围绕红旗渠精神育人的目标要求，实验教学以体验式学习理论、情境认知理论、沉浸理论、建构主义理论等为理论基础，通过运用虚拟仿真实验模拟，尽可能还原林县人民当年自力更生、艰苦创业、团结协作、无私奉献的红旗渠精神。

实验设计由分析、修正实施、评估等三个主要阶段构成，对学生学习内容、学习方法、学习过程、学习成效等进行系统分析。

(1)分析阶段。收集相关数据以明确要解决的具体教学问题，解决可能产生的对学生学习带来干扰或抵触情绪的内容和画面。

(2)修正、实施阶段。将前期分析数据转化为推动实验教学设计、教学产品进步改良的依据，检验实验教学设计和教学成果，并根据教学实践回归理论验证，辅助教学效果的提升，最终实现虚拟仿真实验教学与大数据、移动教学等新媒体新技术的进一步结合。

(3)评估阶段。依托研究团队开展过程性评估，以设计的调查问卷与访谈作为总结性评估工具。经过调查评估实现整体教学设计相互依存、相互连通，进一步推动虚拟仿真实验教学的创新研发。

知识点：共 3 个

知识点1：红旗渠与红旗渠精神

主要是通过红旗渠修建过程、红旗渠精神基本内涵与历史文化解读等章节内容的实验教学，让学生了解红旗渠修建的历史社会背景以及红旗渠精神的内涵和价值。

知识点2：中国共产党与红旗渠精神

主要是通过党对修建红旗渠的支持、基层党组织和共产党员在修渠过程中发挥的作用等章节内容的实验教学，让学生理解红旗渠精神与中国共产党之间的关系，把握红色文化资源的红色基因之所在。

知识点3：红旗渠精神的传承与弘扬

主要通过新时代青年如何传承与弘扬红旗渠精神，做自信自立大学生、做创新创业先锋，如何在团队合作中成长、在无私奉献中实现人生价值等内容的实验教学，让学生担当责任，做好红旗渠精神在新时代的传承与弘扬。

使用目的：通过开展虚拟仿真实验教学，围绕思政育人的理念，按照教学内容构建修建红旗渠历史虚拟情境，使学生以第一人称视角开展体验式、沉浸式教学，加深学生对红旗渠精神、理想信念的认识，提升育人的教学实效性。

比如以三维仿真的模式对红旗渠纪念馆进行一比一复现重塑，让学生可以在线上浏览领略修建红旗渠的先辈们艰苦创业精神。

可以分类将红旗渠相关的典型老照片、开山凿渠的器材进行建模还原，构建起主题性的虚拟仿真展馆。

实施过程：在虚拟仿真实验教学中，教学目标即掌握“理想信念”、“爱国主义”，增强思政课的实效性。课程设计增强“精神育人”的实施，依赖虚仿构建的虚拟情境氛围共同发挥作用。在基于信息技术支持的红旗渠纪念馆和红旗渠精神VR体验馆开展教学活动。以学生体验活动为主，教师引导讲授为辅，把基于虚拟现实技术的实践教学和理论讲授相结合，以访谈作业的形式开展教学反馈，帮助学生加深学习记忆。

实施效果：虚拟仿真实验过程中，学生能够感受到高沉浸感和互动性，身临其境的重建红旗渠，从所选实验色视角去体验。

比如，学生在虚拟场景中，可以通过环物复现了解相关设备（大锤、镐头、抬筐、钢钎、推车等），对山地进行挖掘，凿击等工作有一定的感性认识，体验红旗渠修建过程中的施工之难。

学生交互性操作步骤说明：

①第一视角漫游红旗渠虚拟仿真展馆，交互学习红旗渠修建背景（艰苦岁月无水无粮，克服重重困难；重整山河—党领导下决心修建红旗渠）;

比如通过红旗渠俯瞰图展区，对很多内容可以做到强化学习。

该部分主要通过全景图、图片、文字、语音、视频等形式展现，可以展现红旗渠修建背景、基本数据（规模、尺寸、修建情况）、现状等。

俯瞰图上标注可交互的点，这些点会不停缩放，当鼠标经过时停止缩放或者变色，表明可交互，点击可跳转进入红旗渠工程全景图，或者可以弹出图片框、文字框。

②除了以俯瞰漫游视角介绍红旗渠建设的背景、基本数据等信息资料外，还可以让学生进一步对红旗渠工程勘测设计及渠道布置等有概貌性了解，这一点同样可以第一视角漫方式来实现；

红旗渠工程的一些特别地点，都可以借助图片影像资料融合到俯瞰图中，比如红旗渠源河坝、空心坝，青年洞、曙光洞等。

③第一视角漫游红旗渠虚拟仿真展馆，交互学习红旗渠精神传承当代价值的启迪育人内容；那些渡槽、渡桥、红英汇流等典型场景，都承载有重要的精神育人意义。

④第一视角漫游红旗渠虚拟仿真展馆，交互学习林州经济社会发展转型“战太行、出太行、富太行、美太行”；

围绕“战太行、出太行、富太行、美太行”的林县发展“ 四部曲”，将“ 四部曲”基本内容展现在3D场景内，让学生能直观地参观浏览，感受红旗渠精神的真实力量。

⑤全景内容交互学习，俯瞰红旗渠；对河坝、隧洞、渡槽、渡桥等标志性工程分部及基本情况做到了解，通过其修建背景和付出的努力，感知自力更生、艰苦创业的精神。

⑥全景内容交互学习，重走红旗渠；

⑦沉浸VR展馆，感知交互学习自力更生精神；

这些可通过太行山艰险的地理环境、红旗渠施工中庞大的民工队伍、工人简陋施工条件、施工工具及服饰衣着、生活用品等器具照片和场景展示；

⑧沉浸VR展馆，感知交互学习艰苦创业精神，通过临空除险、爆破、自制的各种修渠工具等图片视频学习艰苦创业的精神；

⑨沉浸VR展馆，感知交互学习团结协作的精神，通过干部、社员、军人、群众合力修渠的图片视频等学习团结协作的精神；

团结协作精神可以通过标志性工程建设过程中干部、社员、前线、后方等不同个体和群体的协作过程展示，比如以人墙围堵大坝、300青年大干青年洞工程、妇女团结协作抡锤砸钳等。

⑩沉浸VR展馆，感知交互学习无私奉献的精神，通过典型人物（党员领导干部杨贵、马有金、任羊成、吴太祖、杨改云等）的典型事迹和画面视频学习无私奉献的精神。

（1）实验方案设计思路：

虚拟现实技术是当前信息领域被广泛关注的热点,也是未来信息技术发展的方向。本院专业建设和改革紧跟行业发展的步伐，在各专业中均开设有党政思想政治教育类相关课程，但效果都不特别突出，通过开展建设红旗渠精神育人虚拟仿真教学实验项目，解决目前存在以下的主要问题：

第一，采用虚拟代替实物，解决昂贵实验设备维护成本高，学生使用频率低，无法在有限的时间内完成实训操作的问题。

第二，利用VR技术，通过仿真体验，让学生置身“实习现场”，解决危险系数较高的现场实践教学的安全问题。

第三、解决教育资源库的共享问题，可将教学成果通过虚拟现实软件的平台做教学资源整合，作为开放的公共资源发布在云端，实现资源共享，让外界更直观更充分的了解学校，提高整体教学服务水平。

第四、通过深化校企合作，产教融合，增强“双师型”队伍建设，提高教学与科研水平。进一步拓宽实践教学路径，增强创新实践应用能力的问题。

（2）教学方法创新：

虚拟体验空间，可以颠覆传统教学方法中受教育的一方无法参与、无法互动的瓶颈。支持课堂的全真模拟展示和交互，以其自身的特点，结合技术手段体现学生的主动性，增加教学的实践性和真实感，丰富师生对3D立体展示和实践性的需求。教学方法创新主要有以下几点：

第一，教学模式的改变。建设红旗渠精神育人虚拟仿真教学实验项目，将AR及VR技术引入高校教学课堂。利用虚拟交互性改变老师在台上讲，学生在座位上听的模式，让师生共同参与学习。不再一味的强调完成作业，利用虚拟技术变传统的授课模式，利用可视化技术把原来复杂抽象的概念变的更加直观，从而提升教育效率。

第二，教学方法的改变。可以有效解决目前传统教学方法单调，抓不住学生的“心”，不能感同身受相关问题。让学生通过在线进行红旗渠精神学习，同时在虚拟体验空间中能沉浸式的体验，提高学生的学习趣味性。

第三，现场实践方式的改变。传统的实践活动受外部条件制约较大，部分实习操作危险，不便反复进行，安全性无法保障，多以强调完成作业，挫伤了学生学习的热情和积极性。虚拟体验空间，可以让学生在整个虚拟环境中进行实践项目实战体验。

（3）评价体系创新：

考核评价体系以学生自主学习为主，要求学生自主完成红旗渠精神系列虚拟仿真教学实验，在操作过程中完成系统预先设置的考核知识点；系统设置部分实验场景随机考核知识点，鼓励学生开展问题分析与科研创新。考核结束后系统实现自动评定成绩，学生须在线上完成实验报告，教师与学生在系统平台可对实验过程、实验结果进行反馈与互动交流。

（4）对传统教学的延伸与拓展:

①实现“理论教学→校内实践教学→虚拟仿真教学→现场实践教学”的有机融合，改变了传统教学在时间上和地域上的限制。

②融入“翻转课堂式”教学模式，逐渐形成“教师引导、学生自主设计、师生共同管理”的网络课程平台教学模式。

③基于数字化仿真引擎，搭建了一套“集教学、训练、考核于一体的多功能模拟训练平台”，同时也能够满足教师的理论教学、虚拟仿真教学、学生日常训练与考核。