项目特色
(体现虚拟仿真实验教学项目建设的必要性及先进性、教学方式方法、评价体系及对传统教学的延伸与拓展等方面的特色情况介绍。)
(1)虚拟仿真实验项目建设的必要性及先进性:工程结构低周往复荷载虚拟仿真实验是针对土木工程专业的结构抗震受荷真实试验教学中存在的工程结构标准试件制作要求高,施工过程不可逆,结构抗震试验费用高,试验环境高危、安全隐患大等问题而研发的虚拟仿真教学系统。其特色是将虚拟仿真实验教学与原有实体实践教学相结合,创建了“以实为本、虚实结合”满足认知实习、专业实验、专业实训、专业实习等要求的综合实践教学体系,形成了以“仿真实验”拓展“真实实验”的“绿色实践教学”。
(2)实验方案设计思路:工程结构低周往复荷载虚拟仿真实验的总体目标是改革传统的实验教学方式,能让教师通过网络对整个实验教学过程进行管理、辅导和监控;让学生能通过网络“个别地”、“自主地”接受教师的辅导,完成实验。虚拟实验项目分别设立教师模块和学生模块:学生模块具有功能完善的虚拟仿真实验教学平台,供学生完成实验项目学习、实验仿真、实验结果分析等内容;教师根据教学要求对实验项目进行设置和更新,对学生信息进行设置与查询,能通过网络批改学生的实验报告及反馈成绩,能对学生留言进行管理。
(3)教学方法创新:多媒体课件、电脑上机操作、试验现场讲解等手段,针对学生感受新知、理解新知、形成技能的不同阶段,采用讲授式、实例贯穿式、任务驱动式、现场教学法等多种方法的有机结合,并注重实效。
(4)评价体系创新:低周往复荷载虚拟仿真实验设置在线交流:包括提问管理和资源评论。通过提问管理,教师可以回复学生的提问。资源评论可以实现校外用户和学生对低周往复荷载虚拟仿真实验的评价。
(5)传统教学的延伸与拓展:研究结构抗震性能最广泛的方法之一即为低周往复荷载试验,通过该实验首先是建立结构在地震作用下的恢复力特性,确定结构构件恢复力的计算模型,通过试验所得的滞回曲线和曲线所包围的面积求得结构的等效阻尼比,衡量结构的耗能能力,同时还可得到骨架曲线,结构的初始刚度及刚度退化等参数。由此可以进一步从强度、变形和能量等三个方面判断和鉴定结构的抗震性能。最后可以通过试验研究结构构件的破坏机制,为改进现行结构抗震设计方法及改进结构设计的构造措施提供依据。工程结构低周往复荷载虚拟仿真教学实验系统,采用三维动画的形式展示实验的全过程及注意事项,形象直观。学生置身于虚拟实验室中,可以自由行走,任意观察,并动手操作实验设备,完成实验项目。通过虚拟仿真实验,使学生掌握实验流程及操作要点,然后在真实实验中可以更加高效地完成实验。