南方山区浅层滑坡植物防治虚拟仿真实验

负责人:初磊 专业:林学院 查看项目
南京林业大学 南方山区浅层滑坡植物防治虚拟仿真实验

滑坡是南方山丘区主要的一种山地灾害类型,严重威胁着人民的生命财产安全。植物防治措施,通过根系穿插和林冠蒸腾耗水,对提高滑坡稳定性作用显著。南方山区浅层滑坡植物防治虚拟仿真实验,是南京林业大学水土保持团队,按照“虚实结合”的设计理念,学生在线下实体实验的基础上,通过认知、探究、实践三个环节的线上实验,掌握植物根系和林冠蒸腾在滑坡防治中的作用机理,培养学生独立设计浅层滑坡植物防治方案与防灾减灾的能力。

南京林业大学 南方山区浅层滑坡植物防治虚拟仿真实验

南京林业大学

实验简介

滑坡是南方山丘区主要的一种山地灾害类型,严重威胁着人民的生命财产安全。植物防治措施,通过根系穿插和林冠蒸腾耗水,对提高滑坡稳定性作用显著。南方山区浅层滑坡植物防治虚拟仿真实验,是南京林业大学水土保持团队,按照“虚实结合”的设计理念,学生在线下实体实验的基础上,通过认知、探究、实践三个环节的线上实验,掌握植物根系和林冠蒸腾在滑坡防治中的作用机理,培养学生独立设计浅层滑坡植物防治方案与防灾减灾的能力。

设计原则

本实验本着“能实不虚、虚实结合”的原则,以学生为主体,通过场景再现和过程仿真的形式,理解浅层滑坡影响因素,根系生长与抗剪抗拉、林木生长耗水规律等基础知识,培养学生设计植物防治滑坡方案的能力。系统融“虚拟与现实”、“理论与实践”于一体,采用“探究性实验+自主性设计”的实验教学方法,通过场景模拟展现不同特征的三维坡面,克服地理空间的限制,实现根系生长仿真,林木蒸腾耗水模拟,激发学生兴趣,促使学生自主学习、自主设计防治方案,充分调动学生学习的积极性和主动性,使学生在学习和反思的交互的过程中,架构自己的知识体系,实现知识的有效迁移,从而实现培养具备解决复杂问题的能力和创新思维的高层次专门人才的目标。

仿真度高:具体指内容真、场景与原理真。内容真:本项目的教学内容是水土保持与荒漠化防治专业开设的“土壤侵蚀原理”课程的基本单元,教学目标和教学要求与真实课程完全一致;场景与原理真:系统是基于国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目,开展了近十年实验,获取了大量真实可靠根系生长数据、林木蒸腾耗水数据,通过数学建模建立根系抗剪抗拉、林木蒸腾耗水与边坡稳定性的关系,因此虚拟仿真实验结果真实可靠。

交互性强:系统设立滑坡风险评估、林木生长固坡分析、植物防治实践等三个环节,让实验者以第一人称视角自然快速地融入场景中,身临其境地体验环节。滑坡风险评估环节,学生通过观察判断法了解坡体的特征参数,对坡体稳定性作出初步的定性评估,判断结束后,系统自动评分,实现人机交互。林木固坡分析环节,运用控制变量法,可以在树种筛选、密度调控、固土优化3个子环节之间反复多次操作。每个子环节学生自主设计3个对比实验方案,探索植物根系生长过程对坡体稳定性的影响,实现自我评价与提升。植物防治实践环节,系统给定特定场景的参数以及任务要求。学生在分析场景参数的基础上,查看林木固坡分析环节的结果,也可以查看其他同学的试验结果。分析规律后,在特定坡面设计树种、搭配比例、及栽植模式等,通过对比结果,实现生生交互。

实验目的

本实验从单因素辨析、多因素综合到方案设计三个不同层次展开,涉及原理、方法、技术三个方面,培养学生研究学习与防治减灾能力。

1)通过植物防治虚拟仿真实验,巩固和加深学生对所学课程《土壤侵蚀原理》、《山地灾害防治工程学》和《土力学》等基础理论知识的理解

2)通过滑坡风险评估环节,学生了解滑坡发生的机制及影响滑坡的重要因素,独立完成滑坡风险评估。

3)模拟根系生长过程,理解并掌握林木根系生长规律、根系抗拉/抗剪能力与浅层滑坡关系,掌握树种选择与密度控制对边坡稳定的影响作用。

4)模拟林木蒸腾耗水过程,了解林木蒸腾作用与土壤含水量变化规律,理解并掌握土壤含水量变化与边坡稳定性之间的关系。

5)通过虚拟植物防治环节,理解并掌握不同混交比例、树种配置和密度设置对浅层滑坡防治效果,提高学生独立设计植物防治措施能力。

实验要求

(1)专业与年级要求

专业要求:水土保持与荒漠化防治及林学、地学、生态学等相关专业

年级要求:大二至大四的本科生

(2)基本知识和能力要求

基本知识:具备一定的高等数学、气象学、土壤学、植物学、生态学、土力学、工程力学等相关基础知识

能力要求:掌握基本的计算机操作,具备初步的专业分析能力

虚拟仿真实验植物防治滑坡虚拟仿真实验生态学虚拟仿真实验

相关推荐

  • 医学护理虚拟仿真:打破教学瓶颈,提升实践技能

    医学护理虚拟仿真:打破教学瓶颈,提升实践技能

    护理虚拟仿真实训是数字化护理实训教学的重要载体,依托先进的虚拟现实技术、人工智能和VR\MR\AR等技术,精准模拟真实的的医疗护理场景和情境,从而打破传统护理教育的局限性,为学生打造高度仿真的护理专业实践环境。恒点建设的护理专业虚拟仿真实训中心,结合护理专业XR数字融合工作站、护理专业3D—LED交互显示系统、护理专业MR智能互动沙盘等虚拟仿真设备,能够高度还原真实的临床场景。

  • 案例分享 | 面向大型复杂作业场景的工业机器人离线编程系统虚拟仿真实验

    案例分享 | 面向大型复杂作业场景的工业机器人离线编程系统虚拟仿真实验

    离线编程系统对于大型复杂作业场景下的工业机器人必不可少。然而,传统工业机器人教育模式却在这一方面的人才培养上暴露出诸多问题。恒点《面向大型复杂作业场景的工业机器人离线编程系统虚拟仿真实验》,该项目以大型船舶外立面喷涂机器人作业规划和离线编程这一典型复杂作业场景应用需求为背景,通过虚拟仿真手段构建完整的大型机器人智能制造工程实现过程,以培养学生利用所学知识解决复杂大型工程问题的能力。

  • 案例分享 | 再生PET液相增黏及熔体直纺工艺虚拟仿真实验

    案例分享 | 再生PET液相增黏及熔体直纺工艺虚拟仿真实验

    高分子材料循环利用是实现循环经济,实现碳达峰、碳中和的有效途径。针对现实教学痛点,恒点与南通大学共同打造再生PET液相增黏及熔体直纺工艺虚拟仿真实验,采用虚拟仿真实验与实体实验的“虚实互补”模式,实验以再生PET聚合改性和材料成型加工流程为主线,通过三个实验环节,学生可通过实验重构基于工程实践的知识理论体系,将理论知识与生产实践紧密结合。

  • 江苏出台《人工智能赋能教育高质量发展行动方案(2025-2027年)》,打造覆盖全学段的“AI+教育”新生态

    江苏出台《人工智能赋能教育高质量发展行动方案(2025-2027年)》,打造覆盖全学段的“AI+教育”新生态

    江苏省教育厅于近期研制出台《人工智能赋能教育高质量发展行动方案(2025—2027年)》。《方案》分为八个部分、共二十二条,涉及基础教育、职业教育、高等教育、教师队伍、科技创新等方面,致力于推动各级各类教育课程、教材、教学体系智能化升级,将人工智能技术融入教育教学全学段、全要素、全过程,全方位助学、助教、助研、助管、助国际交流,打造江苏“AI+教育”改革赋能新生态。

  • 虚拟仿真赋能再生材料教育,破解产业升级与人才断层的双重困局

    虚拟仿真赋能再生材料教育,破解产业升级与人才断层的双重困局

    在再生材料领域,一方面是产业升级的迫切需求,另一方面是人才培养中高风险、高成本的壁垒。针对现实教育的困局,恒点将虚拟仿真技术应用于再生材料的人才培养,通过高精度虚拟仿真技术,在数字世界复刻电子废弃物拆解、生物质材料共混等全流程产线,推动校企合作、深入产教融合。

  • 虚拟仿真实训:教育技术创新驱动再生材料行业人才培养模式变革

    虚拟仿真实训:教育技术创新驱动再生材料行业人才培养模式变革

    再生材料行业正逐渐成为推动经济绿色转型和高质量发展的重要力量。行业的快速发展催生对专业人才日益迫切的需求,传统的教育模式在这一方面面临着诸多挑战。恒点将虚拟仿真应用于再生材料行业的人才培养,通过高度还原的虚拟再生材料生产实际场景,使学生仿佛置身于真实的车间或实验室中,深入了解复杂工艺流程的每一个细节,这种沉浸式的学习体验,有助于学生更直观地理解理论知识,加深对专业知识的理解和掌握。

  • 来自数字中国的启示,看虚拟仿真如何解锁教育未来

    来自数字中国的启示,看虚拟仿真如何解锁教育未来

    第八届数字中国峰会以“二十五载奋进路,数字中国谱新篇——数智引领高质量发展”为主题,虚拟仿真技术在教育领域的应用受到广泛关注。教育鸿沟日益凸显,虚拟仿真技术弥补了这一鸿沟,推动教育资源共享,为全民提供终身学习机会。其在教育领域的应用不仅是一场技术的变革,更是教育理念的升华。借助虚拟仿真这一先进技术载体,校企合作正在不断激发创新火花,催生全新解决方案,引领产教研融合迈向新高度。

  • 案例分享 | 越野跑风险评估与处置虚拟仿真实验

    案例分享 | 越野跑风险评估与处置虚拟仿真实验

    对于体育专业学生而言,实训场景缺乏、场地有限和较低的训练频度等问题,导致了对越野跑项目风险评估和处置的教学效果不佳。南京恒点信息技术有限公司与南京师范大学共同推出“越野跑风险评估与处置虚拟仿真实验”。通过虚拟仿真情景的再现,突破了越野跑突发意外场景难以再现的局限,实现了现场实训难以完成的功能。

  • AI时代的虚拟仿真实验建设探索与展望

    AI时代的虚拟仿真实验建设探索与展望

    近日,教育部等九部门印发《关于加快推进教育数字化的意见》,将人工智能技术融入教育教学全要素全过程,建设“通用+特色”高校人工智能通识课程,推动教育数字化转型发展。南开大学实验室设备处副处长张金教授,对于AI时代虚拟仿真实验的建设现状、面临的挑战以及未来的发展方向,有着自己独到的见解,为我们打开了 AI 时代虚拟仿真实验建设的新视野。

  • 案例分享 | 民航大飞机客舱用户体验设计虚拟仿真实验

    案例分享 | 民航大飞机客舱用户体验设计虚拟仿真实验

    民航工业设计正经历从“工程导向”向“用户体验驱动”的深刻转型,客舱人机交互设计领域迫切需求专业人才,用户体验已成为航空装备教育升级的重要指标。恒点民航大飞机客舱用户体验设计虚拟仿真实验,提供高度逼真的模拟场景。以虚补实,减少了实体设备投入成本,实验包括“人机-内饰-内饰CMF”三大设计实验环节,注重提升各个专业课程之间的关联性、系统性,有利于培养学生集成设计创新能力 。

相关产品

虚拟仿真实训室交互显示系统

3D-LED交互显示系统

集成了三维LED技术和扩展现实技术的交互式显示系统

虚拟仿真实训数字工作站

XR数字工作站

集成PC/VR/AR装置为用户提供一体化工作站

虚拟仿真教学资源共享平台

虚拟仿真教学资源共享平台

为本科/职业/军事院校提供虚拟仿真实训/实验资源共享开放平台

虚拟仿真实验项目开发软件

XR交互-资源开发编辑器

一款零代码、低门槛的虚拟仿真/虚拟现实内容开发编辑工具

3dppt/xr内容+营销展示的创作平台

XR演示-编辑开发平台

为演示/演讲用户提供3D/VR/MR内容的开发工具(3D版PPT)

VR / MR头戴设备

VR / MR头戴设备

独立设计研发教育专用操作系统的VR/MR头盔及眼镜

综合解决方案

XR内容定制服务

职业教育:虚拟仿真基地资源;本科教育:虚拟仿真一流课程

XR生产能力输出

帮助企业建设XR内容生产能力;与高校相关专业共建生产基地

虚拟仿真示范基地建设

基地平台、特色资源开发;基础软硬件条件建设

虚拟仿真专业实训室

基础软硬件条件建设;专业特色资源销售和定制

数字化研创中心

基础软硬件条件建设;研创软件工具及培训服务

虚拟现实课程实训室

虚拟现实人才培养课程;虚拟现实内容创作教室建设

数字融合创新设计中心

为数媒/艺术专业打造创新设计;XR开发、作品、课程

理实结合教室

实物展示设计、虚拟资源开发;教室信息化软硬件条件建设