案例分享 | 南方山区浅层滑坡植物防治虚拟仿真实验

滑坡作为南方山丘区极为重要的一种水土流失形式，与泥石流、崩塌共同形成了“三大山地灾害”，严重威胁着山区群众的生产、生活和生态安全。

背景与痛点

当前，采用森林植被措施抑制浅层滑坡，已成为山区浅层滑坡治理的一项重要工作。

森林植被一方面通过纵、横向根系的穿插和固持作用，提高山坡的稳定性，防止滑坡的发生；另一方面，通过强大的林冠蒸腾耗水，降低土壤含水量、防止土壤水分在滑动面的汇集，有效提高滑体的稳定性。

然而，由于滑坡发生的特殊性，无法通过实体实验得到实现，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，恒点与南京林业大学贯彻“绿水青山就是金山银山”的理念，按照新农科建设要求，联合开发《南方山区浅层滑坡植物防治虚拟仿真实验》，为水土保持专业教育带来了全新的解决方案。

实验按照“虚实结合”的设计理念，学生在线下实体实验的基础上，围绕南方土石山区浅层滑坡区植被防治措施的各个环节，筛选适用于南方土石山区滑坡防治的植物类型及其配置模式，掌握根系对土壤的固持功能，以及林木生长耗水规律及其对浅层滑坡的防治作用，有着极为重要的现实需求。针对不同的浅层滑坡特点，采用相应的植被措施进行修复与加固具有重要意义。

实验原则与亮点

实验采用“探究性实验+自主性设计”的教学方法，通过场景模拟展现不同特征的三维坡面，克服地理空间的限制，实现根系生长仿真，林木蒸腾耗水模拟，激发学生兴趣，促使学生自主学习、自主设计防治方案，充分调动学生学习的积极性和主动性，使学生在学习和反思的交互的过程中，架构自己的知识体系，实现知识的有效迁移，从而实现培养具备解决复杂问题的能力和创新思维的高层次专门人才的目标。

本项目的教学内容是水土保持与荒漠化防治专业开设的“土壤侵蚀原理”课程的基本单元，教学目标和教学要求与真实课程完全一致。实验数据是基于国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目，获取了大量真实可靠根系生长数据、林木蒸腾耗水数据，通过数学建模建立根系抗剪抗拉、林木蒸腾耗水与边坡稳定性的关系，实验结果真实可靠。

实验设立滑坡风险评估、林木生长固坡分析、植物防治实践等三个环节，让实验者以第一人称视角自然快速地融入场景中，身临其境地体验环节。

结语

恒点与南京林业大学开发的《南方山区浅层滑坡植物防治虚拟仿真实验》，以学生为主体，通过场景再现和过程仿真的形式，理解浅层滑坡影响因素，根系生长与抗剪抗拉、林木生长耗水规律等基础知识，培养学生设计植物防治滑坡方案的能力。

实验通过构建与南方水土保持迫切需求相适应的培养体系，培养学生具备水土保持与荒漠化防治领域高级专业技术人才应有的创新精神、职业素养和健全人格的复合应用型人才。