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虚拟仿真实验教学中心建设必要性

虚拟仿真实验教学中心建设必要性


深入贯彻全国教育大会、新时代全国高等学校本科教育工作会议精神,积极响应教育部《教育信息化2.0行动计划》的要求,加快教育现代化和教育强国建设,培育创新驱动发展新引擎结合国家“互联网+”、大数据、新一代人工智能等重大战略的任务安排。进一步改革和创新实验教学模式,打造实验教学“金课”。虚拟仿真实验教学是推进现代信息技术融入实验教学项目、拓展实验教学内容广度和深度、延伸实验教学时间和空间、提升实验教学质量和水平的重要举措。

1)水利水电系统的特殊性

水利水电系统由于工程建设规模较大、施工技术复杂、涉及专业面广、受自然条件与外部环境影响较大、不可预见因素多等,因此从工程项目的可研阶段到施工阶段直至投入生产运营,少则几年,多则十几年。

水利系统是受气候变化和人类活动影响的动态演化系统,是一个人工-自然复合的复杂系统,空间上涉及到地上、地下、上下游、左右岸、干支流多个空间尺度,时间上涉及过去、现在、将来、长期、中期、短期多个时间尺度。跨区域、多目标、多尺度、动态性、复杂性的特点使得水资源的开发、利用和保护面临很大的不确定性,迫切需要借助模拟仿真实验来提高认识水平和决策的科学性。

2)专业培养的紧迫性

加强实践教学环节,培养创新型复合人才是水利水电人才培养的核心内容。要求学生学习掌握水利水电工程规划与设计、开发利用与保护等方面的基本理论与技术,其教学实践性很强。由于学科专业的自身特点,在实验教学工作中往往存在一些困难,难以保证每人都有机会实际操作,这些问题都给我们开设相关实验带来了一定的困难,也很大程度限制了学生对这部分知识的掌握和能力的养成。

如何通过实验教学全面提高水利水电类专业学生的创新实践能力是迫切需要积极探索和解决的问题。中心大力发展和共享优质实验教学资源,形成了以兴趣为导向、信息平台做支撑的创新人才培养机制。对学生进行多层次、全方位的综合训练,增强了学生对知识理解的系统性。

3)传统真实实验的局限性

水利水电学科专业的特殊性,宏观层面的实验无法通过传统实验完成,如水电站全场景认知、水利工程施工建设、梯级水库群调度、洪水淹没模拟等。这些教学内容涉及到环境复杂和成本高,使得实验教学不能完全依赖传统实验,学生对这些教学内容的本质认知比较抽象。几十年的探索实践表明,水利水电类专业的实践教学必须采用传统实验、虚拟仿真实验和现场实践相结合的方式,在达到有效教学效果的前提下,大大降低开展实验教学的成本和消耗。

4)现代水利水电技术发展的必然性

随着现代信息技术的飞速发展,虚拟现实技术、三维建模与可视化、大数据、云计算等都已在水利水电工程建设与运行管理中得到广泛应用。发展趋势表明,高素质水利水电技术人才的培养是我国当前国民经济发展潜力提升、国家可持续发展的重要任务之一。因此,构建水利水电虚拟仿真实验教学中心,开展水利水电工程虚拟仿真实验,弥补现有传统实验教学无法实现、不能开展的实验等局限,开发出体现水利水电技术领域前沿的虚拟仿真实验教学系统,是革新传统实验教学方式、培养高素质水利水电技术人才的迫切需要。

总之,本中心通过建设虚拟仿真实验教学系列平台,完善了现有实验教学体系。在实验安排方面更加灵活方便且不受时间空间限制,只要有网络的地方就可以动手做实验,实现了真正意义上的开放实验室。且减少实验设备的维护强度,缓解当前实验设备不足,实现了理论教学和实践教学的高效有机融合。

上一条:虚拟仿真实验教学中心特色与创新




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