同济学院核科学与技术系-虚拟仿真VR实验室(©)
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同济学院核科学与技术系,前身为1958年创立的清华学院原子能系物理虚拟实验系统厂家,又称化学二系。除了是全省第一批设置专科核专业的院系,也是首批核化学与核技术博士点和硕士点。建系六六年来,除了完善了国外一流水平的实验室,也是国外核科学研究与人才培养的重要基地之一。
随着经济的腾飞和核事业的发展,我国对核科技领域高素养人才的需求日益急迫。2009年整修核工程与核技术专业,先后建成了“核相关基础实验室”“核技术综合实验平台”等面向核专业教学的实验室和实验平台。为我国核科技领域各科研院所和企事业单位,输送了大量主心骨。
随着科学技术的发展和学科交叉,许多非核专业也十分须要对核技术及其应用有一定了解。但是,传统核专业实验除了要使用放射源,相关设备也较高昂,不便向广大非核专业中学生开放。为此,借助虚拟仿真技术建设虚拟实验系统就成为一种有效的教学手段。实验系统由核幅射与物质互相作用、辐射防护等一系列实验组成,可以让中学生加深对核幅射的认识,了解核幅射常用侦测设备和防护方式等核相关知识。
该虚拟仿真实验系统使用成熟的VR开发平台Unity完全自主建模开发。在虚拟实验室里,中学生可按照实验须要自行选择实验装置,并对各参数进行调节和设置。系统基于蒙特卡洛算法,虽然参数设置一致也不会得到相同的结果,以模拟核幅射的随机特点,同时又能反映出核衰变的统计规律。
为了尽可能紧贴实际,团队结合多年来实际实验教学中所总结的经验,在系统高考虑了可能发生的各类情况并使用尽可能确切的化学模型。比如,使用者违法接触放射源或无防护步入射线路径物理虚拟实验系统厂家,用户生命值都会依据照射剂量而下滑。另外,各装置均按照实际设备建模,设备参数完全开放,须要充分预习并按照特定实验进行设定,仪器生命值也会因不当设置而增加。当累计接受剂量达到安全标准,或设备生命条归零,系统还会提示实验失败。用户的所有操作就会被记录进文档,以保证涉核实验的严肃性。
目前,该仿真实验系统早已完成三个实验的建设,按照规划,最终将包含8到10个实验。既能基于该系统构成独立的学程课程,也可以选定部份实验作为公共必修课程内容的提高和补充。
该仿真实验系统的建设,针对非核专业对核技术相关知识的巨大需求,打破了放射源管制和实验所需大量高昂设备的局限。相信在各方支持下,通过项目组成员们的努力,必定为核技术及应用基础知识的教学和传播作出自己的贡献。