虛擬仿真技術(shù)在土木工程教學(xué)改革中的應(yīng)用探討

邢雪陽(yáng)

摘 要：土木工程專業(yè)在相關(guān)工程施工和設(shè)計(jì)方面使用虛擬VR技術(shù)來(lái)進(jìn)行模擬仿真是近年來(lái)興起的一項(xiàng)新的技術(shù)應(yīng)用。虛擬仿真技術(shù)可以使得土木工程技術(shù)在設(shè)計(jì)模擬中得到一個(gè)具體的成像。文章將針對(duì)于虛擬仿真技術(shù)在土木工程專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用展開探討，為該技術(shù)在土木工程專業(yè)中的教學(xué)提供有益借鑒。

關(guān)鍵詞：虛擬工程；土木工程；教學(xué)；改革

1、前言

虛擬現(xiàn)實(shí)是可以虛擬化的體驗(yàn)虛擬空間的一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它主要是對(duì)于仿真對(duì)象進(jìn)行一系列的視、聽、觸等混合作用，使人如同身臨其境一般感受這種仿真。在具體的土木工程教學(xué)過(guò)程當(dāng)中，使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以使學(xué)生更加真實(shí)的感受到模型的重要性，也能有效的保證學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)一步推動(dòng)學(xué)生對(duì)于學(xué)習(xí)的熱情。

2、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)際教學(xué)中的應(yīng)用途徑

在土木工程的具體教學(xué)過(guò)程當(dāng)中實(shí)驗(yàn)和具體實(shí)習(xí)都是不可避免的過(guò)程，這樣可以提高學(xué)生對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)的掌握與相關(guān)問(wèn)題的處理能力。學(xué)生只有充分認(rèn)識(shí)到創(chuàng)造的重要性才能對(duì)于土木工程進(jìn)行一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，在具體的教學(xué)過(guò)程當(dāng)中，教師通過(guò)使用虛擬化的教學(xué)方法來(lái)彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)中的不足與問(wèn)題。

2.1虛擬化技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的分析

傳統(tǒng)的教學(xué)需要學(xué)生進(jìn)行親自動(dòng)手操作來(lái)達(dá)到一個(gè)實(shí)驗(yàn)還原的狀態(tài)，而利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，學(xué)生只需要通過(guò)電腦模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境來(lái)做出相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，這樣一來(lái)既保證了試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，也可以大大減少使用帶來(lái)的安全隱患，這在現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中是完全做不到這一點(diǎn)的。而電子工作臺(tái)的軟件系統(tǒng)也可以提供各種各樣的實(shí)驗(yàn)元件來(lái)模擬一些現(xiàn)實(shí)的電流、電壓等等，通過(guò)這些動(dòng)態(tài)的信號(hào)來(lái)保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，基本上相關(guān)的土木工程實(shí)驗(yàn)都可以使用這樣的一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)來(lái)完成各類實(shí)驗(yàn)。并且虛擬環(huán)境也可以達(dá)到一個(gè)三維場(chǎng)景，使學(xué)生能夠現(xiàn)實(shí)的感受到土木工程的設(shè)計(jì)水平和設(shè)計(jì)的具體方面，從而提高學(xué)生對(duì)于土木工程相關(guān)實(shí)驗(yàn)知識(shí)理解。

2.2虛擬化在實(shí)習(xí)中的應(yīng)用

學(xué)生的實(shí)習(xí)在教學(xué)環(huán)節(jié)也是必不可少的，虛擬化的實(shí)習(xí)可以利用多媒體的技術(shù)來(lái)進(jìn)行現(xiàn)實(shí)化的仿真學(xué)習(xí)，通過(guò)一些虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)虛擬的實(shí)驗(yàn)基地，學(xué)生可以在這樣的一個(gè)虛擬環(huán)境下進(jìn)行土木工程的一系列施工。這樣學(xué)生可以通過(guò)一個(gè)非常安全并且熟悉的環(huán)境來(lái)進(jìn)行操作，避免進(jìn)行判斷和其他方面的失誤，學(xué)生也可以增加學(xué)習(xí)的時(shí)間。土木工程的實(shí)習(xí)過(guò)程當(dāng)中，一個(gè)項(xiàng)目一般都要幾個(gè)月甚至幾年的情況都有，學(xué)生也不可能完全有那么多的時(shí)間抽空去完成此項(xiàng)目，但是虛擬工程軟件可以在學(xué)生的熟悉環(huán)境下虛擬完成一個(gè)工程的一系列施工環(huán)節(jié)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都能夠清晰的擺在學(xué)生的眼前，可以使得學(xué)生非常明確的觀察到相關(guān)的施工構(gòu)件，如果有不明白的地方也可以與同學(xué)進(jìn)行實(shí)時(shí)的探討，并且可以重復(fù)觀看一個(gè)不明白的工程流程，這對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō)是非常具有幫助的，可以讓學(xué)生采取針對(duì)性的學(xué)習(xí)。另外，虛擬環(huán)境可以非常有效的節(jié)省學(xué)生外出實(shí)習(xí)的時(shí)間，學(xué)生通過(guò)這些節(jié)省下來(lái)的時(shí)間，可以學(xué)習(xí)更多的土木工程實(shí)習(xí)知識(shí)，在具體的實(shí)際過(guò)程當(dāng)中知道現(xiàn)實(shí)中的知識(shí)差距和理論知識(shí)還存在哪些不一樣的問(wèn)題，從而彌補(bǔ)自身的不足，為我國(guó)的土木工程發(fā)展起到一定的推動(dòng)作用。

2.3虛擬化在實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用

目前對(duì)于步入高校的大學(xué)生而言，進(jìn)行工程訓(xùn)練是學(xué)習(xí)中不可缺少的實(shí)踐環(huán)節(jié)，但是對(duì)于不滿足該教學(xué)環(huán)境的高校來(lái)說(shuō)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)完全可以達(dá)到這一效果，通過(guò)一些虛擬的儀器或者設(shè)備使得學(xué)生在進(jìn)行實(shí)訓(xùn)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)自身存在不足的問(wèn)題。在實(shí)際的實(shí)訓(xùn)過(guò)程當(dāng)中有許多安全方面的隱患，但是虛擬的環(huán)境就完全不存在這種情況，可以有效的改善安全問(wèn)題。而且在進(jìn)行編碼的過(guò)程，如果其中的編碼出現(xiàn)錯(cuò)誤，傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)加工零件面目全非，而虛擬化的環(huán)境，學(xué)生只需要修改一下正確的代碼，就可以加工出與預(yù)期完全一樣的產(chǎn)品。除此之外，在虛擬化的現(xiàn)實(shí)技術(shù)中，設(shè)計(jì)階段就會(huì)體現(xiàn)出非常大的優(yōu)點(diǎn)，學(xué)生所處的可是動(dòng)態(tài)化的地理環(huán)境，會(huì)有非常大的考察系統(tǒng)，學(xué)生可以獲取到更加符合自身情況的資料，從而來(lái)設(shè)計(jì)出讓自己更加滿意的設(shè)計(jì)方案。

3、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)際教學(xué)中的使用價(jià)值

相較于傳統(tǒng)的教學(xué)方法虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在土木工程的教學(xué)中具有非常大的優(yōu)點(diǎn)，它可以彌補(bǔ)教學(xué)條件的不足，在實(shí)際的教學(xué)當(dāng)中可能會(huì)因?yàn)橐恍┙?jīng)費(fèi)或者設(shè)備的情況，對(duì)于學(xué)生的具體實(shí)驗(yàn)造成一個(gè)局限性，但是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就完全不會(huì)存在這種問(wèn)題，可以很大的節(jié)省實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，學(xué)生也可以對(duì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行反復(fù)處理。其次，在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程當(dāng)中會(huì)存在各種各樣的安全隱患，學(xué)生的安全往往是非常重要的，而虛擬工程完全就不存在這種問(wèn)題，這可以讓學(xué)生放心大膽去做各種各樣危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)，而不用擔(dān)心設(shè)備的損壞以及對(duì)學(xué)生造成的傷害，因此虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生的實(shí)踐是非常有利的。

4、結(jié)束語(yǔ)

在虛擬工程的環(huán)境下，學(xué)生可以放心大膽的充分發(fā)揮自己的想象力，不用受現(xiàn)實(shí)環(huán)境的影響，大膽的發(fā)散自己的思維，設(shè)計(jì)出一系列的設(shè)計(jì)方案，這種虛擬的環(huán)境非常有效的培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。在相關(guān)的學(xué)習(xí)過(guò)程當(dāng)中，教師應(yīng)該將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為重要的教學(xué)方法來(lái)進(jìn)行推廣，在具體的教學(xué)當(dāng)中，這會(huì)對(duì)于現(xiàn)代的教學(xué)方法有著非常重要的改革意義，從而提高學(xué)校的教育水平。

項(xiàng)目資助：濱州學(xué)院教學(xué)研究項(xiàng)目（編號(hào)：BYJYYB201821）

參考文獻(xiàn)

[1]張銳.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的土木工程教學(xué)改革與探索[J].山西建筑，2013，39（27）：231-233.

[2]劉娟，白雪衛(wèi).虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在土木工程專業(yè)實(shí)習(xí)中的應(yīng)用探索研究[J].大學(xué)教育，2017（6）.

[3]李勛.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在土木建筑工程的應(yīng)用研究[J].城市建設(shè)理論研究，電子版，2016，6（2）.

[4]歐陽(yáng)斌，胡長(zhǎng)明，朱艷，et al.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在工程管理中的應(yīng)用綜述[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2010，37（2）：60-62.