虚拟仿真实验辅助理论课教...
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虚拟仿真实验辅助理论课教学的混合型教学模式探索
邓 莉 刘金梅 尹亚玲
华东师范大学 物理与电子科学学院
物理实验教学中心
2019.11.23
主要内容
• “超快光场与物质相互作用虚拟仿真实验平台”线上线下虚拟实验项目的演示
• 超快光场虚拟仿真实验项目辅助《光谱测量技术》理论课的教学实践与效果评估
• 物理虚拟仿真实验线上线下演示以辅助《大学物理》理论教学
一、“超快光场与物质相互作用虚拟仿真实验平台”建设意义
• 依托精密光谱科学与技术国家实验室，与中科奥锐公司校企合作开发的享有独立知识产权虚拟仿真实验平台
• 超快光学领域科研级虚拟仿真实验平台，可提供原理复杂、操作困难、成本较高的研究型光学实验操作训练
• 虚拟仿真实验的沉浸感、交互性、想象性，给传统的激光原理、光谱技术、激光技术课堂式教学方式注入新的活力。
建 设 内 容
虚拟光学仪器库
▲光学元件
反射镜、透镜、二向色偏片、滤光片…
▲激光器
532nm连续可调激光器、飞秒钛宝石激光器…
▲探测器
光电探测器
▲锁相放大器
▲功率计、示波器
▲光谱仪 价值昂贵（千万人民币）
虚拟仿真实验项目
1.激光器原理及操作
2.激光功率及光斑模式测量
3.测量脉冲时间宽度
4.荧光光谱
5.无多普勒强度调制饱和吸收光谱
6.利用泵浦-探测光谱技术
7.冷原子机理实验
邓莉,周科卫,吕钎钎,黄婉慧,张汉中,魏鸾仪,杨旭.超快光场与物质相互作用虚拟仿真实验平台[J].物理实验,2019,39(09):42-47.
超快虚拟仿真实验的线下演示
原为课堂视频，所占空间较大，此处删除
超快光学虚拟仿真实验项目辅助“光谱测量技术”理论教学情况
《光谱测量技术》课程内容 虚拟仿真平台提供内容
第二章 激光器及激光高斯光谱斑模式测量
第三章 激光光源
第五章 发射光谱技术
第六章 无多普勒展宽光谱技术
第四章 吸收光谱技术
光谱仪、锁相放大器等仪器
激光光谱高斯光斑测量
荧光光谱实验、冷原子实验
无多普勒强度调制饱和吸收光谱
泵浦—探测实验
1.《关于虚拟仿真实验的调查问卷》
2.《激光器知识掌握情况调查问卷》
3.《泵浦-探测》使用前测评卷
4.《泵浦-探测》使用后测评卷
5.《激光器知识兴趣点调研问卷》
调 查问卷设计及评价
前测访谈问卷
【调研对象】
《光谱测量技术》课程的8名学生。可
分为3个层次。1-3 号为排名前
30%；4-5 号为40%-60%；6-8 号
为后 40%。
【调研目的】
考察学生们对激光器基本知识的掌握
情况，包括其知识面和对激光器原理
的了解程度。
1.《激光器知识掌握情况调查问卷》后测答题问卷
【调研对象】
《光谱测量技术》课程的全体学
生。共计31人。
【调研目的】
深入考察学生们在使用仿真平台
后，对激光器的理论概念和实验
操作知识的掌握情况，找出学生
的具体知识欠缺并归类整理。
线上知 识拓 展
在大夏学堂中的课
程资源栏建立知识拓展
窗口，上传知识拓展文
件等。
大夏学堂线上虚拟仿真实验平台的使用反馈
虚拟仿真项目的前后测问卷设计
泵浦—探测虚拟仿真实验前后测成绩统计
实验操作实验理论
邓莉* 吕钎钎，张汉中，魏鸾仪，黄婉慧，周科卫，刘金梅，杨旭泵浦-探测虚拟仿真实验项目的操作训练及其效果评估，物理实验 已接收
SPSS是集统计学分析运算、数据挖掘、预测分析和决策的社会科学统计软件。
0 10 20 30 40 50 60 70
总平均分
原理部分
实验部分
总分：100
虚拟仿真项目辅助理论教学前、后测分数对比
0 10 20 30 40 50 60
原理部分
实验部分
总平均分
泵浦—探测虚拟仿真实验前后测成绩统计 Ne原子饱和光谱测量前后测分数对比
较泵浦-探测，学生的进步更加明显，逐渐接受仿真平台辅助教学的模式，取得了显著的进步！
大学物理C
• 二年级第一学期 72学时
大学物理实验C
• 二年级第二学期18学时
环境生态工程系与环境工程系2018级学生
承担课程
三、物理虚拟仿真实验线上线下演示以辅助《大学物理》理论教学
三、物理虚拟仿真实验线上线下演示以辅助《大学物理》理论教学
大学物理C
大学物理实验C
研发演示实验
研发拓展实验
大
夏
学
堂
虚拟仿真实验
演示实验展示
虚拟仿真实验辅助预习复习参与演示实验
本科教学型
虚拟仿真实验辅助实验课教学要求操作、预习、测评
虚拟仿真实验辅助理论课课教学操作理解物理概念
科研拓展型
1. 超冷原子玻色-爱因斯坦凝聚态的制备和物性研究（尹亚玲等）
2. Ne原子气体的强度调制饱和光谱测量（邓莉）
3. 利用泵浦探测技术测量GaAs的超快动力学特性（邓莉）
4. 基于布里渊激光振荡的光纤中的超光速传输仿真实验开发（本科实践教学提升项目）（刘金梅等）
http://www.ilab-x.com/details/v5?id=5062&isView=true
敬请指正！
谢谢！