土建類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源持續(xù)建設(shè)與實(shí)踐

王淑嬙 賀行洋 鄒貽權(quán)

摘要：湖北工業(yè)大學(xué)國(guó)家級(jí)土木工程與建筑實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心在發(fā)展過程中十分重視虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的內(nèi)涵建設(shè)，以工程教育的CDIO模式為指導(dǎo)，在開放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系下，探索教學(xué)資源建設(shè)的流程和轉(zhuǎn)化途徑，持續(xù)增加虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行不斷改善和優(yōu)化，以達(dá)到提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的目的。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；教學(xué)資源；土木工程與建筑

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1005-2909（2018）05-0159-07

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是學(xué)科專業(yè)與信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物，在學(xué)科建設(shè)發(fā)展、國(guó)家政策驅(qū)動(dòng)和信息技術(shù)支持的三重推動(dòng)下，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)進(jìn)程加快。各大高校在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)及優(yōu)質(zhì)資源共享等方面開展了大量探索實(shí)踐。其中，信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)是核心，是影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的根本，因此加強(qiáng)教學(xué)資源內(nèi)涵建設(shè)是當(dāng)前的重要任務(wù)。

目前，土建類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)存在的主要問題有：（1）缺乏頂層設(shè)計(jì)，沒有充分論證理論課程和實(shí)驗(yàn)課程之間的關(guān)系，未理清仿真實(shí)驗(yàn)與實(shí)體實(shí)驗(yàn)的關(guān)系，導(dǎo)致理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)脫節(jié)[1-3]；（2）從實(shí)驗(yàn)類型看，演示型實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)較多，綜合設(shè)計(jì)型和研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)較少。實(shí)驗(yàn)結(jié)果唯一，真正的交互性實(shí)驗(yàn)很少[4-5]；（3）未體現(xiàn)持續(xù)改進(jìn)思想，不注重過程質(zhì)量和效果質(zhì)量的控制與分析[6]。

湖北工業(yè)大學(xué)土木工程與建筑實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)是在新型建筑工業(yè)化、建筑信息化、綠色化大背景下實(shí)施的[7]，中心以土木建筑與環(huán)境學(xué)院為依托，設(shè)有實(shí)體實(shí)驗(yàn)教學(xué)分中心和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)分中心，面向全校共計(jì)14個(gè)本科專業(yè)開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科學(xué)研究，為學(xué)生綜合能力培養(yǎng)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐及教師科學(xué)研究提供了有力支撐，2015年被評(píng)為國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。在“4-4-12-X”的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系下[8]，以工程教育的CDIO模式為指導(dǎo)[9-10]，不斷改進(jìn)和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)資源，在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源建設(shè)方面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

一、土建類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)的流程和途徑

（一） 土建類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)流程

為防止虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開發(fā)的盲目性，必須強(qiáng)調(diào)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)的體系化，重視前期論證。全過程遵循工程教育的CDIO模式，以構(gòu)思（Conceive）-設(shè)計(jì)（Design）-實(shí)施（Implement）-運(yùn)作（Operate）理念為指導(dǎo)。在“4-4-12-X”的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中設(shè)置了不同層次，面向不同專業(yè)，難易程度各異的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。為適應(yīng)建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和學(xué)科發(fā)展，各模塊下的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以逐漸拓展或動(dòng)態(tài)改進(jìn)，今后還可在各實(shí)驗(yàn)?zāi)K基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，切實(shí)提高虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的質(zhì)量[8]。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)流程如圖1所示。

（1）在構(gòu)思階段，主要解決必要性問題。充分論證理論課程和實(shí)驗(yàn)課程的關(guān)系，包括對(duì)應(yīng)知識(shí)點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)展開方式和手段、對(duì)應(yīng)課時(shí)數(shù)等。堅(jiān)持“能實(shí)不虛、虛實(shí)互補(bǔ)和虛實(shí)結(jié)合”的原則，論證虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是否有必要，包括實(shí)驗(yàn)虛擬化需求論證和與實(shí)體實(shí)驗(yàn)之間的關(guān)系論證。實(shí)體實(shí)驗(yàn)關(guān)系論證包括先后關(guān)系、驗(yàn)證關(guān)系、仿真關(guān)系和改善效果。根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)，理順虛擬實(shí)驗(yàn)和實(shí)體實(shí)驗(yàn)的關(guān)系，部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目先開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，待學(xué)生對(duì)工藝、流程和工法了解后再進(jìn)入實(shí)體實(shí)驗(yàn)環(huán)境；部分實(shí)驗(yàn)先開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，然后通過實(shí)體實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證；對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在的實(shí)體實(shí)驗(yàn)不具備或難以完成，或部分實(shí)體實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不佳的情況開展虛擬實(shí)驗(yàn)。結(jié)合虛擬仿真技術(shù)與真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)操作相互補(bǔ)充，激發(fā)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣，提升土木工程與建筑實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

（2）在設(shè)計(jì)階段，主要解決可行性問題。專業(yè)教師進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、具體任務(wù)和實(shí)施路徑等，由同行和專家對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行論證，對(duì)內(nèi)容、方法和手段進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)；由軟件開發(fā)商進(jìn)行經(jīng)濟(jì)和技術(shù)可行性論證。多方聯(lián)合論證保證了擬開發(fā)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容的科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)的合理性和技術(shù)的可行性。

（3）在開發(fā)和運(yùn)行階段，主要完成項(xiàng)目實(shí)施和運(yùn)作優(yōu)化。如果教師具備虛擬仿真實(shí)驗(yàn)開發(fā)的能力，則可獨(dú)立完成開發(fā)、調(diào)試和運(yùn)行優(yōu)化工作；必要時(shí)可與軟件開發(fā)商合作寫實(shí)驗(yàn)?zāi)_本、開發(fā)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。在運(yùn)行階段，注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程體驗(yàn)及意見反饋，為優(yōu)化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目提供參考。

（二） 土建類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源轉(zhuǎn)化途徑

在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源持續(xù)建設(shè)中發(fā)現(xiàn)，已完成的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)大部分為演示型和驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)操作流程簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)結(jié)果單一，多為學(xué)科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)或?qū)I(yè)應(yīng)用類實(shí)驗(yàn)。綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)和研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)是一種交互性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，輸入不同的實(shí)驗(yàn)條件或約束因素，得出不同的結(jié)果，學(xué)生可以根據(jù)不同結(jié)果結(jié)合所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行原因分析，并將這一能動(dòng)思維過程反映在實(shí)驗(yàn)分析報(bào)告中，以全面提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源質(zhì)量。

近年來，中心通過積極開發(fā)特色實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神、交流溝通能力和責(zé)任感。特色創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目具有前瞻性強(qiáng)、邏輯設(shè)計(jì)復(fù)雜、專業(yè)性強(qiáng)等特點(diǎn)，主要以教師科研成果、教學(xué)研究成果、特色工程實(shí)踐、關(guān)聯(lián)知識(shí)點(diǎn)集成為素材，采用典型案例開發(fā)、實(shí)驗(yàn)單元集成、實(shí)驗(yàn)專題規(guī)劃等建設(shè)方式轉(zhuǎn)化成實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要依靠自主研發(fā)、合作開發(fā)和購(gòu)置成熟軟件的途徑完成。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源轉(zhuǎn)化途徑如圖2所示。

二、土建類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)主要內(nèi)容

截止2015年底，中心已開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)16項(xiàng)。2016年至今，中心通過上述資源轉(zhuǎn)化途徑新增虛擬仿真項(xiàng)目5個(gè)，分屬于“4-4-12-X”體系下的不同模塊，項(xiàng)目信息如表1所示。

（一）盾構(gòu)機(jī)工作過程仿真實(shí)驗(yàn)

中國(guó)隧道工程和地鐵工程數(shù)量劇增，大型機(jī)械設(shè)備——盾構(gòu)機(jī)的應(yīng)用日益廣泛，由于盾構(gòu)機(jī)價(jià)格昂貴且工作環(huán)境復(fù)雜、不安全，所以在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，學(xué)生只能從課本中接觸到有限的信息，對(duì)其結(jié)構(gòu)構(gòu)成、工作原理和作業(yè)過程了解甚少，因此開發(fā)盾構(gòu)機(jī)工作過程仿真實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中了解盾構(gòu)機(jī)主要部件組成、下井拼裝過程和施工過程。

（1）盾構(gòu)機(jī)整體結(jié)構(gòu)認(rèn)知仿真實(shí)驗(yàn)中，盾構(gòu)機(jī)的每個(gè)主要部件在點(diǎn)擊后有名稱、型號(hào)、尺寸、功能等屬性，通過全方位旋轉(zhuǎn)并點(diǎn)擊來學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)盾構(gòu)機(jī)的結(jié)構(gòu)。

（2）盾構(gòu)機(jī)組裝過程仿真實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以了解盾構(gòu)機(jī)下井組裝全過程，包括鋪設(shè)軌道，車架依次下放，螺旋安裝機(jī)輸送，前體、中體、刀盤、管片安裝機(jī)、盾尾等部件的拼接。

（3）盾構(gòu)機(jī)施工過程仿真實(shí)驗(yàn)中，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)盾構(gòu)機(jī)施工掘進(jìn)過程，主要包括挖土、運(yùn)土、管片運(yùn)輸、管片拼裝等施工全過程。

盾構(gòu)機(jī)工作過程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)分為學(xué)習(xí)和考核兩大模塊，如圖3所示，分別包含了認(rèn)知結(jié)構(gòu)、下井組裝和施工過程模擬三方面的內(nèi)容。

（二）預(yù)制梁生產(chǎn)管理仿真實(shí)驗(yàn)

預(yù)制梁作為道路和橋梁的基本組成單元需求巨大，梁場(chǎng)生產(chǎn)計(jì)劃安排與施工進(jìn)度安排緊密相關(guān)。學(xué)生去預(yù)制梁生產(chǎn)及施工現(xiàn)場(chǎng)機(jī)會(huì)較少，對(duì)于制梁、存梁和架梁全過程缺乏系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，不清楚預(yù)制梁施工計(jì)劃與生產(chǎn)計(jì)劃的關(guān)聯(lián)關(guān)系，為此，開發(fā)預(yù)制梁生產(chǎn)管理仿真實(shí)驗(yàn)，如圖4所示。

（1）制梁流程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中，可以模擬從模板工程、鋼筋工程、混凝土工程到最后的養(yǎng)護(hù)以及張拉工程的所有步驟，讓學(xué)生熟悉施工工序和各工種之間的關(guān)系。

（2）架梁施工過程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中，讓學(xué)生能夠了解成品梁是按照怎樣的方式進(jìn)行架梁的，從而學(xué)習(xí)架梁的方法，了解其工序。

（3）預(yù)制梁生產(chǎn)計(jì)劃虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)背景合理安排生產(chǎn)計(jì)劃，根據(jù)施工順序，倒推預(yù)制梁生產(chǎn)計(jì)劃；提取生產(chǎn)時(shí)間影響因素，編制參數(shù)化計(jì)算公式，按制梁工藝對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃時(shí)間倒推，進(jìn)行交互性實(shí)驗(yàn)操作，使學(xué)生掌握施工進(jìn)度與生產(chǎn)進(jìn)度直接的邏輯關(guān)系。

該實(shí)驗(yàn)由科研項(xiàng)目成果轉(zhuǎn)化形成，不同專業(yè)對(duì)應(yīng)的課時(shí)數(shù)不同。對(duì)于路橋?qū)I(yè)的學(xué)生掌握制梁和架梁全過程即達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。?duì)于工程管理專業(yè)的學(xué)生在了解全過程的基礎(chǔ)上，要完成預(yù)制梁生產(chǎn)計(jì)劃虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，掌握施工進(jìn)度與生產(chǎn)進(jìn)度的關(guān)聯(lián)。

（三） PC構(gòu)件生產(chǎn)流程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

目前大型裝配式建筑生產(chǎn)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地較少，學(xué)生實(shí)踐環(huán)節(jié)不好展開。PC構(gòu)件生產(chǎn)在廠房進(jìn)行，學(xué)生在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐存在諸多安全隱患，并且走馬觀花式地參觀實(shí)踐效果差，學(xué)生難以從系統(tǒng)角度發(fā)現(xiàn)問題，不利于主動(dòng)思考，因此，開發(fā)交互式PC構(gòu)件生產(chǎn)流程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目十分必要。

（1）PC構(gòu)件生產(chǎn)廠區(qū)布局和生產(chǎn)線仿真：以某PC構(gòu)件廠為例，構(gòu)建了PC構(gòu)件生產(chǎn)廠區(qū)布局和生產(chǎn)線仿真模型，為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的展開提供廠區(qū)生產(chǎn)環(huán)境。

（2）不同方案生產(chǎn)流程仿真：在環(huán)形生產(chǎn)線中模擬工位固定模臺(tái)按固定節(jié)拍輪轉(zhuǎn)的生產(chǎn)方式，根據(jù)模臺(tái)上構(gòu)件的數(shù)量和類型又采用不同的生產(chǎn)方案，如單構(gòu)件單線體生產(chǎn)、雙構(gòu)件單線體生產(chǎn)和多構(gòu)件多線體生產(chǎn)。

（3）交互式參數(shù)設(shè)置：PC構(gòu)件生產(chǎn)線進(jìn)行模擬仿真需要對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，根據(jù)前期實(shí)地調(diào)研及PC工廠設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)綜合分析得出?；緟?shù)包括工位流水節(jié)拍、構(gòu)件傳送速度、構(gòu)件尺寸及種類、機(jī)械參數(shù)、人工參數(shù)等，在實(shí)驗(yàn)過程中每種參數(shù)及變量都可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行更改。

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果輸出：實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的邏輯關(guān)系、參數(shù)設(shè)定好后，通過運(yùn)行仿真模型的方式在二維或三維環(huán)境中直觀查看生產(chǎn)線的運(yùn)行和模臺(tái)上構(gòu)件的組合情況，查看單個(gè)或多個(gè)構(gòu)件動(dòng)態(tài)生產(chǎn)信息，如圖5所示。實(shí)驗(yàn)過程中的數(shù)據(jù)都能以圖表的形式輸出，方便學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

（四） 結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

近年來，結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌問題受到工程界廣泛關(guān)注，并成為當(dāng)前結(jié)構(gòu)工程和防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域的重要研究前沿，在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，學(xué)生只能對(duì)結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌有一個(gè)表面認(rèn)識(shí)，難以對(duì)連續(xù)倒塌過程有直觀了解，對(duì)以拆除構(gòu)件法為代表的抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)方法缺乏深入理解。

結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌過程若通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)進(jìn)行模擬，存在成本高、過程復(fù)雜、可重復(fù)性差，危險(xiǎn)性大等諸多問題，難以在教學(xué)中實(shí)施。借助物理引擎、3D可視化等技術(shù)，開展了結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)還涉及基于拆除構(gòu)件法的結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌實(shí)驗(yàn)和地震作用下結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌實(shí)驗(yàn)。學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌過程和抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)方法有更直觀的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)興趣，提高了教學(xué)效果，實(shí)驗(yàn)界面如圖6所示。

（五）橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一般要進(jìn)行構(gòu)件尺寸和形狀的優(yōu)化，而在實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生只能從課本中接觸到關(guān)于橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化的有限信息，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)也只能使學(xué)生對(duì)各種橋梁結(jié)構(gòu)有一個(gè)表面認(rèn)知，并不能從結(jié)構(gòu)優(yōu)化的角度更為深入地認(rèn)識(shí)橋梁。結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目的是以最少的材料、最低的造價(jià)、最簡(jiǎn)單的工藝，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的最優(yōu)性能，包括強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。該實(shí)驗(yàn)主要是讓學(xué)生了解從形狀及尺寸的優(yōu)化會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力產(chǎn)生的影響，讓學(xué)生對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)型式有較為深入的認(rèn)識(shí)，并通過在虛擬環(huán)境對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行加載，理解各種橋梁結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為。

橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中，橋梁結(jié)構(gòu)可以按照優(yōu)化意圖進(jìn)行組裝，操作人員可以從任意位置和角度觀察橋梁結(jié)構(gòu)，任意改變構(gòu)件的尺寸和形式，進(jìn)行虛擬加載實(shí)驗(yàn)，從而得到最優(yōu)的構(gòu)件尺寸和形式，實(shí)驗(yàn)界面如圖7所示。

三、土建類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的利用與持續(xù)改進(jìn)

中心面向土木工程相關(guān)專業(yè)已開設(shè)22項(xiàng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，其中演示型實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)共12項(xiàng)，綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)6項(xiàng)，研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)6項(xiàng)，還有5項(xiàng)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目正在開發(fā)中。自2015年起中心明確要求已開發(fā)完成的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目寫進(jìn)相關(guān)課程教學(xué)計(jì)劃，并編制完整的實(shí)驗(yàn)大綱、指導(dǎo)手冊(cè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)及考核知識(shí)點(diǎn)。每年每門虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程約有100余人參加。實(shí)驗(yàn)課程開展后，教師根據(jù)學(xué)生的反饋意見以及對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的深度分析，改進(jìn)、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，總結(jié)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)反饋意見發(fā)現(xiàn)，演示型實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)較為成熟，無論是練習(xí)模塊還是考試模塊都能穩(wěn)定運(yùn)行，學(xué)生參與度高，能很好地輔助理論教學(xué)。工程實(shí)踐項(xiàng)目或科研項(xiàng)目轉(zhuǎn)化而成的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)還有待完善，歸納如下。

（1）在盾構(gòu)機(jī)工作過程仿真實(shí)驗(yàn)中，路橋?qū)I(yè)的學(xué)生提出希望今后將盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過程與開挖土體的性質(zhì)結(jié)合起來。（2）預(yù)制梁生產(chǎn)計(jì)劃虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生反饋輸入的變量較多，邏輯關(guān)系弄清楚需要更多的實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)，希望減少變量的數(shù)量或增加實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)。（3）在橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生希望在練習(xí)模塊增加文字解釋，以便更好地理解每種場(chǎng)景下的結(jié)構(gòu)形式。綜合上述反饋、學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程記錄和實(shí)驗(yàn)報(bào)告，進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)相關(guān)內(nèi)容，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)交互性和界面的友好性，以不斷提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

四、結(jié)語

優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的建設(shè)要有先進(jìn)的理念作指導(dǎo)，形成科學(xué)的立項(xiàng)流程及可持續(xù)的轉(zhuǎn)化途徑，不斷整改和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。在滿足校內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上，中心積極擴(kuò)大教學(xué)資源的共享范圍，通過培訓(xùn)、沙龍、競(jìng)賽、夏（冬）令營(yíng)、Workshop等多種形式展開與其他高校或企業(yè)的交流，互通有無，取長(zhǎng)補(bǔ)短。目前優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源已實(shí)現(xiàn)全國(guó)8所院校、多家行業(yè)企業(yè)間的共享，為推動(dòng)高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)做出了有益的探索。

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Abstract： In the course of its development， the National Demonstration Center for Experimental Civil Engineering and Architecture Education of Hubei University of Technology attaches great importance to the connotation construction of virtual simulation experimental teaching resources. Under the guidance of the CDIO （Conceive-Design-Implement-Operate） model of engineering education and the open experimental teaching system， it explores the process and transformation approach of teaching resources construction， continues to increase the number of virtual simulation projects， and continues to improve and optimize their contents， to achieve the purpose of improving the effect of experimental teaching.

Key words： virtual simulation； experimental teaching； teaching resource； civil engineering and architecture

（責(zé)任編輯 梁遠(yuǎn)華）