《建筑設(shè)備工程》基于三維虛擬仿真教學(xué)的任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)改革

馬金忠 展妍婷

(寧夏建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院管理工程系，寧夏 銀川750021)

0 引言

建筑設(shè)備是房屋建筑不可缺少的組成部分，包括給排水、供熱、通風(fēng)空調(diào)、燃?xì)?、供電等設(shè)備系統(tǒng)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，建筑設(shè)備在建筑中的地位越來(lái)越重要，其投資已占建筑總造價(jià)的20%～35%[1]。為培養(yǎng)建筑設(shè)備工程技術(shù)人才，在建筑工程技術(shù)、建筑工程管理等專業(yè)中開設(shè)了《建筑設(shè)備工程》課程，課程內(nèi)容包括建筑給水排水工程、供暖工程、通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)工程、建筑電氣工程、建筑智能化工程等，是一門理論和實(shí)踐密切結(jié)合的專業(yè)課程。

1 課程現(xiàn)狀

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，課程設(shè)置知識(shí)點(diǎn)零散，教師對(duì)教學(xué)重難點(diǎn)難以透徹講解，學(xué)生對(duì)知識(shí)一知半解；教師注重知識(shí)的傳授，忽略職業(yè)能力的培養(yǎng)；學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，對(duì)學(xué)習(xí)缺少積極性和主動(dòng)性，學(xué)習(xí)效率低下，學(xué)習(xí)效果不理想，缺乏實(shí)踐機(jī)會(huì)和操作經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)過(guò)程脫離工程實(shí)際。為提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)技術(shù)、技能型人才，學(xué)校及教師也采取了很多的方法，如使用設(shè)備教學(xué)模型、校內(nèi)實(shí)訓(xùn)設(shè)備實(shí)操，校外實(shí)訓(xùn)基地實(shí)訓(xùn)，這些方法一定程度上增強(qiáng)的學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了教學(xué)效果，但因?yàn)樵O(shè)備數(shù)量有限、場(chǎng)地和時(shí)間限制、實(shí)操考核標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法統(tǒng)計(jì)分析來(lái)支持教學(xué)等原因，教學(xué)效果有待進(jìn)一步提到。

2 課程改革

為進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，提高教學(xué)質(zhì)量，并在學(xué)習(xí)過(guò)程中培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作能力、自我管理能力、創(chuàng)新能力、應(yīng)急處理能力等社會(huì)能力與方法能力，借鑒CDIO教育模式[2]的理念，我們從以下四個(gè)方面進(jìn)行了綜合改革：一是，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)；二是，采用以項(xiàng)目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)為主，其他多種方法綜合運(yùn)用的教學(xué)方法；三是，采用三維虛擬教學(xué)進(jìn)行沉浸式教學(xué)；四是采用賞識(shí)教育，自強(qiáng)故事分享，最美新聞人感悟等形式進(jìn)行品格教育。

2.1 重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)內(nèi)容的選擇和優(yōu)化是教學(xué)改革的第一步。我們依據(jù)“分專業(yè)建立學(xué)習(xí)項(xiàng)目，分任務(wù)完成項(xiàng)目”的原則重構(gòu)了課程的教學(xué)內(nèi)容，將離散孤立的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行充分融合，創(chuàng)建不同的學(xué)習(xí)項(xiàng)目，圍繞項(xiàng)目設(shè)計(jì)若干開放性的任務(wù)，依據(jù)實(shí)際工作過(guò)程組織教學(xué)[3]。重構(gòu)后的內(nèi)容包括建筑給排水工程、采暖工程、通風(fēng)空調(diào)工程、建筑電氣工程基礎(chǔ)、建筑電氣工程、建筑智能化工程、建筑設(shè)備安裝及施工工藝三維虛擬仿真7個(gè)項(xiàng)目。每個(gè)項(xiàng)目包括若干任務(wù)，如項(xiàng)目建筑給排水工程包括建筑給水系統(tǒng)、建筑排水系統(tǒng)、室內(nèi)消防給水系統(tǒng)、建筑給排水施工圖組成及識(shí)讀方法三個(gè)任務(wù)；項(xiàng)目建筑電氣工程基礎(chǔ)包括建筑電氣基礎(chǔ)、電線電纜、建筑電氣配線施工工藝、電纜敷設(shè)施工工藝、建筑電氣工程施工圖組成及識(shí)讀方法五個(gè)任務(wù)等。

在每個(gè)任務(wù)中我們包括了四個(gè)內(nèi)容——以問(wèn)題形式出現(xiàn)的任務(wù)導(dǎo)入、以理論講解形式出現(xiàn)的任務(wù)引領(lǐng)、以師生共同進(jìn)行的任務(wù)實(shí)施、以學(xué)生為主完成的任務(wù)拓展。任務(wù)拓展部分設(shè)計(jì)成了兩個(gè)內(nèi)容--知識(shí)和技能。知識(shí)部分主要是鞏固課堂所學(xué)理論，并進(jìn)行資料查閱等的訓(xùn)練。技能部分主要以團(tuán)隊(duì)形式或者個(gè)人獨(dú)立完成一些識(shí)圖、實(shí)訓(xùn)操作等訓(xùn)練為主。在任務(wù)導(dǎo)入階段學(xué)生可以思考、探討，從而進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，之后教師講解完成任務(wù)相關(guān)的理論知識(shí)，然后師生共同以互動(dòng)的方式解決任務(wù)，最后通過(guò)任務(wù)拓展部分完成理論知識(shí)的復(fù)習(xí)鞏固、知識(shí)拓展以及實(shí)踐操作的訓(xùn)練。內(nèi)容重構(gòu)后的優(yōu)點(diǎn)是在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中是以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工程能力為核心，以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體，學(xué)生全過(guò)程主動(dòng)積極參與，從而提高教學(xué)效果。經(jīng)過(guò)實(shí)踐，這樣的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)在培養(yǎng)學(xué)生綜合能力方面是有效的。

2.2 任務(wù)驅(qū)動(dòng)為主，多種教學(xué)方法并用

在內(nèi)容選取和編排上我們主要以項(xiàng)目為引領(lǐng)，以項(xiàng)目下任務(wù)實(shí)施為驅(qū)動(dòng)進(jìn)行教學(xué)組織，這種項(xiàng)目引領(lǐng)，任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從而發(fā)揮學(xué)生教學(xué)過(guò)程中的主體作用，增強(qiáng)學(xué)生參與意識(shí)，提高學(xué)習(xí)效率[4]。

在具體的方法選取上，我們還注重多種教學(xué)方法并用，從而提高教學(xué)效果。如在講述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能這一內(nèi)容的時(shí)候，使用頭腦風(fēng)暴法，讓同學(xué)們細(xì)數(shù)上網(wǎng)干什么，然后教師進(jìn)行歸納總結(jié)，學(xué)生在這一過(guò)程中參與度很高。再如在講述安全防范工程作用這一內(nèi)容的時(shí)候，使用案例教學(xué)法，教師選擇安防保衛(wèi)的具體案例進(jìn)行教學(xué)引入，從而提高學(xué)生興趣。再比如講解任一工程時(shí)可以借助建筑實(shí)體模型及學(xué)校中的建筑物，使用現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法，讓學(xué)生在工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行參觀，教師進(jìn)行講解。綜合運(yùn)用多種教學(xué)方法可以提高學(xué)生的參與度，提高學(xué)生的積極性，發(fā)揮學(xué)生在教學(xué)中的主體地位，最終提高學(xué)習(xí)效率。

2.3 采用三維虛擬仿真技術(shù)，進(jìn)行沉浸式教學(xué)

“實(shí)物仿真教學(xué)”雖然可以在一定程度上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，但因時(shí)間、場(chǎng)地及設(shè)備數(shù)量等的限制，在具體的教學(xué)實(shí)施中的作用有限。使用三維仿真技術(shù)可以真正的實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心，從而使教學(xué)過(guò)程轉(zhuǎn)教為學(xué)。三維虛擬仿真具有三大特性：沉浸性——具有以假亂真的存在技術(shù)；交互性——可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交流；構(gòu)想性——可以根據(jù)需要開發(fā)不同的信息環(huán)境。利用三維虛擬仿真教學(xué)，學(xué)生以完成一個(gè)具體的任務(wù)為總目標(biāo)，根據(jù)工藝流程，選取相關(guān)材料和設(shè)備進(jìn)行工作，在教學(xué)軟件的提示下，依次完成目標(biāo)。三維虛擬仿真教學(xué)可以真實(shí)的再現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)逼真的施工流程及工藝細(xì)節(jié)再現(xiàn)；也可以做到無(wú)限循環(huán)，每個(gè)環(huán)節(jié)都可以反復(fù)操作；還可以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)考核，也能對(duì)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。這種方法在提高學(xué)生技能，增強(qiáng)學(xué)生操作環(huán)節(jié)，提高學(xué)習(xí)興趣等方面有非常大的優(yōu)勢(shì)。

2.4 課堂教學(xué)中的教育行為，促使品格養(yǎng)成。

學(xué)生在課堂教學(xué)過(guò)程中集中注意力的時(shí)間大約是25分鐘左右，之后就會(huì)出現(xiàn)注意力分散、不認(rèn)真聽講等情形。根據(jù)這一規(guī)律，我們?cè)谡n堂教學(xué)中利用5-8分鐘左右的時(shí)間進(jìn)行品格教育。常用的方法是賞識(shí)教育法，自強(qiáng)故事分享，最美新聞人評(píng)論。賞識(shí)教育過(guò)程分成兩個(gè)階段——第一階段是自我賞識(shí)，第二階段是同桌、室友或者好朋友從各個(gè)角度賞識(shí)他，通過(guò)賞識(shí)教育，發(fā)現(xiàn)并表?yè)P(yáng)學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)，從而提高學(xué)生的自信心。自強(qiáng)故事分享就是某同學(xué)講述假期或周末做兼職賺錢的故事，通過(guò)故事分享增強(qiáng)同學(xué)們的自立自強(qiáng)意識(shí)。最美新聞人評(píng)論就是評(píng)論電臺(tái)、電視、網(wǎng)絡(luò)上平凡的人做出的不平凡事跡，使同學(xué)們得到精神上的感化，進(jìn)而提升品格。綜合運(yùn)用以上方法，除進(jìn)行品格培養(yǎng)之外，還可以活躍課堂氣氛，鍛煉同學(xué)的語(yǔ)言表達(dá)能力。

3 結(jié)語(yǔ)

建筑設(shè)備工程作為建筑工程技術(shù)、建筑工程管理等專業(yè)的專業(yè)課程，如何培養(yǎng)學(xué)生的技能，如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，這些都是教學(xué)改革必須考慮的問(wèn)題，本文從教學(xué)內(nèi)容選取，教學(xué)方法設(shè)置，三維虛擬仿真教學(xué)，活躍課堂氣氛等幾個(gè)方面進(jìn)行了闡述。這些方法在具體的教學(xué)實(shí)踐中取得了較好的效果，下一步改革的重點(diǎn)就是將BIM技術(shù)引進(jìn)該課程，進(jìn)行更深入的教學(xué)改革探索，以期取得更好的教學(xué)效果。

［1］潘文琛，張啟照.《建筑設(shè)備工程》課程教學(xué)改革[J].城市建設(shè)理論研究,2012(34).

［2］王全福，鄭福珍.CDIO教育模式在高職建筑設(shè)備專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用[J].價(jià)值工程，2014(17).

［3］高蘇蒂，戴清.王曉宇.建筑設(shè)備工程課程教學(xué)內(nèi)容與方法的改革探討[J].時(shí)代教育,2013(01).