實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介

出現(xiàn)于21世紀(jì)初的海底觀測(cè)網(wǎng)是海洋探索方式的重大變革。同濟(jì)大學(xué)依托“海洋科學(xué)”一流學(xué)科的知識(shí)積淀和海底科學(xué)觀測(cè)網(wǎng)國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，堅(jiān)持以學(xué)生為中心、以立德樹(shù)人為根本的教學(xué)理念，科教融合，利用虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建了從岸基到海底的具有開(kāi)放性、擴(kuò)展性的組網(wǎng)觀測(cè)場(chǎng)景，使學(xué)生能夠“身臨其境”地開(kāi)展觀測(cè)網(wǎng)基本組成認(rèn)知、觀測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)集成、組網(wǎng)觀測(cè)技術(shù)應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生掌握觀測(cè)網(wǎng)基本組成和工作原理的知識(shí)，構(gòu)筑根據(jù)觀測(cè)需求開(kāi)展觀測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，鍛煉應(yīng)用理論知識(shí)解決組網(wǎng)觀測(cè)實(shí)際問(wèn)題的能力；同時(shí)，潛移默化地激發(fā)學(xué)生的專業(yè)自豪感和投身“海洋強(qiáng)國(guó)”建設(shè)的使命感。

設(shè)計(jì)原則

為形象生動(dòng)地傳授海底科學(xué)觀測(cè)網(wǎng)組網(wǎng)觀測(cè)新知識(shí)，本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)遵循“學(xué)生為本-循序漸進(jìn)-容錯(cuò)優(yōu)化-科教融合”的設(shè)計(jì)原則，自主開(kāi)發(fā)了海底科學(xué)觀測(cè)網(wǎng)組網(wǎng)觀測(cè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。

（1）堅(jiān)持以學(xué)生為本、自主學(xué)習(xí)探究的教學(xué)理念。

        堅(jiān)持以學(xué)生為中心，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)為導(dǎo)向，科學(xué)合理地設(shè)置實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)基于三維虛擬仿真技術(shù)，真實(shí)還原了由海面到海底全方位、立體化、開(kāi)放式、交互性的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，并提供了內(nèi)容詳實(shí)的知識(shí)點(diǎn)和知識(shí)角，引導(dǎo)學(xué)生圍繞任務(wù)開(kāi)展自主式的學(xué)習(xí)和探究，身臨其境地通過(guò)“沉浸式”交互式操作，高效有序地開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。

（2）設(shè)置科學(xué)合理、循序漸進(jìn)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。

       實(shí)驗(yàn)依據(jù)《海洋技術(shù)導(dǎo)論》課程大綱和關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)建立了多層次、多模塊的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，使學(xué)生逐步完成“基礎(chǔ)認(rèn)知、分析設(shè)計(jì)、應(yīng)用探索”三個(gè)層面的實(shí)驗(yàn)，循序漸進(jìn)地開(kāi)展“基本原理知識(shí)學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)分析能力訓(xùn)練、創(chuàng)新工程思維培養(yǎng)”的實(shí)踐學(xué)習(xí)過(guò)程，充分掌握海底科學(xué)觀測(cè)網(wǎng)的基本組成和工作原理以及典型組網(wǎng)觀測(cè)技術(shù)和應(yīng)用，初步構(gòu)建海底觀測(cè)網(wǎng)組網(wǎng)觀測(cè)知識(shí)體系。

（3）實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)探究、修正優(yōu)化的實(shí)踐操作。

       實(shí)驗(yàn)結(jié)果錯(cuò)誤或不理想時(shí)，學(xué)生可根據(jù)提示和評(píng)估結(jié)果進(jìn)行多次嘗試，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的修正和優(yōu)化，從而使學(xué)生充分感受到探索、解決問(wèn)題的樂(lè)趣，提升求知欲和探索能力，培養(yǎng)學(xué)生建立理論設(shè)計(jì)、仿真驗(yàn)證、反復(fù)優(yōu)化的工程設(shè)計(jì)思維，以及設(shè)計(jì)計(jì)算、實(shí)踐操作和工程應(yīng)用的能力。

（4）堅(jiān)持科教融合、立德樹(shù)人的教育理念。

      建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)必須大力發(fā)展海洋高新技術(shù)，海底長(zhǎng)期組網(wǎng)觀測(cè)技術(shù)是關(guān)乎國(guó)家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)、能源資源開(kāi)發(fā)、海洋權(quán)益維護(hù)等方面戰(zhàn)略需求的核心技術(shù)。本實(shí)驗(yàn)充分利用團(tuán)隊(duì)所掌握的國(guó)際上最新的海底觀測(cè)網(wǎng)組網(wǎng)觀測(cè)相關(guān)知識(shí)，將高水平的科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，在傳授海底觀測(cè)網(wǎng)組網(wǎng)觀測(cè)新知識(shí)的同時(shí)，潛移默化地激發(fā)學(xué)生投身海洋強(qiáng)國(guó)建設(shè)的情懷和使命感。

實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

本實(shí)驗(yàn)堅(jiān)持以學(xué)生為中心、以立德樹(shù)人為根本的教學(xué)理念，通過(guò)虛擬仿真所營(yíng)造的情景體驗(yàn)式的教學(xué)環(huán)境，使學(xué)生循序漸進(jìn)地開(kāi)展“基本原理知識(shí)學(xué)習(xí)、分析設(shè)計(jì)基礎(chǔ)構(gòu)筑、創(chuàng)新思維能力提升”的學(xué)習(xí)實(shí)踐過(guò)程，完成“基礎(chǔ)認(rèn)知、分析設(shè)計(jì)、應(yīng)用探索”三個(gè)層次的訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)以下具體教學(xué)目標(biāo)：

       ① 在觀測(cè)網(wǎng)基本組成認(rèn)知環(huán)節(jié)：幫助學(xué)生認(rèn)知岸基站、主干網(wǎng)系統(tǒng)、終端觀測(cè)系統(tǒng)、監(jiān)控與數(shù)據(jù)中心等關(guān)鍵組網(wǎng)單元的結(jié)構(gòu)和功能，使學(xué)生掌握觀測(cè)網(wǎng)基本組成和工作原理的知識(shí)。

       ② 在觀測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)集成環(huán)節(jié)：幫助學(xué)生掌握風(fēng)、浪、流等環(huán)境載荷對(duì)于坐底、潛標(biāo)和浮標(biāo)觀測(cè)平臺(tái)作用力的計(jì)算方法，引導(dǎo)學(xué)生探究海洋環(huán)境載荷對(duì)觀測(cè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響的解決方案，使學(xué)生建立從“結(jié)構(gòu)組件”到“系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的整體思維，構(gòu)筑根據(jù)不同觀測(cè)需求開(kāi)展設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

       ③ 在組網(wǎng)觀測(cè)技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)：通過(guò)設(shè)計(jì)缺氧和藻華觀測(cè)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展終端觀測(cè)系統(tǒng)配置、組網(wǎng)拓?fù)湓O(shè)計(jì)、海光纜選型和施工以及數(shù)據(jù)管理工作，鍛煉學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，提升創(chuàng)新思維能力。

       ④ 通過(guò)知識(shí)角中海底觀測(cè)國(guó)內(nèi)外進(jìn)展等方面的拓展閱讀和對(duì)比，結(jié)合海底科學(xué)觀測(cè)網(wǎng)國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施課程思政教育基地的實(shí)體支撐，將思政教育潛移默化地融入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感以及投身“海洋強(qiáng)國(guó)”建設(shè)的情懷和使命感。

實(shí)驗(yàn)要求

（1） 專業(yè)與年級(jí)要求

       本實(shí)驗(yàn)屬于同濟(jì)大學(xué)海洋技術(shù)專業(yè)二年級(jí)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課《海洋技術(shù)導(dǎo)論》課程的授課內(nèi)容。

鑒于本實(shí)驗(yàn)課程中“觀測(cè)網(wǎng)基本組成認(rèn)知、觀測(cè)平臺(tái)設(shè)計(jì)集成、組網(wǎng)觀測(cè)技術(shù)應(yīng)用”三個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容具有相對(duì)獨(dú)立性，全校其它專業(yè)的學(xué)生也可根據(jù)專業(yè)需求和個(gè)人能力選擇不同的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)進(jìn)行選修。

（2） 基本知識(shí)和能力要求

具備一定的海洋學(xué)知識(shí)和一定的計(jì)算機(jī)使用能力，具有自主學(xué)習(xí)能力和一定的自主探索能力，能夠在基礎(chǔ)認(rèn)知、分析設(shè)計(jì)、應(yīng)用探索三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)中總結(jié)分析特定實(shí)驗(yàn)結(jié)果背后的原因，將專業(yè)理論知識(shí)活學(xué)活用。

（3） 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

       本實(shí)驗(yàn)為綜合設(shè)計(jì)型課程實(shí)驗(yàn)，具有較強(qiáng)的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。為確保教學(xué)質(zhì)量，提出以下實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。

       ① 實(shí)驗(yàn)前，學(xué)生應(yīng)認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，觀看教學(xué)引導(dǎo)視頻和操作視頻，在教師指導(dǎo)下明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康募案鳝h(huán)節(jié)的知識(shí)點(diǎn)和重難點(diǎn)，奠定實(shí)驗(yàn)理論基礎(chǔ)；

       ② 請(qǐng)選擇符合“實(shí)驗(yàn)教學(xué)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)”條件要求的軟硬件實(shí)驗(yàn)環(huán)境開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，以保證實(shí)驗(yàn)操作的流暢性。

       ③ 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，請(qǐng)仔細(xì)閱讀各環(huán)節(jié)任務(wù)要求，并根據(jù)步驟引導(dǎo)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想時(shí)，請(qǐng)根據(jù)系統(tǒng)提示認(rèn)真修改；同時(shí)，還可通過(guò)微信群、論壇、服務(wù)熱線等方式尋求在線指導(dǎo)。

       ④ 請(qǐng)充分利用知識(shí)角，通過(guò)知識(shí)點(diǎn)課件庫(kù)開(kāi)展拓展閱讀，擴(kuò)充自己的專業(yè)知識(shí)。

       ⑤ 完成實(shí)驗(yàn)后，請(qǐng)務(wù)必點(diǎn)擊“完成并提交”以生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并在關(guān)閉實(shí)驗(yàn)界面前，點(diǎn)擊界面右下角的“實(shí)驗(yàn)報(bào)告”鏈接進(jìn)入課程平臺(tái)查看，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)報(bào)告認(rèn)真回顧實(shí)驗(yàn)過(guò)程，針對(duì)不足查找原因，并積極開(kāi)展互動(dòng)交流，以進(jìn)一步鞏固理論知識(shí)、提升創(chuàng)新思維能力。