（1） 专业与年级要求

       本实验属于河海大学水文与水资源工程专业三年级学生的专业课《水文测验学》课程的授课内容。

鉴于本实验课程中“实验原理、流量测验仪器认知、测验方案设计、测验方案优化”四个环节的实验内容具有相对独立性，全校其它专业的学生也可根据专业需求和个人能力选择不同的实验环节进行选修。

（2） 基本知识和能力要求

具备一定的水文学原理、水力学等知识和一定的计算机使用能力，具有自主学习能力和一定的自主探索能力，能够在基础认知、分析设计、应用探索三个层次的实验中总结分析特定实验结果背后的原因，将专业理论知识活学活用。

（3） 实验注意事项

       本实验为综合设计型课程实验，具有较强的高阶性、创新性和挑战度。为确保教学质量，提出以下实验注意事项。

       ① 实验前，学生应认真阅读实验指导书，观看教学引导视频和操作视频，在教师指导下明确实验目的及各环节的知识点和重难点，奠定实验理论基础；

       ② 请选择符合“实验教学相关网络”条件要求的软硬件实验环境开展实验，以保证实验操作的流畅性。

       ③ 实验过程中，请仔细阅读各环节任务要求，并根据步骤引导开展实验。当实验结果不理想时，请根据系统提示认真修改；同时，还可通过微信群、论坛、服务热线等方式寻求在线指导。

       ④ 请充分利用知识角，通过知识点课件库开展拓展阅读，扩充自己的专业知识。

       ⑤ 完成实验后，请务必点击“完成并提交”以生成实验报告，并在关闭实验界面前，点击界面右下角的“实验报告”链接进入课程平台查看，并结合实验报告认真回顾实验过程，针对不足查找原因，并积极开展互动交流，以进一步巩固理论知识、提升创新思维能力。

1、水文信息对保障国民经济社会发展的重要性

      水文是经济建设和社会发展的重要基础。在国家现代化建设和人类社会进步的过程中，工农业生产布局与产业结构调整、交通和城市的建设与发展、生态环境建设都将会越来越快。特别是随着全面建设小康社会战略的逐步实施，城市化率普遍提高，基础设施大大增强，人们对水量、水质和供水保障程度以及人居住环境改善等方面的要求越来越高，这些都对水文在为国民经济服务方面提出了新目标。这就要求水文部门全面、及时、准确地为经济建设的发展和人民生活提供涉水的信息服务。

2、国家经济社会高质量发展急需高素质、高技能的水文测验技能人才

      近年来，水利系统虽然不断引进高等学历人才，在人才结构上逐步进行了调整和完善，但具有技师和高级技师资格的人员比例偏低，高级专业技术人才仍然偏少，基层水利人才短缺问题依然存在，整个水利行业水利类专业技术人才供需失衡。市场急需一大批高素质、高技能的水利技能人才填补市场空缺，加快水利行业发展。

3、课堂上无法进行水文测验的相关实验操作，只能进行理论讲解，急需应用虚拟仿真方法进行实验教学

       水文测验是一门理论和实际应用紧密结合的课程。流量测验往往需要采用流速仪等设备在河道上开展，这为课程教学带来了极大的困难。之前采用实习的方式，带领学生前往相关水文站进行测验。然而，该方法对流量测验的全过程认识不够充分，且存在一定安全隐患。通过构建流量测验虚拟仿真实验平台，学生可以随时随地进行流量测验的虚拟仿真实验，能够为课程教学带来了极大的方便，对提高课程教学水平具有重要意义。

 为形象生动地传授全周期流量测验知识，本项目团队遵循“学生为本-循序渐进-容错优化-科教融合”的设计原则，自主开发了天然河道全周期流量测验虚拟仿真实验。

（1）坚持以学生为本、自主学习探究的教学理念。

        坚持以学生为中心，以任务驱动为导向，科学合理地设置实验教学环节。实验基于三维虚拟仿真技术，真实还原了由河面到河底全方位、立体化、开放式、交互性的实验场景，并提供了内容详实的知识点和知识角，引导学生围绕任务开展自主式的学习和探究，身临其境地通过“沉浸式”交互式操作，高效有序地开展实验。

（2）设置科学合理、循序渐进的实验环节。

       实验依据《水文测验学》课程大纲和关键知识点建立了多层次、多模块的实验教学体系，使学生逐步完成“流量测验仪器认知、测流方案选择、流速仪法测流方案优化”三个层面的实验，循序渐进地开展“基本原理知识学习、设计分析能力训练、创新工程思维培养”的实践学习过程，充分掌握流量测验基本原理，初步构建水文测验学知识体系。

（3）实现容错探究、修正优化的实践操作。

       实验结果错误或不理想时，学生可根据提示和评估结果进行多次尝试，实现实验结果的修正和优化，从而使学生充分感受到探索、解决问题的乐趣，提升求知欲和探索能力，培养学生建立理论设计、仿真验证、反复优化的工程设计思维，以及设计计算、实践操作和工程应用的能力。

（4）坚持产教融合、立德树人的教育理念。

       通过参与水文测验虚拟仿真实验，加强学生专业实践能力的培养，训练、提高学生的操作实践能力。结合课程理论知识，学生能够全面掌握流量测验的主要业务和技能，加深对水文测验的基本理论知识的理解。通过参与流量测验，弘扬水文“哨兵”精神，强化在工程实践中遵守工程职业道德和规范意识，履行责任。

本实验坚持以学生为中心、以立德树人为根本的教学理念，通过虚拟仿真所营造的情景体验式的教学环境，使学生循序渐进地开展实验原理、流量测验仪器认知、测验方案设计、测验方案优化的学习实践过程，完成“基础认知、分析设计、应用探索”三个层次的训练，实现以下具体教学目标：

① 在实验原理环节：帮助学生认知水文测验基本原理，包括基面、水位、水位分级、大断面、流速、流速脉动、垂线分布、测点分布、流量计算等内容，使学生掌握水文测验的基本原理。

②  在流量测验仪器环节：帮助学生认识水位观测、断面测量、流速测量等相关仪器，并掌握不同仪器测量的基本原理，使学生建立从“结构组件”到“系统设计”的整体思维，构筑根据不同水文要素观测需求开展相关测验工作的基础。

③ 在测验方案设计环节：根据不同的水位级，选取合适的测流方案；通过流速仪获得各测点流速，并计算垂线平均流速；根据流速等资料，计算流量值。同时，还进一步给出浮标测流和ADCP测流案例，引导学生理解相关原理，锻炼学生应用理论知识解决实际工程问题的能力。

在流速仪法测流方案优化环节：通过分析流速脉动特征、不同测点流速、不同垂线分布对流量误差的影响，对测流方案进行优化，提升学生创新思维能力。