（1）实验的必要性及实用性

贯彻国家《数字农业农村发展规划（2019-2025年）》提出的大力实施智慧数字乡村战略，推进“互联网+”现代农村、智慧农业的可持续发展，结合华南农业大学的自身学科专业优势和特色，以畜禽养殖行业龙头企业产学研合作为背景，以生猪智慧养殖为实际生产场景，以培养高素质“新工科”人才为目的，本虚拟仿真实验项目旨在使学生能够系统了解物联网感知层、网络层和应用层的三层体系架构，掌握物联网感知层设备选型、网络层体系结构和应用层设计开发的基本原理和关键技术，熟悉物联网在智能农业领域的应用解决方案，了解物联网在各行各业的应用普适性，实现畜禽养殖智慧管控应用愿景。

本虚拟仿真实验以学生为中心，以情景互动的方式，根据实验目的完成相应的实验教学。通过虚拟仿真和网络技术，能够实现大容量的学生同时在线操作，指导教师可以远程指导，为学生课前预习、课中学习、课后复习等提供不受时空限制的自主学习，便于教学计划的实施。同时，交互性操作的教学方式增强了实验教学的趣味性和直观感，提高了学生学习的积极性，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，突出人才培养特色，提高人才培养质量。此外，本虚拟仿真实验平台社会共享使用，避免重复性建设。

（2）教学设计的合理性

与虚拟仿真实验相比，实物实验存在的以下问题和困难：

①真实应用环境不便进入。物联网智慧养殖管控系统的目的是实现养殖管控的无人化和智能化，养殖场环境为防止动物疫病发生，一般不允许人员随意进出，这给设备部署和人工管控带来了不便。

②实物实验难以实现。一是物联网现场教学一次性可接纳的学生容量有限，难以满足大规模学生实际操作；二是物联网感知层设备众多、网络层技术复杂、应用层需求各异，实物实验很难做到全面覆盖。

③实物实验成本较高。物联网感知层涉及到的各种传感器和网络层涉及到的各种有线无线通信设备设施很多，购置和维护成本较高，这些设备附带的实验耗材成本也高。

虚拟仿真技术的应用，既解决了学生难以实践操作的痛点，又实现了教学手段的多维互动，与传统实物实验方式优势互补。本虚拟仿真实验选择智慧养殖行业为真实应用背景，将物联网技术应用于生猪养殖环境管控场景，以提高养殖行业生产经营的自动化、信息化程度。

（3）实验系统的先进性

本虚拟仿真实验综合运用了信息技术科学、动物科学、教育学、心理学等多学学科的研究成果。在智慧养殖行业真实应用背景的基础上创建了以生猪养殖为参照的虚拟仿真场景，运用三维建模、视频动画、面向对象编程等技术手段，高度仿真和再现了物联网感知层、网络层及应用层的各种软硬件设备设施，使实验场景和实验对象更加直观形象；将大数据分析技术应用于仿真平台，实现仿真实验数据和真实应用数据的导出导入、挖掘分析等功能，并给出可视化展示；通过数据设置、智慧控制等方式，实现智慧养殖生产过程的精准管控；通过键盘和鼠标使实验者在虚拟场景中操作，让其如同亲临实境、感受互动。我校对本虚拟仿真实验平台及软件具有自主知识产权。