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网课不开实验课?高手在云间,居家能实操,外校来“借光”,从凝聚态到单片机
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来源:上观新闻 作者:徐瑞哲 2020-04-14 20:08
摘要:可以手动调节,也可以选择自动调节,实验步骤的指导也帮助我们在很短的时间内完成现实中很难完成的实验

从中小学到大学,在线教育全面铺开,但强调动手能力的实验课怎么办?高手在“云”间,开网课与做实验不矛盾哦。看下沪上师大的老师们如何实操……今天他们教授的各科学子,明天就可能成为各科教师——

打开激光器电源,设定冷却光、回泵光、成像光的功率和频谱,选择“光路调节”时序,点击“执行”按钮,搭建六束激光光路……

作为上海市实验教学示范中心之一,华东师大物理与电子科学学院物理实验教学中心里,老师在线指导、发出系统指令,物理系基地班的42名同学则远在各自家中,顺利完成了这一“超冷原子玻色-爱因斯坦凝聚态的制备和物性研究虚拟仿真实验”。

【自主研发虚拟仿真实验平台】

原子光学孕育了量子力学诞生,加深了人类对于微观世界的认知。但事实上,超冷原子方面的实体实验本就系统复杂、仪器昂贵,不便于大范围普及,导致许多高校的物理和相关本科专业学生缺乏实验机会。

疫情防控期间,如何将实验教学快速转变为线上课程?针对居家做实验需求,华东师大物理与电子科学学院“唤醒”了自主研发的虚拟仿真实验平台进程。学院物理实验教学中心,依托精密光谱科学与技术国家重点实验室冷原子光学研究特色,设计开发这项“超冷原子玻色-爱因斯坦凝聚态的制备和物性研究虚拟仿真实验”,入选2019年度上海市级虚拟仿真实验教学项目。

这个网上实验室,通过网页直接访问,供学生24小时使用,同时在线人数可达1000人。自3月份学校开展线上教学以来,已有200余名学生通过此平台进行“云实验”。除面向本校学生开放外,该平台同时已在杭州电子科技大学信息工程学院、青岛黄海学院等高校使用,校外“借光”参与学习人数达1400余人次。

【“云实验”也是“虚”“实”结合】

其实,“云实验”也是“虚”“实”结合的教学方式。“实”是学生提前学习掌握《激光原理及技术》《光学》《原子物理》等课程内容;“虚”是学生在具备一定知识储备的基础上,通过虚拟仿真实验教学平台开展学习、实验操作与考核。可以说,虚拟仿真实验的沉浸感、交互性、想象性,也给传统课堂式教学注入了新活力。

2017级物理师范专业本科生杨佛灵说,“实验模拟效果很好,可以手动调节,也可以选择自动调节,实验步骤的指导也帮助我们在很短的时间内完成现实中很难完成的实验。”

物理实验教学中心副主任尹亚玲说,该平台几乎涵盖了实验的所有教学内容,主要分为实验模式和考核模式,学生可通过操作引导视频等快速进入实验状态;实验结束后,平台还会对学生的实验在线操作、实验报告、实验知识掌握等方面的具体情况分别测试与评价,最后给出综合测评结果。

解放日报·上观新闻记者了解到,由物理实验教学中心开发的“分子超快动力学成像虚拟仿真实验项目”和“穆斯堡尔谱虚拟仿真实验项目”也在本月开放。

【闯关模式“打游戏”提高实验分值】

无独有偶,在上海师范大学,信息与机电工程学院应骏老师主讲《单片机原理及应用》课程教学。单片机作为一块集成电路芯片,其实就是一个小而完善的微型计算机系统,可谓学计算机科学的必备技。

为让学生成为实践教学课堂的主角,应骏把教学班全班100余人以不超过5人为一组,分为20多个学习小组,并在每个学习单元开始之前抽取两个小组布置任务,要求他们在课上展示视频学习的成果。而且,应老师在每一个单元中都设置了实验测试环节,并将其设置为闯关模式,在学生仿照打游戏通关的同时,也依次完成了各个知识点学习。

鉴于虚拟仿真平台的随时随地可用性,应老师特别加大了学生的实践实验作业量,提高平时成绩所占比重,并将作业完成情况作为平时成绩的主要来源。比如,将满足课内教学目标的“必做实验”部分设置为80分,将引导优秀学生学习提高的“选做实验”部分设置为20分。

“目前,在大部队进行第四单元学习的时候,已有3位同学完成,或者接近完成整个学期的课程内容学习。”

图片编辑:项建英
图片来源:华东师大、上海师大提供
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