“虛實(shí)結(jié)合”在土木工程實(shí)踐教學(xué)的改革研究

郭亮，鄧?yán)誓?，陸云鵬，劉曉鳳

(廣西科技大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，廣西 柳州 545006)

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“虛實(shí)結(jié)合”在土木工程實(shí)踐教學(xué)的改革研究

郭亮，鄧?yán)誓?，陸云鵬，劉曉鳳

(廣西科技大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，廣西 柳州 545006)

實(shí)踐教學(xué)已成為土木工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐中的薄弱環(huán)節(jié)。本章分析了當(dāng)前實(shí)踐教學(xué)面臨的困境，結(jié)合廣西科技大學(xué)土木建筑工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)目標(biāo)，利用虛擬仿真軟件平臺(tái)，提出“虛實(shí)結(jié)合”的實(shí)踐教學(xué)模式及考評(píng)制度。

實(shí)踐教學(xué)；虛擬仿真；虛實(shí)結(jié)合；土木工程

隨著國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)建筑工程類(lèi)人才的需求日益增加，土建類(lèi)專(zhuān)業(yè)辦學(xué)規(guī)模日益擴(kuò)大。對(duì)即將在土木工程生產(chǎn)第一線(xiàn)從事管理工作、工程設(shè)計(jì)和工程施工的學(xué)生提出了更高的要求，實(shí)踐教學(xué)作為土木工程專(zhuān)業(yè)的重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，在培養(yǎng)大學(xué)生動(dòng)手能力、開(kāi)闊眼界和提高綜合素質(zhì)等方面有著不可替代的作用[1]。但是由于時(shí)間、安全等因素造成土木類(lèi)專(zhuān)業(yè)在開(kāi)展實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)過(guò)程中遇到了很多難題，在某種程度上使得實(shí)踐教學(xué)的效果大幅降低，趨于形式。

2015年，廣西科技大學(xué)土木建筑工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心是唯一一個(gè)自治區(qū)級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，也是區(qū)內(nèi)土木工程專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域唯一一個(gè)自治區(qū)級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，為實(shí)踐教學(xué)體系改革與實(shí)踐提供良好的環(huán)境。

1 實(shí)踐教學(xué)面臨的困境

1.1 聯(lián)系實(shí)習(xí)單位困難

聯(lián)系實(shí)習(xí)單位的任務(wù)一般是由任課教師去完成，由于工程項(xiàng)目的復(fù)雜性，涉及的工程項(xiàng)目很多，而在聯(lián)系實(shí)習(xí)項(xiàng)目時(shí)又得選擇具有代表性工程項(xiàng)目的實(shí)習(xí)場(chǎng)地，實(shí)踐教學(xué)對(duì)實(shí)習(xí)工地有著較高的要求，所以在較短時(shí)間內(nèi)很難聯(lián)系到適合學(xué)生實(shí)踐的場(chǎng)地[2]。同時(shí)由于學(xué)生人數(shù)眾多，實(shí)習(xí)單位擔(dān)心學(xué)生的安全問(wèn)題，這成為眾多企業(yè)不愿接收實(shí)習(xí)學(xué)生的最大障礙，實(shí)習(xí)單位聯(lián)系起來(lái)就非常困難。

1.2 實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容不全面且深度不夠

目前建筑行業(yè)實(shí)行項(xiàng)目責(zé)任制，施工單位緊密?chē)@工期目標(biāo)、效益，再加上安全、費(fèi)用、管理上的考慮，使得實(shí)習(xí)生成為工地上的一個(gè)包袱，很難要求工地技術(shù)員對(duì)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)。[3]大部分學(xué)生在實(shí)習(xí)工地走馬觀花，或者安排在辦公室抄寫(xiě)、整理資料，實(shí)踐學(xué)習(xí)的深度不夠，難以達(dá)到教學(xué)效果。

1.3 指導(dǎo)教師缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

隨著建設(shè)行業(yè)的快速發(fā)展，社會(huì)上對(duì)土木工程專(zhuān)業(yè)人才需求也急劇增長(zhǎng)，各高校為滿(mǎn)足社會(huì)需求紛紛擴(kuò)招，隨著學(xué)生的擴(kuò)招，高校也加快了引進(jìn)教師的步伐，青年教師占教師隊(duì)伍比例大幅度提高，而剛進(jìn)學(xué)校的青年教師很多是剛畢業(yè)后直接走上工作崗位，大部分缺少工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，因此他們指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐的效果不是很好。此外，由于學(xué)生和老師比例不斷擴(kuò)大，科研和教學(xué)任務(wù)繁重，教師數(shù)量相對(duì)不足也是直接影響實(shí)踐教學(xué)效果的重要因素[4]。

1.4 實(shí)踐教學(xué)考核評(píng)定方法不科學(xué)

實(shí)踐教學(xué)一般是根據(jù)實(shí)習(xí)日記、考勤、實(shí)習(xí)報(bào)告或論文、施工單位鑒定材料等綜合評(píng)定，但是因?yàn)楣さ罔b定材料和考勤表等資料的真實(shí)性很難鑒別，其結(jié)果往往無(wú)法反映學(xué)生最真實(shí)的實(shí)踐情況，實(shí)習(xí)報(bào)告抄襲現(xiàn)象非常普遍，這種只重結(jié)果不看過(guò)程的評(píng)價(jià)方法[5]，導(dǎo)致成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)存在不公正性。

2 “虛實(shí)結(jié)合”在土木工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)的模式

面對(duì)土木工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)存在的困難和問(wèn)題，當(dāng)前運(yùn)用計(jì)算機(jī)及其他信息技術(shù)進(jìn)行虛擬仿真教學(xué)是比較好的解決辦法之一。實(shí)踐教學(xué)是圍繞實(shí)際工作情況展開(kāi)的，如何既保證教學(xué)內(nèi)容的完整性，又不失現(xiàn)場(chǎng)操作的體驗(yàn)性，需要仔細(xì)斟酌權(quán)衡。借鑒其他高校的成功經(jīng)驗(yàn)，廣西科技大學(xué)近年來(lái)非常重視協(xié)同于人平臺(tái)的建設(shè)工作，于2011年成立了BIM研究所，研究所依托基于BIM技術(shù)的“自治區(qū)級(jí)土木建筑工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”開(kāi)展產(chǎn)、學(xué)、研工作，并與深圳市斯維爾科技股份有限公司共建“BIM聯(lián)合研發(fā)與協(xié)同育人基地”，與廣西五建共建“先進(jìn)建造技術(shù)與BIM聯(lián)合研究中心”，與廣西三建共建“BIM 聯(lián)合研究與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心”，為學(xué)生實(shí)踐教學(xué)拓展了廣度和深度，初步搭建了虛擬仿真軟件平臺(tái)，形成了“虛實(shí)結(jié)合”的學(xué)習(xí)模式。所謂“虛實(shí)結(jié)合”的學(xué)習(xí)模式，就是考慮實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)等諸多因素的限制，將原來(lái)要求在工程現(xiàn)場(chǎng)完成的教學(xué)任務(wù)，依次按照“虛擬仿真”、“縮小實(shí)物”、“現(xiàn)場(chǎng)觀摩”的順序在學(xué)校和現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。

“虛擬仿真”是利用廣西科技大學(xué)土木建筑工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心進(jìn)行施工進(jìn)度模擬、施工現(xiàn)場(chǎng)模擬、結(jié)構(gòu)分析模擬、受彎構(gòu)件受彎破壞模擬、振動(dòng)模擬等。學(xué)生通過(guò)操作虛擬仿真軟件，不僅能熟練掌握各軟件，也能身臨其境地學(xué)習(xí)建筑工程的各種工序。

“縮小實(shí)物”是對(duì)真實(shí)建筑工程項(xiàng)目進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)模板工程、腳手架工程的縮尺實(shí)物仿真設(shè)計(jì)和安裝制作，初步體驗(yàn)施工的實(shí)踐，是對(duì)學(xué)生識(shí)圖能力和動(dòng)手能力的一次鍛煉和檢驗(yàn)，學(xué)生以小組為單位，采用粗細(xì)不同的鐵絲模擬鋼筋，依據(jù)教師給定的圖紙、工具，制作鋼筋骨架。通過(guò)親手制作、親自體驗(yàn)，使學(xué)生加深了對(duì)圖紙及鋼筋構(gòu)造的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也體會(huì)到了施工過(guò)程的艱辛，培養(yǎng)良好的團(tuán)隊(duì)合作精神，為學(xué)生的就業(yè)夯實(shí)基礎(chǔ)，如圖1。

圖1 縮小實(shí)物成果展示

“現(xiàn)場(chǎng)觀摩”，主要是在現(xiàn)場(chǎng)以較短的時(shí)間體驗(yàn)項(xiàng)目建造的過(guò)程，感官體驗(yàn)較強(qiáng)，在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中不可或缺。學(xué)生在操作虛擬仿真軟件和親自動(dòng)手制作縮小的工程模型過(guò)程中，期間碰到的困惑，可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察以及與現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員展開(kāi)交流來(lái)解決[6]。這種“帶著問(wèn)題上工地”的實(shí)踐方式進(jìn)一步增強(qiáng)了實(shí)踐教學(xué)效果，提高了學(xué)習(xí)效率，如圖2。

圖2 施工現(xiàn)場(chǎng)觀摩

虛實(shí)結(jié)合的考評(píng)由兩個(gè)部分構(gòu)成[7]:虛擬實(shí)習(xí)部分占50%，內(nèi)容包括軟件的理論掌握情況10%、軟件操作10% 、軟件成果展示30%；模型制作及施工現(xiàn)場(chǎng)占50%，具體包含模型制作20%、施工現(xiàn)場(chǎng)出勤20%，實(shí)習(xí)報(bào)告10%。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)虛擬仿真平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)與虛擬學(xué)習(xí)相結(jié)合的全新實(shí)踐教學(xué)模式，有效地突破了土木工程專(zhuān)業(yè)傳統(tǒng)實(shí)踐學(xué)習(xí)的局限性，營(yíng)造了開(kāi)放的、探索性的、以學(xué)生為主體的互動(dòng)式學(xué)習(xí)環(huán)境，從而提高了實(shí)踐的教學(xué)效果。當(dāng)然，在實(shí)踐教學(xué)中引入虛擬仿真技術(shù)，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)師資力量，通過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)來(lái)促進(jìn)教師的教學(xué)水平和能力的提升。此外，還需要進(jìn)一步增加在硬件設(shè)備等方面的投入等。

[1] 姚金偉,余志強(qiáng),唐忠平.建筑工程仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J].中國(guó)教育信息化,2013(12)：73-75.

[2] 盛蘇英,開(kāi)放式虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2014(12)：98-104.

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2015廣西高等教育本科教學(xué)改革工程項(xiàng)目“基于BIM技術(shù)虛擬仿真平臺(tái)的工程管理專(zhuān)業(yè)教學(xué)模式研究與實(shí)踐”(2015JGB289)資助。 [項(xiàng)目名稱(chēng)]：廣西科技大學(xué)土木工程“集散穿插、虛實(shí)結(jié)合”實(shí)踐教學(xué)體系改革與實(shí)踐項(xiàng)目；廣西科技大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目“基于BIM的‘住宅房屋使用說(shuō)明書(shū)’開(kāi)發(fā)研究”；廣西科技大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目“P6項(xiàng)目管理軟件與廣聯(lián)達(dá)造價(jià)軟件在建設(shè)領(lǐng)域的集成應(yīng)用”。

郭亮，碩士，講師，研究方向：建設(shè)項(xiàng)目管理。 鄧?yán)誓?1977-)，女，廣西梧州人，廣西科技大學(xué)土木建筑工程學(xué)院副教授，博士，從事建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理、結(jié)構(gòu)加固、建設(shè)項(xiàng)目信息化管理研究。 陸云鵬，廣西科技大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，碩士，研究方向：結(jié)構(gòu)加固、BIM技術(shù)應(yīng)用與研究。 劉曉鳳，廣西科技大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，碩士，研究方向：結(jié)構(gòu)加固、BIM技術(shù)應(yīng)用與研究。

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1671-1602(2016)22-0286-02