（1）实验原理

本虚拟仿真实验是风电机组构造与设计、风力发电机组拆装实习的重要组成部分，每年选课学生60人以上。学生可以从实验认知、实验设计、工具使用、实验安全与讨论等多方面系统完成与风力发电机组机械和电气部分有关的综合训练。通过该实验，使学生更直观地熟悉风电相关设备的结构和工作原理，掌握风电设备拆装的基本工艺、基本方法、基本步骤，培养学生的安全意识、质量意识和动手能力。本项目的实施流程如下：

风力发电机整机构造拆装实验实施路径图

风力发电机整机构造拆装实验包含风机装配虚拟仿真、发电机虚拟仿真、风电机组塔筒免爬器认识、风电设备虚拟检测检修、风电机组虚拟吊装等五大类10余项实验资源，通过学习可以掌握风电机组整机及其附属设备的构造和工作原理等知识。

知识点：共6个

（a）小型风力发电机组零部件的构造、作用；

（b）小型永磁发电机结构、工作原理及拆装检修方法；

（c）风力发电机转体的一般拆装检修、测量工艺；

（d）风电机组常用工具、专用机具、量具的正确的使用方法；

（e）风电机组整机机械动力学原理与部件装配、适配关系；

（f）风电机组免爬器的认识;

（2）教学方法

本项目根据“风力发电机组拆装”实践课程的需要，采用了虚实结合、线上线下相结合、课内课外相结合的教学方式方法。利用多媒体课件、电脑上机操作虚拟仿真教学资源、试验现场讲解等手段，针对学生感受新知、理解新知、形成技能的不同阶段，采用讲授式、实例贯穿式、任务驱动式、现场教学法等多种方法的有机结合，并注重实效。通过虚拟仿真软件模拟风电机组的机械系统结构原理、制造装配工艺，支持风电机组拆卸、装配流程实习，零部件结构测绘、运动原理仿真等实验实践环节，其培养学生从事风电机组制造方面的综合实践能力和创新能力。

风力发电机整机构造拆装实验教学过程

（3）教学过程

以风电机组虚拟装配过程实验为例，在虚拟仿真实验教学中，首先采用多媒体课件讲授风电机组装配过程以及工作原理、注意事项；然后将风电设备装配过程地虚拟仿真实验操作流程教给学生，让其在虚拟仿真系统中模拟完成装配流程；最后总结虚拟仿真与真实装配过程的差距，对虚拟仿真实验教学项目提出修改意见，同时要求学生完成学习自测。

新手模式下风机完成效果

教学模式下装配顺序问题提示

测试模式成绩界面

拆解模块得分情况

评测得分情况

中国提出在2030年实现“碳达峰”、2060年实现“碳中和”目标后，很快发布了许多配套措施，新能源行业迎来了新一轮的发展，但这也促使了新能源行业人才缺口进一步加大。由于新能源行业设备往往占地面积较大、设备成本高且存在一定的危险性，因此很多高校存在着机组教学拆装器材不足的问题。

目前，诸多高校往往采用小型设备实地操作结合讲解的方式来解决这个问题，但这种方式存在着不够直观、学生认知效率不够高、教学也需要持续较长时间等等问题。虚拟仿真技术的兴起，为这种情况提供了一种新的解决方案。

虽然虚拟仿真技术已有许多成功案例，但虚拟仿真在风电领域仍未能得到充分应用。有研究者基于虚拟现实技术的风电仿真培训系统，利用三维建模技术、摄像机分层距离剔除技术等实现了风电机组部分部件的拆装与整体场景的建模，但其仅展现了风力发电机组装完成后的全貌以及风力发电机的运作方式，对风力发电机的组装过程缺乏介绍。

该实验课设计了一种包括风力发电机虚拟仿真整机拆装软件，用以辅助学生进行整机拆装实验，其先对学生进行登记，而后选择实验，由一个简单的模型风机开始，引导学生熟悉本软件，之后利用本软件对学生进行教学，最终测试学生的教学成果，进行评分并导出登记信息和评分结果。虚拟仿真融入人才培养，将完善新能源专业的培养方式，提升新能源专业的人才培养质量，最终助力“双碳”目标完成。

1、科学探究原则

设计虚拟仿真教学时重视学习者自身所拥有的探究自然与社会的能力，充分发挥学习者对外部世界的逻辑推理与创造想象。通过在虚拟情境中创设符合教学目标的情境问题，让学习者以问题为中心提出猜想和假设，并总结和验证自己观察的结果，从而构建出符合自己语言特征的知识技能系统。

2、体验式原则

学习者在参与虚拟仿真教学的过程中，能够亲身经历虚拟情境，以实践的方式认识和探究周围的事物。它包括三个层面，分别是认知体验层、行为体验层和情感体验层。学习者不仅应有认知和情感的投入，而且要重视行为层面的实践参与对学习者探究精神的影响。学习者不是被动的知识接受者，而是知识的主动发现者与共享者。其自身就在虚拟仿真系统中发挥了重要的主体作用。

熟悉小型风力发电机组工程领域的法律法规和技术标准体系，了解风力发电机组各部件的设计与制造；理解使用风力发电机对环境保护人类社会可持续发展的理念和内涵。

熟悉风力发电机组的分类风力发电机组的结构和场站运行维护；以团队协作的方式理解科研和运行管理的组织架构模式，并在团队中与成员有效沟通，合作共事。

掌握风力发电机组各部件的功能及特点。能够就风力发电工程中的专业问题以机械制图的方式，准确达自己的观点回应质疑，并能意识到自主学习和终身学习的必要性和重要性。

 本实验课学生交互性操作步骤和成绩评定依据如下：

                                    学生交互性操作步骤和成绩评定依据