将多元技术引入船海专业核心实验课程的改革与实践

基于船海工业近年来发展的大背景,面向社会对高校培养船海专业人才的需求,以船海专业培养过程中的核心实验课程为目标开展研究,并在哈尔滨工程大学开展将多元技术引入船海专业核心实验课程的改革实践。首先,通过虚拟现实技术构建船海专业核心实验课内容,将大型实验课程的设备、流程、效果全部虚拟化,即使不在实验场地也可以身临其境地体验实验过程,极大地降低了开展船海专业实验课程的门槛;其次,将科研用途的自研仪器用于教学实验过程中,不仅在实验教学中增加了先进技术,而且支持开展更多拓展实验,鼓励学生自主设计实验内容与方案;最后,通过实验建立多元技术引入的船海专业核心实验课程教学模式,增强船海专业核心实验课程的自主性与适用性,满足了专业核心实验课程改革需求,为船海专业核心实验课程改革提供指南。

船舶操纵性海试实验虚拟仿真设计与应用

操纵性试验是船舶海试的重要组成部分,可有效评估船舶投入运营后操纵性能的优劣。船舶操纵性海试准备时间长、成本高、风险大,难以开展实验教学。依托虚拟仿真软硬件设施,充分融合虚拟现实技术、3D成像投影技术与船舶操纵性能分析方法,探索新型实验教学模式,完成船舶操纵性海试虚拟仿真设计;并以集装箱船为例,开展实验教学应用研究。船舶操纵性海试实验虚拟仿真有效弥补了海试的诸多不足,为学生沉浸式体验船舶操纵性海试全过程、掌握相关实验规程与分析方法提供良好的虚拟仿真环境。

“互联网+”时代虚拟船舶交互实验平台建设与实践

为改善船舶与海洋工程专业虚拟实验教学环境,丰富实验教学资源,基于互联网、虚拟仿真等新技术和虚拟交互设备等新媒介,按照"一个导向,两个特色,三个环境,四个阶段"的搭建思路,组建了虚拟船舶交互实验平台。通过虚拟仿真实验、翻转课堂教学、船厂实习、学生科技创新四位一体的教学模式,解决了教学手段缺乏改革创新、学生学习兴趣不高、优质教学资源匮乏等问题。

船海虚拟仿真实验教学中心的建设与发展

介绍了船海虚拟仿真实验教学中心的建设历程,重点阐述了各个虚拟仿真软件及工具软件在实验教学中的应用,从科研成果转化为实验教学、教学模式改进和校企合作3个方面介绍建设成效,最后对中心下一步的工作提出了发展目标。

船模阻力教学虚拟仿真实验设计

为使学生能够更加深入参与船模阻力教学,设计了船模阻力虚拟实验。基于该实验,学生可选择不同船舶类型、不同拖曳水池作为学习对象,自主设计船模阻力实验,全方位参与实验实践。该实验向学生直观展现了模型加工与检测、实验安装与调试、实验过程与现象、实验数据采集与读取等过程,突破了传统船模阻力实验教学中设施设备的限制,使学生能够独立深入地参与实验教学,提高其创新能力和综合实践能力。

波浪运动特性虚拟仿真实验的探索与实践

针对波浪运动特性实验中存在的理论与实践联系不够紧密、学生难以全过程参与和大型港口现场实践实验成本高、周期长、风险高的问题,设计开发了波浪运动特性虚拟仿真实验系统,拓展了原有实验内容,形成了"认知-探究-实践"层层递进的线上实验教学体系。系统基于高精度SPH流体建模技术和先进的渲染技术,以真实实验室和港口工程为原型,采用多模式融合的教学方法,围绕"以学生为中心"的教学理念,着力锻炼学生创新能力、独立分析和解决问题的能力,并以工程设计为切入点启发学生对职业道德的正向思考,助力港航专业"双一流"人才培养。

基于虚拟仿真的船模阻力实验系统设计与应用

传统船舶实验教学方法难以适应现代船舶实验技术发展的新态势,同时高校船海类专业水动力性能相关课程实验手段匮乏。基于互联网的开放共享性,利用3DMax和Unity3D设计了基于虚拟仿真的船舶阻力实验教学系统。教学实践表明,与传统水动力实验课程教学相比,这种集教学、漫游、考核、管理于一体的实验教学系统,将“互联网+云平台”概念运用到新型船模阻力实验教学中,结合传统实验教学课程,摸索出一种新型实验教学和考核模式。这种系统使学生更加明确地了解船舶阻力实验的过程,设计实验、实际操作和改革创新思维等能力得到加强,同时船模阻力实验教学效果明显提高。

海上起重船动态特性仿真分析与实验研究

将起重船臂架和吊索作为弹性体,基于柔性多体动力学建立了刚柔耦合锚泊起重船虚拟样机模型。通过DC增益方法选取合适的臂架模态,并详细分析了模态截断的准确性。就设计参数对吊重摆动轨迹的影响进行了分析,发现臂架柔性会导致船舶振动和吊索力变化加剧;且吊重的面内、外摆角之间存在相互耦合作用。研制了船舶运动模拟实验平台,进行了吊重振动试验,对理论计算结果进行了验证。

过程控制系统虚拟仿真实验教学平台建设

基于自动化专业工程创新型人才培养目标要求,结合自动化专业教学和科研的实际需求,开发了具有航运特色的过程控制系统虚拟仿真实验教学平台。该平台以三容水箱实验装置为模型,结合典型的船舶机舱过程控制系统,为教师和学生提供辅助教学和自主实验的条件,能有效提高学生对专业课程的学习兴趣以及对过程控制系统的认知和理解能力。

船舶协调避让3D在线虚仿实验教学平台设计与实验教学应用

针对船舶协调避让实船实验风险高、运行成本高和半实物航海模拟器实验时间、空间、人数受限的不足问题,结合船舶协调避让实验教学的实际情况,采用Unity3D引擎开发了船舶协调避让3D在线虚仿实验教学平台,平台具备自主学习、仿真实训、学习效果检测三大功能。依据船上工作实际,设计了船舶协调避让实验教学方案,展示了实验教学方案在平台的运行效果,证明了平台开展船舶协调避让实验的有效性。通过平台开展船舶协调避让自主式、探究式实验,克服了实船实验和航海模拟器实验的不足,改变了传统的实验模式,提升实验教学效果,增强了学生的学习兴趣。

船舶过闸虚拟仿真实验设计与实践

虚拟仿真实验是借助多媒体、仿真以及虚拟现实等技术而产生和发展的一种实验模式。针对船舶过闸工作原理及全过程,基于Unity3D虚拟仿真技术和精细化3D建模技术,该文设计并开发了船舶过闸虚拟仿真实验系统,实现了实验环境的真实性。该系统包括认知引导、辅助提示、仿真计算、自动评判等多个子模块,通过构建船舶过闸的VR(虚拟现实),实现了情境代入式、自主式、交互式、模块式和反思式的实验教学方法,培养了学生的问题意识、创新精神以及自主学习和自我反思的能力。