大学物理开放式仿真实验室
建设方案
演示地址：http://www.ustcori.com
项目名称：《大学物理开放式仿真实验室》 负责单位：安徽省科大奥锐科技有限公司
归属部门：中国科学技术大学 联系电话：18937104703
2016年6月29日
安徽省科大奥锐科技有限公司 1
1、项目建设背景 ............................................................................................................................. 3
1.1、物理实验教学国内概况 .................................................................................................. 3 1.2、我中心物理实验教学存在的问题 .................................................................................. 3
1.2.1实验预习、复习环节不完善 .................................................................................. 3 1.2.2面向大面积学生，设计性、开放性实验教学实施困难 ...................................... 4 1.2.3现有的管理手段无法满足实验室开放要求 .......................................................... 4 1.3、开放式仿真实验室应用于物理实验教学解决的问题： .............................................. 4
1.3.1完善了物理实验预习、复习环节，营造多元化教学模式： .............................. 5 1.3.2设立设计性实验内容，提高教学水平： .............................................................. 6 1.3.3实现了实验室在时间、空间、管理上的真正开放 .............................................. 6 1.3.4建设丰富的实验教学网络资源 .............................................................................. 7 1.3.5建设实时交互系统，实现网络授课 ...................................................................... 7 1.3.6建设实验报告自动评阅系统，提高实验教学质量 .............................................. 7
2、开放式仿真实验室建设 ............................................................................................................. 8
2.1、开放式仿真实验室建设之软件系统： .......................................................................... 8
2.1.1大学物理仿真实验 .................................................................................................. 8 2.1.2物理实验中心网站系统 ........................................................................................ 14 2.1.3物理实验资源库系统 ............................................................................................ 17 2.1.4实验选课及教学管理系统 .................................................................................... 20 2.1.5实验教学实时交互系统 ........................................................................................ 25 2.1.6物理实验考试与自动判卷系统 ............................................................................ 29 2.1.7大学物理实验预习自动评判系统 ........................................................................ 33 2.1.8实验报告自动评阅系统 ........................................................................................ 36 2.1.9开放式实验室管理系统 ........................................................................................ 39 2.2开放式仿真实验室建设之硬件 ....................................................................................... 46
2.2.1配套硬件系统： .................................................................................................... 46 2.2.2开放式仿真实验室平面俯视图： ........................................................................ 47 2.2.3教室布置示意图 .................................................................................................... 48 2.2.4网络拓扑图 ............................................................................................................ 49 2.2.5系统连接图 ............................................................................................................ 50 2.2.6多媒体讲台 ............................................................................................................ 51 2.2.7实验台电源控制器、短路保护装置： ................................................................ 52
3、技术支持与服务 ....................................................................................................................... 53
3.1、服务内容 ........................................................................................................................ 53 3.2、服务方式 ........................................................................................................................ 53
安徽省科大奥锐科技有限公司 2 1、项目建设背景
1.1、物理实验教学国内概况
物理实验是物理学的基础，大学物理实验反映了理工科及各个学科科学
实验共性和普遍性的问题。在培养学生严谨的科学思维、创新能力，培养学生理论联系实际，特别是与科学技术发展相适应的综合能力，以适应科技发展与社会进步对人才的需求方面有着不可替代的作用。当前我国高等教育已进入全面提高教育质量的新阶段。进一步更新教育理念、积极创造条件在教学实践中实质性地实施以教师为主导，以学生为主体的实验教学是进一步深化改革的重要内容，也是巩固十多年来的教学成果、提高教学质量、实现实验教学目标的重要保证。
教育部多次强调并要求：高校要大力加强实验、实践教学的改革，要重视实践环节，提高学生实践能力，推进实验内容和实验模式改革和创新，培养学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力。要根据培养学生动手和实践能力需要，不断改善实验和实习教学条件。在《关于加强高等学校实验室工作的若干意见》中更明确指出：“大力推进实验室信息化建设，实现优质资源开放共享。持续投入必要的经费与人员，切实推进实验室信息化建设和信息化管理。建设科学、便捷使用的实验室网络管理系统，提升实验室在设备采购、资产管理、信息统计、开放共享等工作的管理水平。建设实验教学网络平台和实验教学资源共享平台，实现网上辅助教学和网络化、智能化教学管理，满足学生自主选课、自助实验、有效利用实验室资源的自主学习和个性化发展的需求。”
1.2、我中心物理实验教学存在的问题 1.2.1实验预习、复习环节不完善
我中心实际教学中，由于实验室和师资力量等限制，很难提供给学生大面积实验预习、复习的环境。我校学生目前进行实验预习、复习时只能通过书本进行，只能对理论知识进行预习、复习。而物理实验教学中最重要的动手操作预习、复习由于受到硬件和师资的限制，无法在实验室开展。预习环节的不完善导致学
安徽省科大奥锐科技有限公司 3 生无法对实验环境建立直观认识，学生上课前对即将开展的实验过程不熟悉，学生实验中无法有目的、有指导地进行操作和观察,独立思考，利用掌握的知识对现象进行合理分析讨论，解决实验问题。同时由于课堂受到时间的限制学生在课堂实验上无法消化实验教学的内容，而复习环节的不完善导致学生对所学实验根本无法掌握。这样的教学过程导致很多学生上实验课变成了“走过场”。打击了学生对物理实验学习的积极性。
1.2.2面向大面积学生，设计性、开放性实验教学实施困难
设计性实验教学内容作为“以学生为主体，以教师为主导的教学模式”的教学思想的重要体现之一，要求在多种层次上满足学生对实验教学的需求，并且在2008版的基本要求明确中提出。设计性实验教学是教学思想的创新，任何实验都可以实施一定层次的设计性教学。设计性实验教学实施，因为打破了原来“模仿式”教学的模式，需要学生和教师投入更多的精力和时间，在相对有限的教学资源和日益压缩的教学学时的现状下，采用传统的教学手段难以切实落实面向大面积的学生的设计性实验教学。
1.2.3现有的管理手段无法满足实验室开放要求
开放式实验室建设是高等教育改革的方向，是培养具有创新意识和创新能力人才的重要步骤，随着实验室建设的不断发展，现有的实验室管理手段在开放式实验教学组织和管理模式的实际运行中问题日益突出。开放式实验室的建设有以下意义：
①、全面开放实验教学资源，打破实验室上课开门、下课关门的状态，共享实验室资源，提高实验室、实验仪器利用率。在保障计划内教学开展的同时，将实验室的空闲时间充分开放给学生，全方位发掘实验室作用，实现24小时服务学生、服务社会，使国家的资金投入得到最大程度发挥。
安徽省科大奥锐科技有限公司 4 ②、提供开放式教学服务，给学生提供自主学习环境。实现学生自由预约、自主实验，满足学生自主学习和个性化发展的需求。充分发挥学生的主动性，激发学习热情，提高教学效果。
③、提高实验室管理水平，为领导进行实验室建设时提供真实数据作为决策依据。传统管理方式下，重复劳动繁重，管理效率低下，实验室教师疲于大量的管理工作，投入在教学研究、科学研究和技术创新方面的时间有限，不利于教学的深化改革，不利于仪器设备的技术挖掘和技术创新，不利于教师及实验技术人员队伍的建设和发展。实验室和仪器设备相关的数据又是动态的，随着时间的推移，仪器的维修维护、采购报废、使用记录繁多，数据整理工作量大、上报困难，容易流于形式，为领导实验室建设决策增加了不确定因素。利用信息化手段不仅提高了管理效率，而且解放了教师。建立完善的数据库，利用信息化技术自动搜集、整理实验室利用率、仪器利用率、各实验项目教学的开展情况等等，保障数据的真实性和完整性。
④、保障实验室安全的同时，完善了实验教学链。实验室开放的前提是安全，利用物理实验预习自动评判系统进行实验室安全准入，使学生在进入实验室前熟悉实验原理及仪器原理、掌握实验仪器操作规范、了解实验室使用安全，并且通过系统自动评判学生预习成绩，学生在达到教师设置的成绩时获得实验室预约资格。不仅保障了实验室安全，而且完善了教学链中的实验预习环节，提高学生预习效果。
1.3、开放式仿真实验室应用于物理实验教学解决的问题： 1.3.1完善了物理实验预习、复习环节，营造多元化教学模式：
《大学物理仿真实验》自从1996年出版以来，在物理实验教学模式创新上发挥了巨大作用。仿真实验把实验设备、教学内容（包括理论教学）、教师指导和
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