半干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱,自然和催化降水下土壤入滲對水循環(huán)和生態(tài)保護具有重要作用,但是針對半干旱區(qū)生態(tài)保護的傳統(tǒng)實驗教學難以解決時空受限、多要素影響的不可逆性以及催化降水的高成本的問題。該虛擬仿真實驗以學生自主解決實際問題為出發(fā)點,發(fā)揮該校大氣、生態(tài)環(huán)境、農(nóng)學、水文學等多學科交叉優(yōu)勢,圍繞降水—植被—入滲的不可逆過程,引入人工催化降水模塊,對比了自然和人工催化降雨對土壤入滲過程的影響機制,提高了學生實踐創(chuàng)新能力和生態(tài)環(huán)境保護意識。
【部分圖文】：

在實驗教學過程中，以學生為中心，圍繞8個關鍵知識點，貫穿“情景體驗式”“問題啟發(fā)式”“自主探究式”和“互動研討式”等教學方法，突破時空成本限制，使學生全面掌握土壤入滲機理、人工催化降水作業(yè)原理和方法。學生在與教師線上互動、線下研討的過程中，逐漸成為學習的主體，實現(xiàn)了從被動聽講到自主探究的學習方法轉(zhuǎn)變，提高了實踐操作技能和自主創(chuàng)新能力，并達到了以下教學效果：(1）虛擬實驗訓練，規(guī)范生產(chǎn)實習操作。在學生開展生態(tài)環(huán)境野外集中實習之前進行虛擬仿真實驗訓練，提高了學生對生態(tài)環(huán)境調(diào)查工作流程的熟悉度。在野外集體實習環(huán)節(jié)中，學生對土壤性質(zhì)測定設備的操作熟練程度明顯增強，實驗操作的規(guī)范性和準確性明顯提高。

(3）科教融合，相得益彰。近年來，人工影響天氣工作在服務農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、促進生態(tài)治理、緩減水資源短缺、防災減災和重大活動保障等方面發(fā)揮著巨大作用，已成為國家重要生態(tài)保護區(qū)域、重要水源地等保障生態(tài)治理和水源補給的重要舉措。本實驗項目依托國家重點研發(fā)計劃“重大自然災害監(jiān)測預警與防范”的重點專項“人工影響天氣基礎理論、數(shù)值模式技術研究”，開展人工影響天氣綜合觀測試驗，所獲得的科研數(shù)據(jù)和成果為本實驗項目提供了強大的理論和數(shù)據(jù)支撐。圖2給出了半干旱區(qū)坡面徑流區(qū)和飛機人工催化降水作業(yè)虛擬仿真實驗界面。4 結(jié)語
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