案例分享|南方红壤区生态清洁小流域综合治理虚拟仿真实验

水土流失是我国农业可持续发展与生态文明建设的头号问题。水土保持是江河保护治理的根本措施，也是生态文明建设的必然要求。

如何适应时代发展需要，将前沿科研成果反哺教学，将社会责任、职业道德植入教学项目，提高学生的知识综合运用能力、激发学生的使命感和社会责任感，将立德树人融入教学各环节，是生态文明建设背景下对水土保持专业人才培养提出的重要挑战。

背景与痛点

党的十八大以来，我国水土保持工作取得显著成效，水土流失面积和强度持续呈现“双下降”态势，但水土流失防治成效还不稳固，防治任务仍然繁重。我国南方红壤区人工林分布广泛，由于树种单一，在人为活动干扰下，普遍存在林下植被稀疏、土壤裸露、水土流失严重、生物多样性低、生态服务功能衰退等生态安全问题，呈现“远看绿油油，近看泥水流”的现象，严重制约了南方地区经济与社会的可持续发展，迫切需要具备扎实专业基础和实践创新能力的专业人才。

常规生态清洁小流域综合治理实验受各种因素限制，这些困难包括：

生态清洁小流域建设持续时间较长，工程设计与建设需要投入大量时间，改造成果短期内无法体现，因此小流域治理效果无法短时间在线下教学实验中得到响应。

生态清洁小流域建设需要投入大量的人力和物力和财力，生产实践中生态清洁小流域建设一般需要几千万元甚至上亿元的投入。

生态清洁小流域是专业化程度高的综合训练内容，教学涉及要素多，环节复杂，途径多样。如果仅有课堂演示或参观体验教学，无法全面掌握重要知识点。

生态清洁小流域建设措施一旦失败，无法逆转，将造成人力、物力的浪费，也有可能对生态环境造成持久的不利影响。

实验内容中的知识点涉及林学、环境科学、生态学、水利工程等多学科交叉，综合性强。

最终导致教学环节内容只能通过书本、多媒体课件或者参观式教学等手段部分实现，严重影响了教学的质量和效果。

解决方案

在此背景下，南京恒点信息技术有限公司与南京林业大学联合开发的《南方红壤区生态清洁小流域综合治理虚拟仿真实验》，为水土保持专业教育带来了全新的解决方案。

本项目面向生态文明建设和行业发展对水土保持人才培养的要求，围绕立德树人根本任务，教学目标明确。通过现代信息技术与传统教学深度融合，实现最新成果、最新知识向课堂转移，达到科研成果反哺实验教学，完整再现南方红壤区生态清洁小流域综合治理全过程。学生身临其境，在接近真实的场景中开展小流域综合治理，通过反复实验、探索、思考，发现并获得知识，达到培养具备扎实理论知识和实践技能，并能够灵活运用所学知识解决复杂问题的能力和创新精神的复合型人才目标。通过情景体验式教学及原理知识，学习并掌握生态清洁小流域综合治理技术激发和激励学生“保护水土资源，守护绿水青山”的家国情怀和社会责任感。

项目融合知识学习和能力提升，实验模块循序渐进、交互可逆，教学内容完整。学生通过自主学习、自主设计和自主分析完成水土流失调查、成因分析，循序渐进理解和掌握治理措施技术及生态功能评价，有效巩固学生对理论知识的认知和理解，提升学生的实践创新能力。

本项目可以全过程记录并实时反馈结果，实验过程合理，实验成绩评价客观。通过实时反馈实验结果，老师能够全面考察学生对知识点的掌握情况、小流域现状调查的全面性，生态环境问题梳理的准确性、综合治理技术的可行性、治理效果评估的科学性。系统能自动记录学生的每一步实验结果，并进行实时评判，不同实验环节根据实验条件、实验结果实行阶梯式赋分，同时考虑实验者的实验参与时间、参与度，确保实验成绩评价客观合理。

结语

恒点的虚拟仿真实验通过高度逼真的多场景设置、理论知识回顾、实验模拟、在线交互、实验考核等环节设置，不仅可满足本实验教学内容系统性、完整性的需求，而且在开放、交互的虚拟环境中进行自主实验设计与操作，全面培养学生的综合能力和创新思维。