重離子加速器中的原子核碰撞虛擬仿真實驗是湖州師範學院建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：重離子加速器中的原子核碰撞虛擬仿真實驗
- 建設院校： 湖州師範學院
- 課程負責人： 李慶峰
- 授課教師：沈彩萬、孫宇梁、劉艷盎、王永佳
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
(1)基國家對高素質套用型人才需求,實驗課程支撐立德樹人教育任務完成。
物理學是 重要的基礎學科,為聚焦高端晶片與軟體、智慧型科技、新材料、先進制造和國家安全等關鍵領域以及國家人才緊缺的人文社會科學領域,國家提出強基計畫,強調基礎學科的支撐引領作用,物理學必將在高素質套用型人才培養中起到重要支撐作用。物理學是以實驗為基礎的自然科學，《近代物理實驗》 課程是本科學習階段最接近科學前沿的課程,核物理相關實驗在國家兩彈一星研製及強流重離子加速器( HIAF )等大科學裝置建設過程中發揮著重要作用。將《重離子加速器中的原子核碰撞虛擬仿真實驗》列入物理學專業《近代物理實驗》課程教學計畫, -方面支撐套用型人才培養目標實現;另-面,通過優秀科學家故事,培養學生的愛國精神和家國情懷，支撐立德樹人教育根本任務完成。
(2)基於實驗課程的核物理屬性和特徵,開展實驗教學必須做成虛擬仿真實驗。
真實的原子核碰撞實驗必須依託大型科學裝置一 重 離子加速器,原子核碰撞實驗裝置占地面積大,造價十分昂貴(如我國“十二五”國家重大科技基礎設施強流重離子加速器HIAF概算總投資為16.7億元建造周期超過7年) , 而且運行維護成本非常高。此外,實驗中存在核輻射、電壓等危險性,實驗進行時需採取嚴格的安全防護措施,普通高校無法完成這類實驗。因此在地方高校開設本實驗課程必須利用虛擬仿真技術,才能夠再現實驗真實場景,達到良好的教學效果,解除了實驗場地、費用、防護等方面的限制,為培養學生的實驗探究設計能力、開拓學生視野提供重要支撐。
(3)基於人才培增目標和學生髮展需求,本虛擬仿真實驗支撐培養目標達成。
物理學專業培養目標要求學生 掌握紮實的實驗技能,賂良好的創新實踐和自我發展能力。當代大學生的學習方式和學習環境發生了大革,以慕課為代表的線上學習方式正被越來越多的大學生所接受,學生希望在任何地點、任何時間,以任何方式開展實驗活動。物理學專業學生科研能力和科研水平相對較好,學生有進入科學前沿、探索未知的願望。為學生設計相關科學前沿實驗課程,將教師的科研成果轉化為教學內容,將教師科研優勢轉化為學生的學習成果,對於促進學生能力提升,滿足學生髮展需求都有積極的促進作用。一面,鍛鍊了學生的實驗技能,通過實驗設計環節,提高了學生的實驗設計和創新實踐能力，支撐培養目標達成;另方面,虛擬仿真實驗解除了地域、時間、指導等方面的限制,為學生自學和探究提供了方便的實驗條件,進一步滿足學生的自我提升、自我發展需求。
教學目標
圍繞學校立德樹人根本任務，”因地制宜、 體現特色、服務地方”辦學方針和建成”三個一定”的湖州師範大學辦學目標，堅持面向基層、面向農村,培養優秀師資的師範辦學定位,本課程依據學生中心、產出導向、持續改進”的專業認證理念和物理學科核心素養,制定實驗教學目標如下:
(1)知識目標
通過對原子核碰撞實驗過程實驗儀器的虛擬仿真,使學生能夠講述離子源、重離子加速器、粒子探測器等實驗設備的基本工作原理,將所學綜合理論知識套用於具體實驗;通過對原子核碰撞整個實驗過程的虛擬仿真,使學生掌握相關參數的物理意義及對實驗現象、實驗結果的影響,讓學生在虛擬仿真操作中探索原子核碰撞過程的物理規律。
(2 )能力目標
通過對數據獲取及數據分析系統的虛擬仿真,使學生具備對輸運理論模型( UrQMD )計算的結果進行數據處理的能力;通過對不同反應條件下結果的比較,分析影響原子核碰撞過程的因素,探究原子核的性質和碰撞的物理機制,提高學生的科學研究能力和創新實踐能力。
(3)素質目標
通過本虛擬仿真實驗課程,激發學生探索微觀世界的興趣,鍛鍊學生的科學思維,培養學生嚴謹的科學態度和實事求是的科學作風,促使學生充分發揮潛能,實現自我價值，努力做到 ”知行合一”。
通過了解實驗課程中與加速器設計、核物理學科發展相關的科學家的先進事跡和奮鬥歷程,激發學生的愛國熱情和奉獻精神,培養學生的社會責任感和時代使命感,成為合格的社會主義建設者和接班人。
