虚拟仿真技术融入教学实践 助推创新人才培养

【环球网教育报道】为贯彻落实《教育部产学合作协同育人项目管理办法》(教高厅〔2020〕1号)要求,展示项目实施过程中产生的优秀成果、典型做法和成功经验,鼓励更多高校和企业深入探索产学合作新模式、研究产学合作新机制、拓展产学合作新领域,进一步扩大和提升项目影响力,经教育部产学合作协同育人项目专家组评审,最终遴选出124个优秀项目案例。环球网教育将对优秀项目案例进行展示。

北京微瑞集智科技有限公司与电子科技大学贾利军围绕“虚拟仿真技术在‘强磁性物质外磁场响应行为的测试分析’中的应用”主题开展项目研究。该实验方案凸显了电子科技大学专业及学科特色,将教师多年科研积淀转化为实验教学内容,是以培养学生创新能力为中心的综合实验方案设计。

项目负责人贾利军指出,本项目积极推动“磁性物理”课程建设和教学改革,充分发挥虚拟仿真技术在电子科学与技术专业新工科人才培养中的作用,结合虚拟仿真实验项目的建设,与企业合作,通过虚拟仿真设计开发培训课程提升专业课教师对虚拟仿真技术的认知程度,真正将虚拟仿真技术融入到教学实践中,从而助推相关工业领域创新人才的培养。项目开展期间,建成“强磁性物质对外加磁场响应行为的测试分析虚拟仿真实验”项目,2020年被认定为国家一流本科课程。

据了解,项目建设围绕“磁性物理”课程教学的重点和教学难点—技术磁化过程及静态磁参数测试分析,立足于解决实验教学中的高危险性条件限制,依托电子科技大学重点学科,构建促进学生理解与融合贯通能力、自主探究式学习能力、多学科交叉与创新能力培养的多模块、系统化实验内容。各模块内容互相衔接又自成体系,便于学生根据需要进入不同的功能模块。发挥国家级科研和教学平台优势,将电子科技大学在磁学应用基础研究领域的成果作为案例引入实验教学,增强学生对相关基础知识的学习兴趣和信心。结合虚拟仿真实验项目建设,进一步丰富和更新了实验内容,使实验内容外延,将材料物理性能与材料结构、制备工艺结合起来,促使学生对相关理论知识的融合贯通能力培养。通过增加选课管理、实验细节纠错、知识点考核等新功能加强对学生预习、实验过程管理以及评价考核的科学性。

此外,项目开展线上线下结合的、全方位的评价体系创新改革与实践,以综合能力提升为目标的对传统教学的延伸与拓展

本虚拟实验软件建立了完整的、实时的线上线下评价体系,后台数据支持大数据分析,及时反馈学生实验情况。围绕教学目标,以虚拟仿真实验项目建设为契机,以学生为主体、教师为主导,逐步形成符合学生知识探索与能力培养要求的多元化实验教学方法与教学手段。为使学生更好地将抽象理论以直观方式理解,采用计算机模拟、动画、讲解的方式引导学生体验实验流程、仪器操作、数据处理等。学生通过查阅相关资料、分组讨论等方式,发现问题,分析、探究技术磁化实验现象及其内在机理,归纳总结实验规律,基于磁学理论并结合磁性材料、磁性测量等课程知识,提出材料结构设计、制备工艺与应用方案。直观演示、研究式、讨论式等多种教学方法在本实验教学中的综合运用,有效保障学生的参与度,极大地调动了学习积极性和主动性。多元化教学方法的实施,促使学生由浅入深地理解磁学应用相关学习内容,在发现、分析、解决问题与沟通交流的过程中,激发学生深度学习兴趣,培养独立钻研、合作、批判与勇于创新的精神。

虚拟实验完成后对社会开放,继续深化与科技企业合作,在前期的使用反馈基础上不断地进行更新和修正,实现自我迭代式的更新换代。

据介绍,“强磁性物质外磁场响应行为的测试分析虚拟仿真实验”建成并投入教学实践,更新丰富实验教学内容,并开展实践线上+线下的实验教学方及考核模式探索。利用集成电子器件实验教学管理平台,2019年、2020年为电子科技大学电子科学与技术专业本科生开出课程实验1320人时数,同时,面向学院和校内共享开放。

借助国家虚拟仿真实验项目共享服务平台,该项目持续服务国内多所高校教学和相关企业培训,特别是疫情期间,为保障线上实验教学实施做出贡献。

该产学合作项目的实施充分发挥了电子科技大学高水平教学与科研平台优势,借助合作企业在虚拟仿真实验项目开发方面的技术优势,以学生创新思维训练和综合能力培养为核心,开展产学合作协同育人探索,推动磁性物理实验课程教学内容,教学体系,教学模式和考核方法的全面改革,为虚拟仿真国家一流本科课程建设,产学合作长效机制建立积累了丰富的经验。

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