虛擬仿真技術在市政專業(yè)實踐教學中的應用

劉亞雙

（蘇州建設交通高等職業(yè)技術學校，江蘇 蘇州 215104）

虛擬仿真技術在市政專業(yè)實踐教學中的應用

劉亞雙

（蘇州建設交通高等職業(yè)技術學校，江蘇 蘇州 215104）

職業(yè)教育是以就業(yè)為導向的教育，技能教育是職業(yè)教育的核心問題，如何更好的完成高職院校市政工程技術專業(yè)學生的實踐教學環(huán)節(jié)是當前的重要問題。隨著虛擬仿真技術的快速發(fā)展和在高職院校實訓教學中的應用，極大地加快了教育現代化的進程，提高了實訓教學的水平和質量，對實訓教學本身的發(fā)展也有著非常重要的理論和現實意義，該技術也可在市政工程技術專業(yè)實踐教學中得到應用。

虛擬仿真技術；市政工程技術；實踐教學

職業(yè)學校市政工程技術專業(yè)課程教學是融專業(yè)理論基礎知識的學習與實踐教學于一體的學科，具有較強的實踐性。面向企業(yè)、市場根據其所需，強化專業(yè)實踐教學功能，為企業(yè)與市場培養(yǎng)應用技術型實用人才，是當前市政工程技術專業(yè)教學的主要任務。市政工程專業(yè)人才的培養(yǎng)離不開技能的實訓，但是由于施工檔期、條件、交通、安全等條件的限制，大多數的實訓環(huán)節(jié)不得不在校內解決，然而校內實訓也僅限于土工實訓、鋼筋實訓、砌筑實訓等一些基本的基礎操作，并沒有涉及到像樁基礎的施工一樣的整個工程施工操作流程及施工工藝，而對于市政工程專業(yè)，道路的施工技術、管道的施工技術以及橋涵的施工技術這三門專業(yè)課程的實踐教學對于培養(yǎng)學生的專業(yè)技能來說是至關重要的，如何實現這三門課程的實踐教學是我們職業(yè)教育市政工程專業(yè)要重點考慮的問題。

一、虛擬仿真教學及其特點

虛擬仿真教學[1]是隨著計算機虛擬現實技術和仿真技術在教育中的應用而逐漸發(fā)展起來的一種計算機輔助教學方式。虛擬現實技術[2]是采用以計算機技術為核心的現代高科技生成逼真的視、聽、觸覺等一體化的虛擬環(huán)境。用戶借助必要的設備以自然的方式與虛擬世界中的物體進行交互并相互影響，從而獲得身臨其境的感受和體驗。虛擬仿真教學就是基于虛擬現實技術所生成的虛擬仿真環(huán)境，并依據真實環(huán)境中的相關理論和實踐操作規(guī)程在虛擬仿真環(huán)境中進行相應的設計、操作、驗證和運行等的教學方式。

虛擬仿真教學技術以提高學生的技能水平為核心，具有如下特點[3]。

1.打破時空限制，具有靈活性。虛擬仿真教學可以擺脫傳統現場教學地點固定、時間有限、設備不足和內容難改的局面，學生只要在計算機中安裝了虛擬仿真軟件，就可以把虛擬仿真教學延伸到教室、宿舍甚至家庭，隨時隨地的運用虛擬仿真教學軟件進行學習和探索，突破了時間和空間的限制，使學習變得更加靈活。

2.節(jié)約教學成本，具有高效性。虛擬仿真教學與實物教學相比，設備和資金投入少，更新、維護方便。學生在虛擬仿真教學平臺上，無需完成實物教學中的許多重復性工作，縮短了學生完成工作任務的時間。同時，針對存在的問題還可進行反復的操作訓練，也不用考慮設備的損壞和材料的消耗，極大地節(jié)約教學成本，提高了學習效率。

3.避免各種危險，具有安全性。眾所周知，土工工程等企業(yè)由于生產規(guī)模龐大，并且具有高溫、環(huán)境惡劣、噪聲高、施工條件復雜多等特點，使現場教學存在較大的危險。而虛擬仿真教學，可以使學生沉浸在仿真實訓室的虛擬仿真環(huán)境中，身臨其境地去完成各種危險的或對人體有害的操作，而不用擔心操作失誤所帶來的各種危險，消除學生的思想顧慮，減少誤操作的幾率，提高操作質量。

4.激發(fā)學習興趣，具有自主性。虛擬仿真教學可以調動學生學習的積極性和主動性。學生在虛擬仿真教學環(huán)境中，自主控制學習行為，完成學習任務，在自主學習和協作學習的過程中獲得全新的感受，啟發(fā)學生思維，激發(fā)學習興趣，充分體現學習的自主性。

這些特點有益于教師的實訓教學和學生專業(yè)核心技能的訓練，為解決職業(yè)教育面臨的實訓難、實習難和就業(yè)難等問題開辟了一條新思路。

二、虛擬仿真實訓教學發(fā)展現狀

虛擬仿真實訓教學技術源于國外，在國外已經取得廣泛的應用，也發(fā)展到了一個相對較高的水平。國內高職院校也在大力發(fā)展虛擬仿真實訓教學，并取得了一定的進展，很多高職院校都建立了虛擬仿真實訓室。一些社會資源也投入到虛擬仿真實訓教學軟件的開發(fā)之中，專門從事虛擬仿真教學系統開發(fā)的企業(yè)也應運而生。

目前，高職院校很多專業(yè)，如數控技術、焊接技術、機電技術、食品加工、服裝設計等專業(yè)都引入了虛擬仿真實訓教學方式[4]。國內陸續(xù)成立了一些開發(fā)虛擬仿真教學軟件的公司，開發(fā)出一些仿真教學軟件平臺，如廣州迪客信息科技有限公司為物流、市場營銷和電子商務等專業(yè)提供了虛擬仿真實訓教學軟件。部分高職院校采購了虛擬仿真軟件公司的產品，為學校虛擬仿真實踐教學的發(fā)展注入了新的活力。

隨著虛擬仿真實訓技術的發(fā)展，實訓教學內容、實訓教學手段、實訓教學設備也將發(fā)生新的變革，傳統的校內、外實訓基地模式也將向著校內、外實訓基地與虛擬仿真實訓相結合的實訓模式方向發(fā)展。只有制訂虛實結合、融人信息化要素的實訓基地建設方案，才能符合職業(yè)教育教學技能實訓規(guī)律，實現智能化實訓教學的目的，使學生提早了解工廠、了解崗位、了解工作環(huán)境。虛擬仿真實訓教學軟件可以再現崗位、現場、作業(yè)過程，為職業(yè)教育課程改革提供了重要的支撐。

虛擬仿真教學的另一個重要功能是它能夠滿足學生自我測試學習成績的客觀需求[5]，同時，教師也可以通過隨機搜索達到即時考核的目的，隨時監(jiān)控學生的學習狀態(tài)，分析學生在線學習能力，等等。這種形式各異、種類繁多和評價標準與社會接軌的考試考核，能夠調動學生學習的自覺性，激發(fā)其學習熱情。

三、虛擬仿真教學在市政工程專業(yè)教學中應用的可能性

伴隨著國家示范性學校建設工作的展開，蘇州建設交通高等職業(yè)技術學校在建筑工程技術專業(yè)中也與虛擬仿真教學軟件開發(fā)公司合作開發(fā)了建筑工程虛擬仿真實訓教學系統軟件，該仿真教學系統以分部分項工程為基礎，設計了22個較為典型的分項工程的施工工藝仿真操作，其內容包含地基與基礎施工工藝仿真系統、砌體結構工程施工工藝仿真系統、混凝土結構工程施工工藝仿真系統、腳手架施工工藝仿真系統等，并且還在進一步的完善過程中。整個仿真教學系統以實際工程項目為主線，以施工任務為引領，突出技能訓練；強調職場情景，全部在三維場景下進行，重視教學設計，不同的知識單元含有諸如教學資源、工程圖紙、施工準備、規(guī)范及標準等多種情境和技能訓練教學模塊。

運用現代虛擬仿真技術，把工程現場情景化，創(chuàng)造了施工過程交互性的功能，能很好的解決當前土建類專業(yè)的傳統教學難題。這種實訓教學方式的應用只需學生在計算機中安裝虛擬仿真軟件，就可以把虛擬仿真教學延伸到教室、宿舍甚至家庭，隨時隨地運用虛擬仿真教學軟件進行學習和探索，打破了時空的限制，具有靈活性。與實訓基地教學相比，設備和資金投入少，更新、維護方便，無需完成實物教學中的許多重復性工作，縮短了學生完成工作任務的時間，針對存在的問題還可進行反復的操作訓練，不用考慮設備的損壞和材料的消耗，極大地節(jié)約了教學成本，提高了學習效率。

高職市政工程技術專業(yè)與建筑工程技術專業(yè)存在很多共同點，比如職業(yè)崗位生產環(huán)境復雜、生產設備龐大昂貴且危險性大等。企業(yè)出于經濟效益和安全考慮，不可能同意將課程的全部教學內容都安排在生產現場，學校也不可能將生產車間搬進課堂，工學結合問題較為突出。在高職市政工程技術專業(yè)實訓教學環(huán)節(jié)中引入虛擬仿真技術，不僅能夠降低教學成本，還能以其廣泛的適用性、開放性等特點，豐富教學形式，優(yōu)化教學效果，加快高素質技能型人才培養(yǎng)的速度和質量。另外，虛擬仿真實訓教學技術的應用對于革新高職市政工程專業(yè)教學理念、推動高職市政工程專業(yè)實訓教學改革、解決部分實訓教學難題等方面都有非常重要的意義。無論作為一種教學技術，還是作為獨立的教學媒介，虛擬仿真技術都是非常重要的教學手段，在市政工程專業(yè)中應用前景十分廣闊，亟待進一步開發(fā)利用。

[1]王金崗，林磊.工學結合模式下虛擬仿真教學系統設計[J].職教論壇，2013，（13）：26-29.

[2]李金國，楊林生，李云貴.虛擬現實技術應用于高職模具實訓教學的有效性探究[J].職教論壇，2010，（3）：69-71.

[3]杜一寧.虛擬實驗的研究現狀以及在教學中的意義[J].浙江海洋學院學報，2010，29（4）：390-393.

[4]林徐潤，段虎.虛擬仿真技術在高職實訓教學中的應用[J].深圳信息職業(yè)技術學院學報，2012，6（2）：21-24.

[5]吳勇.以信息化與虛擬仿真推動職業(yè)教育教學改革[J].廣州城市職業(yè)學院學報，2011，5（4）：22-25.

The virtual simulation technology in teaching practice of Municipal Engineering

LIU Ya-shuang
（Construction And Transportation Vocational Technical School Of Suzhou City，Suzhou 215104）

Occupation education isemployment oriented education，vocational education is the core problem of occupation education in higher vocational colleges，how to better complete municipal engineering technology students practice teaching is an important issue at present，w ith the rapid development of virtual simulation technology and application in high vocational colleges practical teaching，greatly accelerated the modernization of education in the process，improve the leveland quality of practice teaching，practical teaching itselfalso hasa very important theoreticaland practical significance，this technology can also be used to the application in the practice ofmunicipal engineering technology professional teaching.

Virtual simulation technology，Municipal Engineering Technology，Practice Teaching

G712

A

1674-9324（2014）45-0257-03

江蘇省職業(yè)教育教學改革研究課題（一般立項課題），項目名稱：五年制高職市政工程技術專業(yè)“4.5+0.5”學制調整下的人才培養(yǎng)模式開發(fā)研究（ZYB14）

劉亞雙（1981-），女，講師，研究生，從事專業(yè)：市政工程技術專業(yè)教學。