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空间辐射效应与防护虚拟仿真实验

空间辐射效应与防护虚拟仿真实验

实验简介团队依托航天工程工信部校企协同育人基地、空间核技术应用与辐射防护、深空星表探测机构技术两个工信部重点实验室、空间科学联合创新中心、深空科学探测技术联合实验室等实验平台,坚持以学生为中心的实验教学理念,遵循虚拟仿真实验项目“能实不虚、虚实结合”的原则,开发了空间辐射效应与防护虚拟仿真实验,面向行业和社会开放。实验以实现卫星在轨运行面临空间辐射效应的防护设计为目的开展,学生首先完成相关空间辐射效应的原理学习,然后探究空间辐射效应随卫星轨道高度、倾角、屏

南京航空航天大学

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实验简介


团队依托航天工程工信部校企协同育人基地、空间核技术应用与辐射防护、深空星表探测机构技术两个工信部重点实验室、空间科学联合创新中心、深空科学探测技术联合实验室等实验平台,坚持以学生为中心的实验教学理念,遵循虚拟仿真实验项目“能实不虚、虚实结合”的原则,开发了空间辐射效应与防护虚拟仿真实验,面向行业和社会开放。实验以实现卫星在轨运行面临空间辐射效应的防护设计为目的开展,学生首先完成相关空间辐射效应的原理学习,然后探究空间辐射效应随卫星轨道高度、倾角、屏蔽厚度的规律,总结其规律变化,确定不同轨道卫星效应风险及防护实施方案;最后学生通过自主设计,规避不同难度卫星任务的辐射效应,并实现防护设计。



设计原则


我国航天科技领域飞速发展,对具备空间辐射效应与防护相关专业知识以及实践能力的航天科技人才培养需求非常迫切。然而空间辐射效应与防护实验开设存在严重困难,团队依托相关的教学、科研平台和成果,自主研发了空间辐射效应与防护虚拟仿真实验。

(1)遵循了“学生为中心、问题导向、创新实践”的实验教学理念,合理运用了探究式、任务驱动式、项目导向、探索学习等教学方法,激发学生的学习兴趣,培养学生的工程素质。

(2)遵循学生由浅入深的学习规律,遵循从简单到复杂,从点到面的认知规律,构建了“基础认知-探究学习-探索应用”三个层次递进、环环相扣的教学实验环节。

(3)拓展了实验教学的深度和广度,具有两性一度的金课特征。实验要求学生综合采用相关的基础知识和技能解决航天工程实践的可靠性设计问题,具有高阶性;实验结合了航天工程前沿,采用最新的工程模型和探测数据,采用三维立体虚拟仿真的形式展开教学,学生通过探究性学习实现个性化实验设计,具有创新性;实验与前沿科学技术相融合,实验内容具备综合性和探索创新性内容,且实验涉及空间物理、粒子物理、半导体、材料等不同学科专业知识,体现了学科的交叉性,对学生来说,对不同专业和层次的学生具有不同的挑战性。

(4)实验将航天精神课程思政贯穿始终,实施立德树人。实验中,通过努力学习,获取各个环节的成绩,培养了学生自主学习、不断探索的精神。通过航天工程前沿知识的应用,让同学们感悟国家航天的发展,领悟航天工程师的品格。



实验目的


本实验根据《空间环境学》课程大纲及关键知识点,结合航天工程应用背景,构建了面向航天任务的空间辐射环境可靠性设计虚拟仿真实验,以卫星在空间辐射环境中面临辐射效应-风险评估-防护设计为主线,开展实验,达到以下实验目的:

(1)掌握空间辐射环境特征、空间辐射效应原理,提高学生掌握相关专业基础知识能力水平。

(2)掌握在轨卫星空间辐射效应的计算方法,掌握辐射效应随参数的变化规律,培养学生探究能力、思考总结能力和自主学习能力。

(3)掌握对卫星失效实际案例的重新优化设计及对卫星任务自由探索设计,培养学生探索创新和动手实践能力。

实验在传授知识的基础上,利用计算机信息化、虚拟现实等手段弥补现有学科在实验实践条件上的不足,拓展教学的深度和广度,提升了教学效果,对标人才培养目标。同时在实验中融合了立德树人和课程思政元素,实现学生培养的素养目标,于高水平的航天科学与技术领域人才培养具有重要意义。课程通过实验提升学生专业知识和实践能力,培养学生专业知识应用、专业技能和专业素养。



实验要求


(1)专业与年级要求

专业:可面向空间科学与技术、航空航天工程等专业。

年级:可面向大二至大四学生。

(2)基本知识和能力要求

本实验融合了国家航天科技前沿,具有专业、学科交叉特点,学生应具有相关基础专业理论知识,如“空间环境学”、“航天工程概论”,“空间辐射及其效应”。

能力要求:

深刻理解空间辐射效应与防护原理及风险评估方式;

理解卫星器件参数、辐射环境参数与效应的关联原理及参数变化规律;

具备针对航天工程提出问题、探讨问题、解决问题的能力;

具备反思优化的习惯和科学的思维习惯。


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