長沙理工大學水利工程實驗教學示范中心始建于1984年。2008年批準為湖南省實踐教學示范中心,2011年通過省教育廳的驗收檢查。中心設有水力學實驗室、港航工程實驗室、水利水電工程實驗室、水文水資源與水環境工程實驗室等9個專業基礎實驗室和專業實驗室,是面向水利類專業及其他相關專業開展實驗教學的實驗教學中心。實驗中心建筑面積16000多平方米,資產總值3000多萬元,是華南地區最大的水利實驗教學研究中心,中心規模和裝備總體處于國內同類院校領先水平。
針對虛擬仿真教學特點,實施以“學生發展為中心,重大工程為依托,科教結合為相長,平臺建設為保障,虛實互動增成效,開放共享促輻射”的建設理念,,實現新的跨越,形成自己的特色。
該中心針對“大水利類”人才培養的需要,以夯實學生扎實的水利工程專業基礎、培養學生創新和實踐能力為目標,以虛實結合、能實勿需為原則,依靠水利工程學科優勢、科研成果和實際工程轉化,通過自主研發和聯合研制,建設了五大虛擬仿真實驗平臺,共60余項虛擬仿真實驗項目,形成了“四層次、五模塊、五結合”的水利類虛擬仿真實驗教學體系。
經過近八年的建設,水利工程虛擬仿真實驗教學中心在硬件設備、專業軟件與計算程序、網絡教學平臺、師資隊伍等方面已初具規模。主要表現在如下幾個方面:
(1)添置硬件設備用于虛擬仿真實驗教學,總價值275萬余元。虛擬仿真實驗教學中心現有近500m2的專用仿真實驗教室,中心擁有仿真實驗教學專配計算機60余臺,并有高性能計算機集群系統用于開展軟件開發、高性能計算和仿真等高水平創新性實驗,并建有高速信息化網絡,可充分利用網絡資源并實現遠程控制。中心與長沙思維信息工程有限公司合作建設的無人機應用研發中心已于2016年4月22日投入使用。該研發中心給本中心無償提供了價值近2000萬元的實驗平臺和云計算中心。
(2)添置和開發專業軟件和各類計算程序用于實驗教學,總價值160余萬元。依托重點學科和重點實驗室的經費資助,中心先后購置港口航道與海岸工程三維仿真實訓平臺——NavigaVRP、水力學與工程流體力學虛擬教學CAI、水電工程運行與管理仿真軟件與監控平臺、水循環系列仿真軟件等仿真系統,并同時購置了DHI-MIKE系列軟件、Flow3D水動力學軟件、ANSYS結構計算軟件、易工港航工程設計CAD軟件、ArcGIS地理信息系統軟件等一批專業軟件,引入SWAN、OpenFOAM、FVCOM等一系列開源代碼進行二次開發,充分利用專業計算軟件、開源程序及代碼、教學視頻及動畫、編程語言等多種手段開展虛擬仿真實驗教學,單獨開發設計了潛堤消浪計算與模擬軟件、航道整治工程CAD軟件和疏浚再懸浮計算軟件等軟件十余項,上述程序和軟件資源均用于實驗教學,取得了良好的效果。
(3)打造網絡學習平臺,實現仿真實驗教學信息化和遠程化。建設了“水利工程虛擬仿真實驗教學中心”網站(http://www.csust.edu.cn/pub/slxy/fzsys)和網絡學習平臺,將實驗教學大綱、電子教案、教學課件、虛擬資源等內容全面上網,并基于網絡學習平臺集成了水力學(工程流體力學)、港口航道與海岸工程、水利水電工程運行與管理、水資源與水環境、城市水循環設計與運行五大虛擬仿真實驗平臺。并利用網絡學習平臺,開放實驗預約,學生可以在網上進行實驗項目的預約,根據自己的時間安排,自主選擇實驗項目和實驗時間。部分仿真實驗課通過網絡遠程操作,促進了師生網絡互動,提高了實驗教學運行效率。
(4)促進科研成果轉化為教學內容,拓展虛擬仿真實驗教學范圍。水利工程虛擬仿真技術研究本身就是水利學科的研究熱點和重要方向,從事實踐教學的老師也同時奮戰在科學研究的前線。近年來,共承擔與虛擬仿真相關的國家級項目20余項,其他省部級課題及橫向項目50余項,通過將科研項目部分轉化為虛擬仿真實驗教學內容,開發了一批實驗項目,進一步豐富了虛擬仿真實驗教學內容,開拓了學生視野,提升了學生的綜合設計和創新能力。近年來,總計開展虛擬仿真實驗項目60余項,涵括港口航道與海岸工程、水利水電工程、水文與水資源及給水排水工程等4個專業的大部分專業基礎課。
(5)積極開展校企合作,打造國家級工程實踐教育中心。先后與中交一航局有限公司、中交天津航道局有限公司、廣東金東海集團公司、五凌電力有限公司等20余家企業開展合作,建立了產學研合作雙贏的工程實踐教學模式和長效機制,其中與廣東金東海集團聯合申報的“國家級工程實踐教育中心建設單位”獲得教育部等23個部門聯合批準,成為全國第一批國家級工程實踐教育中心,在企業的支持下進一步整合了實體與仿真的各種教學資源。
(6)虛擬仿真實驗教學隊伍日漸壯大,教學水平大幅度提高。建立實驗教師和理論教師互通制度,通過制度保障,穩定實驗專職人員,鼓勵科研能力強、業務水平高的教師參與實驗教學,指導學生實驗。實驗室目前已經形成了一支結構合理、整體素質高的專兼職實驗教學隊伍,從事虛擬仿真實驗教學的老師56人,近70%的教師擁有高級專業技術職稱或博士學位,形成了一支教育理念先進,學術水平高,教學科研能力強,實踐經驗豐富,勇于創新的虛擬仿真實驗教學和管理隊伍。
(7)依托中心平臺加強學生創新創業教育,效果顯著。近年來,僅水利類專業相關學生獲全國大學生水利創新設計大賽特等獎2項,一等獎2項,三等獎8項;獲得大學生創新性實驗項目國家級立項13項、省級立項11項、校級70項。其他相關專業借助中心資源與平臺獲相關創新項目40余項,獲得各項獎勵近20項。