基础物理虚拟仿真实验中心不断创新完善管理机制,稳步提高实验教学水平,逐步形成了以下特色与创新。

(1)秉承“诚毅”校训,把“船员教育和培训质量体系”作为中心实验教学质量的保证体系

“诚以为国,实事求是,大公无私;毅以处事,百折不挠,努力奋斗”,这是校主陈嘉庚先生留给集美大学的宝贵精神遗产。本中心秉承校主遗训,通过树立“以人为本”的教学理念来弘扬嘉庚精神,将“诚毅”精神贯穿在实验教学中。中心严格执行学校的质量总方针,把“船员教育和培训质量体系”作为中心实验教学质量的保证体系。1997年国家颁发了《中华人民共和国船员教育和培训质量理规则》,规定航海类院校必须建立“船员教育和培训的质量管理体系”,并接受主管机构的外部审核。我国航海类院校建立ISO9000质量标准体系从某种意义上说是国际公约和政府有关行业部门的一项强制性要求。我校航海技术、轮机工程、船舶电气等专业《大学物理实验AⅠ》《大学物理实验AⅡ》《大学物理实验B》课程均受控于该“质量管理体系”,并将ISO质量管理体系引入到大学物理实验教学和中心的管理中,并作为中心实验教学质量的保证体系。

(2)建立了实验设备更新和虚拟仿真实验自主开发相结合的机制

近年来,随着中心建设经费的不断投入,先进设备不断增加,为实验项目改造和设备更新提供了良好的契机。与此同时,中心也加快了虚拟仿真实验项目的自主开发步伐。由于象美国PASCO物理实验设备等价格昂贵,为了能在有限的实验设备套数的情况下开辟尽可能多的实验项目,中心长期坚持寻求外围配件自主开发的途径。在此基础上,近年来中心先后新开发了实验项目20多项,其中自主开发了基于PASCO物理实验设备的虚拟仿真实验项目8项,不但节约了大量资金,同时也极大地提高了实验技术人员的研发能力和学生的实验效果。

PASCO科学工作室是美国PASCO公司研制的应用计算机进行物理量实时测量、数据采集与处理的系统工具。将其大规模应用于基础物理实验还需要配置相应的进口物理仪器设备,因此,成套引进基于PASCO科学工作室的基础物理实验需要大量建设经费。中心于2002年引进基于PASCO科学工作室的基础物理实验设备,通过中心老师的自主研发,在国内率先将国产物理实验设备与PASCO科学工作室有机结合在一起,全面引进了60套PASCO科学工作室接口,将接口与国产物理实验设备相融合,开发了8项基于PASCO的系列基础物理虚拟仿真实验项目,每年受益学生3600多人,每年完成实验人时数54825,教学效果良好,并为学校节约了大量进口物理实验设备经费开支。

通过实验中心老师自主研发的8项基于PASCO科学工作室的基础物理仿真实验,在国内独具特色,已在《大学物理》《物理实验》《实验室研究与探索》《大学物理实验》《哈尔滨师范大学学报》《青岛大学学报》《长春工业大学学报》《集美大学学报》等期刊发表教学研究论文12篇,开发的虚实结合的仿真实验项目已全部应用于《大学物理实验AⅠ》《大学物理实验AⅡ》《大学物理实验B》《物理实验Ⅰ》《物理实验Ⅱ》《物理实验Ⅲ》《物理实验Ⅳ》等基础物理实验教学中。

(3)建立了开放式、分层次、多模式的物理虚拟仿真实验教学体系

中心于2002年自行开发了物理实验教学管理系统,2004年开始面向全校理、工、农、管等33个本科专业实施开放式、模块化的基础物理实验教学。经过10多年的教学实践,建立了开放式、分层次、多模式的基础物理虚拟仿真实验教学体系,即基础验证性实验层次,教学集中模式;综合设计性实验层次,开放模式;创新性实验层次,开放研究模式;实物演示实验,开放展演模式等。

经过10多年的教学实践,中心建立了一套行之有效的开放式教学管理办法。通过实验教学管理系统,根据不同实验课程和实验平台,分别设置了“必选实验”“二选一实验”“四选二实验”“任选实验”等实验教学模块,建立了7门基础物理实验课程的项目库。

通过物理实验教学管理系统,学生可自主选择实验内容、实验时间和实验教师,可自主选课、退课、查询成绩、考试资格并参加考试抽签;教师可通过系统选择实验项目、实验时间并录入成绩;课程负责人可通过系统设置实验模块、选课要求、课程参数、成绩参数、考试抽签设置;系统具备选课统计与分析、成绩统计与分析、仪器使用统计与分析、教师任课明细与工作量、期末考试资格筛选、期末考试抽签、学生成绩奖励与扣分、电子课程档案、师生通讯等功能。中心网站具有仿真实验教学辅导、在线开放教学指导、实验预习与评判系统、实验考试与评判系统、仿真实验资源系统和基本资料查询等功能。

为了激励学生多做实验、做好实验的积极性,中心在考核办法中引入了奖惩机制。凡是多选实验项目并且成绩高于70分的,由管理系统自动计算加分分值;平时成绩高于80分的,也由管理系统自动给予奖励加分。为了避免学生选课后无故缺课、浪费实验资源,我们引入了惩罚措施,由管理系统自动记录学生无故旷课、未完成实验或24小时内临时退课的扣分分值。

为了鼓励学生平时做好每个实验,我们引入了免考机制,即平时总评成绩(平时平均成绩+奖励加分-扣分)高于免试分数时,予以免考;平时总评成绩低于于免试分数时,必须参加期末考试。实践证明,开放式、模块化教学和奖惩结合的考核办法,有利于促进学生多做实验、做好每个实验的积极性,教学效果良好。

中心于2001年开发了网络版基础物理仿真实验系统。该系统集成了33个网络版基础物理仿真实验项目。所有实验项目均根据中心的实际仪器制作仿真内容,每个实验项目包括实验原理、实验仪器、实验内容和数据处理,可供校内外学生网上预习、仿真操作和数据处理,已全部应用于《大学物理实验AⅠ》《大学物理实验AⅡ》《大学物理实验B》《物理实验Ⅰ》《物理实验Ⅱ》《物理实验Ⅲ》《物理实验Ⅳ》等基础物理实验教学中,教学效果良好。

近年来,中心着手提升建设新一代WPF基础物理虚拟仿真实验系统,利用中央支持地方高校发展资金,与企业合作自主开发了4个在福建省独具特色的大型精密贵重物理实验仪器仿真资源,先后建成了22个新一代WPF基础物理仿真实验资源,仿真物理实验预习系统、仿真物理实验考试系统、物理实验开放式教学管理系统。该系统资源可应用于“大学物理实验平台”“普通物理实验平台”“近代物理实验平台”的教学中,进一步提升了中心的虚拟仿真实验教学水平。