（体现虚拟仿真实验项目建设的必要性及先进性、教学方式方法、评价体系及对传统教学的延伸与拓展等方面的特色情况介绍）

实验方案设计思路：

武器装备性能提升的有效手段之一是对结构进行复合材料化。通过实验学习复合材料成型工艺的特点和要求，能帮助学生培养评价武器系统各部分复合材料化的可行性的能力、拓展复合材料在武器系统中进行应用的新思路。因此，有必要开设此课程。

然而，开设此类传统实物实验课程却面临条件建设和教学效果两方面的严重困难，而以虚拟仿真实验替代之则能收获较好的效果。虚拟仿真实验开展的必要性（即实物实验无法克服的问题）及所具备的先进性详见表4。

表4 开展虚拟仿真实验的必要性和先进性

鉴于上述实物实验中难以克服的问题，同时有效提高教学效果，该虚拟仿真实验在设计时主要遵循以下思路：

    ① 精确建模。对热压罐、铺带机、战机真实损伤构件等实物实验中难以保障的设备和结构进行精细建模，最大限度地让学生通过虚拟模型得到深入全面的认识。

    ② 构建数据库供学生“探索”。以科研工作经验和数据为基础构建底层数据库，建立不同错误模式与实验结果的对应关系。虚拟实验中学生自主进行实验，还原科研过程，使得学生在“一次次失败”中不断探索正确路径，提高学习效果，培养个人能力。

    ③ 强化实验目标，提升吸引力。复合材料蒙皮制备模块中一切操作围绕产品品质展开；快速修复中的一切操作都会在修复时间中进行体现。将实际生产中的价值追求体现于该虚拟实验中，增加实验带入感，提高学生学习兴趣。

教学方法创新：

    ① 提出“以结果为导向的反思式”实验教学方法。开展实验教学的目的在于通过学生的具体操作深入理解和掌握所学知识。对于该虚拟仿真项目涉及的两个实验在真实环境中耗时长，操作为不可逆操作，学生若想在规定时间内得到理想实验结果，只能按部就班完全根据老师指引的正确步骤依次进行。这严重限制了学生的主观能动性，大大降低了教学效果。本实验充分利用虚拟仿真的特点，以科研工作经验和数据为基础构建底层数据库，建立不同错误模式与实验结果的对应关系；最大限度地允许学生在实验过程中发生错误，系统根据错误内容输出最后的错误结果；学生根据结果进行分析，判断错误发生的位置后可以返回到该处进行修正，系统将及时反馈修正后的输出结果；如此反复直至获得理想结果。通过允许学生犯错，以错误结果倒逼学生主动探索，不断思考、分析和纠正问题所在，并最终获得成功体验的方式，帮助学生提高实验兴趣，加深对所学知识的掌握程度，同时提高学生分析问题和解决问题的能力。

    ②“实验报告”为学生服务，成为宝贵学习资料。传统的实物实验中，实验报告是老师评价学生的重要依据。而本实验中，利用虚拟仿真的特点，半自动生成的实验报告中扼要记录了主要操作的参考答案及学生的首次操作内容，为学生清晰认识自身对知识的掌握程度提供了重要依据。另外，实验报告中还包含了对应知识的拓展内容，帮助学生进一步扩大知识面、提升自身能力。

评价体系创新：

    利用虚拟仿真实验的特点，采用过程评价和结果评价相结合、机器评分和人工评分相结合的评价方式。

    机器评分占总分的90%。由于在实验设计中允许学生产生错误操作，学生在整个实验中将存在较多的纠正操作和补救性操作。这些操作体现了学生大量的思考和分析，是评价的重点之一。因此，在机器评分环节中实验结果和纠正操作是评分的主要依据。具体评分办法已在“考核要求”中详细给出。

    人工评分占总分的10%。学生在实验报告中可提交存在困惑的问题，同时撰写心得体会。教师根据学生提出的问题和心得体会，重点考察学生思考的深度，并将评价结果分优秀（100分）、良好（80分）和一般（60分）三个等级。

对传统教学的延伸与拓展：

    ① 变不可能为可能。由于铺带机、热压罐等大型设备建设成本高，绝大多数学校无法开展武器装备构件制备实物实验，具备实验条件的学校也无法满足每个学生进行全过程实践操作；由于缺乏大量真实武器装备受损构件，学生无法对真实装备进行修复。通过本虚拟仿真实验，让没有能力开展实验的学校同样可以进行实验教学，让具备开展实物实验条件的学校进一步提升教学效果。

    ② 变被动学习为主动探索。突破传统实验教学流程，将科研积累融入实验过程，激发学生主动探索。传统教学中，往往是老师讲、学生做，学生操作过程中一般无法回头，极大制约了学生的主观能动性。通过在虚拟实验中建立数据库，引入“错误允许”机制，以实验结果为目标导向，学生可放开手脚尝试，不断探索，从而加深对知识的理解、提高分析问题和解决问题的能力。