申报指南(第一批)

一、项目类型

第一类:教学内容和课程体系改革项目

二、项目名称

光电类课程虚拟仿真实验资源建设

三、建设目标

为贯彻《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》有关精神。加强优质教育资源开发与应用;加强网络教学资源体系建设;建立虚拟实验室。建立开放灵活的教育资源公共服务平台,促进优质教育资源普及共享。北京润尼尔网络科有限公司现面向国内高等院校联合开发光电类学科虚拟仿真实验项目,从而加强学校学生实践能力和创新精神培养,提高学校才培养质量,推进学校实验教学内容、方法、手段、队伍、管理及实验教学模式的改革与创新,探讨新形势下学校实验教学的新思路、新模式。

四、申报条件

1、本项目面向本科高等院校,具备搭建协同开设网络环境下的虚拟仿真课程项目所需要的硬件配置及终端设备等,并将申报项目纳入学校教学计划。

2、申请人必须是光电学科的专业教师,能够指导公司技术人员进行相关虚拟仿真实验资源的开发。

五、建设指南

1、建设任务

协同开设网络环境下的虚拟仿真课程的建设任务是实现真实实验不具备或难以完成的教学功能。在涉及高危或极端的环境、不可及或不可逆的操作,高成本、高消耗、大型或综合训练等情况时,提供可靠、安全和经济的实验项目。虚拟仿真实验教学资源建设应充分体现虚实结合、相互补充、能实不虚的原则。

2、建设内容

发挥学校学科专业优势,积极利用企业的开发实力和支持服务能力,充分整合学校信息化实验教学资源,以培养学生综合设计和创新能力为出发点,创造性地建设与应用高水平软件共享虚拟实验教学资源,提高教学能力,拓展实践领域,丰富教学内容,降低成本和风险,开展绿色实验教学。

此次立项具体开发的虚拟仿真实验为如下几个实验:

(1)LED外延片的电致发光虚拟仿真实验。

该实验主要原理是有电流(电场)激发载流子,将电能直接转变成光能的过程。EL包括低场注入型发光和高场电致发光。本实验只涉及这类EL谱的测量。可能涉及实验系统主要由几部分组成:手动式半导体显微探针测试台、探针、高精度直流电源、微型光纤光谱仪、石英光纤(SMA905接头)、卤钨灯光源(SMA905接头)、计算机、InGaN LED芯片等。

(2)LED路灯智能照明虚拟仿真实验。

该实验主要原理是采用ZigBee无线技术通过无线接力方式分别上传到相应线路的监控子站,再采用GPRS技术和互联网技术上传到管理中心从而对LED路灯的开关和亮度进行单点或集中控制。系统主要需要实现的功能是能够检索任意路灯在各时段的工作状态和曲线图。基本实现思路是采集每盏LED路灯的电流、温度、功率因数等参数,采用ZigBee无线技术通过无线接力方式分别上传到相应线路的监控子站,再采用GPRS技术和互联网技术上传到管理中心,管理中心利用台式电脑或手机、平板电脑监测、处理和显示各路灯的电流等参数。采集到数据后,能够检索出各路灯在各时段的工作状态。本实验所涉及到的资源主要由ZigBee模块、LED路灯、微控制器、GPRS-DTU数据传输模块、台式电脑、网络服务器和管理软件等。

(3)LED外延生长虚拟仿真实验

该实验的主要生长原理涉及输运多组分、多相的化学反应。金属有机化合物(MO源)和(或)氢化物或有机化合物,由氢气和(或)氮气运载携带到反应腔内。随着气体流向加热的外延片,其温度逐渐升高,金属有机化合物与氢化物在气相中可能形成聚合物。当温度进一步升高时,它们逐步热分解甚至气相成核。气相反应物扩散至外延片表面后首先吸附到表面,然后在表面扩散并继续反应,最终并入晶格形成外延层。另外,反应副产物从表面解吸并扩散,与部分气相反应产物一起被载气排出反应腔。实验所需要的设备基本由源材料输运系统、反应腔系统、控制系统、在线监测系统以及尾气处理系统等组成。以蓝宝石衬底LED外延为例,LED生长结构包括:蓝宝石基板氢化->低温GaN缓冲层->3D生长->UgaN层->n型GaN ->MQW发光层->p型GaN层。虚拟仿真实验将需要将测试曲线分成对应的生长阶段,说明每个阶段薄膜的情况。该实验所需的实验仪器有:低压MOVPE设备(Veeco公司)。

六、支持办法

对申报成功的项目团队支持20万元,对申报成功的项目团队每个项目至少支持3万元。

七、项目申请

1、本项目自愿申报,项目申报人及其团队应填写“协同开设网络环境下的虚拟仿真实验教学资源项目申报指南书”,在2017年5月31日前将申报书电子版发送至联系人邮箱,并将加盖学校公章的申报书纸质版一式三份邮寄至联系人处。

联 系 人:李长瑜

通信地址:北京市海淀区北三环中路44号院文教产业园1号楼

邮    编:100876

电    话:158-1034-1032/400-888-3467

电子邮箱:licy@rainier.net.cn

1、北京润尼尔网络科技有限公司拟于2017年6月组织对项目进行评审,并公布立项结果。

2、北京润尼尔网络科技有限公司将于2018年3月前组织项目验收。

3、有意参与此项目的教师请来函索取北京润尼尔网络科技有限公司虚拟仿真实验资源建设项目申报书。

附件下载:

2017年第一批教育部-北京润尼尔网络科技有限公司产学合作协同育人项目申报指南