实验教学方法
一、使用目的
本项目为高拱坝结构模型实验的虚拟仿真实验，项目通过 3D 虚拟仿真技术 构建了拱坝结构模型实验，实验通过任务驱动、自主学习、互动教学、过程评分、 对比分析等方法，实现拱坝结构形式、运行特点的认知；实现拱坝结构模型实验 的设计、布置学习；实现拱坝结构模型实验结果的计算分析能力的培养等方面的 教学任务。
二、实施过程
1、任务驱动式教学
任务驱动式教学就是在实验初期给与学生教学任务及目标，使学生具备足够 的兴趣、明确的目标去学习每一个知识点。
在实验初始阶段，学生通过点击“实验目的”板块，初步了解实验目的与方 法，并以实验观察角度了解实验对象——西部地区某高拱坝的工程概况，充分认 识拱坝的结构形式及运行工况，既是对《水工建筑物》课程中拱坝知识点的巩固 学习，又是对实验过程的认真梳理。
2、自主学习式阶段
实验平台中设置有“实验原理”、“实验设备”、“实验过程”等板块,可以通过点击阅读上述板块内容，自主学习掌握实验相关内容及步 骤。
根据前一阶段实验目的、工程概况等的了解，学生对实验已经有了较为清晰 的认识，本阶段的目的：拱坝结构形式等相关知识点的再巩固、模型实验相关知 识点的学习掌握、模型实验过程的梳理与认知等，知识点学习过程中会随机弹出 相关问题，解答后给与相应的平时成绩。
3、互动教学方法
互动教学包括两个方面：人机互动式及系统纠错式。
人机互动式，在实验中学生可以自主选择一种拱坝运行工况作为实验工况， 系统根据所选工况匹配相应的实验场景；由于实验计算内容过多，系统随机选出 某一工作断面作为计算工况，减少学生重复工作量，确保实验单一性，提高趣味 性。
系统纠错式，对于学生的每一次操作选择，系统界面附有知识点提示功能， 操作选择后系统均会现场给出评价结果及相应的正确选项，及时纠正实验方法， 避免学生失误导致实验失败。
4、过程评分式方法
在实验的各个阶段，学生的每一次选项操作，系统均会给与评价，评价分数 计入到实验成绩中，使学生充分了解实验过程中不能抱有侥幸心理，实验步骤必 须谨慎处理。
5、对比分析方法
在实验后期，拱坝模型实验计算结果会与其他方法的结果进行对比，分析各 种拱坝应力分析方法的差异性。实验后期通过结构模型实验法，可以得到拱坝的 应力分布情况，但是学生无法对实验结果做出评判，因此，实验平台中设置有案 例拱坝工程的通过其他形式得到的应力分结果，通过对比分析，归纳整理拱坝应 力分布情况。
三、实施效果
1、教学效果提升
传统的拱坝结构模型实验，由于受场地及台套数限制，学生以参观学习为主， 实验内容以观看拱坝模型、抄录实验数据、撰写实验报告为主。拱坝结构模型虚 拟仿真实验的开展，解决了实验台套数问题，实验不受场地、材料及时间限制， 学生可以通过任务驱动、自主学习、人机互动的方式，对拱坝结构形式、拱坝模 型试验、拱坝应力分布等知识点全面、自主的学习，教学效果得到大幅提升。
2、虚实结合互补
在教学实践中，始终坚持虚实结合，通过实体模型，让学生体会实验的质感， 通过虚拟仿真实验，串联教学知识点，提高学生动手能力，培养既有探究思维又 具备实践操作能力的学生。
3、教学对象的拓展
拱坝结构模型虚拟仿真实验自 2018 年在我校水利水电工程、工程管理等专业 应用以来受到校内师生一致好评。通过共享及远程实验教学，实验资源扩展到校 外，在黄河水利职业技术学院水利水电建筑工程专业、河南水利与环境职业学院 水利水电建筑工程专业投入使用，深受师生好评。
