足不出户，这物理实验可怎么做啊？

“云端”的虚拟仿真实验系统，解决了疫情期间大面积的基础物理实验教学难题，但对于需要实验室的创新实践类课题、毕业设计以及研究生的课题研究，则需要老师和学生进行临时的机动安排。

口述 | 罗锻斌

记者 | 杨维格

学校封控期间，要求学生们足不出宿舍门。在此期间，如何顺利进行高质量实验课教学？作为华东理工大学物理实验教学中心主任，我觉得这个担子很重。还好，学校的“云端”虚拟仿真实验室可以投入使用。

虚拟仿真实验，即根据实验的内容，把实验场景数字化。比如说做一个力学实验，需要把力学实验的场景，包括实验所需要的仪器等搬到虚拟空间中，这个感觉有点类似于VR（虚拟现实）。学生进入“云端”实验室后，可以按照实验内容的要求，调试操作仪器，得到数据，完成实验。

其实，这并非是我们学校第一次启用“云端”虚拟仿真实验室，早在2018和2019年，华东理工大学物理实验中心就开始陆续筹备建设虚拟仿真实验室。在2020年疫情期间，我们就已经用虚拟仿真实验室进行过实验课教学。但那时候因为虚拟仿真实验室系统还不够成熟稳定，教学规模就达不到现在这么大。

华东理工大学物理实验中心虚拟仿真实验项目系统

本学期，华东理工大学物理实验教学中心一共要开设各年级“大学物理实验”“普通物理实验”“近代物理实验”等共计6门课程，35名任课教师要面对120个实验班级、3000多名学生、近14万实验教学人时数……虚拟仿真实验室基本上都可以满足。

实验课程注重培养学生的实践动手能力，线上授课难度远大于线下教学。为了尽量实现同质等效，物理实验教学中心精心设计各个教学环节，将“教师讲授”与“学生操作”转移到线上。

双平台相结合的物理实验教学模式

实验中心的老师们积累了丰富的课件，还录制了授课视频，都上传到了校多层次信息化学习平台上。方便同学们课前预习，为线上实验课做好准备。学生登录系统后，先在双平台上自学实验内容，把实验相关理论和操作步骤弄清后，再进入校虚拟仿真实验教学共享平台上做线上实验。

在这个“云端”实验室中，同学们不受时间、空间和实验台套数等限制，借助线上开展各项实验操作，任何一个步骤出错，也都会和线下实验一样，不能得出正确的实验结果。比如说测电阻，如果电压没有调上去，或者是开关没有开，因为没有电流，就测不出实验结果。再比如说示波器实验，如果增益选得不合适，相应的衰减灵敏度调得不合适，扫描速率不合适，都无法得出理想的实验结果。

华东理工大学学生自主完成虚拟仿真实验

“云端”实验室的教学与传统实验课教学最大的不同，是在虚拟实验室中老师和学生的角色实现了互换。以前是老师讲得多，学生按照老师讲的去做。虚拟仿真实验室得到应用后，学生独立自主学习实验内容。正式上课后，老师对基础性知识的讲解变少，更多的是交流解答学生在实验过程中遇到的问题。课堂的中心角色换成了学生，实现了实验教学的翻转课堂。如此一来，可以极大地调动学生的积极性和主动性，避免学生对老师产生依赖性。

即便当前采用线上教学模式，学校对教学过程也保持一贯的严格要求与管理。比如说，我上课时会有学校督导和学院老师过来听课了解教学情况。不管是实验课也好，理论课也好，我们都特别关注教学质量，因为我们需要对学生负责。

教师线上教研讨论及指导线上仿真实验

虚拟仿真实验室功能强大。它可提供沉浸式的虚拟实验场景、三维可视化的效果，以及实操、评分等环节。让学生们以信息化的方式学习实验知识，锻炼实验技能。这可以解决当下实验教学“做不到”“做不了”“做不上”的难题，最大限度地保留“互动”“现场感”“过程考核”等内容。

“云端”的虚拟仿真实验系统，解决了疫情期间大面积的基础物理实验教学难题，但对于需要实验室的创新实践类课题、毕业设计以及研究生的课题研究，则需要老师和学生进行临时的机动安排。比如对于做毕业设计的大四学生，他们今年6月份即将毕业。我会适当地调整毕业设计的内容，把理论方面的突出多一点，增加数值模拟内容。对于研究生，我主要是把学习任务布置下去，让他们在宿舍里多调研和看文献，整理数据，做理论计算。师生之间每周保持必要的线上讨论，交流一下学习进展和调研心得。作为教师，疫情居家时间，一方面除了完成自己的线上教学任务，保证各类学生的正常教学和指导工作；另一方面也利用这个时间段整理教学、科研的相关结果进行，同时更多地调研文献，参加线上会议，充实自己。

面对疫情，我们临危不惧，团结应变，一定能战胜困难取得胜利！