本项目选择电磁波吸收材料合成、表征与性能测试进行虚拟仿真建设,解决传统课程中模型分析过于抽象的缺陷,虚拟的3D模型可以让学生们更加直观地了解材料的生长过程,学生们也可以自行调控参数,进行电磁波吸收材料的制备,这是教师口述所不能达到的效果。虚拟实习可以打破时间和空间的限制,让学生可以对重点内容反复练习,掌握地更加牢固。
(1)打破时间和空间的限制,突破对大型实验平台的依赖,为实践教学提供重要的辅助功能。
在预习教学模式下,通过模拟电磁波吸收材料的制备、实验操作、工艺设置、表征、性能测试等整个流程,让参与培训的学生可以通过导航栏的引导下,学习基本的实验操作流程,清楚地了解电磁波吸收材料的制备过程,对材料及制备工艺的选取原则,掌握电磁波吸收材料表征和性能测试技术。使学生摆脱对大型实验仪器的依赖,能够在实验前提前了解实验原理、实验内容,掌握和巩固课堂上的理论知识。
(2)突破实践壁垒,增加实验的开放性与自主性,拓宽实验的深度与广度,促进科研,为理论教学提供虚拟素材。
电磁波吸收材料合成及性能测试实验,具有成本高、时间长、危险系数较高等特点,生产实习基地难以满足所有学生一一亲历完整的实验流程,而且不同的实验工艺下的电磁波吸收材料的生长现象也无法在一次实验中观察到。对于学生来说,比较抽象,导致在实际实验操作过程中,缺乏做出提前预判的经验和做紧急处理的能力,极易造成严重的实验事故和经济损失。本项目的目的是通过虚拟仿真实验,使学生可以在不增加实验成本并减低安全防护难度的前提下,为理论教学提供充足的仿真素材,使学生通过自主学习与多次实验, 积累足够的经验,更好的增强创新能力和科研能力。
(3)以虚补实,虚实结合,进而做到以虚促实的效果,激发学生的学习兴趣,更有效锻炼学生的综合分析与逻辑推演能力。
电磁波吸收材料的晶体生长过程处于不能直接观测环境,学生无法直观地观察到腔体内部的变化情况、晶体的生长过程、后期的变化情况,因此难以仅仅通过合成的晶体或者照片来想象和判断其中的动态变化过程,同时电磁波吸收材料的表征和性能测试环节原理难以直观展示。通过虚拟仿真项目的建立将工艺参数设定与反应腔体内部实际变化进行对应,将实际实验中难以描述的概念和过程,变成可以在短时间和三维空间中实现的实验,激发学生探索极端条件下材料合成的激情,加深对电磁波吸收材料性能的了解,理论联系实际,巩固、验证和加深课堂教学上《材料科学基础》、《材料测试技术》、《固体物理》等基本概念、基础理论和基本方法。