核心閱讀
與傳統教學相比，“元界課堂”在立體呈現、多人操作、互聯互通等方面展現出廣泛的潛在優勢，打破了自然空間的限制，為教學方式的拓展提供了新途徑以及教學資源的共享。 解決方案。 未來，清華大學“元界課堂”將不斷拓展在教學領域的應用，進一步強化大學生的互動性、趣味性、開放性教學。
漂浮在浩瀚星際空間的宿舍里，托卡馬克裝置（用于實現受控核聚變的裝置）緩緩啟動。 面對這個“人造太陽”，同事們通過浮動控制臺親自調整了這個巨大裝置的主要參數，并觀察其內部聚變反應的變化。 這是“元界課堂”核科學與技術系中學生的經歷。
核科學與技術系副系主任楊陽團隊創新性地將“元宇宙課堂”引入到大學生的教學中，讓化學世界的核聚變和計算機領域的虛擬現實這兩個跨學科元素神奇的碰撞，建立了新的教學模式。 通過搭建虛擬仿真實驗室、編譯完整的核化學引擎、開發動作交互和UI適配、迭代跨終端網絡連接解決方??案，小伙伴們可以置身于“元宇宙”的比特空間中，在一個極具視覺沖擊力卻又還原現實世界數學規律的三維虛擬空間，可以進行互動探索、交流和討論物理虛擬實驗室網站，可以高自由度親自控制各種虛擬小型實驗裝置的操作，從而獲得直觀、震撼的課堂體驗。 該項目將代表清華大學申報2021年國家一流課程，今年秋季獲批公布。
團隊意識到，互聯的“阿凡達”式深度沉浸、可持續的在線虛擬空間、多人社區化的教學方式是未來的發展趨勢。 這些技術解決方案被稱為“”，是最大程度地利用虛擬現實技術的唯一途徑。 沿著這個思路，經過五年的發展，“元宇宙”形式的托卡馬克聚變實驗室即將啟動。 楊洋的第一次“元宇宙”講座就是在這個第三代虛擬實驗室里進行的。 ，我們能夠實現這些在現實世界中很難實現的溝通模式、交互模式和感官體驗。”
“新奇”是當天聽課的同事郭廷軒對“元界課堂”的概括：“我好像玩過各種VR設備，上課用它還是第一次。上課前，我對小型裝置很感興趣，對核電站的理解還停留在課本和PPT的文字和圖片上，但當我親自點燃聚變裝置時，新的理解出現了。”
《元界課堂》的“新”體現在新視角、新形式、新道具上。 但“新奇”只是元宇宙課堂的吸引眼球的特點，要想運用到課堂教學中，“真實性”才是必不可少的。 為了復制現實中基礎化學和核化學的規律物理虛擬實驗室網站，最大程度地再現核實驗和核裝置的運行狀態，楊陽團隊為“元宇宙課堂”開發了核化學系統的底層算法邏輯。 ”。 這套自研的算法邏輯除了再現核化學的規律性和隨機性之外，還包含了熱、電磁、流體熱等大量數學定律，并且在計算能力有限的情況下，可以優先考慮不同的風暴，借助不同的計算能力進行差分估計。
“元界課堂”可以展示豐富的化學定律和科學運算的不同狀態，也適合用于其他理工科專業的虛擬仿真教學。