實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介：

本課程“畢業(yè)實(shí)習(xí)”是學(xué)生在系統(tǒng)學(xué)完學(xué)科基礎(chǔ)課和大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是“武器發(fā)射工程”專業(yè)的一門專業(yè)必修課程，是教學(xué)過程中一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。

教學(xué)內(nèi)容包括武器系統(tǒng)的研制過程；彈藥的生產(chǎn)和加工方法；先進(jìn)制導(dǎo)彈藥的發(fā)展趨勢(shì)；靶場(chǎng)試驗(yàn)的任務(wù)和試驗(yàn)步驟；實(shí)習(xí)動(dòng)員；安全與保密教育；入廠教育；技術(shù)介紹；工藝過程實(shí)習(xí)；參觀及聽講座。

本課程重點(diǎn)支撐以下畢業(yè)要求觀測(cè)點(diǎn)：能夠客觀分析和評(píng)價(jià)武器發(fā)射工程領(lǐng)域工程實(shí)踐和復(fù)雜工程問題解決方案與社會(huì)、國防、健康、安全、法律及文化等之間的相互影響，并能承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任；知曉公眾利益的重要意義，能夠在工程實(shí)踐中自覺履行對(duì)社會(huì)和國防的責(zé)任。

主要先修課程：物理學(xué)、高等數(shù)學(xué)、電工學(xué)、內(nèi)彈道學(xué)、外彈道學(xué)。

實(shí)驗(yàn)背景：

兵器學(xué)科人才培養(yǎng)和科學(xué)研究是國防科技工業(yè)的重要組成部分，在保障國家安全的大業(yè)中擔(dān)負(fù)著重要的使命和任務(wù)。武器系統(tǒng)的復(fù)雜性決定了其科學(xué)研究和工程研制必須以實(shí)驗(yàn)研究為主，因此兵器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科及相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)中應(yīng)該更多的融入實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)。然而，武器工程類實(shí)驗(yàn)存在著高危險(xiǎn)、高成本、大型試驗(yàn)設(shè)備有限、瞬態(tài)實(shí)驗(yàn)不可逆、對(duì)環(huán)境影響大、機(jī)理無法顯示等內(nèi)在因素，兵器學(xué)科人才培養(yǎng)的教學(xué)方法受到諸多條件限制。同時(shí)，虛擬仿真中心可滿足現(xiàn)代大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)、校企共建和共享等外在因素的需求。

1、高危險(xiǎn)

兵器學(xué)科作為一門特殊學(xué)科，其實(shí)驗(yàn)存在高危險(xiǎn)性。這種危險(xiǎn)主要源于火炸藥、機(jī)電設(shè)備等有形物質(zhì)，及常態(tài)下呈現(xiàn)氣態(tài)且易燃易爆、有毒有害的氣體、蒸汽等。以實(shí)驗(yàn)內(nèi)彈道學(xué)實(shí)驗(yàn)為例，其危險(xiǎn)主要的是意外燃燒、爆炸事故。中心通過開發(fā)固體、流體發(fā)射藥等裝藥過程以及燃燒、彈道演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在安全的環(huán)境下，掌握各類彈丸現(xiàn)代發(fā)射內(nèi)彈道性能。

2、高成本

武器系統(tǒng)的復(fù)雜性，導(dǎo)致設(shè)備價(jià)格高昂，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備臺(tái)數(shù)遠(yuǎn)不能滿足學(xué)生需求。一些涉及重大裝備、大型儀器等實(shí)驗(yàn)只能通過校外實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)基地進(jìn)行，即使在校外實(shí)習(xí)基地也存在著實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺(tái)數(shù)不足的情況。而且由于武器實(shí)驗(yàn)成本較高，對(duì)人員的現(xiàn)場(chǎng)操作要求高等因素，學(xué)生只能通過參觀以及現(xiàn)場(chǎng)跟班的方式完成課程實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致學(xué)生理論與實(shí)際相脫節(jié)，對(duì)所學(xué)對(duì)象缺少感性認(rèn)識(shí)，客觀上制約了教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量的提高。

3、瞬態(tài)實(shí)驗(yàn)不可逆

在武器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，通常存在著瞬態(tài)實(shí)驗(yàn)不可逆、復(fù)雜物理化學(xué)機(jī)理無法通過真實(shí)現(xiàn)象學(xué)習(xí)的狀況。利用虛擬仿真技術(shù)，可以彌補(bǔ)真實(shí)實(shí)驗(yàn)瞬態(tài)實(shí)驗(yàn)不可逆、機(jī)理無法顯示的不足。中心利用三維動(dòng)畫技術(shù)開發(fā)大量的原理演示動(dòng)畫，通過形象的虛擬仿真動(dòng)畫，解決抽象概念及其現(xiàn)象不可及問題。例如，在各類彈藥毀傷視景仿真演示試驗(yàn)中，通過三維動(dòng)畫形象生動(dòng)地展示彈藥終點(diǎn)高效毀傷作用的原理，如彈藥爆炸，破片殺傷、聚能破甲和高速穿甲的作用過程等，使學(xué)生對(duì)各類彈藥毀傷原理有更清晰的認(rèn)識(shí)。

4、創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要途徑

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及國防工業(yè)的需要，武器發(fā)射工程技術(shù)進(jìn)入了快速發(fā)展階段。在其快速發(fā)展階段，不斷有新方法、新技術(shù)出現(xiàn)。由于武器系統(tǒng)的復(fù)雜性、危險(xiǎn)性以及成本高等因素，難以直接通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)給新方法、新技術(shù)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證提供了一種可行性高、效率高、成本低的有效途徑。例如，在制導(dǎo)彈箭飛行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通過建立一套完成的數(shù)學(xué)建模、控制設(shè)計(jì)、虛擬仿真驗(yàn)證、性能評(píng)估設(shè)計(jì)流程，這不僅能夠讓學(xué)生深入了解彈箭飛行控制基本原理，還可以自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，為學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供了平臺(tái)保證。

5、校企共建、共享的需求

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)不僅可為校內(nèi)兵器學(xué)科及相關(guān)學(xué)科學(xué)生提供虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，同時(shí)還可為兵器類工程技術(shù)人員提供崗位技能培訓(xùn)、校外學(xué)生提供虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、科研人員提供開發(fā)和驗(yàn)證平臺(tái)，有利于校企共建、共享的需求。通過建立較為完善的武器發(fā)射工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，不僅為兵器學(xué)科及相關(guān)學(xué)科師生提供了良好的實(shí)驗(yàn)條件，而且還可通過信息化手段向其他高校及企業(yè)開放，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)校企互動(dòng)、資源共享、互利共贏。

設(shè)計(jì)原則：

通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、驗(yàn)證鞏固所學(xué)知識(shí)，同時(shí)還可以在實(shí)踐中培養(yǎng)運(yùn)用已學(xué)過知識(shí)分析解決工程實(shí)際問題的能力；系統(tǒng)掌握武器系統(tǒng)的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)和試驗(yàn)方法，提高綜合運(yùn)用本課程知識(shí)的能力，通過參加彈藥測(cè)試過程勞動(dòng)和生產(chǎn)管理活動(dòng)，熟悉武器系統(tǒng)生產(chǎn)和測(cè)試操作的技能和管理知識(shí)，初步奠定工程技術(shù)人員應(yīng)具備的技能基礎(chǔ)；通過組織本專業(yè)新工藝、新技術(shù)、新材料、新設(shè)備、新方法及新系統(tǒng)的參觀學(xué)習(xí)，拓寬學(xué)生的視野知識(shí)領(lǐng)域；通過在生產(chǎn)實(shí)踐中培養(yǎng)運(yùn)用已學(xué)過知識(shí)分析解決工程實(shí)際問題的能力，提高獨(dú)立分析問題和解決實(shí)際問題的水平，逐步增強(qiáng)實(shí)際工程概念，為今后從事有控彈箭總體設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā)工作打下良好的基礎(chǔ)。掌握膛壓、初速、位置、角度等典型參量的常用測(cè)試方法，掌握各參量測(cè)試用傳感器的工作原理及其相關(guān)特性，能自行選用測(cè)試系統(tǒng)，并能對(duì)測(cè)量結(jié)果正確地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：

通過不斷的經(jīng)驗(yàn)積累，逐步樹立“以提高工程能力和創(chuàng)新能力為核心，建設(shè)先進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，仿真與科研互促，仿真與實(shí)際互動(dòng)”的教學(xué)理念。中心從內(nèi)彈道學(xué)、外彈道學(xué)、發(fā)射動(dòng)力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、終點(diǎn)彈道學(xué)五個(gè)模塊創(chuàng)建了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，探索出虛擬仿真中心“專業(yè)基礎(chǔ)素質(zhì)培養(yǎng)、工程實(shí)踐能力培養(yǎng)、科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)”多層次遞進(jìn)培養(yǎng)模式，構(gòu)建完善的武器發(fā)射工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

1、構(gòu)建完善虛擬仿真平臺(tái)，開展遞階式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，以提高工程能力和創(chuàng)新能力為核心

從內(nèi)彈道學(xué)、外彈道學(xué)、發(fā)射動(dòng)力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、終點(diǎn)彈道學(xué)五個(gè)模塊構(gòu)建了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，教學(xué)內(nèi)容覆蓋了熱力學(xué)、流體力學(xué)、飛行力學(xué)與控制、數(shù)電模電、空氣動(dòng)力學(xué)等多門基礎(chǔ)課和專業(yè)課，具有鮮明的專業(yè)特色，能夠滿足不同層次、不同課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要，為兵器學(xué)科中一些因高危險(xiǎn)、高成本等因素而不能開展的實(shí)驗(yàn)提供虛擬仿真實(shí)驗(yàn)手段。同時(shí)，通過開設(shè)專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程、專業(yè)技能實(shí)驗(yàn)課程、綜合與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程，探索出“專業(yè)基礎(chǔ)素質(zhì)培養(yǎng)、工程實(shí)踐能力培養(yǎng)、科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)”多層次遞進(jìn)培養(yǎng)模式，為學(xué)生提供了實(shí)踐和創(chuàng)新平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了大學(xué)生素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育的有效結(jié)合，為提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力提供了技術(shù)保障。

2、建設(shè)先進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)仿真與科研互促

教學(xué)平臺(tái)的硬件系統(tǒng)和工具軟件大多來自現(xiàn)有的科研設(shè)備，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容均是基于全國領(lǐng)先水平的原創(chuàng)性科研成果發(fā)展和轉(zhuǎn)化而來。項(xiàng)目研究在模型構(gòu)建、數(shù)據(jù)資源、技術(shù)開發(fā)等方面為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了全方位的支持。在科研成果轉(zhuǎn)化為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的同時(shí)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中師生互動(dòng)、虛擬仿真創(chuàng)新實(shí)踐也促進(jìn)了相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究，實(shí)現(xiàn)了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科學(xué)研究相互促進(jìn)、協(xié)同發(fā)展。先進(jìn)的科研設(shè)施和創(chuàng)新的研究成果應(yīng)用于教學(xué)，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中可以接觸到先進(jìn)的設(shè)備、技術(shù)、方法和研究成果，有助于開拓學(xué)生視野，提升其知識(shí)結(jié)構(gòu)。

3、虛擬和實(shí)際相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)仿真與實(shí)際互動(dòng)

實(shí)驗(yàn)課程分為硬件實(shí)驗(yàn)和虛擬仿真，虛實(shí)并舉，互為補(bǔ)充。硬件實(shí)驗(yàn)主要為小型、低危險(xiǎn)、低成本實(shí)驗(yàn)，虛擬實(shí)驗(yàn)主要為武器發(fā)射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行與控制、設(shè)計(jì)和分析等方面的實(shí)驗(yàn)，形成虛擬實(shí)驗(yàn)與硬件實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。硬件實(shí)驗(yàn)可以對(duì)相關(guān)虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行印證，虛擬實(shí)驗(yàn)使得實(shí)驗(yàn)的時(shí)間和空間得以有效延伸，節(jié)省教育資源，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)的開放性和共享性。同時(shí)，中心注重與企業(yè)合作，團(tuán)隊(duì)保持一定具有企業(yè)背景人員，使得虛擬平臺(tái)更貼近實(shí)際，滿足人才培養(yǎng)需求。

4、校企合作，推動(dòng)教學(xué)科研發(fā)展

注重與企業(yè)的合作和交流，通過不同方式和不同內(nèi)容的合作，為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的發(fā)展提供有力支持。一方面，依托與科研院所、企業(yè)、高校的合作獲取外部?jī)?yōu)質(zhì)技術(shù)與人才資源，另一方面，依靠校企合作、校校合作對(duì)外推廣和分享教學(xué)改革成果、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與教學(xué)資源。

實(shí)驗(yàn)要求：

試驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容包括虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、企業(yè)在線學(xué)習(xí)、企業(yè)實(shí)習(xí)項(xiàng)目發(fā)布三大模塊，各教學(xué)部分都可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在線操作，學(xué)生通過獨(dú)立或協(xié)同仿真生產(chǎn)操作完成在線學(xué)習(xí)和考核，最終與到試驗(yàn)院實(shí)地實(shí)踐學(xué)習(xí)相結(jié)合，形成線上虛擬-線下實(shí)踐校企共建綜合化浸入式生產(chǎn)實(shí)習(xí)新模式。

（1）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)：這部分充分利用本平臺(tái)，在仿真實(shí)習(xí)過程中，學(xué)生可進(jìn)行在線裝藥、全彈拆裝、彈丸發(fā)射以及了解常見事故處理等操作，加深其對(duì)軍工生產(chǎn)的認(rèn)識(shí)。同時(shí)在仿真實(shí)習(xí)過程中，可將學(xué)生分組學(xué)習(xí)，每組學(xué)生分別扮演裝彈、裝藥、發(fā)射手、安全保障員等角色進(jìn)行協(xié)同操作進(jìn)行靶場(chǎng)彈丸發(fā)射以及測(cè)試演練，并在此過程中增加事故應(yīng)急演練。

（2）企業(yè)在線學(xué)習(xí)：學(xué)生可通過本部分依次進(jìn)行課程介紹和相關(guān)知識(shí)介紹學(xué)習(xí)。課程介紹包括仿真實(shí)習(xí)背景介紹、教學(xué)資源介紹、學(xué)生使用手冊(cè)、學(xué)生網(wǎng)絡(luò)操作等視頻介紹；企業(yè)導(dǎo)師對(duì)兵器試驗(yàn)院背景、發(fā)展布局、任務(wù)領(lǐng)域、需求專業(yè)與人才培養(yǎng)等進(jìn)行在線宣講和教學(xué)。同時(shí)分模塊設(shè)立安全生產(chǎn)、保密要點(diǎn)、內(nèi)彈道和外彈道測(cè)試方法的基本原理、火箭撬工作原理等內(nèi)容的介紹。學(xué)生可在去靶場(chǎng)實(shí)踐之前，在線安排學(xué)習(xí)，達(dá)到學(xué)習(xí)效果事半功倍的目的。

（3）企業(yè)實(shí)習(xí)項(xiàng)目：企業(yè)導(dǎo)師可根據(jù)企業(yè)實(shí)際需求在不涉密的前提下提出研究課題內(nèi)涵，通過所建平臺(tái)發(fā)布，由校企教師聯(lián)合指導(dǎo)學(xué)生團(tuán)隊(duì)在一定期限完成研究設(shè)計(jì)工作，在企業(yè)進(jìn)行檢驗(yàn)和結(jié)題。使得更多學(xué)生能夠主動(dòng)關(guān)心和參與企業(yè)實(shí)際需求，更加緊密且有效地實(shí)現(xiàn)校企聯(lián)合培養(yǎng)與引導(dǎo)，提高實(shí)踐教學(xué)水平。

最后，任課教師可通過本平臺(tái)對(duì)學(xué)生的實(shí)習(xí)情況進(jìn)行考核，考核因素包括學(xué)生在線學(xué)習(xí)時(shí)間、虛擬仿真操作考試、畢業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)報(bào)告等。網(wǎng)上實(shí)習(xí)考核功能操作簡(jiǎn)單、人性化，并且實(shí)用性強(qiáng)，以便授課教師的管理和評(píng)判。