基于Three.js的大学物理在线仿真实验开发

Three.js是用JavaScript编写的基于WebGL的在线三维场景和动画的开发引擎。为了使学生能在线开展虚拟仿真实验,探索学生线上自主学习和线下课堂学习相结合的实验教学模式,提升学生实操实验课时的有效利用,采用Three.js提供的JavaScript库函数来开发分光计实验和密立根油滴实验等在线虚拟仿真实验。通过该仿真实验,学生能在实验课之前对实验的原理和操作细节有具体了解,从而对实验中遇到的问题进行深入探究,提高实验教学效果。这些仿真实验也可以作为由于其他原因无法实现线下实验的一种替代教学实验方案。以Three.js为开源开发的物理在线仿真实验平台可推广。

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.

临床康复学线上线下混合式教学实践

目的 探讨分析联合线上课程、虚拟仿真教学实验项目的混合式教学模式在临床康复学中的应用效果。方法 选取浙江中医药大学康复治疗学专业2018级学生作为研究对象,对照组采用传统教学法,实验组应用混合式教学法。应用学生期末考试成绩、问卷调查情况评估教学效果。结果 实验组理论期末考核总成绩、病例分析题成绩均高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。实验组教学满意度更高。结论 混合式教学法可以有效提高学生自主学习能力,增强其康复思维能力。

基于虚拟仿真实验教学平台的网络安全实践教学体系研究与构建

基于CC2020胜任力模型,从实现网络安全核心知识的学习、攻防技能的提高、品行的培养出发,对网络安全实验教学体系进行了构建及研究。虚拟仿真实验教学平台和雨课堂平台,为实践开展提供了信息化教学的基础,同时提升了实践教学的可行性和创新性。结合学生现状,从教学内容设计、实验资源建设、教学方法策略、考核评价机制,多角度、多方位地提出了详细建设举措。实践课程的实施对培养网络安全创新型、实战型人才培养具有实际意义和参考价值。

分子水平上的虚拟仿真实验之思政元素的挖掘与提炼——以“高分子的构象、形态及尺寸的模拟与计算”项目为例

高分子的构象、形态及尺寸的模拟与计算,是分子水平上的虚拟仿真实验项目,结合诺贝尔奖获得者de Gennes和P.J.Flory的理论工作、由项目组自身教研成果转化、师生合作研发而成。与小分子化合物相比,高分子的研究方法有很大的不同,特别是需要采用统计方法来描述高分子链的构象、形态,计算高分子链的平均尺寸,这是经典的物理化学方法所不能完成的。本项目从研发到教学实践、再经改进,教学内容的更新优化中,自然融入了诺贝尔奖成果、哲学思想、科学思维、学科发展史、教研成果等多个维度的思政元素。

磁悬浮小球虚拟实验系统设计与开发

为了解决“动力控制原理与技术”课程内容抽象、学生缺乏对实际工程控制案例直观认识的问题,设计开发了一种基于半物理仿真的磁悬浮小球虚拟实验系统。建立了磁悬浮小球的仿真模型,设计了自定义目标软硬件实现方案,完成了虚拟磁悬浮小球与嵌入式目标之间的通信。通过所设计的实验系统,可以开展系统建模、PID串级悬浮控制、嵌入式控制器设计等各类开放性实验,弥补了传统实验的各种限制,达到寓教于乐,提升教学效果的目的。

虚实互补的电气工程及其自动化专业实践教学模式探索与实践

实践教学作为工程教育中不可或缺的重要环节,是帮助学生巩固理论知识,增强实践能力的有效途径。在国家大力建设一流本科专业的背景下,将实物实验和虚拟仿真实验相结合,对安徽理工大学电气工程及其自动化专业实践教学模式进行了改革。文章介绍了电气工程及其自动化专业虚实互补的实践教学理念,构建了虚实互补的“四位一体”实践教学体系,建立了虚实互补的多元综合考评体系,并总结了虚实互补的实践教学成效。实践表明,虚实互补的实践教学模式使学生的主体地位得到了极大的提升,学生的实践创新能力得到了有效锻炼,解决电气工程复杂工程问题的能力有了明显提升,能够帮助学生提升未来的就业和深造能力。

拉曼光谱实验多层次教学设计与实践探索

对拉曼光谱实验的教学内容、要求及考核评价等几个方面进行改革,探索多层次实验教学以期满足社会发展对应用型、创新型人才的要求。具体教学实践中把拉曼光谱实验分为基础实验教学和进阶项目化实验教学:基础实验部分采用“线上虚拟、线下实验、光谱模拟计算”三段式教学,构建虚实结合、实验和模拟计算协同的特色教学模式;项目化探究实验则通过拉曼光谱技术深入解析物质结构,形成“学以致用、用以致学”的深度学习模式。多层次教学革新了传统实验教学,提升了教学效果,丰富了课程的“高阶性、创新性和挑战度”。

融合虚拟仿真与物理模型的虚实结合型实验教学模式

秉承“以工程能力和创新意识培养为主线”的人才培养理念,针对专业知识点分散、实验教学效果不佳的问题,有机融合虚拟仿真实验技术和实体模型实验技术,构建了虚实结合型的综合性实验项目;串联不同学习阶段各专业课程的知识点主线,通过系统化的工程训练提升学生对复杂工程问题及其逻辑联系的认知与理解.分析了现有实验教学模式存在的问题,介绍了虚拟仿真实验与实体模型实验的融合思路和建设路径,为实验教学模式的研究和实践提供了一种崭新的思路.

有压输水管道内泥沙淤积形态及水力特性研究

为探究有压管道中泥沙淤积特性和泥沙的引入对管道水力参数的影响,以盐环定扬黄输水工程管道为例,采用物理模型观测与数值模拟相结合的方法开展研究。结果表明:模拟所用数学模型在计算结果上与物理模型试验观测数据及理论计算值基本一致,具有良好的适宜性;管道上升段底部泥沙在大流量下呈集中堆积分布,小流量下呈间断式分布,管道下降段底部泥沙在小流量、小坡度时出现间断分布特征,流量和坡度增大后呈带状分布;泥沙通过上升段之前,下降段小坡度泥沙淤积量与流量成反比,下降段大坡度和水平段泥沙淤积量与流量成正比;管道中泥沙的临界不淤流速与泥沙粒径成正比;管道上下游水位差在引入泥沙后增大,幅度在0.43~2.27 cm之间;管道断面流速在引入泥沙后略微减小,最大减小0.045 m/s,且泥沙进入管道会使断面峰值流速上移;各断面压强在清水和水沙条件下基本不变,最大仅相差0.46%。

微波实验虚拟实验室设计与实践

微波生成过程较难以直观展示,传统实验通常只能通过示波器观察微波电场和磁场强度的变化。这种方法在传统理论教学中往往难以帮助学生深入理解相关物理概念。为提高学生对实验原理的理解,设计并开发了微波实验的虚拟仿真实验室。通过该虚拟实验,学生可以完成预习、操作以及实验报告等教学任务,同时教师也能够在后台进行教学管理。微波实验虚拟仿真实验室借助先进的计算模拟技术,突破了真实实验在微观现象观察方面的局限。该平台不仅能够生动展示反射式速调管产生微波的原理,还能呈现波导中不同模式的电磁场分布,帮助学生更加直观地理解微波的传输原理与特性。五年教学实践的结果表明,微波实验虚拟实验室的应用显著提升了教学效果。

虚实结合式物理实验教学设计——以磁光效应及其在光通信中的应用为例

哈尔滨工业大学(深圳)物理实验中心团队在“新基建”、新一代信息技术背景下,将物理实验教学与信息通信技术有机结合,开发出一系列与光通信技术相关的物理实验项目,并以磁光效应为例,开发了线上虚拟仿真实验项目。线上线下两种教学方式有机融合,使教学方式更加灵活。课程内容兼具科学性、直观性与趣味性,并能实现分层次教学,极大地激发了学生的学习兴趣和创新实践能力,使学生在竞赛中取得了优异的成绩,极大地提升了教学质量。

基于ETA教学模型的辐射与物质相互作用及屏蔽原理虚拟仿真实验设计

伴随“双万计划”持续推进,国内虚拟仿真实验教学体系已进入高质量、规模化发展阶段。目前,虚拟仿真建设案例仍在大量涌现,然而对于虚拟仿真实验与特定教学方法的适配性研究尚不多见。在此背景下,该文基于物理教育领域新兴的ETA教学模型,构建了“辐射与物质相互作用及屏蔽原理”虚拟仿真实验案例,详细介绍立足于“实验、理论、应用”三大模块的整体化教学设计,并对教学效果进行分析。这种以特定教学模型为中心框架的虚拟仿真实验项目结构化设计范式有望为其他实验的建设与应用提供有益参考。

驱动电机多物理场特性虚拟仿真实验设计

充分认识、理解电机内部结构及物理场特性是实现电机优化设计的基础。在虚实结合的原则下,采用虚拟现实技术实现对抽象复杂的驱动电机结构、物理场及设备条件要求高、危险性大、重复性难实现的电机特性实验过程的再现,解决了原有驱动电机系统教学过程中“不易做、不能做、不便看”的现实问题,有力地提升了学生的动手实践能力与创新思维,提高了学生综合运用专业知识解决复杂工程问题的能力。

虚拟仿真技术在仪器分析实验教学中的应用

近年来随着虚拟仿真技术的发展,丰富了仪器分析实验的教学内容和方法,提高了教学效果。针对目前仪器分析实验面临的问题,结合仪器分析实验课程的特点,提出了仪器分析虚拟仿真实验的实施方法,以核磁共振波谱实验为例介绍了虚拟仿真技术在仪器分析实验教学中的应用。结合实验教学的特点,开展虚实结合的实验课程。实践表明,虚拟仿真技术可与传统教学方法相互补充,有效促进高校仪器分析实验教学工作。

“供应链项目运营”课程虚拟仿真实验教学设计与开发

从供应链间关系协同的视角,设计了“岗课赛证”融通的“供应链项目运营”实验教学项目。该项目以关系协调为中心,探索供应链运营专业虚拟仿真实验教学的设计理念和实施方案,运用虚拟现实技术设计了交互式的“供应链项目运营”虚拟仿真实验产品。同时,开发了配套的虚拟仿真实验资源,并通过多种途径进行广泛推广。通过虚拟仿真实验,提升了学生的学习积极性和创新能力,为供应链运营专业人才培养提供了有益的借鉴。

虚拟仿真技术在初中物理实验教学中的教学策略与设计

文章以初中物理中的扩散实验教学为案例,探讨了基于虚拟仿真技术的初中物理实验教学策略与设计。研究结果显示,基于虚拟仿真技术的教学策略与设计能够提高学生的知识掌握能力,并获得学生的积极反馈,从而提高学生的学习效果和科学思维水平。然而,技术支持、设备需求以及教师培训和指导也是一种挑战。因此,需要进一步深入探索虚拟仿真技术与传统实验的结合,以提供更好的学习体验。

《二维动画设计》教学创新设计与探索

传统的《二维动画设计》课程理论性强,课程内容重理论轻实践,造成理论与实践脱节,教学模式也较为单一,学生的主体地位不明显。针对以上问题,本文通过研究将项目式教学、合作学习等理念引入课堂教学,解决实现理论难学、实践弱、差异大等问题,重构了课程内容与资源:一是构建以能力为导向的多阶·多元·多向的教学内容与资源,二是创建“明·思·辨”模块化思政内容。同时改革了教学方式:一是采用分阶段式项目教学法,二是改革传统课堂,创新合作学习模式,三是研究建设虚拟仿真实验项目。

虚拟仿真技术在大学物理实验教学中的应用

为培养学生的科研兴趣,激发学生学习潜能,利用水热合成技术,设计了一套完整的碲化铋基热电材料制备和合成的创新实验,并结合虚拟仿真技术,分析了采用虚拟仿真实验的优势。实验有利于学生体验科研过程,加深学生对科研方法的理解,培养学生的创新思维和科研素养。

国家级物理虚拟仿真实验教学中心的建设实践

中国科学技术大学物理实验教学中心以建设国家级物理虚拟仿真实验教学中心为契机,充分发挥学科优势,及时将学科前沿内容、科研成果提炼转化到实验教学中。建设了大学物理虚拟仿真实验、大学物理实验视频课件、虚拟仿真高危核物理实验、基于数据库的宇宙线实验4个板块的虚拟仿真实验教学系统。