虛擬仿真技術(shù)在工程管理類課程教學(xué)中的應(yīng)用研究

王子娟 張宏儀 重慶工商大學(xué)管理學(xué)院

1 問題提出

伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展與國(guó)家建設(shè)進(jìn)程的推進(jìn)，許多工程項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生，可現(xiàn)如今許多項(xiàng)目卻面臨工程管理這類應(yīng)用型復(fù)合管理人才缺口。如何在較短時(shí)間內(nèi)大量培育高質(zhì)量工程管理人才是社會(huì)的當(dāng)務(wù)之急。為了滿足當(dāng)今社會(huì)的需求，工程管理專業(yè)承擔(dān)著是輸出兼具理論知識(shí)和實(shí)踐能力，擁有創(chuàng)新意識(shí)和一定經(jīng)驗(yàn)，并且能在房地產(chǎn)、工程造價(jià)或工程結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域有所貢獻(xiàn)的復(fù)合型管理人才的任務(wù)。在工程管理專業(yè)中土木技術(shù)類課程是該專業(yè)的核心課程，這類課程的特點(diǎn)是需要學(xué)生在掌握基本理論的基礎(chǔ)上，能夠知曉現(xiàn)場(chǎng)工程相關(guān)技術(shù)的操作規(guī)程。然而考慮到成本、場(chǎng)地、設(shè)備、安全等多個(gè)因素的限制學(xué)校難以多次有效開展相關(guān)模擬實(shí)驗(yàn)，這制約了學(xué)生們的實(shí)踐能力和思維發(fā)散。盡管有的學(xué)生卷面成績(jī)優(yōu)異，可實(shí)際上卻缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，只會(huì)紙上談兵。當(dāng)這類學(xué)生進(jìn)入工作崗位時(shí)往往也難以馬上發(fā)揮作用，創(chuàng)造出有價(jià)值的產(chǎn)物。所以我們要引進(jìn)先進(jìn)的信息技術(shù)，探索出新的教學(xué)模式，為培養(yǎng)學(xué)生提供更優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)環(huán)境。

2 虛擬仿真技術(shù)

虛擬仿真技術(shù)是憑借計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)特定數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作，從而創(chuàng)建一個(gè)仿造現(xiàn)實(shí)或完全虛構(gòu)的情景，讓用戶通過視覺、聽覺、觸覺等感官，并借助傳感設(shè)備與虛擬世界進(jìn)行互動(dòng)，通過操縱、控制虛擬實(shí)體來達(dá)到目的的先進(jìn)信息技術(shù)。

采用虛擬仿真教學(xué)模式讓學(xué)生在高度逼真的情景內(nèi)，通過與虛擬實(shí)體的交互，將枯燥抽象的書面文字轉(zhuǎn)換成立體的圖形和可執(zhí)行的一系列操作。這種將理論知識(shí)和動(dòng)手創(chuàng)新能力相結(jié)合的教學(xué)模式是提高工程管理這類對(duì)學(xué)生抽象思維能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力有較高要求的專業(yè)的課程質(zhì)量的有效方法之一。

工程管理專業(yè)類學(xué)科知識(shí)龐雜，覆蓋面極廣。學(xué)生往往難以建立一個(gè)明確的知識(shí)框架和梳理清楚各科之間的聯(lián)系，更別說合理運(yùn)用知識(shí)來處理相應(yīng)的項(xiàng)目案例，或者進(jìn)行創(chuàng)新。而運(yùn)用相關(guān)虛擬仿真軟件卻可以將復(fù)雜的知識(shí)體系融入在具體情景下，通過模擬相關(guān)實(shí)驗(yàn)流程使知識(shí)變得生動(dòng)具體，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的能動(dòng)性和積極性，使學(xué)習(xí)氛圍和諧融洽。

3 虛擬仿真技術(shù)在工程管理類課程教學(xué)中的應(yīng)用

理想的課堂模式是老師作為主導(dǎo)，學(xué)生作為主體，學(xué)生在老師的引導(dǎo)下主動(dòng)學(xué)習(xí)。工程管理類的課程往往復(fù)雜難懂，邏輯性強(qiáng)，學(xué)生難以結(jié)合日常實(shí)際來聯(lián)想、想象理解記憶最后只能死記硬背從而逐漸對(duì)本專業(yè)喪失興趣，失去學(xué)習(xí)的積極性，越學(xué)不懂就越不想學(xué)，從而形成一個(gè)負(fù)面的死循環(huán)。

工程管理類課程本是理論和實(shí)踐相結(jié)合的課程，能幫助學(xué)生將理論靈活地運(yùn)用到實(shí)踐中去并能在原有的基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新改進(jìn)是本類課程的目標(biāo)。達(dá)到該目標(biāo)需要學(xué)生們親自去做，在實(shí)踐中啟發(fā)思維，加深印象，鍛煉隨機(jī)應(yīng)變的能力。這就需要開展實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)活動(dòng)，如果工程管理類課程僅僅教導(dǎo)理論知識(shí)而忽略實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)，那么教導(dǎo)出來的學(xué)生在尋找本專業(yè)工作時(shí)就缺乏核心競(jìng)爭(zhēng)力，并對(duì)需要實(shí)踐能力的工作上手困難。但是受實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所、實(shí)驗(yàn)方式、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)材料、學(xué)生安全等種種條件的限制，學(xué)校難以組織學(xué)生開展與課程相關(guān)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。所以進(jìn)行教學(xué)改革，應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)到課程中來培養(yǎng)學(xué)生們的動(dòng)手能力、創(chuàng)新思維、邏輯推導(dǎo)能力已經(jīng)刻不容緩了。

工程管理類課程中虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用的三大優(yōu)勢(shì)具體如下：

3.1 將理論知識(shí)由平面化轉(zhuǎn)向立體化

工程管理專業(yè)理論課程包含力學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)等多個(gè)課程，需要記憶的概念、公式、術(shù)語等知識(shí)點(diǎn)抽象且繁雜。授課老師備課難度大，學(xué)生聽課效率低。尤其是《工程結(jié)構(gòu)》和《工程力學(xué)》這類需要數(shù)學(xué)、力學(xué)基礎(chǔ)和空間想象力的課程，不管老師講的再詳細(xì)，基礎(chǔ)薄弱的同學(xué)還是難以跟上進(jìn)度。這時(shí)，如果使用虛擬仿真技術(shù)，便可以將書里大到一個(gè)結(jié)構(gòu)，小到一個(gè)部件還原為具體的三維立體模型，讓學(xué)生直觀地了解書中各個(gè)結(jié)構(gòu)的構(gòu)成。還可以模擬如測(cè)試混凝土立體標(biāo)準(zhǔn)試件的抗壓強(qiáng)度等相關(guān)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生來親手操縱，從而加深印象，拓寬思維。

這種教學(xué)模式下老師和學(xué)生的積極性都可以被充分調(diào)動(dòng)起來，并且老師在滿足課程進(jìn)度的前提下還可以節(jié)省出更多的時(shí)間為學(xué)生補(bǔ)充書本外的知識(shí)，拓寬學(xué)生的視野。并且通過這種教學(xué)方式，學(xué)生可以從宏觀上掌握整個(gè)知識(shí)體系，從微觀上理解每個(gè)細(xì)節(jié)，并且還能鍛煉動(dòng)手動(dòng)腦能力，培養(yǎng)主動(dòng)思考的習(xí)慣。

3.2 實(shí)現(xiàn)教學(xué)現(xiàn)代化

虛擬仿真技術(shù)等信息技術(shù)的應(yīng)用可以幫助各高校由傳統(tǒng)教學(xué)模式向教學(xué)現(xiàn)代化模式轉(zhuǎn)換。高校借助高新技術(shù)建設(shè)綜合的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來提高教學(xué)質(zhì)量、節(jié)省教學(xué)成本、改善教學(xué)環(huán)境，并為學(xué)生提供良好的教育資源，開放的學(xué)術(shù)平臺(tái)，學(xué)生可以自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、自由地進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，從而培養(yǎng)濃厚的學(xué)術(shù)氛圍，加快傳統(tǒng)教學(xué)模式的改革進(jìn)程。所以“虛實(shí)結(jié)合”的培訓(xùn)方法才能培養(yǎng)出社會(huì)所需要的既有理論知識(shí)，又有實(shí)踐能力的人才。

3.3 實(shí)現(xiàn)虛擬仿真系統(tǒng)

工程管理專業(yè)的目標(biāo)是培養(yǎng)應(yīng)用型復(fù)合人才，僅憑單一的虛擬仿真是不夠的，還應(yīng)建設(shè)相應(yīng)的虛擬仿真系統(tǒng)來滿足實(shí)際崗位的要求，并為學(xué)生量身定做系統(tǒng)的培訓(xùn)流程。此外，虛擬仿真系統(tǒng)還可以改善各專業(yè)，各學(xué)校之間存在的“信息孤島”現(xiàn)象，打破各專業(yè)教授知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用存在隔閡的舊格局。通過建立虛擬仿真系統(tǒng)，學(xué)生可以在老師講課的同時(shí)在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行相應(yīng)的操作，從而現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用、加深理解。與此同時(shí)該虛擬仿真教學(xué)也擺脫了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)關(guān)于材料、場(chǎng)地、成本等諸多條件限制，擁有交互性、反饋性、容錯(cuò)性、逼真性和反復(fù)性等優(yōu)點(diǎn)，學(xué)生可以在不同的虛擬情景下做出不同的嘗試，通過吸取失敗的經(jīng)驗(yàn)，積累創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的經(jīng)歷來加深自己對(duì)該科的認(rèn)識(shí)，并且充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造力。

4 結(jié)語

虛擬仿真技術(shù)在工程管理類課程中的應(yīng)用解決了該類課程存在的理論知識(shí)抽象龐雜、相關(guān)實(shí)驗(yàn)難以開展，課程資源缺乏的問題。推進(jìn)了教學(xué)現(xiàn)代化進(jìn)程，通過建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)資源、良好的教育環(huán)境和開放的教育平臺(tái)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和綜合素質(zhì)。采用“虛實(shí)結(jié)合”的教學(xué)模式來培養(yǎng)學(xué)生，使其既能聯(lián)系實(shí)際也能創(chuàng)新改進(jìn)，進(jìn)而為工程項(xiàng)目輸送優(yōu)秀人才。