中心特色与创新
虚拟仿真实验教学中心坚持“创新为先、虚实结合、合作共享”的教学理念,形成了以政策为引导,国家级实验室和省级重点学科为支撑,采用虚实结合的实验教学方式,将国际前沿科学研究与产业发展有机融入本科教学,给学生提供理论认知与动手实践的实验环境,全面提高实验效果,开阔学生的思维视野,培养创新能力。虚拟仿真实验教学中心特色如下:
1、以培养控制与信息科学领域科研型拔尖人才和应用型创新人才为目标,建设了三个层次、七个平台的虚拟实验教学体系。
虚拟仿真实验教学体系如下图所示,体系包含了学科基础课程虚拟仿真教学、专业领域课程虚拟仿真教学、工程训练与创新研究虚拟仿真三个层次,七个平台。
在学科基础课程授课中,利用虚拟仿真手段实现原理和技术的直观呈现,提高专业授课直观性和新颖性;在专业领域课程及实践中,虚拟仿真教学充分利用各类先进的仿真和开发平台,体现虚拟仿真的高精度、高效率的特点;在工程训练与创新研究方面,利用虚拟仿真平台,开发综合性强、创新性强、复杂度高的实验项目和举办各项创新科研活动,为学生动手能力和研究能力培养提供了良好平台。
2、依托兵工背景,加强校企合作,建设电子信息与控制类虚拟实验教学体系
依托学校兵工背景和学科优势,在兵器虚拟测试方面与国防相关企业具有长期广泛的合作;依托学校在虚拟仿真方面的学科优势及兵器研究成果的民用转化需求,企业与学校的关系非常密切,在人才培养、教师队伍建设和实验平台建设方面都具有非常重要的作用。企业需要实用性的平台,需要成本的控制和技术的创新性,而高校的关注点是人才的培养和技术的实用性,这在企业高校之具有互相促进和推动的作用。因此这种合作模式是教师和学生的深度参与,具有很好的合作基础和可持续性。中心初步完成了电子信息类专业的实验教学体系建设,将“课程+实验”的理念引入到专业课教学中,创建了“理论授课-虚拟实验-实验室教学”融合的高校实验教学新模式。通过虚拟仿真实验的方式解决了:
(1)在虚拟仿真实验平台开展基本型和设计型实验的预操作,降低了实物实验的损耗及失败率;
(2)综合型、创新型、不易现场实施的实验,例如兵器测试系统中、靶场测试中,在虚拟仿真实验里可以不断修正、重组、创新,满足了实验的灵活性和实验效率的要求,又极大地减少了实验成本和资源消耗。
3、将科研成果转换教学,开拓学生视野、提升知识结构、培养综合设计和创新能力
除了满足课堂教学展示和验证性实验操作训练以外,利用科研项目及成果转化的系统软件和教学仪器设备开设了有特色的自主实验和创新实验,让学生在课余时间利用虚拟实验教学系统提供的虚拟仿真平台和教学仪器设备进行实验,满足课程设计和毕业设计中对设计对象的仿真实验要求,显著提升了学生的学习兴趣与设计能力。虚拟仿真实验教学中心培养的学生在“全国大学生电子设计竞赛”中获全国一等奖4项,二等奖14项,三等奖120多项。
4、开发了开放式网上虚拟仿真教学平台,尝试创新实验课程教学新模式
通过采用虚拟仿真实验的模式,开设独立的虚拟实验网络课程或虚拟实验操作环节,解决了现代远程教育试点中始终困扰各高校的实验教学难题。虚拟实验使远程的学生不必集中到真实的实验室进行实物实验,通过网络在虚拟仿真平台上就可以进行实验操作练习。虚拟实验教学新模式提升了实验教学的重要性,使远程教育尤其是工科教学真正拥有了实验教学环节,有力地提高了学生的实验操作能力。
开放式网上实验教学平台实现了各类实验的统筹安排,实验流程包括:实验安排与选课、实验前的相关知识辅助学习与测试、实验平台跳转、实验过程的智能答疑与智能指导、虚拟实验结果的自动批改、实验报告的在线填写与管理、实验教学效果评估与分析等。系统采集学生在实验过程中的各类行为数据,为实验者提供个性化、针对性更强的知识学习指导和学习评估报告,并通过数据分析更丰富、详实、客观地展示学生在实验教学各环节的参与情况,从而为科学地开展实验教学评估及教学改革提供了数据支持,并极大地减轻了实验管理员的负担。