隧道與橋梁工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在高職道橋?qū)I(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

張俊娟 衛(wèi)少陽

［摘? ? ? ? ? ?要］? 為了解決職業(yè)院校道橋?qū)I(yè)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)受場地、設(shè)備等的限制問題，楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院建設(shè)了隧道與橋梁工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。這一系統(tǒng)包含橋梁識(shí)圖、橋隧施工、虛擬項(xiàng)目部與隧道漫游、隧道事故仿真VR體驗(yàn)等內(nèi)容。虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)有區(qū)別于傳統(tǒng)教學(xué)的諸多優(yōu)勢，可開展多門課程的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，消除了傳統(tǒng)教學(xué)方法重理論、輕實(shí)踐的弊端，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得了良好的教學(xué)效果，適應(yīng)了職業(yè)院校高素質(zhì)技術(shù)技能人才培養(yǎng)的需求，為職業(yè)院校人才的培養(yǎng)提供了很好的思路。

［關(guān)? ? 鍵? ?詞］? 虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)；道路與橋梁工程技術(shù)專業(yè)；應(yīng)用

［中圖分類號(hào)］? G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ［文章編號(hào)］? 2096-0603（2023）08-0113-04

高職院校實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能人才的必備過程，但是由于條件的限制，有些實(shí)踐教學(xué)無法全面開展。以我校道路與橋梁工程技術(shù)專業(yè)的施工實(shí)訓(xùn)為例，由于橋梁、隧道工程等往往遠(yuǎn)離城市，而且由于施工安全管理等因素，學(xué)生現(xiàn)場實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的機(jī)會(huì)很少，而校內(nèi)的實(shí)訓(xùn)基地由于場地、經(jīng)費(fèi)等條件限制往往不能體驗(yàn)所有的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)。有的學(xué)校即使有較完善的實(shí)訓(xùn)場地，基本也無法讓學(xué)生進(jìn)行大部分的施工操作。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)逐漸運(yùn)用于各行各業(yè)。虛擬仿真技術(shù)具有三維沉浸、交互操作的優(yōu)點(diǎn)，把虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)，建立虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，可以很好地解決以上難題?；谔摂M仿真技術(shù)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，其中實(shí)驗(yàn)環(huán)境與設(shè)備都是虛擬的，能夠大大減少設(shè)備更新維護(hù)費(fèi)用與實(shí)訓(xùn)場地費(fèi)用。因此，近年來越來越多的高校建設(shè)了或者準(zhǔn)備建設(shè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。

我院在2018年建成了隧道與橋梁工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。這一系統(tǒng)包含橋梁識(shí)圖、橋隧施工、虛擬項(xiàng)目部與隧道漫游、隧道事故仿真VR體驗(yàn)等內(nèi)容，可開展多門課程的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)。本文將闡述我院的隧道與橋梁工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)內(nèi)容，以此來為職業(yè)院校實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式提供參考，也為職業(yè)院校高素質(zhì)技術(shù)技能人才的培養(yǎng)提供思路。

一、隧道與橋梁工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的內(nèi)容與功能

隧道與橋梁工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)共包含四大模塊，每個(gè)模塊又包含許多小模塊。

（一）橋梁識(shí)圖模塊

橋梁識(shí)圖模塊主要包含空心板橋和T梁橋的橋面系、上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)三個(gè)部分。分為結(jié)構(gòu)展示模塊和鋼筋構(gòu)造模塊，結(jié)構(gòu)展示模塊主要展示結(jié)構(gòu)外形3D構(gòu)造，與施工圖相互配合顯示。鋼筋構(gòu)造模塊主要展示結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋3D構(gòu)造，與施工圖相互配合顯示。

軟件采用三維仿真技術(shù)，按照實(shí)際工程等比設(shè)計(jì)，依照圖紙模擬出橋梁整體3D模型，真實(shí)再現(xiàn)施工場景，使用對象能夠以第一人稱或第三人稱的視角體驗(yàn)全三維仿真環(huán)境，體驗(yàn)過程中可以滿足多種操作，自由行走，畫面流暢。模型需展示地形地貌及項(xiàng)目模型，提供放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、點(diǎn)選漫游等功能，在典型位置提供構(gòu)建模型內(nèi)部剖切圖；提供構(gòu)件列表或構(gòu)件樹形菜單，可按構(gòu)件名稱快速查找和選擇構(gòu)件，選中部分構(gòu)件可單獨(dú)顯示進(jìn)行局部展示，并且能進(jìn)行消隱或者透明顯示操作（以便顯示內(nèi)部鋼筋）；能夠?qū)摻詈皖A(yù)應(yīng)力鋼筋整體呈現(xiàn)、局部呈現(xiàn)、單根呈現(xiàn)。

（二）隧道與橋梁工程仿真施工模塊

仿真施工模塊包括橋梁工程施工、隧道工程施工、測量工程、路橋檢測等模塊的仿真學(xué)習(xí)模式、教學(xué)模式、考評模式。

軟件界面左上角工具欄為主要功能區(qū)，具備工具箱、資料庫、視頻庫等功能，提供仿真項(xiàng)目實(shí)施時(shí)所需要的材料、工具、施工方案、圖紙、各種記錄和視頻等其他資料，如圖1所示。工具欄簡介如下：

1.工具箱：系統(tǒng)工具箱中存放此次仿真程序中所需要用到的工具，主要根據(jù)性能以及使用方面的不同分別存放在材料庫、設(shè)備庫、工具庫三個(gè)庫中。

2.資料庫：資料庫是在施工過程中需要簽署或者遵守的一些規(guī)章制度等文件，以保證整個(gè)項(xiàng)目可以安全、有序地進(jìn)行下去，資料庫中的內(nèi)容可細(xì)分為四個(gè)類型，每個(gè)類型都存放著相應(yīng)的文件，具體可歸納為施工方案、圖紙、記錄（安全交底記錄、技術(shù)交底）。

3.視頻庫：視頻庫中詳細(xì)地通過視頻動(dòng)畫方式全面地演示了施工的整個(gè)過程，可以使學(xué)生更加透徹、清晰地了解施工流程以及注意事項(xiàng)。

4.題庫：題庫為針對本施工系統(tǒng)模塊的學(xué)習(xí)內(nèi)容，做一個(gè)簡單的回顧復(fù)習(xí)，以此來測試對本章內(nèi)容的掌握程度，達(dá)到加深記憶的目的。

5.在線平臺(tái)：在線平臺(tái)可鏈接到在線學(xué)習(xí)管理平臺(tái)系統(tǒng)。界面詳細(xì)介紹了考試學(xué)習(xí)系統(tǒng)安裝的整個(gè)操作指南，可供教師學(xué)員參考。功能為便于學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、個(gè)人信息管理以及交流溝通的便捷。平臺(tái)分為管理端和學(xué)員端，可根據(jù)需求進(jìn)行登錄。

6.視角切換：視角切換主要根據(jù)不同的視角展現(xiàn)操作界面。可以從不同角度更加全面、準(zhǔn)確地觀察到操作細(xì)節(jié)，便于操作。

7.模式切換：隧道超前小導(dǎo)管支護(hù)施工系統(tǒng)中，模式切換主要分為三種，分別為仿真模式、教學(xué)模式、考評模式。下面將各個(gè)模式需要注意的操作事項(xiàng)進(jìn)行詳細(xì)說明。

仿真模式下，有語音提示，且需根據(jù)提示獲取工具，點(diǎn)擊可進(jìn)入下一步操作，需按照工序操作，不可隨意跳轉(zhuǎn)。教學(xué)模式下，有語音提示，無須獲取工具，點(diǎn)擊即可進(jìn)入下一步操作工序，且可隨意跳轉(zhuǎn)?？荚u模式下，無語音提示，需正確獲得工具，點(diǎn)擊即可進(jìn)入下一步操作，需按工序操作，不可隨意跳轉(zhuǎn)。設(shè)有題庫來測試對內(nèi)容的掌握程度，達(dá)到加深記憶的目的?？筛鶕?jù)自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃內(nèi)容自由導(dǎo)入或?qū)С鲑Y料。

8.導(dǎo)入/導(dǎo)出資料：可根據(jù)自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃內(nèi)容自由導(dǎo)入或?qū)С鲑Y料，導(dǎo)入時(shí)更改文件為資料庫中相同的名稱，便可替換之前的資料。

9.輔助工具箱：在該施工任務(wù)中將從工具庫中取到的材料、工具放置在工具箱內(nèi)，方便操作，同時(shí)方便了解該任務(wù)中所需用到的各種材料、工具，一目了然，如圖1左下角所示。

（三）虛擬項(xiàng)目部與隧道漫游模塊

主要包括隧道洞口漫游、隧道內(nèi)部漫游、拌合站漫游、鋼筋加工廠漫游、項(xiàng)目部漫游等6個(gè)模塊。本軟件統(tǒng)一運(yùn)用了手動(dòng)漫游系統(tǒng)，學(xué)生可以第一視角在隧道周邊和隧道內(nèi)漫游，在需要了解的各結(jié)構(gòu)部位設(shè)置明顯標(biāo)記，學(xué)生點(diǎn)擊后可學(xué)習(xí)隧道的組成及各結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)等相關(guān)知識(shí)。如點(diǎn)擊鋼拱架，可顯示鋼拱架的作用及組成；點(diǎn)擊噴射混凝土，可顯示噴射混凝土的作用及施工圖片。

為了使操作的過程更明了地呈現(xiàn)出來，特意添加了動(dòng)畫展示的視角，當(dāng)前期獲取完資料以后進(jìn)入動(dòng)畫節(jié)點(diǎn)的展示時(shí)，可以按下鍵盤“R”動(dòng)畫視角鍵位來切換成動(dòng)畫展示模式。

（四）隧道事故仿真VR體驗(yàn)?zāi)K

隧道事故仿真體驗(yàn)系統(tǒng)主要是以三維的方式模擬隧道洞口仰坡坍塌、洞頂塌方、突水突泥、瓦斯爆炸、隧道內(nèi)火災(zāi)、機(jī)械傷害等場景。并實(shí)現(xiàn)事故現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，模擬在現(xiàn)場看到事故、有人受傷、出現(xiàn)死亡三種場景，同時(shí)系統(tǒng)需帶有逼真的隧道外工地三維場景，可以實(shí)現(xiàn)對工地的三維查看和漫游。

隧道事故仿真體驗(yàn)系統(tǒng)能夠使體驗(yàn)者身臨其境地感受實(shí)際生活中難以體驗(yàn)的場景。多感知性、交互性、真實(shí)性能夠給予體驗(yàn)者深刻的印象，強(qiáng)化體驗(yàn)者對隧道施工中安全事故的感性認(rèn)識(shí)，從而有效避免隧道施工中事故的發(fā)生。

其中，多感知性指的是除了具有視覺感知外，還有聽覺、觸覺及運(yùn)動(dòng)感知。交互性指的是體驗(yàn)人員可以對軟件模擬環(huán)境中的物體進(jìn)行交互，如可拿起滅火器滅火。真實(shí)性指的是軟件模塊真實(shí)模擬現(xiàn)實(shí)世界物理運(yùn)動(dòng)。

二、隧道與橋梁工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的教學(xué)優(yōu)勢

（一）設(shè)計(jì)了全方位系統(tǒng)化的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目來滿足多項(xiàng)實(shí)訓(xùn)需求

1.在橋梁識(shí)圖模塊，把空心板梁橋和T梁橋兩種橋型的上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、橋面系所有結(jié)構(gòu)都展示了出來，展示包含外形3D構(gòu)造和內(nèi)部鋼筋3D構(gòu)造。可滿足橋梁構(gòu)造、識(shí)圖實(shí)訓(xùn)等課程的教學(xué)及實(shí)訓(xùn)。

2.在施工能力訓(xùn)練模塊，共有橋梁施工、隧道施工、道路施工、路橋檢測等模塊的58個(gè)施工技能訓(xùn)練項(xiàng)目，系統(tǒng)地涵蓋了典型橋梁、隧道、道路施工的整個(gè)施工流程，可以滿足橋梁施工、隧道施工、公路施工、公路檢測、施工實(shí)習(xí)等課程的教學(xué)及實(shí)訓(xùn)要求。

3.在虛擬項(xiàng)目部與隧道漫游模塊，包含隧道洞口漫游、隧道內(nèi)部漫游、拌合站漫游、鋼筋加工廠漫游、項(xiàng)目部漫游等6個(gè)模塊，還原了隧道的施工現(xiàn)場。讓學(xué)生身臨其境地體驗(yàn)施工現(xiàn)場，可滿足認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)的需求。

4.在隧道事故仿真VR體驗(yàn)?zāi)K，包含隧道常見的6項(xiàng)事故，可滿足施工安全課程“隧道”部分的教學(xué)及實(shí)踐。

而這些項(xiàng)目在實(shí)際中受到場地、資金等的限制，往往不能開展，形成了重理論、輕實(shí)踐的情況，而有了系統(tǒng)化的虛擬仿真軟件之后，可以把技能訓(xùn)練貫穿于從課程教學(xué)到實(shí)踐教學(xué)的各環(huán)節(jié)，全面培養(yǎng)學(xué)生的技能。

（二）高仿真動(dòng)畫展示標(biāo)準(zhǔn)施工工藝，以對接行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

依托于真實(shí)工程，3D還原出橋隧工程典型結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)施工工藝。采用高仿真動(dòng)畫的方式展示施工細(xì)節(jié)，并以文字和語音加以解說，重現(xiàn)施工場景。工藝流程按照國家規(guī)范、施工工藝標(biāo)準(zhǔn)施工，根據(jù)所提供的施工圖紙真實(shí)還原施工步驟，做到了教學(xué)過程與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的對接。

（三）采用游戲通關(guān)的方式進(jìn)行施工能力訓(xùn)練，以提升學(xué)習(xí)興趣

施工工藝展示模塊遵循分項(xiàng)工程結(jié)構(gòu)展示→施工準(zhǔn)備（場地準(zhǔn)備、資源準(zhǔn)備和技術(shù)準(zhǔn)備）→施工流程→操作步驟的任務(wù)表達(dá)方式，進(jìn)入單個(gè)任務(wù)模塊下進(jìn)行學(xué)習(xí)操作時(shí)，操作任務(wù)本身需以案例工程為依托，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場施工工藝流程，以具體化施工步驟的方式進(jìn)行，學(xué)生必須調(diào)取系統(tǒng)為當(dāng)前任務(wù)所配置的施工機(jī)具、材料，工具與材料放在相對應(yīng)的位置才能進(jìn)行下一步，而且每成功地做完一步會(huì)得到相應(yīng)的分?jǐn)?shù)，最終一步一步完成該項(xiàng)施工操作任務(wù)。在切換到考評模式時(shí)會(huì)出現(xiàn)該項(xiàng)目所用到的試題，答完試題后關(guān)閉試題，然后進(jìn)行動(dòng)畫操作。操作完提交成績可以得出在考評模式下所得到的相應(yīng)分?jǐn)?shù)。這有點(diǎn)類似于通關(guān)游戲，學(xué)生完成后會(huì)比較有成就感，也能提高學(xué)生的實(shí)訓(xùn)興趣。

同時(shí)在進(jìn)行每個(gè)任務(wù)時(shí)，可以點(diǎn)擊“工作內(nèi)容”“崗位職責(zé)”按鈕查看該任務(wù)工作內(nèi)容及其崗位職責(zé)（用文字信息展示現(xiàn)場施工技術(shù)人員崗位職責(zé)，包括技術(shù)員、安全員、試驗(yàn)員、測量員、資料員等），做到了技能訓(xùn)練與崗位職責(zé)的對接。

（四）立體化多視角展示結(jié)構(gòu)構(gòu)造，以幫助學(xué)生理解復(fù)雜結(jié)構(gòu)

軟件采用三維仿真技術(shù)，按照實(shí)際工程等比設(shè)計(jì)，依照圖紙模擬出橋隧結(jié)構(gòu)3D模型，真實(shí)再現(xiàn)施工場景。提供放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、點(diǎn)選漫游等功能，在典型位置提供構(gòu)建模型內(nèi)部剖切圖。提供構(gòu)件列表或構(gòu)件樹形菜單，可按構(gòu)件名稱快速查找和選擇構(gòu)件，選中部分構(gòu)件可單獨(dú)顯示或進(jìn)行局部展示，并且能進(jìn)行消隱或者透明顯示操作（以便顯示內(nèi)部鋼筋）。能夠?qū)摻詈皖A(yù)應(yīng)力鋼筋整體呈現(xiàn)、局部呈現(xiàn)、單根呈現(xiàn)。在識(shí)圖實(shí)訓(xùn)和施工實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，點(diǎn)選漫游可以有助于學(xué)生理解橋梁、隧道等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的立體構(gòu)造及內(nèi)部鋼筋的構(gòu)造，幫助學(xué)生更容易看懂施工圖紙。

（五）借助VR技術(shù)使學(xué)生身臨其境體驗(yàn)工程事故，以增強(qiáng)安全意識(shí)

隧道事故仿真體驗(yàn)系統(tǒng)主要是以三維的方式模擬隧道洞口仰坡坍塌、洞頂塌方、突水突泥、瓦斯爆炸、隧道內(nèi)火災(zāi)、機(jī)械傷害6種事故場景，能夠使體驗(yàn)者身臨其境地感受實(shí)際生活中難以體驗(yàn)的場景。這種猶如親臨現(xiàn)場的災(zāi)難場景給體驗(yàn)者極大的沖擊，加深體驗(yàn)者對隧道施工中安全事故的感性認(rèn)識(shí)，從而產(chǎn)生敬畏之心，在工作中能有意識(shí)地避免隧道施工事故的發(fā)生。

三、隧道與橋梁工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在教學(xué)中的應(yīng)用及效果

（一）在公路隧道施工技術(shù)課程中的應(yīng)用

公路隧道施工技術(shù)是道路橋梁工程技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)核心課，主要講授隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造及施工方法。課程總學(xué)時(shí)50學(xué)時(shí)，包含課內(nèi)實(shí)訓(xùn)10學(xué)時(shí)，在以往課內(nèi)實(shí)訓(xùn)很難進(jìn)行，因?yàn)樗淼拦こ掏ǔＴ谏絽^(qū)，遠(yuǎn)離城市，很難做到去施工現(xiàn)場參觀學(xué)習(xí)，更不要說施工操作了。所以通常都是采用施工動(dòng)畫或者工程視頻來輔助理論教學(xué)，而學(xué)生往往興趣不濃，也無法得到技能訓(xùn)練。虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)能很好地解決了這一問題。把這10個(gè)課時(shí)的技能訓(xùn)練安排為虛擬仿真實(shí)訓(xùn)，在課內(nèi)就可以進(jìn)行。實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目有隧道漫游、隧道超前支護(hù)管棚施工、隧道淺埋暗挖超前小導(dǎo)管施工、隧道開挖、隧道爆破施工、洞口爆破安全防護(hù)施工、通風(fēng)施工、明洞施工、初期支護(hù)施工、二襯支護(hù)施工10個(gè)項(xiàng)目的技能訓(xùn)練。涵蓋了從隧道結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)到開挖、爆破、支護(hù)的方方面面，全面訓(xùn)練了學(xué)生的技能，加深了學(xué)生對知識(shí)的掌握，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得了良好的效果。

（二）在橋梁施工技術(shù)課程中的應(yīng)用

橋梁施工技術(shù)是道路橋梁工程技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)核心課，主要講授橋梁結(jié)構(gòu)施工方法。課程總學(xué)時(shí)50學(xué)時(shí)，包含課內(nèi)實(shí)訓(xùn)10學(xué)時(shí)，與隧道工程一樣，橋梁工程往往也遠(yuǎn)離城市，即使周邊有在建橋梁可以參觀學(xué)習(xí)，也只是某一種橋型，無法得到全面的技能訓(xùn)練。但是利用虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，可以開設(shè)從下部結(jié)構(gòu)到上部結(jié)構(gòu)再到橋面系的各種橋型的16個(gè)項(xiàng)目的技能訓(xùn)練。如樁基礎(chǔ)施工、擴(kuò)大基礎(chǔ)施工、橋墩大體積混凝土施工、懸索橋錨錠施工、橋墩施工、橋梁預(yù)制與吊裝、后張法預(yù)應(yīng)力梁施工、先簡支后連續(xù)橋梁體系轉(zhuǎn)換、水泥混凝土橋面施工、懸索橋主塔施工、斜拉橋主塔施工、懸索橋懸索系統(tǒng)安裝施工、合攏段施工橋面系轉(zhuǎn)換、斜拉橋斜拉索及主梁施工等，從使用效果來看，這些項(xiàng)目全面訓(xùn)練了學(xué)生的實(shí)踐技能，取得了良好的效果。

（三）在橋梁構(gòu)造課程中的應(yīng)用

橋梁構(gòu)造是道路橋梁工程技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)核心課，主要講授橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造。課程總學(xué)時(shí)50學(xué)時(shí)，包含課內(nèi)實(shí)訓(xùn)10學(xué)時(shí)。橋梁結(jié)構(gòu)由上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、橋面系統(tǒng)組成，結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜，橋型多樣，內(nèi)部鋼筋更是復(fù)雜。如果只是看一些視頻學(xué)生也可以理解外部概貌，但是無法理解內(nèi)部的鋼筋構(gòu)造。如果學(xué)生不懂內(nèi)部鋼筋構(gòu)造，就很難看懂施工圖，這樣可能會(huì)讓學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣。而虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的識(shí)圖模塊，就可以解決這一問題。識(shí)圖模塊主要包含空心板橋和T梁橋兩種典型橋型。不僅展示外部結(jié)構(gòu)，而且展示內(nèi)部的鋼筋。提供放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、點(diǎn)選漫游等功能，能夠?qū)摻詈皖A(yù)應(yīng)力鋼筋整體呈現(xiàn)、局部呈現(xiàn)、單根呈現(xiàn)。學(xué)生可以邊看圖紙邊操作軟件看立體圖，非常有助于理解復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及識(shí)圖能力。

（四）在安全工程課程中的應(yīng)用

安全工程是道橋?qū)I(yè)的一門專業(yè)拓展課，在以往教學(xué)中，全部為理論教學(xué)，但是施工安全對每個(gè)工程人來說都是極其重要的。而隧道工程是事故發(fā)生概率較高的工程，一般也很難體驗(yàn)到真正的事故現(xiàn)場。因此，建設(shè)了“隧道施工事故VR仿真體驗(yàn)?zāi)K”，并安排了2學(xué)時(shí)讓學(xué)生進(jìn)行事故仿真體驗(yàn)。體驗(yàn)內(nèi)容為隧道洞口仰坡坍塌、洞頂塌方、突水突泥、瓦斯爆炸、隧道內(nèi)火災(zāi)、機(jī)械傷害6種場景。體驗(yàn)需要佩戴VR眼鏡，學(xué)生身臨其境感受實(shí)際生活中難以體驗(yàn)的場景，反應(yīng)相當(dāng)激烈，這種強(qiáng)化的體驗(yàn)?zāi)茏寣W(xué)生對隧道施工中安全事故的印象非常深刻，從而產(chǎn)生敬畏之心，這就能很好地避免隧道施工中事故的發(fā)生，教學(xué)效果良好。

（五）在認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)課程中的應(yīng)用

認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)是道路橋梁工程技術(shù)專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)課程之前開設(shè)的一門實(shí)訓(xùn)課。一般為一周時(shí)間，主要是外出觀看認(rèn)識(shí)道路、橋梁、隧道等工程的結(jié)構(gòu)。一般都是在市區(qū)內(nèi)或者相鄰的縣市去參觀。道路工程、橋梁工程很容易找到參觀地點(diǎn)及各類形式，學(xué)生在參觀完會(huì)得到比較全面的認(rèn)識(shí)。但是隧洞工程就不一樣了，首先地點(diǎn)比較遠(yuǎn)，其次隧道內(nèi)部不能停留，一個(gè)隧道坐在車內(nèi)幾分鐘就過去了，基本達(dá)不到認(rèn)識(shí)的效果，這一直是認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)的短板。有了隧道與橋梁工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，這一問題就得到了很好的解決。在虛擬項(xiàng)目部與隧道漫游模塊，可實(shí)現(xiàn)隧道洞口漫游、隧道內(nèi)部漫游、拌合站漫游、鋼筋加工廠漫游、項(xiàng)目部漫游等，可點(diǎn)擊銘牌查看各部分的構(gòu)造，而且洞內(nèi)還分段展示了隧道內(nèi)部的噴射混凝土、二次襯砌、鋼筋、鋼拱架等的構(gòu)造。學(xué)生實(shí)訓(xùn)完不僅對整個(gè)隧洞施工現(xiàn)場有全面的認(rèn)識(shí)，而且對隧道的結(jié)構(gòu)組成有清楚的認(rèn)識(shí)，學(xué)習(xí)興趣濃厚，效果良好。

除了上述課程，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)還在圖紙識(shí)讀實(shí)訓(xùn)、施工綜合實(shí)訓(xùn)、公路檢測實(shí)訓(xùn)、公路施工實(shí)訓(xùn)、測量實(shí)訓(xùn)中起到了舉足輕重的作用，尤其是在無法外出實(shí)習(xí)的情況下，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)解決了很多實(shí)訓(xùn)難題。另外，在我校開展的對外培訓(xùn)中，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心也發(fā)揮了很大的作用，比如實(shí)訓(xùn)中心承擔(dān)了我區(qū)承辦的“一帶一路”發(fā)展中國家基礎(chǔ)設(shè)施研修班的部分培訓(xùn)任務(wù)，學(xué)員對我校的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)興趣很濃，收獲了多國學(xué)員的好評。

四、結(jié)語

本文介紹了我院建設(shè)的隧道與橋梁工程虛擬仿真系統(tǒng)的四大模塊內(nèi)容與功能，即橋梁識(shí)圖模塊、橋隧施工仿真模塊、虛擬項(xiàng)目部與隧道漫游模塊、隧道事故仿真VR體驗(yàn)?zāi)K；分析了虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在教學(xué)中具有的五大優(yōu)勢，即全方位系統(tǒng)化的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、高仿真動(dòng)畫展示的標(biāo)準(zhǔn)施工工藝、通關(guān)游戲的訓(xùn)練方式、立體化多視角的結(jié)構(gòu)展示、身臨其境的體驗(yàn)方式；總結(jié)了虛擬仿真系統(tǒng)在隧道施工、橋梁施工、橋梁構(gòu)造、安全工程、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)等多門課程教學(xué)中的應(yīng)用及產(chǎn)生的良好效果。證實(shí)了虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在高職學(xué)生技能訓(xùn)練方面的優(yōu)勢。本文可為職業(yè)院校實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式的選擇提供參考，也可為職業(yè)院校高素質(zhì)技術(shù)技能人才的培養(yǎng)提供思路。

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◎編輯 鄭曉燕