(1)实验方案设计思路
① 必要性:实验对象重要。风力机叶片运行于户外,承受恶劣天气环境下的风雨载荷,乃至地震载荷,其安全决定了机组的正常运行。实验费用有限。实验室的建设与维护,需要人、财、物的投入,而对学校而言,每年每生的培养经费数目是确定数据,难易支撑不断、持续增设的实验室。
② 有效性:本虚拟仿真实验可以有效解决真实实验所不具备或难以完成的教学内容,切实解决实际教学实验内容的局限性。通过虚拟仿真实验,使学生能够运用自己的移动电子终端亲自动手参与实验,从感知的角度达到拓展学生视野和培养创新、科研思维的教学目的。
(2)教学方法创新
① 教学方式方法多样:本项目坚持“问题导向牵引、点面知识协同、闭环教学反馈、力学创新电力”,突破了传统实验教学受时空条件和设备数量、操作过程等限制,让学生能充分锻炼实践操作能力,加深对理论知识和技术应用的理解。
② 教学效果明显:系统对学生操作的记录反馈,显示了该教学方式方法激发了学生的学习兴趣、提高了学习的效率、提升了学习的能力,培养了学生主动学习的品质、发现问题、分析问题、解决问题和创新的能力。
(3)评价体系创新
① 纠错与反馈:在项目的参数设计环节,操作错误时系统会自动提示和纠错;自主设计实验,系统全程自动记录实验过程与操作步骤,通过2个闭环,学生能够追溯回看自己的操作记录,促使学生养成规范练习和主动思考的学习习惯。
② 评价与反思:在考核环节,系统自动生成可追溯实验过程的记录和分数,绘制所选择的叶片在不同风速下的位移响应、应力响应。系统对操作次数、操作时间、交互操作要点等进行多维度考核,形成理论与实验相结合、过程性和终结性评价相融合的综合评价体系。
(4)对传统教学的延伸与拓展
① 延伸了实验内容的深度、广度与实验空间:该项目为学生提供了虚拟仿真环境,解决了不同风速下、不同材料叶片的位移响应、应力响应等。有效解决了传统实验的局限性,节省了实验教学成本;将传统的实验室、固定的上课时间延伸为泛在化的网络虚拟实验室和24小时在线的“空中课堂”。
② 拓展了共享与辐射的范式:该项目不仅供本校学生使用,还可以与其他高校共享。