- 王立鹏;王小晨;刘梦杰;孟浩;
任务规划算法是机械臂在未知环境下具备抓取能力的基础，为此提出一种基于三维体素—语义地图的机械臂虚拟空间任务规划方法。在获取完整点云场景的基础上，利用基于掩码区域的卷积神经网络实现目标检测与实例分割，构建由三维点云、语义信息、三维计算机辅助设计模型组成的体素-语义混合地图；优化A~*算法完成机械臂末端执行器最优路径规划，利用贝塞尔曲线完成轨迹优化；探究抓取不同几何体时的机械臂末端位姿，分解抓取、放置等复杂任务，形成基于语义驱动的空间任务规划。在虚拟空间通过仿真试验，表明了所提算法的有效性和快速性，同时该算法可支撑机械臂执行各种复杂的抓取任务，并提升机械臂的智能水平。
2024年03期 v.43;No.337 57-61+89页 [查看摘要][在线阅读][下载 638K] [下载次数：255 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：2 ] - 王蕾;焦提操;李震梅;刘洋;张厚升;李冠冠;
为促进科教融合，提升学生的实践能力，设计了不确定源荷对电力系统静态电压稳定性影响的虚拟实验教学，开展教学与科研互助的实验教学模式探索。虚拟实验以电压稳定性理论为基础，以小规模电力系统为仿真算例，仿真参数完备，有助于学生对复杂理论知识的理解和对科学问题的探索，了解当前新型电力系统电压稳定性的科技前沿，启发学生从仿真中体会“探索-分析-总结”的学习方法和从事科学研究的过程，培养学生的科学研究兴趣。该实验可作为电压稳定分析理论教学的有益补充。
2024年03期 v.43;No.337 62-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 744K] [下载次数：252 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：4 ] - 吕成兴;王子晨;于海生;陈健;杨智博;
针对机器人工程专业在移动机器人控制领域的理论与实践相结合的教学需求，利用机器人操作系统和Gazebo物理仿真引擎以及USVSim仿真平台，开发复杂海洋环境下无人船仿真教学平台。该平台实现了无人船的模型搭建、海洋环境扰动模拟、模型动力学参数辨识以及控制算法验证等功能。通过无人船仿真场景实验，表明了该仿真教学平台的可靠性与有效性，可弥补实验教学的不足，培养学生应对现实工程挑战的能力。
2024年03期 v.43;No.337 68-72+145页 [查看摘要][在线阅读][下载 583K] [下载次数：519 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 闻继伟;陈珺;栾小丽;徐琛;
针对计算机控制系统课程中控制算法设计与仿真实现，设计了基于CarSim/Simulink的控制综合实验方案。以4轮独立驱动小车为对象，要求学生熟悉其基本工作原理，并在非线性动力学模型基础上，进行局部线性近似，设计反馈控制器，模拟小车控制。使用CarSim仿真软件可直观地模拟调整4轮独立驱动小车的质量、质心位置和转动惯量等，实现个性化选择，搭建车辆模型；与Simulink接口互通，在Simulink中完成控制算法。实验设计旨在使学生夯实计算机控制系统的理论基础，并逐步过渡到控制工程，理论联系实际，培养其解决复杂工程问题的能力。
2024年03期 v.43;No.337 73-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 522K] [下载次数：490 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：4 ] - 孙伟峰;李小彤;
紧凑型地波雷达检测目标时回波信噪比低。应用传统的先检测后跟踪方法进行目标探测时，弱目标回波容易淹没在杂波和噪声中，出现弱目标漏检和虚假点迹误检，导致跟踪时易发生航迹断裂、误跟踪等现象，影响目标跟踪的连续性。为提升紧凑型地波雷达对海上运动目标的长时跟踪能力，建立检测器与跟踪器之间的信息动态交互机制，提出一种紧凑型地波雷达目标检测跟踪一体化方法。实验结果表明，与先检测后跟踪方法相比，所提方法跟踪得到的平均航迹时长增加了17.52 min。结合工程应用需求，在Matlab R2018b环境下开发了紧凑型地波雷达目标检测跟踪一体化实验平台，为紧凑型地波雷达海上目标探测实验测试提供了平台支撑。
2024年03期 v.43;No.337 78-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1012K] [下载次数：214 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：3 ] - 赵康;魏洋;丁明珉;董峰辉;郑开启;
以林区桥梁墩柱加固为例，基于现代教学理念以及虚拟仿真技术设计桥梁墩柱加固虚拟仿真资源，并实现在线共享。实验解决了土木类大型实验经费高、周期长、存在一定安全隐患的难题。结合虚拟教研室的建设，采取浸入式、自主式、交互式、探究式、反馈式教学方法相结合，探索开展虚拟综合性实验设计、实施以及教学评估，构建了混合教学模式下虚拟仿真实验教学体系。教学实践证明，通过虚拟仿真实验教学有利于混合式教学模式下学生的自主探究以及创新实践，全方面地提升了学生综合素质。
2024年03期 v.43;No.337 84-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 557K] [下载次数：207 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：2 ] - 刘晓莉;吕晶晶;陆春松;杨素英;陈景华;
在“人工影响天气”的相关课程教学中，构建虚拟仿真实验教学平台有助于学生深入理解基础理论知识，并对实际业务操作及催化方案设计、优化产生感性认识。虚拟仿真实验教学突破了室内教学时空及仪器设备昂贵的局限性，解决了自然界中不能对同一块云反复催化的实际困难，对云降水环境及人工催化过程高度重现，对理论教学体系及教学形式进行补充，完善了课程教学体系。此外，科技成果在教学和本科生科研创新活动的引入，进一步增强学生科技创新意识及学习兴趣，促进了科研创新型人才的培养。
2024年03期 v.43;No.337 90-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 357K] [下载次数：272 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：4 ] - 谢然红;徐陈昱;郭江峰;金国文;付建伟;
二维核磁共振(2D NMR)T_1-T_2测量在页岩油勘探中具有重要优势，但其数据处理与解释过程复杂，涉及抽象的理论知识。设计了一套基于Matlab图形用户界面的2D NMR T_1-T_2谱储层流体识别与饱和度评价实验仿真。仿真系统包括地层T_1-T_2谱模型构建、回波数据正演、回波数据反演以及流体识别与饱和度评价模块。通过输入不同参数，模拟得到页岩地层的T_1-T_2谱模型、回波数据、T_1-T_2谱反演结果以及页岩储层流体识别与饱和度评价结果。实验以直观、实用的方式向学生展示了基于2D NMR T_1-T_2谱的页岩储层流体识别与饱和度评价过程，增强学生对NMR数据处理与解释方法的理解，提高NMR教学效果。
2024年03期 v.43;No.337 94-98+110页 [查看摘要][在线阅读][下载 950K] [下载次数：678 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：6 ] - 柳长峰;王睿;李琦;
为了更好把握我国虚拟仿真教学研究历史和发展方向，通过检索中国知网(CNKI)数据库中虚拟仿真教学的相关文献，筛选出2000～2023年发表的1 508篇文献，运用文献计量方法，使用CiteSpace 6.2 R2软件对文章题目、作者、机构、关键词进行知识图谱的分析，结合信息提取对虚拟仿真教学研究现状及发展趋势进行分析。结果显示，相关研究文献量呈上升趋势且较为稳定，发表期刊和研究机构明显集中。关键词分析显示：高频关键词“虚拟仿真”和“实验教学”出现在2006年，2014～2017年间研究内容以实验中心(平台)的建设为主，2018年开始以课程建设、教学方式和体系、人才培养内容占优。在此基础上，将我国虚拟仿真教学和研究分为探索期、实验中心(平台)建设期和课程体系建设期3个阶段。
2024年03期 v.43;No.337 99-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 674K] [下载次数：678 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：7 ] - 李林;洪旭;宋新茹;刘俊龙;黄海西;周成卓;
基于MATLAB GUI图形用户界面设计了包含多种滤波成形方法的数字化核能谱获取仿真实验平台。该平台集成了核脉冲信号的基本预处理模块，同时采用尖峰脉冲成形、梯形脉冲成形和类高斯脉冲成形等常见的滤波成形模块以及幅度甄别模块。通过该平台导入实测核脉冲信号，能研究不同滤波成形方法在滤波成形、堆积分离、能谱能量分辨率和计数方面的特点，同时还可自定义成形参数研究参数的影响。该实验平台操作简单，能够将能谱获取过程中滤波成形算法和成形参数的作用以及影响规律直观地展示出来。
2024年03期 v.43;No.337 105-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 681K] [下载次数：195 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：2 ] - 刘潇;王志军;薛彬;
采用系统性文献综述法，收集来自Springer、SAGE、ERIC和CNKI等数据库的增强现实(AR)教育应用相关文献，从“数据来源”“评价指标”和“数据整合方式”对AR教育应用研究中多模态学习分析的应用情况做出解释并提出改进措施，以期通过优化学习分析手段更好地揭示AR学习的本质。研究发现，在相关研究中，多模态学习分析数据来源以文本测量为主，较为单一；评价指标基本涵盖多个维度，对较为复杂的思维水平缺少观测；数据整合方式多倾向于“一对一”,缺乏科学性。未来研究应努力实现数据来源在线化、评价指标高阶化以及整合方法关联化。
2024年03期 v.43;No.337 111-116+223页 [查看摘要][在线阅读][下载 455K] [下载次数：694 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 易层;丁树文;林丽蓉;石磊;谭文峰;刘凡;
构造运动与地貌教学内容具有时间尺度长、空间尺度大、动态演化复杂等特点，是“地质与地貌学”课程的重点和难点。通过实验虚拟仿真技术，建立构造运动与地质构造、地貌类型、我国典型地貌分布和地貌物质组成4个模块，由宏观、中观到微观模拟高风险、高成本、极端环境的实验，解决地质类实践教学难开展、地球深部不可见、学生难理解等问题，提升实践教学和人才培养质量。
2024年03期 v.43;No.337 117-121+134页 [查看摘要][在线阅读][下载 706K] [下载次数：279 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ]
- 黄昊翀;李子健;王亚芳;郑志远;孙德新;
红外数字全息是一种新兴的三维波前相衬成像技术。构建了短波红外同轴数字全息成像光路，采用角谱法重建了模拟及实验样品的复振幅分布；通过基于最小二乘法的相位解包裹算法和误差评价判据，量化了环境噪声对全息图像的影响。以仿真和实验结果验证了该技术作为一种高效易用的红外成像教学工具的可行性，并构建了实验流程体系。与传统可见光全息实验相比，其优势在于有效抑制了全息干板易被环境光污染等缺点。
2024年03期 v.43;No.337 151-157页 [查看摘要][在线阅读][下载 740K] [下载次数：304 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：7 ] - 魏燕;王素娟;
美国哈维·穆德学院(HMC)定位于“在博雅环境中开展科学与工程教育”,是一流本科工程教育的重要组织形式。通过对HMC工程教育课程目标、理论课程体系、实践课程体系的分析，认为其博雅工程教育的实践特征为：以学生中心教育理念为基点，培养全面发展的人；以通专融合课程结构为依托，对接多元培养目标；以跨学科研究与实践项目为载体，倡导知识服务社会；以跨界合作平台为支撑，凝聚多方教育合力。博雅工程教育对我国工程教育课程体系建设的启示为：厘清目标取向，培养学生工程社会观；锚定办学定位，创生工程特色通识课；重视课程实施，构建主体参与本位课；推进产教融合，强化社会责任导向实践。
2024年03期 v.43;No.337 158-164+218页 [查看摘要][在线阅读][下载 375K] [下载次数：415 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：2 ] - 张青青;李锐骁;袁会钧;
设计了间接位移测量综合实验。通过引入长标距光纤光栅(FBG)传感原理和间接位移测量原理，展示了基于长标距FBG传感的结构位移测量实验流程，并以简支梁动静态实验为例，指导学生设计并完成实验。基于长标距FBG传感技术的位移测量综合实验，测量了结构的应变和位移响应，揭示了结构应变和位移间的转换关系，解决了测量内容单一、技术不可靠以及成本高等难题，培养了学生理论联系实际和分析问题解决问题的能力，深化了学生对结构力学中力学原理的理解。
2024年03期 v.43;No.337 165-168+193页 [查看摘要][在线阅读][下载 604K] [下载次数：129 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 陈淑妍;孟霆;张晓峻;李平;王晓峰;孙晶华;
围绕“三海一核”领域培养可靠顶用创新型人才的目标，探索了新工科背景下大学物理实验多维度教学模式。维度1,增设融入新工科元素的高阶实验和创新实验类型，构建了多层次教学内容；维度2,采用线上线下混合式的多元化教学方法，形成课前、课中、课后物理实验研学新途径；维度3,采用3+1+N过程性多维考核方式，将科创竞赛纳入考核，提升过程性考核的占比，将课-赛-研-创有机融合到一起。3年的实施效果及学生反馈表明，该模式有效提升学生的实践能力、创新探索意识，提高了大学物理实验教学的达成度，为工科物理实验教学改革提供了一种新范式。
2024年03期 v.43;No.337 169-172+183页 [查看摘要][在线阅读][下载 385K] [下载次数：802 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：8 ] - 杨卓;樊吉;郑亚雯;刘保江;
为提升线上实验教学效果，建立了理论与实操相结合的线上多维度染整实验教学模式。该实验教学融合了实验视频、虚拟仿真、居家实验和线上讨论等多种教学手段，解决了线上实验只能看不能动的缺陷，弥补了课堂实验教学中无法试错的问题。从观察、思考、动手、反馈多角度培养，建立多维线上实验教学体系。实践表明，该实验激发了学生的好奇心和求知欲，使学生成为实验的主体，提高了学生设计实验及分析能力以及独立解决问题的能力。
2024年03期 v.43;No.337 173-178+183页 [查看摘要][在线阅读][下载 1240K] [下载次数：155 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：7 ] - 杨杰;邢鹏飞;孙树德;王生海;
为了满足工程教育专业认证对航海类专业人才培养的新要求，优化虚实结合的实验教学模式，以“液压起货机的操作与管理”实践环节为例，提出基于布鲁姆教育理论的船舶辅机混合式实验教学。在构建知识和能力目标的基础上，进一步增设价值目标，引导学生培养安全责任意识，树立正确的工程价值观念。根据虚拟系统和实物设备的教学优势开展教学活动，结合传统的实验考核方法与动态变化的实操题目实施教学评价，显著提高了学生的专业实践技能，对工程教育专业认证背景下轮机专业实践类课程的改革起到了推动作用。
2024年03期 v.43;No.337 179-183页 [查看摘要][在线阅读][下载 352K] [下载次数：531 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：9 ] - 康泽辉;孙丽娟;郑桂玲;张晓;
为了提升普通昆虫学实验教学质量，以DNA条形码技术为例，尝试将最新科研成果和技术与普通昆虫学实验教学进行融合。介绍了植物保护专业学生掌握DNA条形码技术的必要性，分析了在普通昆虫学实验教学中开展DNA条形码实验的可行性，在样品保存、DNA提取、PCR扩增、电泳检测、测序和分析等方面优化了以COI基因序列作为DNA条形码开展分子鉴定的具体流程，设计了开展DNA条形码专题实验或者将其与传统分类实验结合的实施和考核方案。DNA条形码技术的融入改变了普通昆虫学实验传统教学模式，也为探索创新性实验教学提供了思路。
2024年03期 v.43;No.337 184-187+212页 [查看摘要][在线阅读][下载 358K] [下载次数：344 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：3 ]