萬年冰洞三維建模及地理成因分析是山西大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：萬年冰洞三維建模及地理成因分析
- 建設院校： 山西大學
- 課程負責人： 張紅
- 授課教師：張霄羽、王兵、劉潔、石偉
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
地理學的特點體現在綜合性、交叉性、區域性等方面，定量分析地理現象需要從時間尺度和不同等級的空間尺。度出發考慮影響因子、地質作用過程，並運用地理學新技術新方法新手段科學地加以實現。但是,在傳統的地理學教學中，理論學習、課內實驗和野外實習常常是割裂進行的。山西大學環境與資源學院自然地理與資源環境專業自1999年建設以來，開設了地質學、地貌學、土壤學、測量與地圖學、計量地理學、氣象與氣候學等專業必修課，並形成了理論-實驗實習相結合的教學體系，但受實驗課時、儀器設備、場地條件、時間花費等限制，缺乏將理論、實驗和實習整合的大型綜合性設計實驗,學生難以理解地理要素間的相互作用和各門課程的相互聯繫，難以系統把握地理學知識體系，從而影響了學生建立“微觀過程與巨觀格局相結合”以及“綜合集成”的地理學思維。
針對以上問題，從地理學科特點入手，我們設計了“萬年冰洞三維建模和地理成因分析”綜合性虛擬仿真實驗。山西寧武萬年冰洞是世界上迄今永久凍土層以外發現的罕見大冰洞，是世界級地質遺蹟;它的形成和保存真實記錄了第四紀冰期和近萬年以來全球環境變化的信息，在氣候、環境變遷方面具有極高的科學價值和實際意義。本實驗教學項目,通過將地質地貌學、測量與地圖學、氣候學、土壤學等多i門課程進行有機整合，將教學與科研、理論與實踐、課內實驗與野外實習進一-步融合 ，推動自然地理學專業實驗教學體系的改革和創新，使自然地理學系列課程的實驗教學在培養學生實踐能力和創新能力方面發揮更大作用。同時，本實驗也可以為相關科研單位提供理論和實踐參考，並產生一定的社會效應。
教學目標
本實驗以加深專業知識、掌握專業技能、提高綜合素質為教學目標(圖1) ,具體目標如下:
(1)深入理解自然地理環境要素的綜合作用:通過實例把握地理學特性,全面理解山西地質單元及構造演化背景，結合閱讀本區域的地質圖、地形圖、自然區劃圖等圖件，藉助數字高程模型,分析萬年冰洞所處位置的環境因子，了解萬年冰洞的地理地質環境特點，探討其形成原因。
(2)掌握三維數據採集和處理方法;掌握三維雷射掃瞄器的使用，理解並運用採集的點雲數據實現洞體及冰洞實景的三維製作;掌握三維模型的測量;掌握基於DEM進行坡度、坡向和山體陰影的分析過程。
(3)系統培養對複雜地理問題的綜合分析能力:培養學生綜合運用地理學知識理論體系和多要素綜合分析方法解決地理問題的能力，進一步培養學生的愛國主義情懷和科學精神。
學生通過註冊登錄國家虛擬仿真實驗中心網站，可以利用網站提供的教學資料進行學習、訓練、測評和線上線下提問，基於虛擬仿真環境完成對萬年冰洞地理地質特點分析、洞內場景測量、冰柱空間信息採集、地形分析等內容，從而培養和提高學生綜合分析和解決地理問題的能力。
