本实验隶属于河海大学海洋科学专业三年级本科生《海洋工程水文》课程的实践环节，按照层层递进的三个实验模块之间的具体要求如下。

模块一实验要求：

· 掌握海浪浮标观测原理和方法

· 掌握随机海浪数据的统计分析方法

· 掌握海浪谱的计算原理和方法

模块二实验要求：

· 了解防波堤类型和特征

· 掌握港内波高计算的要点和方法

· 分析不同防波堤设计方案下港内波浪条件（探索性环节）

模块三实验要求：

· 了解码头和船舶的布置方案

· 结合模块二的结果进行船舶泊稳条件分析

台风期间，海上会发生狂风巨浪，波高到达10米以上，台风浪是一种重要的海洋灾害，其引起的海难时有发生。而当海浪传播到海港区时，由于海港的防护作用，港内的波浪要比外海的波浪小的多，海港起到了很好的防护作用。然而，由于考虑到船舶泊稳、码头安全等因素，在港内规划、码头平台的建设阶段，必须明确港区内的波浪条件，以满足海港建设的安全性和经济性要求。港内波高的计算较为复杂，需要充分考虑外海波要素条件、防波堤的设计、港区的空间等因素的影响，要求掌握并能灵活运用海洋工程水文的专业知识，从而进行经济合理的港区规划设计，是海洋事业快速发展的重要保障。本实验以实际观测的海浪数据和工程原型为基础，通过虚拟仿真技术模拟台风浪的现场观测、港内波高的计算分析、泊稳条件分析等，从而提升学生对专业知识的掌握程度和应用能力。

本实验秉承“能实不需”原则，以实际工程为参照示例，仿真了台风期间的海浪条件和海港环境，克服实践教学环节风险高、难以操作等难点。实验设计坚持以学生为中心的理念，充分发挥学生在实验过程中的探索性，从而实现综合考察学生对专业知识的掌握程度和运用能力，符合高阶性、创新性、挑战度的“金课”为标准。实验过程贯彻“以教师为引导，以任务为主线，以学生为主体”的三位一体方针，实验的三个模块之间（海浪数据观测和分析、港内波高计算分析、港内泊稳条件分析）具有层层递进的特点，通过教师引导、专业计算、学生规划设计等步骤完成各模块任务，并给出针对各细分步骤的详细评价，明确实验要求和目标，从而实现提升学生对专业知识掌握和运用的能力，并培养学生的探索创新意识。

本实验基于河海大学的“工学”特色的课程，在理科人才的培养体系中，融入“理工结合”的特色，通过虚拟仿真所营造的情景体验式的教学环境，实现以下三维教学目标：

知识目标：充分掌握港内波浪要素的计算分析方法。

能力目标：利用相关的专业知识，对海港区的安全性和经济性条件作出评估，并对设计方案作出优化改进。

情感目标：能够让学生认识到海洋水文条件对海洋工程建设的重要性，提升专业认同感和使命感。

本实验采用任务驱动模式，系统将对学生的每个操作步骤进行记录，根据学生操作的准确性，并结合学生给出的设计方案的经济性和安全性进行评分，实验结束后生成实验报告和得分。实验完成后，系统自动生成实验报告，学生在线下完成实验报告中预留的方案优缺点分析部分，上传供教师评阅。最终成绩分由三个部分组成：1）学生对实验中方案的分析报告（20分）；2），实验操作得分为50分（三个模块占比分别为30%，40%，30%），3）方案经济性和安全性综合评价得分为30分（如不满足安全性要求，该部分得分为0分，并要求学生调整方案）。