探索“互聯(lián)網(wǎng)+虛擬仿真”模式在水利水電工程教學(xué)中的應(yīng)用

田 園， 張文強(qiáng)

(1.楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 陜西 楊凌 712100； 2.濟(jì)寧市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院, 山東 濟(jì)寧 272000)

隨著李克強(qiáng)總理在2015年政府工作報(bào)告中首次提出制定“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃，“互聯(lián)網(wǎng)+”迅速成為各方面追捧的熱詞。在這股互聯(lián)網(wǎng)的大浪潮下，教育業(yè)也受到了巨大的影響。“互聯(lián)網(wǎng)+”思維對(duì)傳統(tǒng)教育方式帶來(lái)了巨大的沖擊和挑戰(zhàn)，教育行業(yè)如何面對(duì)和適應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+”，既是加強(qiáng)教育改革所面臨的問(wèn)題，也是擺在廣大教育工作者面前的現(xiàn)實(shí)課題[1]。

虛擬仿真技術(shù)是繼多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之后又一門(mén)嶄新的技術(shù)。虛擬仿真技術(shù)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)與相關(guān)理論產(chǎn)生滿足視、聽(tīng)、觸覺(jué)等真實(shí)感的虛擬環(huán)境，設(shè)計(jì)者和師生可在這種虛擬環(huán)境中進(jìn)行相應(yīng)工程推演與實(shí)驗(yàn)操作[2]。

若將虛擬仿真技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)+有機(jī)融合起來(lái)運(yùn)用到水利水電工程的教學(xué)中去，既可以打破教學(xué)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地及實(shí)驗(yàn)環(huán)境的限制，又可以積極調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，對(duì)水利水電專(zhuān)業(yè)的教學(xué)起著積極的推動(dòng)作用。

1 水利水電工程專(zhuān)業(yè)分析

水利水電工程是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)行業(yè)，由于本專(zhuān)業(yè)存在著施工工期長(zhǎng)、工序繁多、隱蔽工程無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)展示等問(wèn)題，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)本專(zhuān)業(yè)課程及認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)中只能參觀施工現(xiàn)場(chǎng)或觀看模型，卻無(wú)法通過(guò)實(shí)際操作來(lái)了解具體施工工藝[3]。水利水電工程專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生就業(yè)主要面向中小型水利水電工程的施工管理、監(jiān)理以及設(shè)計(jì)工作，這就要求學(xué)生需要具備一定的綜合性應(yīng)用技術(shù)，不僅要熟悉本專(zhuān)業(yè)知識(shí)，還具備一定的動(dòng)手能力和綜合問(wèn)題的分析解決能力，這就對(duì)學(xué)生在校期間的教學(xué)提出了更高的要求。

2 傳統(tǒng)教學(xué)方法存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)教育模式成本高，區(qū)域性強(qiáng)，不易擴(kuò)展，尤其是對(duì)水利水電工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生而言，更是缺乏參與感，教育體驗(yàn)差。傳統(tǒng)教育模式下，優(yōu)秀的教學(xué)資源以及經(jīng)驗(yàn)豐富的教師受眾代表只有上課的幾十個(gè)學(xué)生，而這種封閉的資源由于沒(méi)有與外界交流碰撞而發(fā)展緩慢。經(jīng)驗(yàn)豐富的教師，有可能在從業(yè)的幾十年內(nèi)他的講述方式并沒(méi)有發(fā)生巨大的變化。

對(duì)于水利水電專(zhuān)業(yè)而言，由于水利水電工程在施工過(guò)程中受地理、環(huán)境等外界條件的因素影響較多，且施工管理較為復(fù)雜，因此水利水電工程的教學(xué)難度較高。按照傳統(tǒng)的教學(xué)模式，學(xué)生只能在教室通過(guò)教師講授以及觀看PPT來(lái)想象實(shí)體的建筑物的形態(tài)，或是學(xué)生必須單獨(dú)安排認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)去施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地觀看水利建筑，但這種模式不僅需要專(zhuān)門(mén)開(kāi)辟學(xué)習(xí)時(shí)間，還需要長(zhǎng)途跋涉去施工現(xiàn)場(chǎng)，且存在一定的安全隱患。即便這樣看到的施工現(xiàn)場(chǎng)的建筑物也并不能涵蓋所學(xué)的所有建筑物。若將虛擬仿真技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)+有機(jī)融合起來(lái)進(jìn)行教學(xué)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，觀看相關(guān)視頻或PPT等，然后通過(guò)虛擬仿真技術(shù)模擬各施工工序及施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景，使學(xué)生更接近生產(chǎn)實(shí)踐，可以解決水利水電工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)中想看看不到、想做做不了的困境。

3 互聯(lián)網(wǎng)+虛擬仿真教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)

教育從來(lái)都不是單向的，如果只是簡(jiǎn)單的改變教學(xué)模式并不能從根本上使得教育發(fā)生變革。傳統(tǒng)意義上的互聯(lián)網(wǎng)+教育,由于缺乏對(duì)學(xué)習(xí)者的定量分析、跟蹤評(píng)價(jià)和反饋，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中輟學(xué)率高、學(xué)習(xí)維持時(shí)間短、課程通過(guò)率低等缺點(diǎn)，而將互聯(lián)網(wǎng)+與虛擬仿真的有機(jī)結(jié)合，則展現(xiàn)出更多的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)俗話說(shuō)，“百聞不如一見(jiàn),百學(xué)不如一練”，虛擬仿真技術(shù)可以模擬水利水電工程各部位的施工工序過(guò)程，讓學(xué)生深切感受到與施工現(xiàn)場(chǎng)一樣的效果，彌補(bǔ)了學(xué)生不能直接參與施工過(guò)程的具體操作以及管理的問(wèn)題，不但提高了教學(xué)效果，還能讓教師在具體的施工工藝教學(xué)中更容易讓學(xué)生理解，真正做到強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

(2)傳統(tǒng)教學(xué)中，為了讓學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)校一般會(huì)安排認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)。但是認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)也受到了學(xué)習(xí)時(shí)間以及實(shí)習(xí)地點(diǎn)的局限性，即使安排實(shí)習(xí)，也只能看到實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)的某一種施工建筑物，則對(duì)所學(xué)知識(shí)受到了大大的局限,而虛擬仿真則解決這一難題。教師可將課堂上講述的內(nèi)容與虛擬仿真相結(jié)合，將課堂上講授的內(nèi)容通過(guò)虛擬仿真技術(shù)生動(dòng)的表現(xiàn)出來(lái)，讓學(xué)生更好的理解所學(xué)知識(shí)。如水工建筑物中重力壩、土石壩、面板堆石壩等，教師在講授完當(dāng)節(jié)課內(nèi)容后即可帶領(lǐng)學(xué)生去虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室模擬具體的施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景，幫助學(xué)生更好的理解所學(xué)內(nèi)容，大大的提高了教學(xué)的效率。

(3)水利水電工程專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生就業(yè)主要面向中小型水利水電工程的施工管理、監(jiān)理以及設(shè)計(jì)工作，這就對(duì)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力提出了較高的要求。而虛擬仿真技術(shù)則以實(shí)際的施工環(huán)境為背景，真正將理論與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生能夠在虛擬場(chǎng)景中進(jìn)行操作，與施工現(xiàn)場(chǎng)零距離接觸，提高綜合應(yīng)用能力，為學(xué)生提早了解施工工藝，熟悉現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境提前打好基礎(chǔ)。

4 互聯(lián)網(wǎng)+虛擬仿真教學(xué)模式實(shí)施

采用傳統(tǒng)方式講授水利水電工程建筑物時(shí)，由于工程實(shí)物難以親眼見(jiàn)到，教師只能通過(guò)圖片或視頻給學(xué)生講授，學(xué)生會(huì)覺(jué)得抽象、乏味、難以理解。若將虛擬仿真技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)+結(jié)合起來(lái)，學(xué)生可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)+熟悉工程資料，再利用虛擬仿真技術(shù)將各類(lèi)水工建筑物親手拆開(kāi)、解剖，理解會(huì)更加細(xì)致深入。比如土石壩和混凝土重力壩僅從外部很難看出差別，而學(xué)生可利用虛擬仿真技術(shù)將這兩種水工建筑物拆開(kāi)，不僅可以清楚的看到混凝土重力壩的橫縫、縱縫和各類(lèi)廊道，而且還有助于加深認(rèn)識(shí)土石壩和混凝土重力壩的各種聯(lián)系與區(qū)別[2]。這種教學(xué)模式有助于提升教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)習(xí)效率。

采用互聯(lián)網(wǎng)+虛擬仿真相結(jié)合的授課方式，教師可先通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)將相關(guān)知識(shí)點(diǎn)、視頻等上傳至互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)看到發(fā)布的知識(shí)點(diǎn)以及教材的內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，并在網(wǎng)絡(luò)上查詢(xún)相關(guān)資料，課堂中教師運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)給學(xué)生觀看相關(guān)視頻，進(jìn)行必要的講解，講授完根據(jù)內(nèi)容利用虛擬仿真技術(shù)來(lái)進(jìn)行虛擬實(shí)操，實(shí)操完以后學(xué)生有不懂的理論知識(shí)再進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)上的學(xué)習(xí)，并反饋教學(xué)效果，如圖1所示。

圖1 互聯(lián)網(wǎng)+虛擬仿真教學(xué)模式示意圖

通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)+虛擬仿真的授課方式，學(xué)生可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)分享自己的實(shí)操心得，發(fā)表自己的獨(dú)到見(jiàn)解，供其他未進(jìn)行此操作的同學(xué)作為參考[4]。同時(shí)其他看到評(píng)論的同學(xué)可進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)探討，更容易形成興趣小組，并結(jié)合自身的情況，以及不同時(shí)段的學(xué)習(xí)情況來(lái)促進(jìn)自我管理，自我學(xué)習(xí)狀態(tài)的形成。

通過(guò)學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)+平臺(tái)上對(duì)于所學(xué)知識(shí)的反饋，以及虛擬仿真實(shí)操的心得體會(huì)，教師可根據(jù)需求適當(dāng)?shù)恼{(diào)整教學(xué)方向及教學(xué)內(nèi)容，并根據(jù)學(xué)生的興趣愛(ài)好，建立更多的虛擬仿真場(chǎng)景以及實(shí)操項(xiàng)目，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性以及探索欲望，建設(shè)更有吸引力的教學(xué)資源[5]。這種教學(xué)方法很好地結(jié)合了理論和實(shí)踐，充分調(diào)動(dòng)起學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，更好的激發(fā)了學(xué)習(xí)潛能。

5 結(jié) 語(yǔ)

眾所周知，學(xué)習(xí)并非是一個(gè)師生單向授受的過(guò)程，而是一個(gè)學(xué)生主動(dòng)探索未知領(lǐng)域的過(guò)程。只有激發(fā)出學(xué)生的興趣愛(ài)好，才能達(dá)到更好的教學(xué)效果?；ヂ?lián)網(wǎng)+虛擬仿真的融合式教學(xué)不僅大大的提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且更有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的進(jìn)一步理解。這種學(xué)習(xí)方式是將學(xué)生的課外主動(dòng)學(xué)習(xí)與課內(nèi)的虛擬仿真有機(jī)結(jié)合起來(lái)，可以幫助學(xué)生更好地完成學(xué)習(xí)任務(wù)，有效避免了少部分同學(xué)出現(xiàn)上課跟不上，下課全忘光的現(xiàn)象。

通過(guò)虛擬仿真與互聯(lián)網(wǎng)+的有機(jī)結(jié)合，可以很大程度上豐富學(xué)生的視野，讓他們看到以前必須去工地現(xiàn)場(chǎng)才能看到的場(chǎng)景，提高學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)的認(rèn)知能力。改變了學(xué)生以往在學(xué)習(xí)過(guò)程中的角色從被動(dòng)到主動(dòng)的轉(zhuǎn)變。同時(shí)學(xué)?？梢耘e辦虛擬仿真實(shí)操大賽，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造能力，挖掘?qū)W生的潛力，提高教學(xué)效果。