土建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)分析

彭海英

【摘要】文章針對(duì)現(xiàn)實(shí)教學(xué)需求，以“模塊化、層次化”理念為根本指引，提出了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)的總體思路及體系內(nèi)容，以促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐技能和創(chuàng)新能力的雙重提升。

【關(guān)鍵詞】土建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用型人才

中圖分類(lèi)號(hào)：G642；TU-4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

土建專(zhuān)業(yè)作為高校設(shè)定的重要學(xué)科內(nèi)容，對(duì)于學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)有著較高的要求，對(duì)于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)有著更迫切的需求。文章根據(jù)土建專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)，以“模塊化、層次化”為總體建設(shè)思路，結(jié)合人才培養(yǎng)規(guī)律和現(xiàn)實(shí)需求，以虛擬實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相互補(bǔ)充的形式，構(gòu)建完成了“三層次、四模塊、五結(jié)合”的教學(xué)體系，以此推進(jìn)土建專(zhuān)業(yè)教學(xué)模式的深化變革。

“模塊化、層次化”教學(xué)體系建設(shè)思路

1.以“多層次、模塊化”為根本指引

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系應(yīng)該以人為核心，從學(xué)生理論與實(shí)踐技能的仿真培訓(xùn)出發(fā)，根據(jù)不同難度層次、不同知識(shí)內(nèi)容和不同實(shí)現(xiàn)方式，來(lái)構(gòu)建“多層次、模塊化”的教學(xué)體系，使其能夠涵蓋建筑設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)督及管理等多種理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并將基礎(chǔ)概念、實(shí)驗(yàn)教學(xué)及科研創(chuàng)新有效融合在一起，以此為學(xué)生提供全面、多方位的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，開(kāi)拓其視野，激發(fā)其開(kāi)拓創(chuàng)新精神，促進(jìn)實(shí)踐應(yīng)用技能的加速提升。

2.依托科研項(xiàng)目，促進(jìn)教學(xué)實(shí)踐性的提升

土建教學(xué)中可能會(huì)涉及建筑施工技術(shù)、混凝土結(jié)構(gòu)、地下建筑學(xué)、綠色建筑技術(shù)等多種科研項(xiàng)目的研究與實(shí)施，而依托現(xiàn)有的科研基地中的實(shí)驗(yàn)環(huán)境及設(shè)備，將設(shè)計(jì)、虛擬和仿真連接在一起，不但可以讓學(xué)生切身體驗(yàn)和完成設(shè)計(jì)、施工、建設(shè)等綜合工程訓(xùn)練項(xiàng)目，而且可以將研究的科研項(xiàng)目轉(zhuǎn)化為真實(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，虛實(shí)相互結(jié)合、相互補(bǔ)充，形成教學(xué)與科研的雙向提升，據(jù)此構(gòu)建的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系將為培養(yǎng)高技術(shù)人才提供重要支撐。

3.強(qiáng)化校企合作，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)

校企合作是土建專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)鍵支撐，可借助土建行業(yè)知名企業(yè)在資金、設(shè)備及人力上的優(yōu)勢(shì)，整合校外實(shí)踐教學(xué)資源和內(nèi)容，突破傳統(tǒng)教學(xué)模式在時(shí)空和地域上的限制，讓學(xué)生深入到企業(yè)去了解、認(rèn)知、體驗(yàn)和完成各重大工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工及監(jiān)管等多方面內(nèi)容，并通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)去模擬與驗(yàn)證，同時(shí)還要積極引入企業(yè)教師隊(duì)伍，并促進(jìn)其與校內(nèi)教師的深度融合和互補(bǔ)，內(nèi)引外聯(lián)、專(zhuān)兼結(jié)合，從而為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供人力資源保障，優(yōu)化土建實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)。

土建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建過(guò)程在注重基礎(chǔ)性課程與應(yīng)用能力的前提下，秉承“虛實(shí)結(jié)合、教研融合、開(kāi)放共享”的理念，將理論與實(shí)踐教學(xué)、教學(xué)與科研、虛擬仿真與真實(shí)實(shí)驗(yàn)有效結(jié)合在一起，依托科研基地，將高水平的科研項(xiàng)目轉(zhuǎn)換為實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，將校外企業(yè)重大工程實(shí)踐融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中，利用現(xiàn)代仿真技術(shù)、信息技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)建設(shè)云資源庫(kù)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源與仿真實(shí)驗(yàn)的開(kāi)放與共享，促進(jìn)教師隊(duì)伍的建設(shè)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐技能的雙重提升，由此，構(gòu)建了面向土建專(zhuān)業(yè)的“三層次、四模塊、五結(jié)合”的教學(xué)體系，如圖1所示。

“三層次”是依照學(xué)生認(rèn)知規(guī)律和實(shí)踐教學(xué)需求，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容細(xì)分為基礎(chǔ)演示仿真、綜合與設(shè)計(jì)仿真、創(chuàng)新與前沿仿真等三個(gè)層次。

1.基礎(chǔ)演示仿真是教師根據(jù)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行示范性演示，從而讓學(xué)生對(duì)土建相關(guān)知識(shí)和實(shí)踐內(nèi)容有個(gè)基本的認(rèn)知與了解。

2.綜合與設(shè)計(jì)仿真則是在學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)概念和操作規(guī)則形成基本認(rèn)知之后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容自主選擇實(shí)驗(yàn)設(shè)備和項(xiàng)目進(jìn)行的綜合性設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)。

3.創(chuàng)新與前沿仿真則是學(xué)生應(yīng)用專(zhuān)業(yè)學(xué)科知識(shí)，融入個(gè)人創(chuàng)新理念，并結(jié)合學(xué)科發(fā)展前沿，參與的科研創(chuàng)新項(xiàng)目，并將之轉(zhuǎn)化為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。

“四模塊”是依據(jù)專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系及工程實(shí)踐規(guī)律所進(jìn)行的教學(xué)體系劃分，其包括土木工程設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)管與創(chuàng)新實(shí)踐等四個(gè)模塊。

1.土木工程設(shè)計(jì)：該模塊是實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施的基礎(chǔ)和前提，能夠幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)和掌握當(dāng)前的主流工程技術(shù)、施工方法及綠色環(huán)保材料等土建知識(shí)內(nèi)容，從而根據(jù)現(xiàn)實(shí)實(shí)踐需求，預(yù)先做好工程規(guī)劃、細(xì)化步驟，以為未來(lái)工程實(shí)踐打好基礎(chǔ)。

2.土木工程施工：土建專(zhuān)業(yè)知識(shí)繁雜而多樣，對(duì)于實(shí)操性較強(qiáng)的機(jī)械設(shè)備、施工工藝及施工技術(shù)需要設(shè)定專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗(yàn)?zāi)K進(jìn)行預(yù)先仿真與實(shí)驗(yàn)，且專(zhuān)業(yè)材料的選擇、施工場(chǎng)地的測(cè)量等，均需要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)作為支撐，將這些融入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系是有效對(duì)接人才培養(yǎng)需求的必然選擇。

3.土木工程監(jiān)管：工程質(zhì)量是土建知識(shí)應(yīng)用的根本與核心，設(shè)定監(jiān)管模塊可以幫助學(xué)生熟悉工程質(zhì)量勘測(cè)、檢驗(yàn)與管理等內(nèi)容，并通過(guò)融入現(xiàn)代化、信息化技術(shù)方法，以計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為支撐，促進(jìn)工程質(zhì)量監(jiān)控、測(cè)評(píng)及預(yù)警體系的研究與實(shí)驗(yàn)。

4.土木工程創(chuàng)新實(shí)踐：虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該緊跟社會(huì)發(fā)展需求，強(qiáng)化人才培養(yǎng)的時(shí)效性，土建知識(shí)更新速度快，工程實(shí)踐中技術(shù)、材料和工藝的創(chuàng)新發(fā)展持續(xù)進(jìn)行，仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐操作能力提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

“五結(jié)合”則是以土建實(shí)踐知識(shí)內(nèi)容獲取路徑為劃分依據(jù)，將其與理論課程、實(shí)體實(shí)驗(yàn)、科研項(xiàng)目、實(shí)踐工程及企業(yè)實(shí)踐等相結(jié)合。

1.與理論課程相結(jié)合：土建基礎(chǔ)知識(shí)與概念是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的必要前提，通過(guò)與理論課程相結(jié)合的仿真實(shí)驗(yàn)，能夠讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)與內(nèi)容的快速消化與吸收，便于形成完整的知識(shí)架構(gòu)。

2.與實(shí)體實(shí)驗(yàn)相結(jié)合：在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之外，土木工程結(jié)構(gòu)分析、施工工藝、建筑材料及施工技術(shù)等土建知識(shí)的應(yīng)用與實(shí)踐離不開(kāi)實(shí)體實(shí)驗(yàn)的支撐，將實(shí)體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容融入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中，能夠更有效地整合多種實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，熟悉操作流程和規(guī)則，幫助學(xué)生提升創(chuàng)新應(yīng)用能力和實(shí)踐操作能力。

3.與科研項(xiàng)目相結(jié)合：科研項(xiàng)目是根據(jù)工程實(shí)踐進(jìn)行的創(chuàng)新研究，是從已知出發(fā)，通過(guò)理論或?qū)嶒?yàn)方法探索未知，其融合了現(xiàn)代化的施工技術(shù)、管理手段及建筑學(xué)理論的變革與發(fā)展，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中將最新科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，能夠更精準(zhǔn)地把握土建學(xué)科未來(lái)發(fā)展方向、實(shí)踐性、應(yīng)用性等特點(diǎn)，從而提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的針對(duì)性和實(shí)效性。

4.與實(shí)際工程相結(jié)合：實(shí)踐出真知這是不變的真理，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系構(gòu)建的根本目的在于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力和應(yīng)用技能，而這依存于工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累。為此，從課程設(shè)置、理論講解至實(shí)驗(yàn)教學(xué)都應(yīng)該充分與實(shí)際工程相結(jié)合，讓學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中體驗(yàn)和經(jīng)歷工程建設(shè)的各個(gè)環(huán)節(jié)內(nèi)容，進(jìn)而促進(jìn)實(shí)踐技能的提升。

5.與企業(yè)實(shí)踐相結(jié)合：工程實(shí)踐內(nèi)容的繁雜性及工程方法的細(xì)化發(fā)展，增加了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的困難性，加之土建學(xué)科自身特點(diǎn)，仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的工程環(huán)境和實(shí)驗(yàn)設(shè)備體量空間大且耗資大，現(xiàn)有教學(xué)條件無(wú)法滿(mǎn)足仿真實(shí)驗(yàn)需求，而與企業(yè)實(shí)踐相結(jié)合能夠突破實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制，最大限度地解決理論與實(shí)踐相脫節(jié)的問(wèn)題，讓學(xué)生更真切地體驗(yàn)工程實(shí)踐操作過(guò)程，并針對(duì)具體問(wèn)題提出有效解決措施，提升獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力。

結(jié)束語(yǔ)

隨著現(xiàn)代教育改革的深化推進(jìn)，教育信息化建設(shè)已成為主流趨勢(shì)，尤其是面對(duì)實(shí)踐教學(xué)需求，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建設(shè)迫在眉睫，而土建專(zhuān)業(yè)作為應(yīng)用性較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)，勢(shì)必要適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)改革潮流，積極推進(jìn)現(xiàn)有教學(xué)體系的改革與發(fā)展，而本文根據(jù)土建專(zhuān)業(yè)的學(xué)科特點(diǎn)，構(gòu)建的“層次化、模塊化”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，將仿真的教學(xué)內(nèi)容融入教學(xué)之中，學(xué)生可自主選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和設(shè)備，且實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源的信息化管理，對(duì)于推進(jìn)實(shí)踐教學(xué)的順利開(kāi)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

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作者單位：陜西職業(yè)技術(shù)學(xué)院陜西西安endprint