(该虚拟仿真实验教学课程的实验设计、教学方法、评价体系等方面的特色)
(1)实验方案设计思路:
虚实结合,反复练习掌握基于马赫增德尔干涉光路的全息显示与再现实验的虚拟实验软件的使用,然后需要通过线上实验操作和数据分析,完成实验报告。进而进行线下项目丰富和拓展相关实验。教学科研团队将研究成果中操作性强、启发性好、有较好的应用价值虚拟仿真实验引入到本科实验教学课程中。该实验已应用于电子类专业本科实验教学中,进一步提高了学生的动手实验实践能力,也激发了学生对科学研究的兴趣。
学生通过虚拟仿真实验平台可提前进行学习,熟悉各种操作流程,从而缓解线下实验的压力,也提高了学生主动学习的动力。
(2)教学方法创新:
为了提高本科生实践实验能力,也为了更好的实现教学与科研的对接,我们在电子类、计算机科学、航空航天、机械电子、太阳能光电材料等专业的本科教学中设置了光学实验,该实验是由科研反哺教学而自行设计的研究探索型实验,实验需要使用科研中常用的探究式实验法、基本原理验证法和自制实验仪器法等,对于本科生比较陌生,学生在实际实验操作中不免会产生很多错误,例如激光器的调整、全息光栅的测量、干涉光路的呈现效果等,特别是在实验中有很多步骤是需要不断调整的,具有很高的统一性,如激光夹持器、反射镜支架和分光棱镜支架的调整,实验存在精准的调节,同时具有较高的耗时性。另外为了验证实验是否成功,需要利用氦氖激光器和空间滤波器,准直镜、反射镜等设备搭建全息拍摄及再现光路并对结果进行测量分析,而干涉现象不易呈现。因此,为了提高实验高效性和直观性有必要使用虚实结合的教学方法。
(3)评价体系创新:
根据学生线下和线上实验过程的教学大数据与实验的预习情况、操作熟悉程度、数据处理、实验报告等环节综合评分,引导学生深度学习,实现个性化的实验教学过程。有以下特点:
(a)自主导向性。它具有页面导向功能,学习者可以按照一定的要求,采用适当的学习策略,进行网上学习,并自主地进行学习评价,获得反馈,实现自我提高。
(b)开放性。它可以通过Internet,为学习者提供丰富的学习资源,通过网络平台还可以获得实时或异步学习支持。
(c)交互性。它支持多样的交互功能,通过交互,学习者可以积极参与学习。
(d)重用性。课程内容可及时更新修改,使它更具有时效性和适应性。
它还具有自身特殊的属性:
(a)注重绩效。课程实践强,它以提高学员科学思维和实践操作能力。
(b)实用性。为解决学员操作中的问题为导向。
(4)对传统教学的延伸与拓展:
(a)线上虚拟仿真实验和线下实验教学虚实结合,实为主,虚为辅,为传统实验教学开发出新的实验教学模式,提高实验效率和学生的参与感。
(b)虚拟仿真实验可以弥补实验器材的不足,减少危化品的使用风险,提高安全性,同时减少大型昂贵器材的购入,降低成本。
(c)虚拟仿真实验开发的标准化技术及标准化接口是虚拟实验平具备良好的延伸性和扩展性,既能满足师生的实验需求,也能服务与相关学科的科研院所及企业。