仿真技術(shù)在土木工程施工課程實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用★

祝 磊

(合肥學(xué)院，安徽 合肥 230601)

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仿真技術(shù)在土木工程施工課程實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用★

祝 磊

(合肥學(xué)院，安徽 合肥 230601)

介紹了仿真技術(shù)在課程理論教學(xué)中的應(yīng)用思想，結(jié)合土木工程施工課程的教學(xué)現(xiàn)狀，闡述了仿真技術(shù)在該課程中的應(yīng)用方法，指出仿真技術(shù)提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到了良好的教學(xué)效果。

仿真技術(shù)，土木工程施工，教學(xué)方法，教學(xué)效果

合肥學(xué)院作為以培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)人才為目標(biāo)的普通高校，應(yīng)用型人才的知識(shí)體系主要是面向基層、生產(chǎn)第一線而設(shè)計(jì)的，在人才培養(yǎng)方案中的課程設(shè)置更多強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐與應(yīng)用，培養(yǎng)出的學(xué)生具有較強(qiáng)的動(dòng)手能力和一定的技術(shù)開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新能力[1]。

土木工程施工課程是土木工程及相關(guān)專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，主要涉及到建筑工程、交通工程、水利工程中典型建筑物的施工機(jī)械、施工方法、施工工藝、施工組織等，具有涉及面廣、實(shí)踐性強(qiáng)、知識(shí)更新快的特點(diǎn)[2]。由于學(xué)生缺乏對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物的全面認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致學(xué)生很難理解現(xiàn)場(chǎng)施工的全過(guò)程，故要求授課老師在傳統(tǒng)教學(xué)方法基礎(chǔ)上尋求更加直觀、逼真、創(chuàng)新性的教學(xué)方法，經(jīng)過(guò)課題組多年來(lái)的課程實(shí)踐教學(xué)方法摸索與應(yīng)用后，發(fā)現(xiàn)采用仿真技術(shù)可以有效地解決以往課程實(shí)踐教學(xué)中的一些弊端，切實(shí)有效提高土木工程施工課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

1 仿真技術(shù)在課程理論教學(xué)中的基本思想

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)廣泛應(yīng)用于社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域。由于土木工程施工課程涉及面廣，實(shí)踐性很強(qiáng)，現(xiàn)場(chǎng)施工工藝復(fù)雜、工種多、環(huán)境差、存在安全隱患因素較多，且學(xué)生安全意識(shí)薄弱和工作經(jīng)驗(yàn)不足，實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)時(shí)學(xué)生容易發(fā)生意外的安全事故，導(dǎo)致施工企業(yè)不太愿意接受學(xué)生在企業(yè)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)工作。然而仿真技術(shù)的應(yīng)用能夠很大程度緩解和解決工地實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)中經(jīng)常遇到“高危險(xiǎn)、難看見(jiàn)、難進(jìn)去、難再現(xiàn)”等問(wèn)題，運(yùn)用計(jì)算機(jī)創(chuàng)造虛擬環(huán)境來(lái)模擬各種真實(shí)施工環(huán)境，學(xué)生根據(jù)教師布置的任務(wù)在相應(yīng)仿真環(huán)境中進(jìn)行土木工程施工實(shí)訓(xùn)操作，在符合國(guó)家規(guī)范規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)條件下合理劃分施工段和施工過(guò)程，充分利用施工工作面，合理安排各專業(yè)工種，優(yōu)化施工進(jìn)度。對(duì)學(xué)校而言，減少了在材料和設(shè)備的資金投入；對(duì)學(xué)生而言，不僅在練習(xí)中掌握了施工工藝操作技術(shù)，而且提高了技能實(shí)踐的質(zhì)量和安全。

2 土木工程施工課程教學(xué)的現(xiàn)狀

目前我國(guó)土木工程施工課程教學(xué)存在著較大的困難和問(wèn)題：1)教材內(nèi)容不能與時(shí)俱進(jìn)。隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，土木工程施工技術(shù)日新月異，許多新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備不斷涌現(xiàn)和推廣應(yīng)用，同時(shí)教材內(nèi)容涉及到國(guó)家及地方的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程等也不斷變化和更新。然而各高校使用教材具有一定的周期性，教材內(nèi)容更新相對(duì)較慢，滯后于現(xiàn)行規(guī)范規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法體現(xiàn)現(xiàn)用的新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備。2)在課堂教學(xué)方法和教學(xué)手段方面。土木工程施工課程傳統(tǒng)的教學(xué)方式是采用以老師講授為主，這種教學(xué)模式不大適合理論跨度大、綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)的課程，很難提高學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力和興趣。盡管教師采用多媒體教學(xué)手段把施工現(xiàn)場(chǎng)照片、視頻、施工組織設(shè)計(jì)等資料展現(xiàn)給學(xué)生，然而，由于時(shí)間與空間的限制，學(xué)生完全掌握現(xiàn)場(chǎng)施工的全過(guò)程還存在很大的困難。3)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)相對(duì)薄弱。學(xué)生工程現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)不足和安全意識(shí)的相對(duì)淡薄，學(xué)生的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)成了工程項(xiàng)目的重要安全隱患，致使工程項(xiàng)目負(fù)責(zé)人對(duì)學(xué)生的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)普遍持謹(jǐn)慎態(tài)度，甚至在施工企業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的學(xué)生進(jìn)入施工一線的機(jī)會(huì)也相對(duì)較少，更有甚者不愿接受在校學(xué)生的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)。學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的欠缺和不足，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)工程項(xiàng)目的流程、工藝過(guò)程等缺乏感性認(rèn)知。4)在實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境方面存在欠缺。隨著社會(huì)不斷進(jìn)步和教育觀念不斷發(fā)展，社會(huì)需要學(xué)生具有較好的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，這就要求高等學(xué)校教學(xué)過(guò)程中增加和完善學(xué)生的實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源，提高學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)在教學(xué)中的比例。而目前高校實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源的嚴(yán)重不足，阻礙了土木工程施工課程實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的提高。將虛擬仿真技術(shù)和實(shí)際情境實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的模式可合理配置實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源，解決實(shí)踐課時(shí)少的問(wèn)題，完善教學(xué)條件，形成多元化的教學(xué)環(huán)境[3]。

3 合理利用仿真技術(shù),提高課堂教學(xué)效果

1)利用仿真技術(shù)加強(qiáng)工程施工技術(shù)的實(shí)訓(xùn)。利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)創(chuàng)造虛擬環(huán)境來(lái)模擬各種真實(shí)施工全過(guò)程，并根據(jù)規(guī)程、規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)要求在虛擬的環(huán)境中進(jìn)行施工操作、制定施工組織設(shè)計(jì)等，讓學(xué)生掌握土木工程施工技術(shù)。例如，鋼筋混凝土工程實(shí)訓(xùn)中，采用基于施工企業(yè)的虛擬仿真場(chǎng)景的實(shí)踐教學(xué)軟件或技能操作平臺(tái)，在人機(jī)交互中讓學(xué)生熟悉鋼筋施工工藝、模板施工工藝和混凝土施工工藝，掌握相關(guān)技術(shù)規(guī)程、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。2)利用仿真技術(shù)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。著名心理學(xué)家特瑞赤拉通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)：動(dòng)態(tài)刺激遠(yuǎn)大于靜態(tài)刺激，給人留下的印象也最深刻[4]。在土木工程施工課程教學(xué)中，教學(xué)材料以單一的靜態(tài)方式存在，采用單一的教學(xué)方式所取得的教學(xué)效果不是很理想。三維仿真技術(shù)具有很強(qiáng)的職業(yè)性、情境性、過(guò)程性和互動(dòng)性，若在課程教學(xué)中采用仿真技術(shù)可恢復(fù)其鮮活的面目，還可為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)形象逼真的教學(xué)情景，讓學(xué)生能熟悉每一施工環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)土木工程施工技術(shù)的興趣點(diǎn)，增強(qiáng)他們求知欲和好奇心，避免傳統(tǒng)教學(xué)模式課程教學(xué)機(jī)械、呆板和沉悶的現(xiàn)象，從而使學(xué)生的專注力更加集中到課堂教學(xué)的內(nèi)容上去，能達(dá)到教學(xué)預(yù)期的目的和質(zhì)量。3)利用仿真技術(shù)完善教學(xué)方法。針對(duì)性格開(kāi)朗，動(dòng)手能力較強(qiáng)，求知欲不夠強(qiáng)，而自信心不太足，主動(dòng)性較差的學(xué)生，可利用仿真技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)操作軟件或技能操作平臺(tái)編寫工程項(xiàng)目的施工方法、施工工藝、施工流程等。通過(guò)以真實(shí)的工程項(xiàng)目為背景，采用先進(jìn)的三維虛擬仿真技術(shù)模擬建筑工地職場(chǎng)環(huán)境，讓學(xué)生熟悉和掌握土木工程施工技術(shù)及組織，提高學(xué)生實(shí)際操作能力和職業(yè)技能水平，特別是對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)缺乏認(rèn)知的學(xué)生，利用形象、逼真和直觀的仿真技術(shù)進(jìn)行土木工程施工課程實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)，能使學(xué)生更容易接受、理解和掌握土木工程施工技術(shù)及組織。4)利用仿真技術(shù)加強(qiáng)實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。基于土木工程施工課程的特點(diǎn)和需要，將仿真技術(shù)與實(shí)際工程問(wèn)題相結(jié)合，進(jìn)行模擬工程現(xiàn)場(chǎng)施工，這就要求學(xué)生能夠根據(jù)教師所提供的工程施工圖編寫專項(xiàng)施工方案、安全文明施工、施工工藝等施工組織內(nèi)容，并進(jìn)行施工仿真操作。如基礎(chǔ)放線、腳手架搭設(shè)、廠房鋼結(jié)構(gòu)安裝、混凝土澆筑、保溫層的施工等典型建筑物施工方案的編制。

4 結(jié)語(yǔ)

仿真技術(shù)在課程教學(xué)的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)課程的教學(xué)模式、教學(xué)方法和教學(xué)環(huán)境。不僅可以解決由于各種條件限制而無(wú)法完成的教學(xué)內(nèi)容，而且可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，有效地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和效率，確保了土木工程施工課程教學(xué)的質(zhì)量。

[1] 蔡敬民.基于能力導(dǎo)向的模塊化教學(xué)體系構(gòu)建[M].合肥:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2012.

[2] 寧寶寬,白 泉,黃志強(qiáng).基于生產(chǎn)實(shí)習(xí)的土木工程施工理論教學(xué)改革與實(shí)踐[J].高等建筑教育,2012,21(3):118-120.

[3] 陶淑芬,陶 昌.設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)嘗試與思考[J].曲靖師范學(xué)院學(xué)報(bào),2004,23(3):13-15.

[4] 王凱英,廖明軍.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在土木工程教學(xué)中的應(yīng)用探討[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備,2010,109(21):72-73.

Application of emulation technique in practical teaching of civil engineering construction courses★

Zhu Lei

(Hefei College, Hefei 230601, China)

The paper introduces the application of the emulation technique in the course theoretic teaching, illustrates the application methods for the technique in courses by combining with the teaching status of the civil engineering construction courses, and points out the emulation technique can promote students’ interests, so as to achieve better teaching effect.

emulation technique, civil engineering construction, teaching method, teaching effect

1009-6825(2016)12-0236-02

2016-02-15

★：安徽省教育廳重點(diǎn)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：KJ2015A151)；2015年度合肥學(xué)院引進(jìn)人才科研基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：15RC02)

祝 磊(1976- )，男，博士，高級(jí)工程師，講師

G642.0

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