以生活痛点为驱动性问题的项目式实验教学实践——深色和浅色衣物混洗串色

在项目式教学中,驱动性问题的设计和实施是保证项目式学习高效运行的关键。以生活痛点“深色和浅色衣物混洗串色”为真实情境,开展驱动性问题的设计和实施策略研究,开展基于实验教学目标达成度的驱动性问题反思与再设计研究,对轻化工程专业实验教学进行创新改革尝试,以突破传统的验证性实验教学的弊端。     

酶注射式葡萄糖生物传感器建模方法研究

建立了酶注射式生物传感器的机理模型,并通过实验验证模型精确性.用传感器检测1和2 mg/mL葡萄糖溶液得到电压数据,通过数据拟合确定模型参数.将浓度值3 mg/mL带入模型得到预测曲线,再将其与传感器检测数据拟合后曲线进行比较,验证模型精确性.结果表明,参加反应的酶液米氏常数Km为1.97,数学模型与实际传感器工作模型相关系数(R2)为0.998.     

结构参数对高温超导绕组线圈磁化损耗影响分析

为了研究高温超导电力设备的绕组密度对其磁化损耗的影响,优化绕组线圈结构,减小交流损耗。利用有限元仿真软件,建立了多匝双根单饼线圈绕组的二维轴对称模型。在外加交变磁场条件下,分别改变超导绕组线圈匝数、匝间间距,分析磁化损耗的变化规律。结果表明,线圈间存在屏蔽作用,在一定范围内,超导线圈匝数越多,磁化损耗越小,匝间间距与超导线圈的磁化损耗正相关。     

紧凑式多光谱成像系统设计和优化

针对快照式多光谱系统存在体积大、光路复杂的问题,从孔径分割多光谱成像系统模型出发,设计出由复合前置光学元件、阵列孔径光阑、微透镜阵列、阵列滤光片和图像传感器组成的紧凑式多光谱成像系统,总体尺寸优于12.4×8×8(mm)³。利用阵列孔径光阑克服了垂轴色差大、视场小和光能利用率低的问题。系统在480～650nm波长范围内视场角20°、F/#0.4、焦距2.5mm、总长12.4mm、单通道MTF在153lp/mm大于0.35、畸变小于0.23%。与现有技术对比,该系统兼顾了像素分辨率、光谱分辨率和时间分辨率,实现了单通道500×400的像素分辨率和6.8nm的光谱分辨率。与计算重构成像系统相比,其直接成像的方式确保了系统的高时间分辨率;且具备小型化、轻量化和低成本的特点。     

R245fa水平管内流动沸腾特性的实验研究

实验研究R245fa在水平管内的流动沸腾传热特性,分析了不同饱和压力下质量流速、热流密度和入口干度对R245fa在水平管内的两相流动沸腾特性的影响。此外,将实验数据与预测关联式进行了对比,Fang(2017)关联式的预测结果较高,对R245fa在10 mm不锈钢管内沸腾换热具有较好的预测,研究结果对工程应用具有一定的指导意义。     

结构材料对传导冷却超导磁体励磁稳定性影响

针对NbTi线材绕制的7 T无液氦传导冷却低温超导磁体,利用有限元方法对励磁过程中超导磁体结构材料内部的涡流损耗进行计算;对比不同材料的低温比热容、热导率和电阻率,利用有限元软件对不同结构材料超导磁体励磁过程进行仿真,得到磁体内部的涡流和温度分布以及不同励磁速度对超导绕组温升的影响。结果表明,磁体最大允许励磁速度与结构材料的低温电阻率呈正相关,超导绕组的最高温度随励磁速度线性变化。     

二维有限元方法研究石墨烯环中磁等离激元

石墨烯等离激元是决定石墨烯光学性质的重要元激发,拥有一系列优异的特性,其通过外置电场的动态可调性最引人注目;石墨烯具有很强的磁场响应(如室温观测的量子霍尔效应),因而磁场可作为一个新的调控自由度,形成的准粒子叫作石墨烯磁等离激元.鉴于石墨烯的二维属性,石墨烯磁等离激元的研究大多采用三维近似,即将石墨烯等效成厚度很薄的三维块材,该处理方案需消耗大量的计算资源.本文在准静态近似下,围绕库仑定律和电荷守恒定律,构建了高效的二维有限元方法,自洽地求解石墨烯面内的积分微分方程,并提出本征值损失谱表征准粒子的激发.利用二维有限元方法,探讨了4类石墨烯环中磁等离激元的激发;最低阶的偶极共振都支持磁等离激元的对称劈裂,在孔很小时,其对模式劈裂的影响可忽略,但当孔的尺寸变大时,内外边界的相互作用将抑制模式劈裂,并最终导致其消失.     

“海水提镁”项目式教学设计与实践*

依托广西北海市丰富的海洋资源,创设了“在北海能否建提镁厂”的驱动性总任务,师生合议将任务规划为3个大问题和6个子任务。学生采用信息收集、分类、比较、推理、实验、系统分析等认知策略,最终以ppt的形式进行成果汇报,通过组间评价、核心问题讨论、决策性问题辩论等方式逐步落实项目目标。     

大学有机化学“五维度”教学新策略——以“芳烃的亲电取代和亲核取代反应”为例

介绍了大学有机化学“强理念、重思维、活课堂、共育人、乐钻研”五维度教学新策略的内涵与实践。以线下教学为主,腾讯会议和慕课为辅助,践行“有机化学是科学也是艺术”的教学理念;采用多循环“疑探式”教学方式,辨析亲电试剂和亲核试剂的多样性;注重培养学生多种科学思维的综合运用;强化“文献预习”“练习讲解”“综合作业”“师生互动”等多个教学环节,加深学生对知识的理解与应用,提升学生在课堂中的参与度,着重培养学生的科学思维和人文素养、自主学习与团队合作精神。     

基于实践创新素养发展的高中教学设计——以“合成高分子”为例

实践创新素养是中学生核心素养的重要组成部分。以选择性必修模块3中“合成高分子”内容为例,以“棉粮争地”问题为背景,以项目式研究的形式在化学课堂上进行实践创新素养的教学尝试,并取得较好的结果。同时还引入了班内分层教学的尝试,为因材施教进行了有效的尝试。