虚拟物理实验平台建设的探索与实践

重点阐述了虚拟物理实验平台建设的主要内容,并对虚拟物理实验平台与传统实验进行比较,总结了虚拟实验平台的优势,最后对虚拟实验平台的教学模式进行了研究和探讨。     

量子力学虚拟实验的MATLAB演示

量子力学是一门较抽象的科学.为了更直观、形象地展示量子力学中的一些物理原理和实验现象,本文利用MAT-LAB软件搭建了一个量子力学的虚拟演示平台,可以生动地演示电子双缝衍射、量子隧穿效应、氢原子电子云和斯塔克效应等现象.通过相关物理参数的输入以及物理现象的演示,可以使学生在量子力学的学习中获得更直观的教学感受.     

大学物理实验线上教学的实践与思考

在2020年春季学期,受新冠肺炎疫情的影响,我校《大学物理实验》课程实施了线上教学。选择了科大奥锐的虚拟仿真实验作为线上实验平台,在教学过程中融入了网络直播课程、微课视频等教学方式并设计了基于学生能力考查的期末试卷。通过对比学生疫情前后的期末考核,发现采用这种教学方式的线上实验教学效果在学生的实验数据处理能力、实验学习能力、实验操作的理解等方面均与传统教学相差无几。但在文献阅读能力方面,由于学生"宅家"的过程中查阅文献不方便,文献阅读能力没有得到有效锻炼。这个结果为我们将来开展线上教学给予了一定的借鉴,尤其在后疫情时代,对于不能返校的留学生的物理实验教学方面更具有参考价值。     

基于Unity的激光全息法制作微结构的虚拟仿真实验开发

以新开设的多光束激光全息法制作微结构物理实验为对象,综合运用Unity,SolidWorks,WebGL等技术开发虚拟仿真实验平台.该虚拟仿真实验突破了传统封闭的实验教学内容,能够根据需要任意设计实验光路,产生高度有序、复杂多样的丰富干涉图样,具有形象、高效、实验成本低和开放性强等优点,为学生自主设计实验方案开展创新性实验探索提供了良好的平台,同时也为开展实体实验和虚拟仿真实验融合教学奠定了基础,有助于提高实验教学效果.     

工科物理虚拟仿真实验教学平台的建设实践

本文介绍了山东科技大学工科物理虚拟仿真实验教学中心建设历程。虚拟方正实验教学中心以山东省实验教学示范中心为依托,以创建国家级虚拟仿真实验教学中心为契机,通过围绕大学物理虚拟仿真平台的建设,从普通物理实验、近代物理实验和专业物理实验等几个方面展开系列工作,并提出虚实结合,有实有虚,实缺虚补的方针,对本校虚拟仿真实验教学方面建设所存在的问题及取得的成绩做了详细的叙述。     

基于国家物理虚拟仿真实验平台的实验教学改革与实践

基于虚拟仿真实验平台教学作为一种新的教学形态,在传统实验教学项目中融合了现代信息技术,拓展了物理实验教学的时间性和空间性,推动了新时代下实验教学的发展。本文针对传统物理实验教学培养创新人才存在的问题,以山东师范大学国家级物理虚拟仿真实验教学中心为例,通过对国家物理虚拟仿真实验平台的改革,探讨以培养技能型人才为导向的实验教学改革成效,为丰富其他高校物理虚拟仿真实验教学内容和形式,促进学生创新能力培养和提升物理教学质量提供新的思路。     

虚拟仿真实验辅助物理实验教学功能的开发

以物理实验教学的预习环节为例,对使用虚拟仿真实验的学生的学习结果(包括实验理论知识、实验操作能力)利用SPSS进行分析.分析结果表明,虚拟仿真实验一定程度上加深了学生对实验理论知识的理解,提升了学生的实验操作能力,使得物理实验课堂教学更加高效.并且通过对问卷调研的深入分析和参考目前空中课堂开展的相关研究,为利用虚拟仿真实验开展的物理实验教学提供依据.     

物理虚拟仿真实验教学中心建设与实践

统的基于真实操作的物理实验教学模式正面临一系列的困难,这些困难是包括我校在内的众多国内外高校所亟待解决的共同课题。为此,我校建设了大学物理虚拟仿真实验、VR虚拟仿真实验,基于"云"平台服务的远程虚拟实验等虚拟仿真实验系统,丰富了实验教学手段,促进了实验教学模式的改革。并以此为契机,获评辽宁省物理实验虚拟仿真教学中心。     

从PhET看国内高校物理虚拟仿真实验教学项目建设

PhET是国际知名的虚拟仿真实验项目,可以在线模拟物理等方面的实验。该项目基于广泛的教育研究,通过直观、类似游戏的环境吸引学生,激励学生通过探索和发现来学习。PhET项目是虚拟仿真实验成功的案例,对我国虚拟仿真实验项目建设有重要参考价值。分析了PhET项目在设计理念、技术手段、项目运营和使用效果等方面的特点,提出了国内高校现有物理虚拟仿真实验项目建设的努力方向。随着国家虚拟仿真实验教学项目共享平台(实验空间)的不断完善,各高校的物理虚拟仿真实验项目将会被弱化,只有发展特色的实验项目才能和实验空间相互补充、协同发展。     

激光全息微结构制作的虚拟仿真与实体实验融合的教学实践

利用多光束全息干涉法设计了全息微结构制作实验,综合运用Unity,3Ds Max,C#等开发了虚拟仿真实验平台,并搭建了相应的实体实验平台.将上述实验纳入近代物理实验教学,在教学过程中按照课前、课中、课后3个阶段开展虚拟仿真和实体实验相结合的教学实践和教学方法探索,该虚实融合的实验教学方法对于同类实验课程教学具借鉴意义,依托该实验开放性强的优势可以进一步开展大学生课外创新性研究.     

大学物理实验线上开设直播课的尝试、探索与思考

在新冠肺炎疫情防控期间,东北大学探索开展了线上物理实验教学模式,为学生提供了“MOOC看实验+虚拟仿真实验+在家动手做实验”的实验学习套餐.为提高学生的学习效果,尝试在哔哩哔哩平台开设大学物理实验的直播课.直播课弥补了MOOC教学师生无法实时互动的不足,将课堂教学与课后答疑进行了恰当融合.     

虚实结合的物理实验教学

实验教学如何借助虚拟仿真技术有效地提升教学效果,是实验教学界普遍关注的课题.本文结合自主开发的教学实验项目,介绍我校开展虚实结合的物理实验教学的理念和实践——一种既实又虚的实验教学新模式:在不削弱现有实验训练强度的基础上,通过虚拟仿真实验帮助学生对实验内容,特别是其中的难点,有更深入、更全面的理解,以期学生能掌握实验背后的物理及实验设计思路等.     

基于Unity3D的电流表改装虚拟实验系统

为了帮助线上物理实验课程的开展,同时进一步实现实验操作的上机考试,本文在Unity3D平台上设计开发了“电表改装”的虚拟仿真实验软件,使用软件可以进行电路连线和实际所有可控器件的调节,实现了实验过程的完全仿真,虚拟仪器在外观、操作步骤和精度上与教学使用的实验仪器一致,同时虚拟仪器配有简洁的UI界面,能够帮助学生在电脑上进行实验原理和实验过程的预习和复习.本文详述了虚拟仪器的设计方法和参数的选择依据.     

基于Unity 3D的霍尔效应实验虚拟仿真平台设计与实现

基于Unity 3D设计了霍尔效应实验虚拟仿真平台.该平台利用3ds Max构建三维模型,并将生成的FBX文件导入Unity 3D资源管理器,使用C#语言编写脚本,控制相应模型实现各种状态的动态响应,在Windows平台上运行实现霍尔效应实验.该虚拟仿真实验平台可激发学生的兴趣,提高学生的实验技能,改善教学效果,同时,解决了目前实验教学中普遍存在的硬件资源不足、仪器设备易损坏等诸多困扰.     

近代物理虚拟实验室的建设

近代物理实验所需设备昂贵、占地面积大,仪器内部结构不能看清楚,有些甚至还有一定的安全风险(如辐射)等原因,配备到实验室中有一定的难度,建设一个近代物理虚拟实验室,其中包括若干个虚拟实验,拓宽了物理实验的时空观,且不受场地的限制,增加了受训人员的实验有效时数,提高了效率,是传统实验的有效补充和完善.本文分析了近代物理虚拟实验室软件系统实现的重点及难点,介绍了系统的关键技术及实现方法.     

基于“互联网+”的大学物理实验教学改革与实践

随着互联网技术的飞速发展，传统大学物理实验教学已很难适用于新时代的复杂教学场景。针对传统大学物理实验教学的不足，分析并对比了线上与线下教学模式的优缺点，通过将线上教学资源、居家物理实验和虚拟仿真平台的联合使用，构建了大学物理实验线上智慧课堂，探索新型大学物理实验教学改革策略，以期改进传统实验教学模式，推进高校实验教学改革，提高学生的物理思维能力及独立实验能力。     

X射线衍射及结构相变原位表征虚拟仿真实验的设计与建设

X射线衍射是物理、化学等相关学科专业重要的基础和创新性实验项目,但X射线衍射相关实验具有较大的危险性和难度系数,因此基于"以虚代实和以虚验实"指导思想开发虚实结合的X射线虚拟仿真项目非常必要.本文从仿真实验的设计建设及教学应用角度,对X射线衍射虚拟仿真实验教学项目做分析介绍.使用者可通过线上虚拟仿真实验平台,了解X射线相关知识背景、晶体结构相关知识、X射线衍射晶体结构检测原理等,并开展层次化的X射线衍射基础型实验和创新型仿真实验,通过线上线结合、虚实结合的学习模式,有效地培养基本实验素养和创新思维能力.     

跨校区物理实验平台的教学可操作性

高校多校区建设迫切需要解决跨校区教学资源共享等关键问题,尤其以实现仪器设备(硬件)跨校区教学使用最具有挑战性.通过对传统教学设备技术改造,分别采用C/S和B/S结构创建了中山大学跨校区物理实验教学平台.通过配合基础物理实验“三层次”和近代物理实验“相关性”教学改革实践,体现了跨校区实验平台具有较高的教学可操作性,更展现了高等学校多校区实验教学平台建设的一种可行模式和途径.     

NB物理实验在初中物理实验教学中的应用——以“探究固体熔化时温度的变化规律”为例

初中物理"探究晶体非晶体熔化实验"这类实验中,由于实验条件苛刻,实验现象不理想,导致真实的实验较难开展.文章以这一实验教学为例,将信息技术融合到日常教学之中,采用NOBOOK物理实验软件的虚拟仿真实验模式,探究海波与石蜡的熔化特性.模拟利用普通温度计与温度传感器测量晶体与非晶体熔化时的温度变化规律.虚拟仿真实验既克服了传统实验的不足,又极大地提高了课堂效率和实验的教学效果,能为线上教学提供较理想的参考方案.     

大学物理实验网上教学模式

正1主要内容兰州大学物理实验教学中心于2013年开始建设虚拟实验室,在此基础上开展了大学物理实验网上教学模式的探索.本课程从实验教学的教学内容、教学模式、教学效果3个方面来探索网络教学平台在实验教学中的应用,有效地达到提高实践教学水平的目的,主要表现在:1)丰富实验教学内容,建立数字化的课程体系.优化教学内容,并采用文字、图片、视频、动画等方式,丰富了基础物理仿真实验、综合设计仿真实验、创新研究仿真实验的内容.