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体系与内容

信息来源: 暂无 发布日期: 2014-10-25 浏览次数:

本中心构建了“三层次、三平台”虚拟仿真实验教学体系。

三层次是指虚拟仿真试验项目包含“基础技能培养→综合能力培养→创新能力培养”三层次(图1)。“演示、操作、验证”虚拟仿真实验主要是一些认知试验,通过老师讲解和演示,学生的操作和验证,让学生建立一些正确的概念,比如通过观看抗震和抗风试验视频和动画,对振动台和风洞实验原理有一定的认识。“综合、设计”虚拟仿真实验是指学生经过一个阶段理论课和虚拟仿真实验课的学习,在一个或若干个系统中综合运用所学知识和技能,设计虚拟仿真实验方案,通过综合分析,完成一定的实验内容。比如在抗震虚拟仿真实验系统中,研究柱配筋率、截面尺寸等参数对其抗震性能(承载力和延性等)的影响。“研究、创新、工程应用”虚拟仿真实验是以研究目标为导向的,着重培养学生独立解决实际问题的能力、创新能力和科研能力。研究性和创新性实验指给定目标和要求,由学生自行设计虚拟仿真实验方案并加以实现的一种探索型实验,虚拟仿真结果为实际模型实验的设计和实际实验结果的验证提供支持。比如,对新型钢管混凝土梁柱节点进行仿真分析,要求学生在ANSYS或ABAQUS中建模计算,为这种构件的设计和实验结果的验证、以及后续的参数分析奠定基础。工程应用实验主要是以工程需求为导向,学生自己设计一些虚拟仿真实验,采用工程实测数据对仿真结果进行校对,采用校对后的系统对实际工程的运行状况进行仿真,以达到解决工程中遇到的热点和难点问题的目的。比如,基于物联网技术,采用或改进现有的虚拟仿真平台,对采集到的海量数据进行分析,以判定大跨度桥梁的健康状况,并利用云存储和云计算技术,长期对大跨度桥梁的健康状况进行监控。

三平台(图2)是指“基础实验平台、专业实验平台、研究生创新创业虚拟实验平台”三平台。本中心下设10个虚拟仿真实验室,分别是:建筑材料虚拟仿真实验室,测量工程虚拟仿真实验室、岩土与地下工程虚拟仿真实验室(3个基础型实验室,即基础实验平台),工程结构虚拟仿真实验室、道路工程虚拟仿真实验室、给排水工程虚拟仿真实验室、水利工程虚拟仿真实验室、交通工程虚拟仿真实验室、工程管理虚拟仿真实验室(6个专业型实验室,即专业试验平台)和研究生创新创业虚拟仿真平台。

实验教学示范中心开出的39实验课程中,25门课程有虚拟实验项。与台湾海峡两岸共同的气候特征(如台风、地震等)和环境特征(如海洋环境、软土地质等)相关的虚拟仿真实验项目主要集中在岩土与地下工程虚拟仿真实验室、工程结构虚拟仿真实验室、水利工程虚拟仿真实验室和研究生创新创业虚拟仿真平台(本科生也可以共享该平台的实验项目)中,作为本中心的重点建设项目,共有28项,已开出11项。建筑材料虚拟仿真实验室、测量工程虚拟仿真实验室、道路工程虚拟仿真实验室、给排水工程虚拟仿真实验室、交通工程虚拟仿真实验室和工程管理虚拟仿真实验室的虚拟仿真实验项目共38项,已开出10项。在这66项虚拟实验教学实验项目中,其中第一、二、三层次的虚拟仿真试验分别为22、27、17项。年均实验人时数为31320,服务学生870余人。

图1 三层次

图2 三平台

中心负责虚拟仿真实验平台的建设,领导协调各个实验室开设虚拟仿真实验项目,进行虚拟仿真实验教学系统技术研发,并负责对外展开校校、校企合作等。

    中心将认真贯彻“以人为本”的教育方针,坚持执行“科学规划、共享资源、突出重点、提高效益、持续发展”的建设思想,以全面提高高校学生创新能力和实践能力为宗旨,以共享优质实验教学资源为核心,持续推进土木工程类虚拟仿真实验教学建设。