"层次化"虚拟仿真实验在《大学物理实验》教学中的应用与实践

按照现行"基础-综合-设计-创新"分类分层次的大学物理实验教学体系,构建了与之相适的"层次化"虚拟仿真物理实验资源平台,并对应现有大学物理实验系列课程开展教学实施。在明确的课程要求及有效完善的综合评价体系下,通过引导学生有效利用虚拟仿真实验资源,促进"虚实结合"教学模式的开展,在辅助实体实验教学,拓展学生知识广度,培养学生创新能力等方面获得成效。     

聚焦离子束系统虚拟仿真实验项目的建设与教学

主要对聚焦离子束系统虚拟仿真实验教学项目的建设和教学实践进行了总结和探讨。本实验针对扫描电子显微镜观测和离子束刻蚀沉积的相关实验内容在本科教学中难以真实实现的现状,开发了聚焦离子束系统仿真实验,能够开展样品制备和装载、扫描电子显微镜观测样品、离子束刻蚀和沉积、图像采集和图像处理系列仿真实验。实验教学活动中明显突出了学生的主体性以及学生综合素质和创新能力的培养,用于实验教学后,受到学生好评,选课人数多,已获评国家级虚拟仿真实验教学一流课程。     

测量放射性物质辐射强度的虚拟仿真居里实验

将获得诺贝尔奖的测量放射性物质辐射强度实验的理论知识、实验方法与虚拟仿真技术进行融合,设计了融入科学研究方法的虚拟仿真综合实验教学项目.通过构建全过程、多环节和沉浸式的在线实验教学环境,学生可以应用比较测量法等,掌握获得微小电荷量与饱和电流的实验方法,加深对放射性物质辐射强度测量原理的理解,体验科学发现的历程.     

核物理虚拟仿真实验教学平台搭建——基于开放式实验教学

针对高校核物理实验教学活动中辐射安全隐患造成课程开展不便,实验教学改革在本科人才培养中的切合等问题,重庆大学物理实验中心利用开放式实验教学网络管理系统,采用虚实结合的方式,开辟开放式核物理虚拟仿真实验教学的新模式,优化和发展核物理实验教学,突出学生在实验教学活动中的主体性,培养学生的创新能力和科学素养,该教学模式正用于试验教学,并已取得初步成效。     

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。     

民族高校物理实验教学中虚拟仿真实验研究与实践

大连民族大学隶属于国家民族事务委员会,是以工科和应用学科为主要特色的综合性民族高等学校。因此,不论是教学模式,还是教学方法,都要从实际出发充分考虑民族高等教育的特点。文章以大学物理实验教学中心为依托,针对我校大学物理实验教学模式中存在的问题,引入虚拟仿真实验教学平台,分析了虚拟仿真实验的特点和优势,探讨了虚拟仿真实验在大学物理实验教学中发挥的作用。实物实验与虚拟实验相结合的教学模式是未来民族高校大学物理实验教学的新方向。     

工科特色高校多样化基础物理实验体系构建

在高等教育普及化和“新工科”的大背景下,中国矿业大学基础物理实验课程在经典物理实验项目的基础上,引入了虚拟仿真实验、居家物理实验、物理探究式实验项目来实现了多样化的实验教学内容,并针对特定实验项目开展教学模式改革探索,同时实现了教学模式的多样化。满足了不同类型学生的多样化的实验课程需求。     

虚实结合的核物理综合实验系统的设计与教学实践

为解决核物理教学实验安全难题,设计了虚实结合的核物理教学实验仪器.采用先进的虚拟放射源、可重构理念和技术,通过虚实结合开发了放射源模拟器、教学通用型的多功能数字多道和实验控制系统,可对放射源及探测分析系统仪器及参量进行灵活的重构配置,拓宽传统核物理实验教学的内容.利用该系统可开设放射性测量的统计规律、闪烁体探测器与γ射线吸收、康普顿散射等10余个实验项目,学生可以重构实验系统,研究射线(粒子)与物质相互作用的规律.     

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。     

基于LabVIEW的电表改装与校准虚拟仿真实验的开发

虚拟仿真实验是现代实验教学的一个重要手段,它与真实实验可以紧密结合、相互补充.基于LabVIEW开发的电表改装与校准虚拟仿真实验由替代法测电流表的内阻、改装为大量程电流表、改装电压表、改装欧姆表4个实验组成,通过人机交互界面的设计、数值仿真程序设计,使学生获得与真实实验操作一致的学习体验,依据合理评价指标形成的算法规则还对学生的实验过程进行智能化的评价.该虚拟仿真实验突破了传统实验室的时空限制,极大地提高了学生物理实验的学习兴趣,促进学生动手实践.     

仿真实验在大学物理实验教学应用探讨

将仿真实验应用于教学工作特别是实验教学,必将极大地提高教学效率、改善教学效果。西安石油大学物理实验中心在购置"大学物理仿真实验Online版"基础上,面向全校理工科学生,开展了仿真实验教学尝试。本文对仿真实验在物理实验教学中的应用、存在的问题以及应对措施进行了系统的总结,为进一步将仿真实验列入正常教学计划奠定基础。     

基于核物理虚拟仿真实验平台的γ能谱测量

利用核物理虚拟仿真实验平台,开展了γ能谱测量实验,标定了γ谱的能量刻度.实验测量了~(137)Cs和~(60)Co的背散射峰能量,实现了对未知射线能谱的测定,验证了能量与峰位道址的线性关系.基于虚拟仿真实验平台的核物理实验,灵活多变,操作性强,学生可自主设计实验.     

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.     

光学虚拟实验系统研究

采用MATLAB技术,结合光学实验教学内容的特点,利用面向对象的方法开发构建了光学虚拟实验系统。该系统具有操作简单、界面直观、实验快速实施等特点。以空间滤波实验和偏振光实验为例,给出了设计思想和相应的仿真实现结果。学生通过对实验系统的操作,可以很快地掌握实验原理、内容和实验特点。该系统作为传统光学实验教学的补充,能够完成一般光学实验中难以实现的实验操作,使复杂的实验操作变得直观生动,提高了光学实验教学的效果,同时也为相关实验系统的设计研发提供了一条新的途径。     

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。     

真空技术虚拟仿真实验在教学中的应用

虚拟仿真实验在实际教学中充分发挥作用,并获得理想的实验教学效果,是信息技术应用在实验教学改革的一个重要目标。虚拟仿真实验不仅能够让学生在课前充分地进行实验认知和预操作,而且可以在实验课后检查自己在实际操作中出现的一些问题,从而使虚拟仿真实验贯穿于整个实验教学周期。本文讨论了真空技术虚拟仿真实验在实际实验教学中的应用。学生通过真空技术虚拟仿真实验的应用,更好地了解实验仪器的操作规范、实验原理的动态展示和实验步骤的反复操作,可以让学生充分了解真空技术的整个实验过程,操作注意事项,真空技术的重点和难点,以及实验课结束后检查核对实际操作过程。达到增加学生学习兴趣、理解原理、操作技能、提高教学效果的目的。     

重离子加速器中的原子核碰撞虚拟仿真实验的建设与应用

利用虚拟仿真技术,结合教学团队的科研成果,设计开发了重离子加速器中的原子核碰撞等一系列实验教学项目.这些实验项目能够在电脑上再现真实的实验场景,解除了实验场地、费用、防护等方面的限制,为培养学生的实验探究设计能力、开拓学生视野提供了重要支撑.结合虚拟仿真技术的特点,教师团队采用适应的教学方法进行授课,建立了完善的评价体系.经过3年的课程建设,该课程在学生培养、教师教学质量、推广应用方面取得了良好的效果.     

大学物理实验虚实结合实验教学模式的实践与探索

根据学校大学物理实验授课的经验,分析在实践教学中实操实验和虚拟仿真实验各自的优劣,在当前线上+线下虚实结合实验教学模式下,提出优化虚实结合实验教学模式的建议,提高实验教学效果。     

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.     

夫兰克-赫兹实验的计算机仿真

为了利用现代化的手段改进实验教学，我们研制了F-H实验的计算机仿真系统。该系统以计算机动画技术模拟了F-H实验的各种仪器。学生脱离现实的实验仪器，通过键盘操作完成实验操作。实验中教师专家系统随时进行指导和评估，加深学生对实验原理的理解。该系统把教材、教师指导、实验操作和学生的独立思考熔为一体，增加了实验的趣味性和可重复性，激发了学生做实验的热情，极大地提高了实验教学的效果。