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多场景下航道疏浚工程虚拟仿真实验
(1)必要性及实用性
航道疏浚工程是我国航道工程和水环境治理工程中典型的水工项目,特别是近年来,码头向大型化发展及水环境治理工程的发展,航道疏浚工程与水环境治理、环境保护、江河湖海清淤治理工程紧密相关。航道疏浚工程也是港航工程的重要内容之一,也是专业核心课程《港口工程学》、《航道工程学》的主要教学内容及教学难点。教学中对于航道疏浚工程技术的内容往往只局限于课本,而施工现场实习由于时间有限也很难了解疏浚施工的整个过程。
模型实验无法完整呈现物理性能和力学特性,且易受实验硬件、内容以及时空的限制,无法满足学生工程应用能力和创新精神的培养。构建虚实结合、实为基础、虚为补充的多层次实验教学体系,建设多学科交叉融合、受益面广、内容丰富的虚拟仿真教学资源,是培养应用创新型港航工程技术人才的现实需求。
(2)教学设计的合理性
多场景下航道疏浚工程虚拟仿真实验,是评估航道疏浚工程设计、施工方案优劣,开展航道疏浚绿色设计与施工的最佳途径。开展多场景下航道疏浚工程虚拟仿真实验的学习,不仅可以使学生掌握相关专业知识,更能有效促进学生多课程知识点的融会贯通及其综合实践能力的培养。
该课程具有很好的原创性,设计思路清晰、总体架构完整、实验设置合理、内容生动丰富、流程严谨完整。课程具备良好的教学研究基础,团队成员组成结构合理。实验平台技术先进,能进行过程评价,考核规范。课程能够提供基础实验技能的训练,课程目前已经过3个教学周期的实践优化,教学效果良好。
(3)实验系统的先进性
基于虚拟现实技术的新型教学模式突破了传统实验教学的时空和内容限制,本实验对内河狭窄通航航段、内河块石通航航段、江河湖海底泥治理、沿海深水开阔航道等多种场景下的航道疏浚工艺进行了实验与仿真,构建了多个不同的实验模拟场景,学生能够选择不同场景,针对多种场景来设计不同的学习方案。既节约了实验(实践)时间,提高学习效率,又扩展了实验教学范畴,降低了材料、设备的耗损。教学效果方面,虚拟仿真教学项目的应用,不仅有利于提升学生的学习兴趣,同时也有利于学生对知识的正确理解、快速掌握和长期记忆。
应用先进的虚拟现实技术对港口航道与海岸工程专业传统教学过程进行改造,突破传统“理论教学+实验教学”授课方式的局限性,打造全天候、虚实结合、线上线下一体化的学习环境,以适应新时代复杂工程背景下港航一流技术人才的培养。