本实验坚持以学生为中心、以立德树人为根本的教学理念，通过虚拟仿真所营造的情景体验式的教学环境，使学生循序渐进地开展 “管道检测规范及设备认知 ” 、 “ 缺陷检测训练 ” 、 “ 现场检测及评估 ”的学习实践过程，完成“ 基础认知 、 专项训练 、 综合应用”三个层次的训练，实现以下具体教学目标：

①在管道检测规范及设备认知环节：引导学生熟悉相关工程检测规范的核心内容，掌握主要检测设备的核心工作原理,使学生明确城市排水管道健康检测与修复的基本内容。

②在缺陷检测训练环节：通过丰富的仿真素材，帮助学生系统全面的了解排水管道的及其附属结构的病害与缺陷状况，并通过实操练习掌握不同检测工具的使用方法，使学生能够掌握定性判别与定量分析排水管道及其附属结构的病害与缺陷状况。

③在现场检测及评估的综合运用环节： 通过设计多种不同的工程场景，让学生自主选择不同的工程场景进行综合运用训练，锻炼学生查找问题、发现问题、解决问题等全过程、全方位的综合应用能力。

④知识角中收录大量与本实验项目相关与时俱进的学习阅读材料，学生通过拓展学习，可以更为全面得了解城市排水管道健康评估与修复工作在保卫城市安全健康运行中的重要贡献及不可或缺的重要作用。同时了解此项工作在现实中存在面广量大，是基建强国的重要表现之一，而从事市政基础设施建设与运维管理工作是满足人们对美好生活向往的重要保障。在此，可以潜移默化的将思政元素自然的融入教学内容中去，激发学生的专业认同感，社会责任感与使命感，愿意为将来投身“强国基建、大国管理”而积极努力拼搏。

图1 排水管道健康检测及修复虚拟仿真实验学习实践过程图示

本实验设计了三个既独立又依次承接的实验环节，总体设计原理如图2所示。

图2 排水管道健康检测及修复虚拟仿真实验总体设计原理图

环节一：检测规范及设备认知

在虚拟的城市地下排水管网环境中，采用交互体验式的教学方式引导学生认真观察对比城市排水管道中可能预见到的缺陷场景，主要检测设备类型及其基本功能，熟悉《城市排水管道检测与评估技术规程》和《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》。

环节二：缺陷检测训练

根据预设好的各种城市排水管道及其附属设施的缺陷元素与常用的检测设备进行单元训练任务编排，学生通过自主选择检测设备与实验模块完成既定任务。

学生可以在容错的条件下进行探究训练，完成本环节的训练后，可以达到能够对排水管道及其附属设施的缺陷与病害进行定性判别与定量分析，熟练掌握主流检测设备操作方法的能力。此训练环节将为学生完成现场综合性项目训练打下基础。

环节三：实景模拟检测评估及修复

本环节要求学生根据仿真系统中提供的各具特点的项目案例进行操作训练与分析评估，同时能够科学地选择城市排水管道非开挖修复方案。

本环节中案例设计依据排水管道的使用环境、功能要求、管材类别、管径大小等诸多方面因素进行了综合考虑。另外，提供了从不同维度（可靠性、合理性、经济性等）考虑的管道非开挖修复方案供学生灵活选用。使学生在解决城市排水管道方面的工程问题时，能够具备“会诊会治”的综合能力。

知识点：共14个

环节一：管道检测规范及设备认知，4个知识点

1. 排水管道检测流程

2. 检测依据与方法

3. 管道检测设备及其功能特点

4. 管道缺陷场景认知

环节二：缺陷检测训练，6个知识点

5. 雨水口常见病害形貌

6. 检查井常见病害形貌

7. 缺陷评估

8. 管道检测设备实操要点

9.管道封堵措施

10.检测成果整理的基本方法

环节三：实景模拟检测评估及修复，4个知识点

11.随机项目工况特点与选择

12.管道缺陷的定性判断与定量评价

13.检测报告的编制要求与方法

14.非开挖修复方案的类型与适用条件

本实验依据《土木工程开放性实验》课程大纲和要求，共设置了“检测规范及设备认知”、“缺陷检测训练”、“现场检测及评估”三个既相互独立又层层递进的实验环节，涉及18个具体的交互性操作步骤，共计14个知识点、4个学时。学生通过开展“基础认知、专项训练、综合应用”三个层次的实验，真正实现了从基础认知到生产实践应用能力提升的转变，强化了产教融合育人效果。

图3 本实验总体实验环节及实验内容

实验步骤

学生交互性操作步骤，共19步