流体力学仿真实验教学建设方案
建设意义
随着仿真技术的飞速发展,教育行业与仿真技术的应用结合度越来越高,院校对于仿真类教学产品的使用要求也相应提高。水利行业办专业,以就业为导向设置课程,主要课程突出实践教学,注重能力培养,强化实验教学以及动手能力。
《应用流体力学实验》是水利水电工程技术、水利工程施工技术专业的一门主要实验操作课程。主要包括流体静力学实验、流体运动基本原理实验、恒定总流基本方程实验等十余项实验内容,通过学习使学生掌握应用流体力学中各类实验的装置原理、实验原理、实验结论等方面的知识。该课程理论体系复杂,实践性强,需要参观学习,以增加学生的感性认识。因此通过仿真模拟实验表现的教学软件实现配套教学,结合实操,寓教于乐的作用。
内容建设
本软件主要通过学习交互性、内容表现性、课程配套性、教学目的性四个方面触发,将功能设计成实验目的、实验装置、实验视频、实验原理、实验探索等功能版块。
实验目的:实验目的版块是将通过实验所要达到的能力目标进行简要阐述,并对实验过程及实验内容有大致的了解。

实验装置:实验装置版块是通过软件交互实现对实验仪器设备组装,各组件组成有所了解。

本功能版块实现装置360°实时旋转查看,各组件名称可通过点选方式与组装好的装置相互联动,以高亮提醒的方式表现。
实验视频:实验视频版块是通过现场实际教师或实验指导员操作视频所录制下的教学微课封装成视频资源,供教师教学过程以及学生自主练习过程中进行查看,起到配套教学应用的目的。

实验原理:实验原理版块是将实验内容以3D交互形式呈现出来,将实验步骤以3D程序动画正确串联起来,确保了实验全过程的完整性,然后通过拟态数据植入后台自动计算,达到实验原理现象完美理论表现,使学生在操作软件学习过程中将理论知识无缝对接并转化到感官表象认知上,知识点逐一匹配,从而达到教学目标。

实验探索:实验探索版块同样是将实验内容以3D交互形式呈现出来,与实验原理版块有所区分的是将实验原理所表现的内容进行深化拓展,以思考题的方式展现,将装置中的开关按钮根据思考问题提示进行开启关闭操作,来观察实验现象,通过实验现象验证探讨的问题所要表达的知识点。

预期效果
一、解决单一教学方式、提升人才培养
学校的传统的教学,由于实验设备的限制,难以形象化表现抽象理论,不能满足教学的需要,利用流体力学虚拟仿真实验教学系统,可以采用虚拟现实、多媒体、人机交互等多种新技术,学生在虚拟环境中开展职业学习,能够促进学校的职业教育模式,最终提升院校的人才培养质量。
二、降低实训操作器具及耗材成本
传统的实训教学,很多实训操作耗材往往只能使用一次,无法重复利用,成本高昂却无法让学生充分获得实践机会。利用流体力学虚拟仿真实验教学系统,可以让学生在虚拟仿真环境下反复操作学习,直到完全理解所有知识点。
三、解决学生无法进行综合实践的难题
传统的教学和实训手段是针对一个具体的课程,而不能将有关课程进行有机的结合,水利水电虚拟仿真教学系统提供了一个有效的综合学习的工具,可以让学生将所学的课程进行综合实训。
四、深化教师教学应用,提升教学的系统性
长期从事教学一线工作的教师,流体力学虚拟仿真实验教学系统常常可以更深刻地了解教学中的需求,更敏锐地捕捉到技术与教学应用的结合点。按照学生学习过程建设的仿真教学系统,可以辅助教师更便捷的进行教学,同时让学生逐步深入了解教学知识点,既有系统性又有全面性。
五、加快地区信息化建设步伐
流体力学虚拟仿真实验教学系统的建立,向院校提供了虚拟仿真教学的交流中心和实践模式,实现各个院校虚拟仿真教学应用经验上的交流,有助于促进教学模式的推广,加快教育信息化建设的步伐。


