实验室建设思路 实验室是中学教育中的重要组成部分,是新世纪培养创新人才,提高学生实践创新能力,实施素质教育的重要基地。我国2001年颁布《基础教育课程改革纲要》，启动基础教育课程改革。本次课改的一个明显特点是首次明确强调培养学生科学素养、探究能力、问题解决能力的目标。近年来,对学生科技创新实践能力的培养已越来越引起学校校的重视，利用科技创新实验室重点培养学生的“三能，三创”（动手能力、实践能力、创新能力、创新意识、创新精神、创造潜力），鼓励学生进行创新性的学习和研究。在此背景下，传统实验室已经不能满足新的课程标准下的实验教学的需要。因此建设科技创新实验室，已经成为开展实验教学、培养学生科学素养和探究能力的必不可少的配套设施。科技创新实验室是培养学生实践创新能力和开展课外科技活动的重要基地，也是展示学生实践创新成果的重要窗口,为学生锻炼实践创新能力提供了基本保障。 编号 名称 01 地球结构探秘 02 音量比赛 03 磁力转盘 04 无规则摆锤 05 拍出音阶 06 铁花 07 飞轮蓄能 08 光的反射 09 磁椅 10 爸爸的鼻子 11 菲涅尔透镜 12 菲涅尔透镜 13 磁性液体 14 齿轮传动 15 彩色的影子 16 磁悬浮 17 电视机与磁力 18 钉床 19 电影的原理 20 大称 21 动物叫声 22 电磁加速器 23 电磁秋千 24 电磁筋斗 25 地震台 26 电磁乒乓 27 地球构造 28 电风转筒 29 大视野立体图 30 多像镜 31 动量守恒 32 典型齿轮传动 33 典型机构 34 动物的眼睛（鱼） 35 动物的眼睛（昆虫） 36 翻转镜像 37 菲涅尔透镜 38 发电锚 39 仿真雷电 40 复合摆 41 风力发电 42 付柯沙摆 43 梵天之塔 44 方车轮 45 分形艺术 46 风力表演 47 法拉第笼 48 风速演示 49 风洞升力 50 方程花 51 防弹玻璃 52 防弹衣 53 反应能力测定 54 浮动环 55 反射抛物线 56 拱桥 57 滚环 58 光导 59 龟兔赛跑 60 滚出直线 61 滚直线的小球 62 光学转盘 63 惯性摆车 64 光纤传声 65 光柱 66 惯性摆波（横波） 67 光学隧道 68 概率演示 69 光的分解 70 不可思议的三角形 71 会飞的碗 72 太阳能发电 73 看谁跑得快 74 像素点 75 花朵绽放 76 一窗两景 77 平衡测试 78 悬浮环 79 奇妙的乐器 80 光压风车 81 画图形 82 合成色彩 83 混色板 84 混沌摆 85 喊泉 86 辉光球 87 含羞球○188 无形的力（弧形） 89 无弦琴 90 无底洞 91 歪手投篮 92 万花筒 93 握力 94 悬浮球 95 漩涡 96 戏水鸭 97 旋转秋千 98 相对运动 99 形影不离 100 运动总动员 102 音频小屋 103 隐身术 104 圆盘的惯性 105 眼的余光 106 运动中的骨骼 107 雅各布天梯 108 鱼洗 109 液体中的气泡 110 缘分台 111 颜色差 112 荧光棒 113 眼睛盲点 114 液压千斤顶 115 越快越好 116 一笔画 117 运动中的感觉 118 液压传动 119 自己拉自己（多人） 120 自己拉自己（单人） 121 正交十字磨 122 锥形上滚 123 撞球 124 自立的球 125 最速降线（双轨） 126 自然数平方规律 127 站不齐 128 粘不离闲 129 重锤 130 转椅 131 柱波 132 转盘 133 安培力转盘 134 伯努力吸盘 135 拔河 136 比臂力 137 变形窗 138 变形棍 139 波的产生（纵波摆） 140 波形演示（机械演示） 141 比大小 142 本纳姆圆 143 变色龙 144 不许动 145 棒打鸳鸯 146 波浪发电 147 伯努力悬浮 148 不可思议的三角形 149 布朗运动 150 错觉画 南京师范大学课程资源研究所 邮政编码：210009  地　　址：南京市宁海路122号南京师范大学信息技术楼   公司电话：025-83204284， 83302681， 83301983  公司传真：025-83302681转8028  手　　机：13405879778 联 系 人：王老师  网　　址：http://www.kczyyjs.com 电子邮件：wangkefang@163.com QQ号码：2269329198

在巡检条件下，实现多物理量融合的钢轨病害动态检测技术。采用复合电磁技术检测材料表面和内部的宏观伤损；采用巴克豪森技术测量缺陷产生前的残余应力、材料状态改变、表面早期伤损；应用相控阵超声技术检测钢轨内部缺陷，并实现焊缝的精确定位及智能化全尺寸高效检测。实现覆盖诸如钢轨（含焊缝）等重大设施及新型材料全尺寸、全寿命周期的健康状态综合检测。 高速铁路损伤检测：实现80-350km/h的高巡检速度下对轨道不同阶段损伤的检测，提高轨道安全性； 智能制造质量检测：实现新型加工、增材制造中加工质量无损检测，提高智能制造的加工水平； 结构智能健康监控：实现钢轨、桥隧、航空航天设施关键部位故障状态监控，提高重大设施寿命。 技术优势 巡检试验转台的速度提升至350km/h，填补了国内350km/h速度等级巡检试验转台的空白。首次在国内研究了350km/h高速及不饱和状态下铁磁性材料动态磁化过程机理。采用电磁、涡流、图像等无损检测核心关键技术，研究各种材料的伤损缺陷对检测信号的影响，克服使用环境、高速运动对检测系统的影响，在高速及重载铁路应用条件下，对服役钢轨表面、亚表面以及一定深度的裂纹缺陷损伤进行快速巡检，构建高速钢轨裂纹巡检设备，实现对铁路钢轨裂纹缺陷形貌参数等相关数据信息的快速获取、损伤程度判别，并进行故障预警和寿命评估。研究基于复合电磁效应、超声波、激光、图像融合的钢轨巡检及实时分析技术，实现病害特征识别与缺陷重构。通过分析铁磁性材料磁化过程，抑制巡检中检测探头的振动、提离效应、材料属性以及使用环境对钢轨表面检测结果的影响；基于多物理量数据的融合分析，精确识别钢轨缺陷产生前的残余应力、早期伤损等多种病害。通过使用超声技术实现焊缝精确定位及全断面相控阵高效检测。

离子加速器与透射电镜耦合设施可以在离子束辐照样品产生高剂量率位移损伤的同时对材料中的微观结构和成分变化进行实时原位的观察与分析，因而能揭示辐照过程中点缺陷迁移，凝聚等动力学过程以及在纳米尺度上材料各种结构变化的临界辐照剂量，获得实验数据，配合计算机模拟验证或建立辐照效应的动力学模型，为开发新型抗辐照材料提供科学依据。由于反应堆材料中嬗变产物（主要是氢和氦）与中子所致的位移损伤往往按特定比例同时产生，单离子束辐照不能观察到氢、氦与位移损伤的协同作用，世界核电强国都在兴建能同时模拟位移损伤和氢、氦协同作用的三离子束辐照装置。但多离子束与透射电镜联机受到电镜极靴空间和电磁场的限制，困难很大，最先进的此类设施也只能同时引入两个离子束。本项目研制先进的氢、氦同轴低能离子注入机，将氢、氦与产生位移损伤的中能重离子（400 keV)同时引入透射电子显微镜，即将建成世界上最先进的辐照效应实时原位分析装置。

在巡检条件下，实现多物理量融合的钢轨病害动态检测技术。采用复合电磁技术检测材料表面和内部的宏观伤损；采用巴克豪森技术测量缺陷产生前的残余应力、材料状态改变、表面早期伤损；应用相控阵超声技术检测钢轨内部缺陷，并实现焊缝的精确定位及智能化全尺寸高效检测。实现覆盖诸如钢轨（含焊缝）等重大设施及新型材料全尺寸、全寿命周期的健康状态综合检测。高速铁路损伤检测：实现80-350km/h的高巡检速度下对轨道不同阶段损伤的检测，提高轨道安全性；智能制造质量检测：实现新型加工、增材制造中加工质量无损检测，提高智能制造的加工水平；结构智能健康监控：实现钢轨、桥隧、航空航天设施关键部位故障状态监控，提高重大设施寿命。技术优势巡检试验转台的速度提升至350km/h，填补了国内350km/h速度等级巡检试验转台的空白。首次在国内研究了350km/h高速及不饱和状态下铁磁性材料动态磁化过程机理。采用电磁、涡流、图像等无损检测核心关键技术，研究各种材料的伤损缺陷对检测信号的影响，克服使用环境、高速运动对检测系统的影响，在高速及重载铁路应用条件下，对服役钢轨表面、亚表面以及一定深度的裂纹缺陷损伤进行快速巡检，构建高速钢轨裂纹巡检设备，实现对铁路钢轨裂纹缺陷形貌参数等相关数据信息的快速获取、损伤程度判别，并进行故障预警和寿命评估。研究基于复合电磁效应、超声波、激光、图像融合的钢轨巡检及实时分析技术，实现病害特征识别与缺陷重构。通过分析铁磁性材料磁化过程，抑制巡检中检测探头的振动、提离效应、材料属性以及使用环境对钢轨表面检测结果的影响；基于多物理量数据的融合分析，精确识别钢轨缺陷产生前的残余应力、早期伤损等多种病害。通过使用超声技术实现焊缝精确定位及全断面相控阵高效检测。应用范围:（1）获得国家科技部重大科学仪器开发专项重大科学仪器开发专项“在役钢轨缺陷综合检测监测设备开发与应用”、国家自然科学基金委员重大科学仪器开发专项“钢轨接触疲劳及裂纹多物理高速巡检监测技术攻关”铁路总公司重大课题“高铁钢轨浅表层缺陷快速检测关键技术研究及装备研制”等项目支持。（2）作为关键核心设备应用于中国铁路总公司新一代国产大型高速钢轨探伤车GTC-80，累计巡检里程已达1万公里以上。发现各类型缺陷，如裂纹，剥离，磨损等400多例，通过了铁路总公司的关键技术鉴定，实现进口重大装备替代。（3）30km/h的双轨电动探伤机器人，集成环境感知、智能巡检、大数据处理与无线传输等功能，实现无人监控下的长距离自主运行，用于城市轨道巡检，已应用于南京地铁、西安地铁等。（4）智能制造质量检测技术应用于宝武集团宝日冷轧钢板厂（世界最大冷轧钢板生产线）钢板加工性能在线自动检测。（5）结构智能健康监控技术应用于京沪高铁CRTS-Ⅱ型轨道板健康监控（上海铁路局科技进步一等奖）、金温高铁沿线光纤监测（全国首例）、贵广客专K75+431双线特大桥沉降监测、芜湖地铁1、2号线安全监控系统；（6）挑战杯全国大学生课外学术科技作品竞赛特等奖，创青春全国大学生创业大赛金奖，第一届中俄工业创新大赛二等奖。

该机选用手扶拖拉机为配套动力，动力消耗小，便于在丘陵山 地行应用。综合采用可调升降机架以及挖掘深度调控技术和浮动式振动抖土技 术，有效提高挖掘深度稳定性和薯土分离效果。配套动力 8.8kW；收获幅宽 700mm； 生产率为 0.10 hm2/h； 损失率≤5.0 %；伤薯率≤5.0 %。与国内外同类机具相 比具有挖掘深度调节方便、作业稳定、薯土分离效果好等优点。该机已有青岛 市洪珠农业机械有限公司组织批量生产，在四川、贵州、山东、内蒙古等地广 泛推广应用。 产品研发显著提高了我国马铃薯的机械化水平，提高了相关生产企业的经 济收益和市场竞争力。项目产品，按每年生产 8000 台马铃薯收获机，售价按 3500 元/台计，每套成本 2500 左右，则生产企业年新增产值 2800 万元，可实现利税青岛农业大学科技成果介绍 2017 －65－ 800 万元，同时采用机械化作业后，还将大幅度提高劳动生产率、降低损失、缩 短耕、种、收时间，有利于劳动力向二三产业转移，增加农民收入。通过项目 实施可以有效提升西南、中南地区农业机械化水平。 

鸭茅（Orchardgrass ）是世界著名温带多年生牧草，目前被广泛利用于重庆三峡库区和云贵川等地。本 套成果包含鸭茅的规范种植、种子生产、平衡施肥、促进种子发芽技术、混播技术、混合青贮及家畜利用 等，技术体系完整，应用情况良好。 该配套技术成果包含重庆市地方标准2项、著作1部、sci收录论文4篇,5项国家发明专利。已发布的重庆 市地方标准为“鸭茅种植技术规范“（标准发布号DB50/T477-2012）和“鸭茅种子生产技术规程“（标准 发布号DB50/T478-2012 ）,集成三峡库区中高海拔地区以鸭茅为主的人工草地混播技术并申报国 家发明专利（申请专利号：201210164309.5 ） 0获得4项国家发明专利授权:一种促进鸭茅种子发芽的方 法、鸭茅的施肥方法、一种鸭茅的施肥方法、一种提高鸭茅种子发芽率的方法；研发团队还针对鸭茅开展混 合青贮并评估其饲用价值，开发岀针对山羊和绵羊的饲料配方，获得较好的家畜生产效果。 该成果在三峡库区及贵州省等地得到较好推广转化。

1 项目介绍近年来，汽车电子化程度的高低已成为衡量汽车综合性能和现代化技术水平的重要标志。自上世纪 80 年代以来，制动系统电控水平不断提高，出现了以 ABS、 EBD、 ESP 为代表的若干主动安全电子控制系统，广泛装配在各种类型的道路车辆上。这些电子系统最重要的特征是：技术附加值高性能评价标准苛刻可靠性要求严格以往由于开发过程具有较高的资金和技术门槛，此类产品的市场仅由少数几家欧美大型零部件商分割占据。在中国汽车工业飞速发展的今天，已有多家本土零部件厂商涉足这一巨大市场，推出了初期产品，获得了少量市场份额，但面临技术门槛、性能瓶颈和资金压力，迟迟不能取得有效突破。 目前商用车气压制动领域及乘用车液压制动领域均面临着普通 ABS 产品全面普及， ESP 等高端产品利润丰厚的良好市场态势，把握技术机遇、提升产品市场竞争力要从以下两方面入手： （ 1） 降低开发成本：缩短样机研发时间，争取市场主动权；降低测试（ 包括室内及道路实验） 费用，节约直接开销。 （ 2） 提高产品品质：保证产品在复杂行车状态下的控制性能，及实车环境条件下的电气性能及电磁兼容性能。 清华大学追踪汽车电子行业技术发展最新趋势，总结形成了一整套能够支撑 ABS、 ESP 等复杂电控单元（ ECU）开发的配套技术，涵盖产品开发——室内测试——道路匹配的各个阶段，尤其是硬件在环仿真（ Hardware-In-Loop Simulation——HIL 仿真）测试及 EMC 电磁兼容性测试两个关键技术领域取得了阶段性成果，有效缩短了产品开发周期并极大节省了测试费用。HIL 仿真测试技术： HIL 仿真测试是一种将全套 ECU+执行器硬件植入软件环境，通过软硬件协同工作实现运行工况逼真模拟的工程应用技术，被 Bosch 等著名厂商广泛采用，是业内公认的提高开发效率，降低开发费用的有效途径。我处开发的 HIL 测试设备可实现如下功能： （ 1） 测量制动系部件性能，指导 ECU 控制原理开发； （ 2） 构建室内车辆运行模拟环境，衔接道路测试； （ 3） 构建标准测试工况，实现同类产品同等条件横向对比； （ 4） 安全模拟极限道路运行工况，确定道路实验安全边界； （ 5） 安全模拟部件故障运行模式，评估部件失效对行驶安全的风险。 实际运用中， HIL 设备实现了 ECU 控制逻辑实现——室内 HIL 测试——道路定型三阶段的顺利衔接，大量 ECU 控制功能的验证及深入改进可在室内完成，不断丰富的仿真运行工况还有效的降低了产品开发对于道路试验的依赖，缩短了控制功能改进周期，降低了路试强度，控制了技术风险和成本膨胀。EMC 电磁兼容性测试技术： ECU 等电子部件在实车环境下的可靠性是产品品质的重要体现。制动相关电子产品在外界干扰下的故障运行将带来极严重的安全隐患。我处除有能力按照 ISO16750《道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验》等标准完成产品可靠性的一般性检验，还在汽车电子的电磁兼容性方向开展了着重以下两方面工作： （ 1） ISO7637-2： 2004《道路车辆由传导和耦合引起的电骚扰》标准测试环境建设引进瑞士 EM Test 公司 LD200、 UCS200、 VDS200 等测试设备，构建完成了能够进行较全面的车辆零部件 EMC 瞬态传导试验的正规化电子实验室，能够有效的模拟通过线缆传递的干扰甚至破环信号，是控制器 ECU 电气可靠性品质的有效保证手段。 （ 2） 特殊功能电路的专业化测试 针对电控制动系统的专门应用，对轮速调理、电磁阀智能驱动、电机控制单元等特定功能电路进行了针对性研究，提出了缩减成本、提升性能的若干备选技术方案。 现有大型设备： 经过多年实际使用及改进，已有能力设计制造适合多种车辆类型（客车、半挂列车、轻型乘用车等）、多种电控系统（气制动及液压制动 ABS、 ESP 等）的 HIL 仿真测试系统，运行中设备包括： （ 1） 商用车气压制动仿真测试系统 最大支持三轴商用车（可变形适合 6×6、 6×4、 6×2、 4×2 等配置）气制动系统的 ABS、 ASR、EBS 等控制器开发。 （ 2） 乘用车液压制动仿真测试系统 支持中小型乘用车液压制动系统 ABS/EBD(4S/4M 或 4S/3M)、 TCS、 ESP 等控制器开发。2 应用说明经过多年校企合作，在前述各种配套技术支持下， 已经实现了多款控制器 ECU 的开发并已向市场推广，除在研产品外，主要的产业化成果如下：商用车气制动 4S/4M ABS 控制系统商用车气制动 ABS/ASR 控制系统挂车/半挂车气制动 2S/2M ABS 控制系统乘用车液压制动 4S/4M、 4S/3M ABS 控制系统

1 项目介绍近年来，汽车电子化程度的高低已成为衡量汽车综合性能和现代化技术水平的重要标志。自上世纪 80 年代以来，制动系统电控水平不断提高，出现了以 ABS、 EBD、 ESP 为代表的若干主动安全电子控制系统，广泛装配在各种类型的道路车辆上。这些电子系统最重要的特征是：技术附加值高性能评价标准苛刻可靠性要求严格以往由于开发过程具有较高的资金和技术门槛，此类产品的市场仅由少数几家欧美大型零部件商分割占据。在中国汽车工业飞速发展的今天，已有多家本土零部件厂商涉足这一巨大市场，推出了初期产品，获得了少量市场份额，但面临技术门槛、性能瓶颈和资金压力，迟迟不能取得有效突破。 目前商用车气压制动领域及乘用车液压制动领域均面临着普通 ABS 产品全面普及， ESP 等高端产品利润丰厚的良好市场态势，把握技术机遇、提升产品市场竞争力要从以下两方面入手： （ 1） 降低开发成本：缩短样机研发时间，争取市场主动权；降低测试（ 包括室内及道路实验） 费用，节约直接开销。 （ 2） 提高产品品质：保证产品在复杂行车状态下的控制性能，及实车环境条件下的电气性能及电磁兼容性能。 清华大学追踪汽车电子行业技术发展最新趋势，总结形成了一整套能够支撑 ABS、 ESP 等复杂电控单元（ ECU）开发的配套技术，涵盖产品开发——室内测试——道路匹配的各个阶段，尤其是硬件在环仿真（ Hardware-In-Loop Simulation——HIL 仿真）测试及 EMC 电磁兼容性测试两个关键技术领域取得了阶段性成果，有效缩短了产品开发周期并极大节省了测试费用。HIL 仿真测试技术： HIL 仿真测试是一种将全套 ECU+执行器硬件植入软件环境，通过软硬件协同工作实现运行工况逼真模拟的工程应用技术，被 Bosch 等著名厂商广泛采用，是业内公认的提高开发效率，降低开发费用的有效途径。我处开发的 HIL 测试设备可实现如下功能： （ 1） 测量制动系部件性能，指导 ECU 控制原理开发； （ 2） 构建室内车辆运行模拟环境，衔接道路测试； （ 3） 构建标准测试工况，实现同类产品同等条件横向对比； （ 4） 安全模拟极限道路运行工况，确定道路实验安全边界； （ 5） 安全模拟部件故障运行模式，评估部件失效对行驶安全的风险。 实际运用中， HIL 设备实现了 ECU 控制逻辑实现——室内 HIL 测试——道路定型三阶段的顺利衔接，大量 ECU 控制功能的验证及深入改进可在室内完成，不断丰富的仿真运行工况还有效的降低了产品开发对于道路试验的依赖，缩短了控制功能改进周期，降低了路试强度，控制了技术风险和成本膨胀。EMC 电磁兼容性测试技术： ECU 等电子部件在实车环境下的可靠性是产品品质的重要体现。制动相关电子产品在外界干扰下的故障运行将带来极严重的安全隐患。我处除有能力按照 ISO16750《道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验》等标准完成产品可靠性的一般性检验，还在汽车电子的电磁兼容性方向开展了着重以下两方面工作： （ 1） ISO7637-2： 2004《道路车辆由传导和耦合引起的电骚扰》标准测试环境建设引进瑞士 EM Test 公司 LD200、 UCS200、 VDS200 等测试设备，构建完成了能够进行较全面的车辆零部件 EMC 瞬态传导试验的正规化电子实验室，能够有效的模拟通过线缆传递的干扰甚至破环信号，是控制器 ECU 电气可靠性品质的有效保证手段。 （ 2） 特殊功能电路的专业化测试 针对电控制动系统的专门应用，对轮速调理、电磁阀智能驱动、电机控制单元等特定功能电路进行了针对性研究，提出了缩减成本、提升性能的若干备选技术方案。 现有大型设备： 经过多年实际使用及改进，已有能力设计制造适合多种车辆类型（客车、半挂列车、轻型乘用车等）、多种电控系统（气制动及液压制动 ABS、 ESP 等）的 HIL 仿真测试系统，运行中设备包括： （ 1） 商用车气压制动仿真测试系统 最大支持三轴商用车（可变形适合 6×6、 6×4、 6×2、 4×2 等配置）气制动系统的 ABS、 ASR、EBS 等控制器开发。 （ 2） 乘用车液压制动仿真测试系统 支持中小型乘用车液压制动系统 ABS/EBD(4S/4M 或 4S/3M)、 TCS、 ESP 等控制器开发。2 应用说明经过多年校企合作，在前述各种配套技术支持下， 已经实现了多款控制器 ECU 的开发并已向市场推广，除在研产品外，主要的产业化成果如下：商用车气制动 4S/4M ABS 控制系统商用车气制动 ABS/ASR 控制系统挂车/半挂车气制动 2S/2M ABS 控制系统乘用车液压制动 4S/4M、 4S/3M ABS 控制系统

项目首先提出了鲜叶的水冷保鲜技术、开发出水冷保鲜摊青机。创新名优茶做形理论及技术，提出“固形”理论，开发出固形设备，实现名茶的机械化做形；在此基础上，开发出关键的连接以及在制品回潮等设备，集成电子量化进料、温湿度监测与控制、水分在线检测系统，利用PLC控制系统，研建出主要名优茶连续化、自动化加工成套生产线，并制定配套的标准化技术。提出加工过程的清洁化生产技术，通过开发除尘除烟炉和名优茶加工除尘设备，实现了名优茶的清洁化加工。提出名优茶的脱氧保鲜技术，研制出高效脱氧保鲜剂，延长货架期。采用“高校-茶机厂-茶厂-政府”四位一体的技术研发与成果推广新模式普及新技术与新设备。 1、提出了鲜叶的水冷保鲜技术，保鲜时间由传统的8小时延长至15小时以上。 2、创新名优茶做形理论及技术，开发出固形设备，开发出关键的连接以及在制品回潮等设备，集成电子量化进料、温湿度监测与控制、水分在线检测系统，利用PLC控制系统，研建出主要名优茶连续化、自动化加工成套生产线，并制定配套的标准化技术。 3、首创适宜于名优茶初加工除尘的回风式除尘器，除尘效果显著。 4、研制出一种高效茶叶脱氧保鲜剂配方，能显著提高保鲜剂的脱氧能力，有效延缓名优绿茶贮藏中的氧化过程，保持名优绿茶品质。该技术已经在生产上大面积推广应用。