背景與痛點

風暴潮是一種強大大氣擾動（如強風和氣壓驟變）所引起的海平面異常上升現(xiàn)象，常會在近岸地區(qū)誘發(fā)強烈的動力作用，可以在短時間內(nèi)引起大量泥沙運動，對海岸岸灘演變及海岸建筑物造成極大的災害性影響。

在全球變暖、海平面上升的大環(huán)境下，風暴潮災害居海洋災害之首，并且其頻率及強度仍在逐年增加。作為應對，沿海地區(qū)防災減災能力亟待提升，如何增強海堤防護能力，建設保護陸域人民生命及財產(chǎn)安全的第一道屏障，成為相關(guān)領(lǐng)域研究的重要課題。

然而，作為突變的災害性異常自然現(xiàn)象，風暴潮難以通過實驗模擬，模型建設成本較高、工程量大，現(xiàn)象觀測與實踐操作的風險高、難度大，屬于較為典型的傳統(tǒng)實驗“三高四不”（高成本、高難度、高風險，不可達到、不可觸及、不可重現(xiàn)、不可逆轉(zhuǎn)）難題。

此外，以傳統(tǒng)方式教學海堤防護的過程也較為抽象及枯燥，學生對知識點之間的串聯(lián)難度大，學習成本高，成為制約高校教學的瓶頸。

解決方案：原則與方針

針對上述痛點，恒點與河海大學共同設計開發(fā)了“海平面上升環(huán)境下的海堤防護虛擬仿真實驗”，運用虛擬仿真技術(shù)，對真實環(huán)境進行高度還原與模擬，為實驗與教學難題提供了解決方案。

實驗秉承“能實不虛”原則，避免進入“以實代虛”的運用誤區(qū)，而是以虛補實——以前置的虛擬實驗環(huán)節(jié)提升操作熟練度，降低實體實驗風險與損耗，以虛助實——通過虛擬實驗揭示現(xiàn)象背后的原理、激發(fā)學生的興趣與積極性，虛實結(jié)合——將虛擬仿真實驗與實體實驗結(jié)合。

堅持以學生為中心的教學理念，貫徹“以教師為引導，以任務為主線，以學生為主體”三位一體的指導方針。轉(zhuǎn)換師生在教學中的角色，這對具有探究性的實驗教學至關(guān)重要，后者重在揭示自然原理，在實踐中提升認識世界、改造世界的水平，需要強化學生的創(chuàng)新意識與責任意識。

將一個海堤防護方案設計拆解為“海洋調(diào)查資料分析、海堤防護方案設計和海堤防護方案評價”三個模塊，任務難度任務層層遞進，從而彌補教學枯燥、難度過高、評價維度單一等傳統(tǒng)教學缺陷。

解決方案：設計亮點

在整體的實驗設計上，本虛擬仿真實驗通過教師引導、任務設置、模塊分解，學生自主獨立地完成海洋調(diào)查資料分析、海堤防護方案設計以及防護方案綜合評價等各模塊任務，明確每一個模塊的具體要求、實驗目標，提升學生的自主學習能力、實踐能力以及綜合分析能力。

在具體的海堤設計實驗與知識講解方面，本虛擬仿真實驗將動力和結(jié)構(gòu)相結(jié)合，將海堤設計拆解為多個模塊并以鏈條式方法設計，對不同知識點進行集成，提高學生對多知識點的交叉掌握，支撐復合型人才培養(yǎng)需求。

獨特的多種防護措施組合方案設計，可培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識。實驗采用了創(chuàng)新的數(shù)據(jù)與評價系統(tǒng)，對于數(shù)據(jù)的采集、分析以及教學評價，也較傳統(tǒng)教學更為科學全面。

本實驗是由恒點MOOL平臺提供虛擬仿真實驗教學共享服務，MOOL（Massive Open Online Labs大規(guī)模在線開放實驗室）是對慕課MOOC的發(fā)展，在開放式網(wǎng)絡課程的基礎上，增加了具有互動性、操作性的實驗內(nèi)容。這對于推動教育資源共享，促進教育公平，建設全民終身學習型社會有著重要意義。

當前，恒點還將發(fā)展勢頭正猛的AI技術(shù)融入MOOL平臺建設。在本實驗中，恒點也設計了智能引導等功能。未來，恒點還將繼續(xù)優(yōu)化平臺功能，進一步建設和豐富實驗中AI引導、輔助、模擬、教學、評價等各項功能，并完善實驗對真實環(huán)境、實體實驗的模擬與補充。