要][在线阅读][下载 1443K] [下载次数：112 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 罗小燕;何赛赛;徐华志;杨丽荣;
为了让学生快速了解球磨机的运行特性，满足矿山装备智能化科教要求，依托国家自然科学基金项目设计了球磨机振动特性研究型教学实验，包括球磨机信号采集装置搭建、特征提取方法及深度学习算法应用等。按照填充率和料球比设置了16组实验，通过信号分析和深度学习工具提取信号特征，结合深度学习算法，选用公开的ResNet-34架构作为球磨机负荷识别模型，实验结果显示负荷识别准确率达到89.63%，满足实验教学要求。该实验设计让学生摆脱了纯理论学习的局限，成功将抽象的球磨机工作原理与实际的振动特性分析紧密结合，不仅有助于学生掌握信号采集、信号处理及深度学习算法等前沿技术，增强学生在工程实践中的创新能力，同时能促进科学研究与实验教学相结合的实验教学改革，契合绿色、智慧矿山对复合型人才的培养要求。
2025年08期 v.42;No.348 195-200页 [查看摘要][在线阅读][下载 1161K] [下载次数：55 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王萌;刘晓燕;罗海驰;徐戈;
大语言模型因强大的自然语言理解与生成能力，为解决实验报告评价过程中面临的效率低下、主观性强、评语模板化等问题提供了技术契机，但对实验报告内容进行系统性评价有待进一步研究与验证。该文以“人工智能应用”课程为例，首先基于文献分析和专家咨询构建了实验报告评价指标体系；然后，提出了基于少样本思维链的LLMs实验报告文本自动评价方法；最后，选取三个代表性的LLMs从评分一致性和评语质量两个角度，对自动评价方法有效性进行了验证。实验结果表明，该方法在三个LLMs上获得了较好的评分一致性，所生成的评语在可读性、相关性、准确性、个性化四个维度上均达到了较高的质量水平。该文希望通过探讨LLMs在实验报告自动评价方面的可行性，推动实验教学评价的智能化与个性化发展。
2025年08期 v.42;No.348 201-209页 [查看摘要][在线阅读][下载 1396K] [下载次数：282 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 闫昊;杨诗轩;冯翔;刘熠斌;陈小博;赵辉;杨朝合;
基于“科教融合”理念及相关科研成果，设计了“AuPt双金属催化氧化乙二醇制备乙醇酸”综合实验。该综合实验以高效合成乙醇酸为主要目标，探究了不同Au/Pt比对催化剂催化性能的影响，得到了最优Au/Pt比，通过材料表征探究了材料结构与催化性能之间的关系。该综合实验设计结合了多种学科知识，涉及材料制备、材料表征、性能评价等诸多内容，有助于巩固学生的理论知识，提升学生的科研素养，并在实践过程中培养创新思维、实践操作能力和批判思维，促进教学质量提升。
2025年08期 v.42;No.348 210-216页 [查看摘要][在线阅读][下载 1628K] [下载次数：224 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 施开波;杨勇;唐琳;
该文将SGC-Transformer网络的脑电情绪识别任务设计成创新性教学实验。提出一种用于脑电情绪识别的SGC-Transformer网络（SGCTNet），该网络可有效捕获和利用通道之间的关系。SGCTNet由多个SGCT块组成，每个块包含一个简单图卷积（SGC）和一个Transformer。具体来说，SGCT块首先通过SGC提取拓扑空间信息，然后使用Transformer根据拓扑节点的特征来学习节点之间的依赖关系，从而增强模型深度提取通道间关系的能力。此外，针对数据使用不充分问题，提出一种将历史收集的脑电（EEG）数据纳入训练集的数据整合策略，最终达到提高模型泛化能力的目的。该实验通过整合SGC和Transformer提高了系统的适用性，有助于增进学生对深度学习和脑机接口的理解。
2025年08期 v.42;No.348 217-224页 [查看摘要][在线阅读][下载 1371K] [下载次数：253 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 郭丰;付松;何俊;盖龙涛;陈培生;
数字化技术赋能实验教学是高等教育改革的重要方向。为提高数字赋能广度、降低终端教学成本，基于移动赋能构建的移动端微实验成为数字赋能实验教学的重要载体。移动端微实验具有微智能、微推送、微操作、微反馈、微服务的技术特征，与实体实验存在有限空间模拟、混合交互协同与复合实验增值的映射机理，其教学模式特征包括感知、敏捷、反馈及延伸。移动端微实验的设计标准涵盖原理真实性、体量适配性、内容线索性、经验一致性、交互易用性和过程游戏性，评价指标覆盖实验设计、实验过程和实验效果三个阶段。实践表明，移动端微实验教学环节对提高实验效率和实验教学质量具有明显促进作用，学生对移动赋能微实验表现出普遍性期待。
2025年08期 v.42;No.348 225-233页 [查看摘要][在线阅读][下载 1206K] [下载次数：69 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 邵菊芳;冷云伟;彭耀丽;朱红威;
以大学生创新训练计划项目研究内容为基础，设计了一个适用于本科教学的实验项目。该项目利用冠突散囊菌（Eurotium cristatum）固态发酵普洱毛茶（Ligustrum robustum），比较了普洱茶发酵前后水浸出物、咖啡碱、茶多酚、氨基酸、总糖、茶色素及水化果胶7种理化指标的变化，利用气相色谱质谱联用法（GC-MS）鉴定了两种茶样中的挥发性芳香物质成分。结果表明，发酵后的普洱茶7种理化指标含量发生了显著变化；毛茶和熟茶检出的芳香物质种类和数量均有差异，熟茶感官品质显著优于生茶。该项目将多学科实验技能与大型仪器使用结合起来，解决了学生实验技能单一和大型仪器设备服务对象有限等问题。学生在掌握微生物培养和观察、茶叶发酵、理化指标测定及GC-MS检测等基本实验技能的同时，进一步加深了对发酵过程中理化指标变化与感官品质之间关联性的理解，有助于培养学生的科研素养和创新意识。
2025年08期 v.42;No.348 234-241页 [查看摘要][在线阅读][下载 1352K] [下载次数：111 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王清洲;杨玲玲;王茗倩;马士宾;
公路隧道入口的“黑洞效应”可使驾驶员瞬时致盲，是诱发交通事故的重要因素，成为道路交通安全领域的重要研究课题之一。该研究基于隧道实车实验，设计了考虑遮阳棚长度和透光率的隧道缩尺眼动测试平台，揭示了遮阳棚设置对隧道入口驾驶员视觉适应的影响机制。研究结果表明，遮阳棚透光率梯度精细化设计能够有效缓解隧道入口处的“黑洞效应”，并能缩短其设计长度。该平台为学生提供了安全可控的实验环境，能够使其直观理解“黑洞效应”的生理机制，并掌握遮阳棚参数优化设计方法，为教学与实践融合提供支持。
2025年08期 v.42;No.348 242-249页 [查看摘要][在线阅读][下载 1392K] [下载次数：44 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]