實(shí)驗(yàn)簡介
本項(xiàng)目將嫦娥四號(hào)國家重大型號(hào)工程轉(zhuǎn)化為虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用基本原理解決航天實(shí)際問題的能力，重點(diǎn)掌握天體運(yùn)動(dòng)基本原理、地月軌道轉(zhuǎn)移原理、變軌速度計(jì)算方法、剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律、姿態(tài)控制計(jì)算方法及深空中繼通信原理等知識(shí)點(diǎn)。
設(shè)計(jì)原則
1、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法
本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目采用“多元化探究式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，包括通過“學(xué)生自主學(xué)習(xí)”的任務(wù)分配，面向“多元化”能力培養(yǎng)，基于“探究式”實(shí)驗(yàn)過程設(shè)計(jì)。通過具有系統(tǒng)性知識(shí)體系的探究性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和多元化的能力培養(yǎng)方式，從而系統(tǒng)掌握航天器軌道轉(zhuǎn)移設(shè)計(jì)方法、探測器姿態(tài)控制方法、深空中繼測控方法。
基于“探究式”實(shí)驗(yàn)過程設(shè)計(jì)
探究性實(shí)驗(yàn)過程設(shè)計(jì)不再強(qiáng)調(diào)唯一的參數(shù)和結(jié)果，學(xué)生可以通過應(yīng)用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)不同的控制參數(shù)從而得出不同的結(jié)果，并進(jìn)一步分析獲得理想的控制和設(shè)計(jì)方案。
“多元化”能力培養(yǎng)
通過本實(shí)驗(yàn)可以多元培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)的掌握能力、控制的探索優(yōu)化能力、問題和結(jié)果的分析總結(jié)能力等工程實(shí)踐能力，從而進(jìn)一步滿足學(xué)生的創(chuàng)新學(xué)習(xí)的需求。
2、實(shí)驗(yàn)方法
本實(shí)驗(yàn)所采用的實(shí)驗(yàn)方法有比較法、等效替代法和控制變量法。具體教學(xué)方法舉例說明如下：
① 控制變量法
以探測器軌道轉(zhuǎn)移技術(shù)實(shí)驗(yàn)?zāi)K教學(xué)應(yīng)用為例，在地月轉(zhuǎn)移軌道設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，通過控制航天器初始速度變量和到達(dá)速度變量，生成不同形狀軌道，來研究不同的控制變量下的軌道形狀變化。
② 等效替代法
以探測器姿態(tài)控制實(shí)驗(yàn)?zāi)K教學(xué)應(yīng)用為例，實(shí)驗(yàn)將復(fù)雜的航天器姿態(tài)控制問題轉(zhuǎn)換為歸納剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)模型，通過剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律、角動(dòng)量定理、姿態(tài)角速度和姿態(tài)角變化來計(jì)算修正姿態(tài)偏差所需的推力器作用時(shí)間。
③ 比較法
以深空探測任務(wù)模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)K教學(xué)應(yīng)用為例，通過改變輻射功率、通信距離，以此分析比較控制變量（輻射功率、通信距離）對中繼通信的影響，確定控制變量與中繼通信的因素關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/b>
1、通過本項(xiàng)目認(rèn)知環(huán)節(jié)，使學(xué)生掌握深空探測工程的基本常識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生對探月工程各個(gè)任務(wù)階段和“嫦娥四號(hào)”探測器組成的認(rèn)知能力，能夠理解和領(lǐng)會(huì)航天精神特色內(nèi)涵；
2、通過本項(xiàng)目軌道設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，使學(xué)生掌握地月軌道轉(zhuǎn)移的基本原理，培養(yǎng)學(xué)生對地月轉(zhuǎn)移軌道的設(shè)計(jì)能力，能夠分析速度參數(shù)與軌道轉(zhuǎn)移效果的作用機(jī)理；
3、通過本項(xiàng)目姿態(tài)控制環(huán)節(jié)，使學(xué)生掌握剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的基本原理，培養(yǎng)學(xué)生對航天器姿態(tài)控制的設(shè)計(jì)能力，能夠計(jì)算和分析航天器的姿態(tài)控制時(shí)間；
4、通過本項(xiàng)目任務(wù)模擬環(huán)節(jié)，使學(xué)生掌握深空中繼通信的基本知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生對中繼通信參數(shù)的設(shè)計(jì)能力，能夠分析輻射功率、通信距離等參數(shù)與中繼通信能力的相互關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)要求
專業(yè)與年級(jí)要求
本虛擬實(shí)驗(yàn)課程面向普通高校理工專業(yè)本科生通識(shí)教育，以及教育學(xué)科學(xué)教育專業(yè)本科生的專業(yè)教育，年級(jí)為大一至大二本科生。
基本知識(shí)和能力要求
本虛擬實(shí)驗(yàn)課程僅要求學(xué)生具備《高中物理》等課程的知識(shí)儲(chǔ)備，對于大眾化、非專業(yè)學(xué)生來說，對其專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)沒有特殊要求，只要會(huì)使用網(wǎng)絡(luò)便可順利訪問學(xué)習(xí)。
