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1、2018年第9期物理通报物理实验教学物理虚拟仿真实验平台及其课程教学体系的建设实践*方亮杨俊义顾妍高雷(苏州大学物理科学与技术学院江苏苏州215006)(收稿日期:20171129)摘要:物理虚拟仿真实验平台的建设是大学物理实验教育信息化和实验教学示范中心建设的重要内容,结合苏州大学物理学专业的优势学科资源,苏州大学物理国家实验教学示范中心开展了物理虚拟仿真实验平台的建设工作.由此就仿真实验平台的建设方案及实施措施进行了阐述,并将物理仿真模块实验项目与相关课程的教学相结合.通过物理虚拟仿真实验平台以及相关课程体系的建设,进一步提高学生的综合素质和创新能力.关键词:虚拟仿真实验平台大学物理实
2、验课程教学体系为贯彻落实《教育部关于全面提高高等教育质与信息技术的基础上,不断探索物理虚拟仿真实验[1]量的若干意见》(教高〔2012〕4号)精神,根据《教平台及其课程教学体系的建设.育信息化十年发展规划(2011-2020年)》,2013年1物理虚拟仿真实验平台的建设方案和组成8月教育部印发了《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》(教高司函〔2013〕94实验在物理教学中占有非常重要的地位,在培[2]号),正式启动了国家级虚拟仿真实验教学中心建养学生的严谨科研态度、丰富课程知识、提升创新能设工作.随后2014年、2015年教育部先后开展了两力等方面起着至关重要的作用.但在实
3、际实验教学次国家级虚拟仿真实验教学中心的申报工作,迄今中,许多物理实验都涉及高危或极端的环境、不可及已有3批、共300个国家级虚拟仿真实验教学中心或不可逆操作、以及高成本、高消耗的实验器材,导[3~5]获批建设.其中有4所高校获批了“物理虚拟仿致书本上的很多理论知识无法与实验很好地结合.[6~7]真实验教学中心”,分别是:中国科学技术大学因此开展物理虚拟仿真实验室建设,将有助于教学[8~11](2013年)、山东师范大学(2014年)、西南大学(2014资源的拓展,更好地服务于各类教学活动.年)以及复旦大学(2015年).物理虚拟仿真实验平台建设包括硬件平台和软目前全国各省也在积极开展虚拟
4、仿真实验教学件平台的建设,如图1所示.硬件平台的建设主要是中心或在线开放虚拟仿真实验教学项目的建设工固定机房的建设,还包括网络电脑、移动手机与虚拟作.苏州大学物理实验教学中心源于东吴大学物理仿真软件的对接.软件平台主要分为两大类,第一大实验室,2012年成为国家级实验教学示范中心.近类是与企业合作开发的虚拟仿真实验项目,包括大年来,中心依据“秉承传统,就物论理;立足基础,注学物理实验仿真模块和大型仪器设备仿真模块.对重创新;依托地方,促进学生知识、能力与素质协调于这两个仿真模块的实验,学生均可以在固定机房发展”的物理实验教学理念,在深度融合物理学科或连入校园网的计算机上进行操作,通过仿真软
5、件*江苏省高校实验室研究会项目“物理虚拟仿真实验平台及其课程教学体系的建设”,项目编号:GS2017YB22;苏州大学“十三五”省品牌专业培育资助项目.作者简介:方亮(1976),男,博士,教授,主要从事物理教学及凝聚态物理研究.—80—2018年第9期物理通报物理实验教学对实验环境的模拟,学生能提前熟悉实验的原理、仪放入公众号中,实现实验项目的移动可视化.在公众器设备的组成、操作步骤、数据处理等,从而为课前号中的实验项目不仅有详细的操作步骤、数据处理、预习奠定基础,同时这些虚拟仿真实验也是课后复实验报告等,还有“实物照片”、“微视频操作步骤”习的有益补充.此外通过搭建微信公众号等选项,使
6、学生在做实验的过程中能够更加方便、快(SUPVSEC),将大学物理实验中较难的实验分类捷开展自学,更好地掌握实验内容.图1物理虚拟仿真实验平台的建设第二大类是教师自主开发的虚拟仿真实验项养本科生创新思维也是在建设中所需要考虑的主要目,包括光学、电磁学、电动力学、固体物理4个仿真[12]问题之一.目前我校物理仿真模块实验项目均结实验模块.由于物理学专业的许多课程偏重于理论合到相关课程的教学计划中,并与在线课程群建设、知识,缺乏一些直观的实验,容易出现课堂上很多内大学生创新创业训练计划项目等联动.以72课时的容难以透彻理解的问题.而现在应用广泛的多种商电动力学课程为例,整个虚拟仿真实验教学过程
7、分用软件,能将物理学理论知识和计算机相结合,通过为3个阶段,第一阶段为软件操作训练阶段,第二阶强大的计算能力和细致的视觉后处理技术,将物理段为实验项目完成阶段.第三阶段为实验项目讲评学课程中的很多理论知识通过形象的图片或动画展阶段.示出来,从而可以加深学生对理论的理解.首先通过完善教学内容,为虚拟仿真实验项目例如在固体物理教学中,在讲解能带结构时,可调整出了8课时的第一阶段教学时间,并要求学生以利用VASP第一性原理计算
