【摘 要】文章針對現(xiàn)實教學(xué)需求，以“模塊化、層次化”理念為根本指引，提出了虛擬仿真實驗教學(xué)體系建設(shè)的總體思路及體系內(nèi)容，以促進學(xué)生實踐技能和創(chuàng)新能力的雙重提升。

【關(guān)鍵詞】土建 虛擬仿真 實驗教學(xué) 應(yīng)用型人才

中圖分類號：G642；TU-4 文獻標識碼：A

土建專業(yè)作為高校設(shè)定的重要學(xué)科內(nèi)容，對于學(xué)生實踐能力培養(yǎng)有著較高的要求，對于虛擬仿真實驗教學(xué)體系建設(shè)有著更迫切的需求。文章根據(jù)土建專業(yè)實驗教學(xué)的特點，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)實需求，以虛擬實驗與真實實驗相互補充的形式，構(gòu)建完成了“三層次、四模塊、五結(jié)合”的教學(xué)體系，以此推進土建專業(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

虛擬仿真實驗教學(xué)體系應(yīng)該以人為核心，從學(xué)生理論與實踐技能的仿真培訓(xùn)出發(fā)，根據(jù)不同難度層次、不同知識內(nèi)容和不同實現(xiàn)方式，來構(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、施工、監(jiān)督及管理等多種理論知識與實驗內(nèi)容，并將基礎(chǔ)概念、實驗教學(xué)及科研創(chuàng)新有效融合在一起，以此為學(xué)生提供全面、多方位的實驗教學(xué)環(huán)境，開拓其視野，激發(fā)其開拓創(chuàng)新精神，促進實踐應(yīng)用技能的加速提升。

2.依托科研項目，促進教學(xué)實踐性的提升

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

3.強化校企合作，優(yōu)化實驗教學(xué)的基礎(chǔ)

校企合作是土建專業(yè)實驗教學(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，整合校外實踐教學(xué)資源和內(nèi)容，突破傳統(tǒng)教學(xué)模式在時空和地域上的限制，讓學(xué)生深入到企業(yè)去了解、認知、體驗和完成各重大工程項目的設(shè)計、施工及監(jiān)管等多方面內(nèi)容，并通過虛擬仿真實驗平臺去模擬與驗證，同時還要積極引入企業(yè)教師隊伍，并促進其與校內(nèi)教師的深度融合和互補，內(nèi)引外聯(lián)、專兼結(jié)合，從而為虛擬仿真實驗教學(xué)提供人力資源保障，優(yōu)化土建實驗教學(xué)的基礎(chǔ)。

土建虛擬仿真實驗教學(xué)體系的構(gòu)建

虛擬仿真實驗教學(xué)體系的構(gòu)建過程在注重基礎(chǔ)性課程與應(yīng)用能力的前提下，秉承“虛實結(jié)合、教研融合、開放共享”的理念，將理論與實踐教學(xué)、教學(xué)與科研、虛擬仿真與真實實驗有效結(jié)合在一起，依托科研基地，將高水平的科研項目轉(zhuǎn)換為實踐教學(xué)內(nèi)容，將校外企業(yè)重大工程實踐融入實驗教學(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，實現(xiàn)教學(xué)資源與仿真實驗的開放與共享，促進教師隊伍的建設(shè)，進而實現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐技能的雙重提升，由此，構(gòu)建了面向土建專業(yè)的“三層次、四模塊、五結(jié)合”的教學(xué)體系，如圖1所示。

圖1 土建虛擬仿真實驗教學(xué)體系

“三層次”是依照學(xué)生認知規(guī)律和實踐教學(xué)需求，將實驗教學(xué)內(nèi)容細分為基礎(chǔ)演示仿真、綜合與設(shè)計仿真、創(chuàng)新與前沿仿真等三個層次。

1.基礎(chǔ)演示仿真是教師根據(jù)實踐教學(xué)內(nèi)容進行示范性演示，從而讓學(xué)生對土建相關(guān)知識和實踐內(nèi)容有個基本的認知與了解。

2.綜合與設(shè)計仿真則是在學(xué)生對基礎(chǔ)概念和操作規(guī)則形成基本認知之后，根據(jù)實驗教學(xué)內(nèi)容自主選擇實驗設(shè)備和項目進行的綜合性設(shè)計與實驗。

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

“四模塊”是依據(jù)專業(yè)知識體系及工程實踐規(guī)律所進行的教學(xué)體系劃分，其包括土木工程設(shè)計、施工、監(jiān)管與創(chuàng)新實踐等四個模塊。

1.土木工程設(shè)計：該模塊是實驗教學(xué)實施的基礎(chǔ)和前提，能夠幫助學(xué)生認識和掌握當前的主流工程技術(shù)、施工方法及綠色環(huán)保材料等土建知識內(nèi)容，從而根據(jù)現(xiàn)實實踐需求，預(yù)先做好工程規(guī)劃、細化步驟，以為未來工程實踐打好基礎(chǔ)。

2.土木工程施工：土建專業(yè)知識繁雜而多樣，對于實操性較強的機械設(shè)備、施工工藝及施工技術(shù)需要設(shè)定專門的實驗?zāi)K進行預(yù)先仿真與實驗，且專業(yè)材料的選擇、施工場地的測量等，均需要有豐富的實踐經(jīng)驗作為支撐，將這些融入虛擬仿真實驗教學(xué)體系是有效對接人才培養(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、檢驗與管理等內(nèi)容，并通過融入現(xiàn)代化、信息化技術(shù)方法，以計算機、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為支撐，促進工程質(zhì)量監(jiān)控、測評及預(yù)警體系的研究與實驗。

4.土木工程創(chuàng)新實踐：虛擬實驗教學(xué)應(yīng)該緊跟社會發(fā)展需求，強化人才培養(yǎng)的時效性，土建知識更新速度快，工程實踐中技術(shù)、材料和工藝的創(chuàng)新發(fā)展持續(xù)進行，仿真實驗教學(xué)應(yīng)該與時俱進，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐操作能力提供實驗平臺。

“五結(jié)合”則是以土建實踐知識內(nèi)容獲取路徑為劃分依據(jù)，將其與理論課程、實體實驗、科研項目、實踐工程及企業(yè)實踐等相結(jié)合。

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

2.與實體實驗相結(jié)合：在基礎(chǔ)實驗之外，土木工程結(jié)構(gòu)分析、施工工藝、建筑材料及施工技術(shù)等土建知識的應(yīng)用與實踐離不開實體實驗的支撐，將實體實驗內(nèi)容融入虛擬仿真實驗教學(xué)體系中，能夠更有效地整合多種實驗教學(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)用能力和實踐操作能力。

3.與科研項目相結(jié)合：科研項目是根據(jù)工程實踐進行的創(chuàng)新研究，是從已知出發(fā)，通過理論或?qū)嶒灧椒ㄌ剿魑粗淙诤狭爽F(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，虛擬仿真實驗中將最新科研成果轉(zhuǎn)化為實驗內(nèi)容，能夠更精準地把握土建學(xué)科未來發(fā)展方向、實踐性、應(yīng)用性等特點，從而提升實驗教學(xué)的針對性和實效性。

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

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

結(jié)束語

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

參考文獻：

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