虚拟仿真实验教学实践与探索

虚拟仿真实验教学实践与探索

作者：孙勇敢

来源：《科学与信息化》2018年第29期

摘 要 本文以船舶与海洋专业为例，分别从课堂教学、毕业论文、企事业合作、科研项目、课外创新训练等方面介绍虚拟仿真实验教学在培养学生综合能力方面的一些实践和探索。实践证明，虚拟仿真实验教学巩固了学生的理论知识，激发了学生的对专业学习的兴趣和认同感，培养学生的科学素养。

关键词 虚拟仿真；船舶专业；创新能力

船舶与海洋工程专业的主干课程包括《船舶制图》、《船舶静力学》、《船舶阻力与推进》、《船舶强度与结构设计》、《船舶结构力学》、《船舶CAD/CAM》等，这些课程理论复杂并且实践性较强，虚拟仿真实验教学利用现代信息技术，在培养学生综合能力方面发挥着重要作用[1-3]。依托重庆市特种船舶数字化设计与制造工程技术研究中心、船舶与海洋工程虚拟仿真中心等科研平台，将船舶与海洋工程专业课程分为模块教学，主要分为基于Mastership、SB3DS、Napa软件的船舶数字化设计平台，基于MSC、ANSYS、CATIA、FLUENT软件的船舶结构性能模拟分析平台，基于水力学性能的ARS GIS、Abaqus/Plaxis等软件的实验仿真平台教学等。

1 将虚拟仿真实验与理论教学融合，相得益彰

如何让学生既能学习好专业基本知识，又对现代造船的先进理念有所掌握，是摆在专业教学工作者面前的一道考验。笔者试着从虚拟仿真实验的角度进行有益的尝试，将专业主干课程课堂教学与虚拟仿真实验教学相结合，以虚拟现实技术走进课堂等形式，让学生对船舶结构和性能特点有了更深刻的理解，特别是船舶专业的学生大部分来自内陆地区，对船舶结构的基本知识缺乏直观的认识。若虚拟仿真技术同船舶制图，船舶CAD等课程结合，船舶结构可以直观动态地呈现出来，提高学生学习的积极性，同时以船舶有限元计算课程等为载体，编写船舶相关虚拟仿真实验指导书。以船舶结构方面为例，对虚拟仿真实验项目进行分类：演示性实验、综合性实验、验证性实验、设计性实验、创新性实验，以兴趣和爱好、学习能力等对船舶与海洋工程专业学生进行分类教学，做到因材施教，同时虚拟仿真实验的项目对全校学生开放，学生可以根据专业方向、兴趣向虚拟仿真平台的实验管理人员提出申请，获批后即可进行实验，同时写出相应的实验报告，实验心得体会，总结实验收获等，这样学生不但更好的理解课专业知识，培养学生学习课堂理论知识的兴趣，而且能够培养学生的工程素养及实践能力，同时探索将本科生、研究生的毕业设计（论文）与虚拟仿真实验教学紧密结合、鼓励有兴趣和潜力的学生参与研究创新型实验，这类选题立足船舶专业，又不拘泥于船舶专业，鼓励学生向交叉学科探索，注重培养学生的科学创新能力，一般供学有余力的同学选题，如供考上研究生以及签约研究所、设计院的学生选题，通过“授之以渔”，使学生真正掌握学习方法，激发学生的研究兴趣，为培养学生的科学素养打下基础。

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

2 注重通过虚拟仿真实验培养学生的创新能力

鼓励学生结合虚拟仿真教学平台参加课外创新活动，如全国大学生游艇设计大赛、中国国际海事技术学术会议和展览会、全国海洋航行器设计与制作大赛、“互联网+船舶”等，同时学校成立学生船舶协会与创新训练实验室和船舶模型设计制作众创空间，满足学生制作船舶模型并参加全国学科竞赛的需要，学生通过自己的创作设计并与外校学生交流学习，可以开阔视野、提升专业能力，同时依托虚拟仿真平台实施重庆市青少年“雏鹰计划”创新人才培养，示范、引领全市中小学生热爱科学、崇尚科研，提升创新素养，学校整合市内普通高中、科研院所、高科技企业的教育和科技资源优势，实施青少年创新人才培养雏鹰计划，开阔中小学生的视野，激发青少年的学习兴趣。

3 培养学生的实际动手能力和独立进行科学研究的能力

虚拟仿真教学平台可以实行开放式运行模式，虚拟仿真教学平台的设备、场地资源对全校各专业的实验教学、技能竞赛、训练、实习开放，各专业可以根据学生的兴趣、需要选择相应的实验课等，同时与各大科研院所、船舶企业等实行资源共享，保障实验设备和专业软件的充分利用。以本校为例，虚拟仿真实验教学平台主要面向船舶与海洋工程、航海技术、轮机工程、机械设计制造及其自动化、内燃机、热能与动力工程等专业开展虚拟仿真教学，鼓励学生对现有软件进行消化吸收，对其进行二次开发，开发出适合自己需要的虚拟仿真实验平台，为研究生培养提供实验研究条件和技术支持。与企事业单位合作如周边造船厂、海事局等开展项目合作，鼓励有学习兴趣的学生参与项目中来，学生通过项目学习，能够所学知识运用的实际工程，同时又实际了解企业、事业单位对人才能力的需求情况。同时将科研项目融入虚拟仿真实验教学，有利于培养学生的科学素养，独立进行科学研究的能力。 4 结束语

本文以船舶与海洋工程专业为例介绍了虚拟仿真教学实验平台近年来的建设和发展，通过虚拟仿真实验教学实践与探索，探索出一条适合本校实际的虚拟仿真实验教学体系，逐步形成西部地区船舶类创新人才培养基地。 参考文献

[1] 谢荣.船舶虚拟仿真技术在船舶建造评估中的应用研究[J].船舶工程，2011（5）：65-68. [2] 杨润党，范秀敏，王文荣.船舶虚拟仿真的研究内容[J].舰船科学技术，2008，30（2）：14-14.

[3] 王卫国.虚拟仿真实验教学中心建设思考与建议[J].实验室研究与探索，2013，32（12）：5-8.

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn