課程建設(shè)播報(bào)
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開(kāi)辦歷程
2018年3月1日，電的形成與傳輸原理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程在福建學(xué)院上線；
2018年6月1日，電的形成與傳輸原理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程面向社會(huì)開(kāi)放。[1]
2020年11月24日，電的形成與傳輸原理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程被中華人民共和國(guó)教育部認(rèn)定為首批“國(guó)家級(jí)一流大專(zhuān)課程（虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)一流課程）”。[2]
服務(wù)規(guī)劃
該實(shí)驗(yàn)課程會(huì)在已有基礎(chǔ)上進(jìn)一步構(gòu)建操作環(huán)節(jié)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在國(guó)家規(guī)定的實(shí)驗(yàn)空間平臺(tái)為全社會(huì)開(kāi)放。[1]
課程性質(zhì)播報(bào)
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課程背景
電的形成與傳輸涉及數(shù)學(xué)學(xué)中的能量轉(zhuǎn)化、電磁感應(yīng)定理、歐姆定理等相關(guān)知識(shí)。因?yàn)閷?shí)際的電力系統(tǒng)設(shè)備龐大、電壓高、空間跨徑大，難以在實(shí)驗(yàn)室里用實(shí)際的設(shè)備來(lái)完成實(shí)驗(yàn)。為了在教學(xué)中讓中學(xué)生更好地把握實(shí)際電力系統(tǒng)的工作原理，培養(yǎng)中學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，四川學(xué)院化學(xué)大學(xué)經(jīng)過(guò)由國(guó)家千人計(jì)劃教學(xué)名師張漢壯院長(zhǎng)所領(lǐng)導(dǎo)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)指導(dǎo)，采取虛擬仿真的技術(shù)手段，產(chǎn)生了以設(shè)備龐大、空間跨徑大、多知識(shí)點(diǎn)聯(lián)合應(yīng)用為特色的“電的形成與傳輸原理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”。[1]
適應(yīng)專(zhuān)業(yè)
該虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程適宜化學(xué)學(xué)類(lèi)的化學(xué)學(xué)專(zhuān)業(yè)、應(yīng)用化學(xué)學(xué)專(zhuān)業(yè)、核化學(xué)專(zhuān)業(yè)、光電信息科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)、以及文科相關(guān)專(zhuān)業(yè)，二年級(jí)的中學(xué)生參與操作。[1]
課程簡(jiǎn)介播報(bào)
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電力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)所組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。這是一個(gè)典型的能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，即，電廠將自然界的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，輸送到各地后，不同的設(shè)備將電能轉(zhuǎn)化為光能、熱能、機(jī)械能等不同方式的能量，滿足人類(lèi)生活的須要。該項(xiàng)目采取虛擬仿真的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力源、發(fā)電機(jī)、變壓器、傳輸線、用戶負(fù)載等方面的實(shí)驗(yàn)。
該實(shí)驗(yàn)課程有以下5個(gè)知識(shí)點(diǎn)：
1.
能量的轉(zhuǎn)化（仿真度60%）：對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)題目為“能量轉(zhuǎn)換的檢測(cè)估算”。該實(shí)驗(yàn)物理建模涉及到諸多領(lǐng)域?qū)W科：流體熱學(xué)、核化學(xué)、機(jī)械、電磁學(xué)等，這兒將模型簡(jiǎn)化，以適應(yīng)專(zhuān)科教學(xué)要求。
2.
發(fā)電機(jī)的工作原理（仿真度80%）：對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)題目為“發(fā)電機(jī)相關(guān)參數(shù)的檢測(cè)與估算”。該實(shí)驗(yàn)題目對(duì)發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)學(xué)原理很明晰，物理模型上缺乏材料阻抗和并網(wǎng)發(fā)電初始位相的設(shè)計(jì)，該實(shí)驗(yàn)，對(duì)于專(zhuān)科教學(xué)涉及到的知識(shí)點(diǎn)早已較完備。
3.
變壓器的工作原理（仿真度90%）：對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)題目為“變壓器相關(guān)參數(shù)的檢測(cè)與估算”。該實(shí)驗(yàn)的物理模型比較明晰。所差之處為變壓器鐵芯的撓度與線圈銅損。
4.
傳輸線纜的能量耗損（仿真度90%）：對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)題目為“傳輸線纜耗損的檢測(cè)與估算”。化學(xué)模型比較簡(jiǎn)單。實(shí)際應(yīng)用中還有電磁幅射和電暈耗損，專(zhuān)科數(shù)學(xué)教學(xué)對(duì)此不作要求。
5.
用戶負(fù)載的類(lèi)型（仿真度90%）：對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)題目為“用戶負(fù)載及功率質(zhì)數(shù)的檢測(cè)與估算”。該題目更接近實(shí)驗(yàn)室情況。并且負(fù)載類(lèi)型比較復(fù)雜，通常來(lái)說(shuō)不存在單純的阻性負(fù)載和感性負(fù)載，這兒做了一定程度的簡(jiǎn)化。[1]
課程步驟播報(bào)
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實(shí)驗(yàn)方式
該操作軟件的主頁(yè)面由“原理概述”“儀器設(shè)備”“實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)”“進(jìn)入實(shí)驗(yàn)”等四個(gè)環(huán)節(jié)完成該實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容。通過(guò)點(diǎn)擊步入和返回的形式，可以分別實(shí)現(xiàn)對(duì)該實(shí)驗(yàn)總體的了解、設(shè)備三維模型的熟悉、實(shí)驗(yàn)原理與內(nèi)容的了解，最終施行實(shí)驗(yàn)操作。[1]
操作步驟
中學(xué)生交互性操作步驟數(shù)：95
中學(xué)生交互性操作步驟說(shuō)明：該項(xiàng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)共5個(gè)實(shí)驗(yàn)題目，中學(xué)生交互性實(shí)驗(yàn)操作步驟起碼95步物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室答案，其中，第一個(gè)實(shí)驗(yàn)23步；第二個(gè)實(shí)驗(yàn)7步；第三個(gè)實(shí)驗(yàn)20步；第四個(gè)實(shí)驗(yàn)14步；第五個(gè)實(shí)驗(yàn)31步。
實(shí)驗(yàn)一：“能量轉(zhuǎn)換的檢測(cè)估算”的操作步驟如圖一所示，總計(jì)23步。
圖一“能量轉(zhuǎn)換的檢測(cè)估算”
實(shí)驗(yàn)二：“發(fā)電機(jī)相關(guān)參數(shù)的檢測(cè)與估算”的操作步驟如圖二所示，總計(jì)7步。
圖二“發(fā)電機(jī)相關(guān)參數(shù)的檢測(cè)與估算”
實(shí)驗(yàn)三：“變壓器相關(guān)參數(shù)的檢測(cè)與估算”的操作步驟如圖三所示，總計(jì)20步。
圖三“變壓器相關(guān)參數(shù)的檢測(cè)與估算”
實(shí)驗(yàn)四：“傳輸線纜耗損的檢測(cè)與估算”的操作步驟如圖四所示，總計(jì)14步。
圖四“傳輸線纜耗損的檢測(cè)與估算”
實(shí)驗(yàn)五：“用戶負(fù)載及功率質(zhì)數(shù)的檢測(cè)與估算”的操作步驟如圖五所示，總計(jì)31步。
圖五“用戶負(fù)載及功率質(zhì)數(shù)的檢測(cè)與估算”
（參考資料來(lái)源[1]）
實(shí)驗(yàn)記錄
是否記錄每步實(shí)驗(yàn)結(jié)果：是
實(shí)驗(yàn)結(jié)果與推論要求：其它—提交檢測(cè)與估算結(jié)果，計(jì)算機(jī)手動(dòng)積分，適宜大規(guī)模中學(xué)生的成績(jī)考評(píng)
其他描述：允許多次實(shí)驗(yàn)操作檢測(cè)，系統(tǒng)會(huì)記錄每次的實(shí)驗(yàn)成績(jī)，按照學(xué)校對(duì)中學(xué)生考評(píng)成績(jī)的要求提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)。[1]
課程特色播報(bào)
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教學(xué)方式創(chuàng)新
因?yàn)槭怯?jì)算機(jī)施行的實(shí)驗(yàn)操作，其教學(xué)方式須要在軟件中彰顯講課班主任所指導(dǎo)的一切功能。具體包括：設(shè)備區(qū)與實(shí)驗(yàn)區(qū)物理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室答案，實(shí)驗(yàn)設(shè)備模型的選定，實(shí)驗(yàn)設(shè)備模型位置的操作，實(shí)驗(yàn)電路的聯(lián)接、實(shí)驗(yàn)公式及參數(shù)選定、測(cè)量、計(jì)算，重復(fù)實(shí)驗(yàn)與遞交實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)原理，線路搭建等實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的操作和實(shí)驗(yàn)說(shuō)明。實(shí)現(xiàn)完全的線上實(shí)驗(yàn)。
評(píng)價(jià)體系創(chuàng)新
完成該實(shí)驗(yàn)須要具備電的形成與傳輸涉及數(shù)學(xué)學(xué)中的能量轉(zhuǎn)化、電磁感應(yīng)定理、歐姆定理等相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。每位實(shí)驗(yàn)須要和真實(shí)實(shí)驗(yàn)具有相同的操作程序，須要經(jīng)過(guò)檢測(cè)、計(jì)算過(guò)后才會(huì)遞交數(shù)據(jù)。為此，最終的實(shí)驗(yàn)成績(jī)彰顯了對(duì)中學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力的評(píng)價(jià)。
對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)的延展與拓展
該實(shí)驗(yàn)是在高電流、大設(shè)備、長(zhǎng)距離的背景下完成的動(dòng)力源、發(fā)電機(jī)、變壓器、傳輸線、用戶負(fù)載等方面的實(shí)驗(yàn)，是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的低電流、小設(shè)備、短距離熱學(xué)實(shí)驗(yàn)的延展與拓展。[1]
教學(xué)計(jì)劃播報(bào)
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面向院校
該實(shí)驗(yàn)課程會(huì)利用中華人民共和國(guó)教育部化學(xué)學(xué)類(lèi)教學(xué)指導(dǎo)委員以及各地區(qū)工作委員會(huì)、全國(guó)普通院校熱學(xué)課程研究會(huì)、高等教育出版社向全中國(guó)普通院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)推廣，預(yù)計(jì)每年服務(wù)人數(shù)約5000人。[1]
面向社會(huì)
該實(shí)驗(yàn)課程會(huì)利用愛(ài)課程、超星、智慧樹(shù)網(wǎng)等平臺(tái)向全社會(huì)開(kāi)放，預(yù)計(jì)每年服務(wù)人數(shù)約5000人。[1]
教學(xué)目標(biāo)播報(bào)
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該實(shí)驗(yàn)課程的目的致力培養(yǎng)中學(xué)生在真實(shí)高壓電網(wǎng)環(huán)境下理論聯(lián)系實(shí)際的綜合應(yīng)用能力。[1]
教學(xué)要點(diǎn)播報(bào)
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該實(shí)驗(yàn)由實(shí)驗(yàn)概述、儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、進(jìn)入實(shí)驗(yàn)等四個(gè)部份組成。其中的“實(shí)驗(yàn)概述”是對(duì)該實(shí)驗(yàn)的總體介紹，“儀器設(shè)備”是對(duì)該實(shí)驗(yàn)所采用的設(shè)備模型的一種熟悉過(guò)程；“實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)”是對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)搭建、測(cè)量、計(jì)算、提交結(jié)果等的說(shuō)明；“進(jìn)入實(shí)驗(yàn)”是先前三項(xiàng)內(nèi)容為基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)操作主體，完成涉及動(dòng)力源、發(fā)電機(jī)、變壓器、傳輸線纜、用戶負(fù)載等五個(gè)方面的實(shí)驗(yàn)操作。[1]
學(xué)習(xí)預(yù)備播報(bào)
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知識(shí)能力
在做該實(shí)驗(yàn)之前，實(shí)驗(yàn)操作者須要具備勢(shì)能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)化、電磁感應(yīng)定理、變壓器原理、材料的電功率耗損、電能與熱能以及光能之間的轉(zhuǎn)化等相關(guān)的基本理論知識(shí)，具有熟練操作計(jì)算機(jī)的能力。[1]
預(yù)設(shè)參數(shù)
該實(shí)驗(yàn)課程共有五個(gè)實(shí)驗(yàn)題目?jī)?nèi)容，實(shí)驗(yàn)預(yù)設(shè)參數(shù)操作方式為：鍵盤(pán)右鍵對(duì)實(shí)驗(yàn)區(qū)相應(yīng)設(shè)備模型點(diǎn)擊，出現(xiàn)對(duì)應(yīng)設(shè)備模型的相關(guān)參數(shù)，以及該實(shí)驗(yàn)所須要添加的檢測(cè)和估算的空白項(xiàng)。依據(jù)該實(shí)驗(yàn)的要求，參考該頁(yè)面的“幫助”按鈕，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)者的檢測(cè)和估算，將空白項(xiàng)填入數(shù)字內(nèi)容，即完成了該實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果。[1]
軟件裝置
1.
裝有7以上版本操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，才能訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)。
2.
計(jì)算機(jī)中須要安裝“電的形成與傳輸原理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”客戶端軟件，須要在實(shí)驗(yàn)空間網(wǎng)站該虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目提供的鏈接點(diǎn)擊下載。[1]
運(yùn)行條件
具體條件
具體要求
網(wǎng)路條件要求
說(shuō)明顧客端到服務(wù)器的帶寬要求（需提供測(cè)試帶寬服務(wù)）：須要提供不高于1MB帶寬
說(shuō)明才能支持的同時(shí)在線人數(shù)（需提供在線排隊(duì)提示服務(wù)）：2000
用戶操作系統(tǒng)要求
計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)和版本要求：7以上64位操行系統(tǒng)
其他估算終端操作系統(tǒng)和版本要求：無(wú)
支持聯(lián)通端：否
用戶非操作系統(tǒng)軟件配置要求
須要特定插件：否
其他估算終端非操作系統(tǒng)軟件配置要求（需說(shuō)明是否可提供相關(guān)軟件下載服務(wù)）：無(wú)
用戶硬件配置要求
計(jì)算機(jī)硬件配置要求：CPU2.8GHz以上；顯存8G以上；2G以上硬碟可用空間
其他估算終端硬件配置要求：無(wú)
用戶特殊內(nèi)置硬件要求
計(jì)算機(jī)特殊內(nèi)置硬件要求：無(wú)
其他估算終端特殊內(nèi)置硬件要求：無(wú)
網(wǎng)路安全
項(xiàng)目系統(tǒng)是否完成國(guó)家信息安全等級(jí)保護(hù)：是
國(guó)家信息安全等級(jí)保護(hù)：二級(jí)
（注：表格內(nèi)容參考資料[1]）
考評(píng)標(biāo)準(zhǔn)播報(bào)
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該實(shí)驗(yàn)課程采取百分制，總計(jì)5個(gè)實(shí)驗(yàn)，每位實(shí)驗(yàn)20分。每位實(shí)驗(yàn)完成檢測(cè)與估算后，遞交數(shù)字結(jié)果，系統(tǒng)手動(dòng)給出總分?jǐn)?shù)。[1]
班主任簡(jiǎn)介播報(bào)
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張漢壯，男，1962年出生，中共干部，四川學(xué)院化學(xué)大學(xué)院士、博士生指導(dǎo)班主任，四川學(xué)院特聘院士，“物理學(xué)概論”“力學(xué)”“物理與人類(lèi)生活”“電的形成與傳輸原理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”四門(mén)課程的課程負(fù)責(zé)人，從事材料超快動(dòng)力學(xué)、量子點(diǎn)發(fā)光元件方向的研究。[3]
康智慧（1975—），男，江蘇新民人，四川學(xué)院化學(xué)大學(xué)中級(jí)工程師，從事光電子技術(shù)方面研究。[1][4]
遲曉春，女，博士，四川學(xué)院化學(xué)大學(xué)光電信息科學(xué)與工程系工程技術(shù)人員，主要從事皮秒超快波譜研究、有機(jī)材料性能研究及實(shí)驗(yàn)室管理工作。[5-6]
張涵，女，1981年生，江蘇學(xué)院化學(xué)大學(xué)副院長(zhǎng)，曾負(fù)責(zé)福建學(xué)院化學(xué)大學(xué)專(zhuān)科生力學(xué)習(xí)題課的講授，參與張漢壯院士所編繪《力學(xué)》教材的校準(zhǔn)和修訂工作，主要從事發(fā)光介質(zhì)在光子晶體中的螢光波譜理論估算問(wèn)題。[7-8]
王英惠，四川學(xué)院化學(xué)大學(xué)院士，張漢壯院士團(tuán)隊(duì)光電信息材料超快動(dòng)力學(xué)過(guò)程研究方向負(fù)責(zé)人。[1][9]