
圖說:華理物理實驗教學中心把實驗室搬上“云端” 來源/采訪對象提供(下同)
本學期,華東理工大學物理實驗教學中心一共要開設各年級“大學物理實驗”“普通物理實驗”“近代物理實驗”等共計6門課程,35名任課教師要面對120個實驗班級、3000多名學生、近14萬實驗教學人時數……疫情突然而至,校園閉環管理,學生“足不出戶”,如何保障實驗的順利進行?
不著急。華理物理實驗教學中心充分利用學校信息化技術軟硬件平臺,把實驗室搬上“云端”,通過“華東理工大學虛擬仿真實驗教學共享平臺”“華東理工大學多層次信息化學習平臺”雙平臺,全面開啟線上實驗教學,保障了實驗教學工作的穩定有序開展。
實驗課程注重培養學生的實踐動手能力,線上授課難度遠大于線下教學。為了盡量實現同質等效,物理實驗教學中心精心設計各個教學環節,將“教師講授”與“學生操作”轉移到線上,解決了當下實驗教學“做不到”“做不了”“做不上”的難題,最大限度地保留“互動”“現場感”“過程考核”等內容。
學生登錄系統后,先在雙平臺上自學實驗內容,把實驗相關理論和操作步驟弄清后,再進入校虛擬仿真實驗教學共享平臺上做線上實驗。“實驗中心的老師們積累了豐富的課件,還錄制了授課視頻,都上傳到了校多層次信息化學習平臺上,方便同學們課前預習,為線上實驗課做好準備。”物理實驗教學中心主任羅鍛斌介紹說。
在這個“云端”實驗室中,同學們不受時間、空間和實驗臺套數等限制,借助線上開展各項實驗操作,任何一個步驟出錯,也都會和線下實驗一樣,不能得出正確的實驗結果。沉浸式的虛擬實驗場景、三維可視化的效果,以及實操、評分等環節,讓同學們在這里以信息化方式學習實驗知識,鍛煉實驗技能。

圖說:學生可以自由安排時間去重復虛擬實驗
“我們可以自由安排時間去重復實驗,同時絕對安全。對于一些難度大、操作步驟多的實驗,虛擬實驗能幫助我們避免盲目操作,考核環節也能讓大家及時了解到實驗中的失誤操作。”線上實驗課程結束后,國際卓越工程師學院學生潘力冰意猶未盡。
在學校虛擬仿真實驗教學共享平臺上,教師還可以在管理員平臺上看到學生的學習足跡,通過平臺監督和管理學生的實驗過程,進行針對性指導。圍繞實驗問題、實驗結果和實驗報告等內容,師生可以實時交流和反饋。
目前,物理實驗教學中心的這種線上實驗教學方式取得了良好成效。不過,在指導實驗的過程中,也遇到了一些“小插曲”,包括學生端軟件和硬件的兼容問題、軟件與平臺的鏈接問題、網絡的流暢度以及部分實驗內容相對簡單等等。這些“小插曲”也成為物理實驗中心進一步提質增效、優化實驗操作系統的“靶標”。
近年來,華理物理實驗教學中心通過“平臺+實驗課程”的方式,對傳統實驗教學模式進行改革,迄今為止,已經形成了以上海市級虛擬仿真實驗教學課程(市級虛擬仿真實驗項目2個)課程資源為引領、校級虛擬仿真教學平臺資源(各類基礎物理實驗項目43個)為主體的線上實驗教學體系。這些都為此次實驗教學全線“云端”開展打下了良好的基礎。