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复旦大学物理学系虚拟仿真试验建设

要解决高端仪器严重依赖进口的“卡脖子”问题,高等教育要责无旁贷地承担有仪器创新意识和自主研发能力专业人才的培养任务。基础实验教学可以让更多的学生了解高端仪器的共性技术,循序渐进地参与仪器自主研发的实践。
科学仪器自主研发的共性技术包括:测控技术、真空技术、物理信号的产生和处理相关的技术(如工程光学、电子光学技术等)、材料学知识和机械设计能力等;仪器研制过程中的调试过程,则与实验过程中的查错训练(Trouble Shooting)息息相关。项目组依托国家级实验教学示范中心和国家级虚拟仿真实验教学中心,已经将自主建设了虚实结合的工程光学类和电子光学类实验教学项目投入到教学实践中,并已取得良好的教学效果。
本项目包含两方面的虚拟仿真实验项目:1)利用已淘汰科学仪器开展实验教学,让学生对仪器核心部件进行解剖和设计仿真;2)利用自主开发的查错训练虚拟仿真实验项目训练学生实验查错,进而独立进行仪器调试的能力。
教学采用虚实结合的教学模式:通过仪器部件的解剖锻炼学生的动手能力,通过科学仪器核心部件的设计仿真加深对仪器原理的理解和掌握,通过虚拟仿真查错训练实验提高学生的实验系统思维和模型化思维;同时安排仪器原型设计和制作类的课题,让学生将所学知识和技能应用于实践。
基于我们多年坚持自主研发仪器的经验,挖掘仪器研发过程中的核心技术和关键能力,并专门设计虚实结合教学内容,投入仪器研发专门人才培养的教学实践,同时,提升更大范围学生的实践动手能力,打造虚拟仿真实验教学的新模式。

复旦大学物理学系,复旦大学物理教学实验中心