产流机制与流域产流虚拟仿真实验

产流机制与流域产流虚拟仿真实验

实验要求

(专业与年级,基本知识和能力)

1)专业与年级要求

本实验开设专业为水文与水资源工程、水务工程、水利水电工程、农业水利工程等水利工程类专业三、四年级学生。

2)基本知识和能力要求

为了提高水利类学生对于水文循环过程的感性认知进行产流机制与流域产流虚拟仿真实验。通过该项综合实验,可使学生能够综合运用所学知识,在教师的指导下,完成流域产流的全过程设计,并进行验证。学生需具备以下能力和要求:

I.  掌握水文学原理或产汇流理论的相关基本理论知识;

II. 具备一定程度的自主创新设计和独立解决问题的能力;

III. 能使用虚拟软件进行全过程设,解决设计过程中遇到的实际问题。


教学成果

实验背景

本项目关注水文与水资源工程专业学生的综合性、实践性学习需求,实行基于实际问题的互动式、研讨式教学,体现自主式和探究式学习的特点,通过文字、图片、视频等多种媒介促进教学准备、线上讨论、线下交流,培养学生实践能力、综合分析能力和创新能力,显著提升实验教学效果。实验教学方法为开放性的自主设计(站网布设设计、下垫面产流条件设计等)+参数化的虚拟显示(产流过程)+仿真计算(各阶段产流量)+交互式的人机界面。


设计原则

本项目本着“能实不虚、虚实结合”的原则,支撑学生综合能力培养,至少满足2个课时的实验教学需求,学生实验操作步骤18步。实施过程为:

1) 教师根据产流基本物理规律,提示学生在进行本项目实验时,要考虑所处的地理位置和气候特点。

2) 教师讲解自然界中不同径流成分的产流机制,介绍虚拟仿真系统的主要模块与具体内容。

3) 教师与学生共同制定自主学习方案,包括组建学习小组、形成具体学习计划等,并指导学生掌握实验项目的原理、内容和考核方式。


实验目标

采用仿真的教学方法使用目的在于以下几方面:

1) 实践能力培养:各过程敞开性好,有利于加深学生的感性认识,通过多个模块,灵活组成整个系统,实验过程尽量接近自然界实际情况,实战性强。

2) 综合分析能力培养:打破传统实验随课程进行且多为演示型的模式,本实验项目以综合性为主。学生在实验中需要涉及多过程甚至多学科的综合,在考核中摒弃标准答案模式,鼓励给出不同见解和合理方案。

3)开放性的自主设计:由浅入深、循序渐进,开展分层分类教学。具有理想化的模拟环境,可以提升实验效果,学生必须设计出合理的产流环境,同时事先计算出产流过程,可以与仿真模拟结果进行对比,实验后通过分析结果差异的原因,找出实验设计不足之处。可给学生留下更加直观而深刻的印象,有效提升实验教学效果。


成绩评定

(专业与年级,基本知识和能力)

1)专业与年级要求

本实验开设专业为水文与水资源工程、水务工程、水利水电工程、农业水利工程等水利工程类专业三、四年级学生。

2)基本知识和能力要求

为了提高水利类学生对于水文循环过程的感性认知进行产流机制与流域产流虚拟仿真实验。通过该项综合实验,可使学生能够综合运用所学知识,在教师的指导下,完成流域产流的全过程设计,并进行验证。学生需具备以下能力和要求:

I.  掌握水文学原理或产汇流理论的相关基本理论知识;

II. 具备一定程度的自主创新设计和独立解决问题的能力;

III. 能使用虚拟软件进行全过程设,解决设计过程中遇到的实际问题。