基于“虚拟仿真技术”构建本科实训教学体系的改革与实践-2019年精选作文

基于“虚拟仿真技术”构建本科实训教学体系的改革与实践

一、引言

随着土木工程专业社会地位的逐渐提高，在新课程改革的大背景下，“虚拟仿真技术”作为高等院校土木工程专业普遍采用的主要教学手段，在其实训教学建设中发挥了重大的作用。目前，我国高等院校肩负着沉重的人才培养重任，但部分高校的实训教学体系依然存在严重的形式主义倾向，高校学生的实际应用能力和学习创新能力不足是当前人才培养的主要问题。为此，结合土木工程专业具体的教学实训现状，探究“虚拟仿真技术”下高等院校本科实训教学体系的构建与实践具有重大的现实意义。 二、构建实训教学体系的现实问题

1.难以建设优越的实验环境。土木工程专业作为工程与建筑类行业的重要建设内容，其实验的完成要求决定了实验环境的重要性。土木工程类专业的实验活动大多在室外进行，因此，实验环境便成为了实验质量的重大影响因素，尤其是众多危险性的实验项目，使得本科生无法身体力行的参与其中，因此，造成了学生实训基础差、实验能力弱等的种种现实问题。

2.无法配备满意的实验设备。土木工程专业旨在培养能够在道路、房屋、矿井、桥梁、隧道、港口、水电站等领域进行设计、研究、规划的综合性专业化高技能人才。一般而言，土木工程专

业的实验设备的体积大、费用高、操作繁琐，给实际的实验活动带来了诸多烦恼和挑战，同时，昂贵的设备开支也让各大高校产生了深重的财务压力。

3.不能满足实践性的课程要求。目前，?魍车牟僮骰?制仍然占据土木虚拟仿真实训教学的主要位置，高校大学生进行实地操作的机会少之又少，究其原因，这与高校、教师的实践认知错误存在莫大的联系。目前，社会需要的是拥有较高专业技能的综合性技术人才，而土木工程专业的技术人才需要经过长时间的培训与练习才能真正上岗，因此，更加需要大量的实践机会进行实际操作，实践是人才培养的必备环节，并不是为了装饰教学的一种华丽手段。

三、虚拟仿真实验概述

1.虚拟仿真实验的内涵。虚拟仿真实验以虚拟仿真技术为操作基础，虚拟仿真技术旨在运用计算机强大的数据处理功能，将抽象事物进行具体的虚拟与仿真，并通过搭建整体化的运行系统，调试具体的目标对象以及不断修改创新模拟对象等步骤进行实际的动态仿真实验。在虚拟仿真技术、互联网信息平台、虚拟仿真实验项目的支撑下，虚拟仿真实验才得以正常进行。 2.虚拟仿真实验教学的必要性。根据上文分析可知，本科阶段的土木工程专业建设存在诸多实际问题，为了切实解决专业教学与实践脱节的首要难题，及时化解学生实践创新能力提升与实训教学方式落后之间的尴尬局面，结合本科生的实际学习情况、

具体课程安排以及未来建设趋势，运用虚拟仿真技术、互联网信息平台以及现有的实验资源、系统的教学理论进行虚拟仿真实验实训教学，对培养优秀的专业型建筑人才具有莫大的推进作用。虚拟仿真实验教学平台具有浓缩性、独立性以及便捷性的显著优势，与传统的实验设备相比，虚拟仿真实验设备的体积较小，操作简单，实验耗资较传统实验明显下降，体现了良好的经济性优势。另外，虚拟仿真实验教学将室内教学与室外教学充分结合起来，可以具体形象地模拟一切可操作的室外客观实验，不仅大大提高了实验的安全性能，也提高了学生的实验积极性，加深了学生对具体实验的理解，便于学生开展一系列的创新性延伸实验。 四、实践教学体系的创新发展模式

1.利用虚拟仿真技术，完善实训教学体系建设。针对各大高校土木工程专业虚拟仿真实验的总体建设现状，建立土木工程虚拟仿真实验教学指导基地，建立专业的管理平台，实现院校结合的一体化管理。将基础性课程与专业性课程有机结合，围绕各大高校基础性课程的主要学习内容，包括理论力学、房屋建筑学、材料力学、结构力学、流体力学等，主要应用于建筑工程、环境工程、道路工程、城市建设工程等的基础性实训练习；而建筑结构工程、地基基础建设工程、荷载结构工程、项目管理等专业的虚拟仿真教学实验则主要应用于更加专业化的课程练习中。 2.结合虚拟仿真平台，实现实训教学体系创新。 ①实训课程的设置。在具体的课程设置上，建筑材料与力学、房屋建筑学、

工程测量是主要的虚拟仿真实验内容。具体看来，建筑材料与力学虚拟仿真实验主要根据“工程力学”、“建筑结构”以及“建筑材料设计原理”进行具体的课程开发，主要对钢筋、混凝土、砖等常用土木材料的力学性能进行详细的实验分析和具体的模拟演示，解决了传统实验模拟时间长、耗费资源多等现实缺陷；房屋建筑学主要用于各类建筑的设计与开发过程中，其具体的实训内容包括民用建筑和工业建筑的不同材料仿真实验，学生通过自己动手实验，学习各种建筑的结构组成、受力情况、建构要求以及不同材料的连接方式等，从而形成对结构力学的整体认知；工程测量主要用于各项工程类课程的测量与开发过程中，具体包括高度测量、角度测量、标线测量、差异测量等，这种测量可以通过动态性曲线，动态画面进行虚拟仿真模拟，将视频、曲线、数据、文字有机结合，不但节省了大量的实验费用，也可以让学生更加详细具体的了解测量原理、设计方法、实验步骤以及优化策略，有利于提高广大学生的学习兴趣，取得更佳的教学效果。②实训课程的管理模式。基于实践性与创新性的发展要求，土木工程专业的实训课程应该同时具备设计性与综合性的建设特点。建立“创新式课堂教学、实践教学、课外活动反哺教学”的全方位、立体式实践课程教学体系，实行“启发式、探究式、讨论式、参与式”的课堂教学模式，在课堂教学中创设开放的教学环境与教学氛围，引导学生主动学习、主动思考和主动实践，并能将日常所学的基础性知识切实应用于虚拟仿真实验当中，培养学生自

主探索、合作探究、开拓创新以及不断优化的专业能力。 3.合理开发虚拟仿真实训基地，做好充分的实践准备。开发固定的实训教学基地是高校土木工程专业人才培养的重要建设手段，虽然人才的定向培养缺乏一定的灵活性与敏捷性，但是可以更加快速地实现高校的人才培养目标。目前，众多高校的土木工程虚拟仿真实验已经成为了本专业的实验建设主要手段，因此，高校可以建立配套的仿真实训基地，具体可分设实验仿真空间站、实训基地、实训车间等。另外，有的高校位于经济发达地区，也可以充分利用其有利的位置优势和产业资源，与更多的企业合作开辟实践教学基地，为学生寻找更多的实践机会和更加广阔的发展平台，从而拟定初步的专业人才培养计划。 另外，在具体的实训过程中，要注意为学生营造一个良好的实训环境，利用实物虚拟与计算机虚拟两种主要的实训手段，达到理论学习与实际演练完美结合的理想境界。例如，在进行民用建筑的安全性能进行具体测验时，就要对材料的实际强度、物理性能以及建筑物整体的承载能力等进行具体的参数检验与模拟演示。在此过程中，学生可以在专门的实训基地进行综合性模拟实验，并能在教师的帮助下独立进行实验数据的处理，借助数据处理软件详细分析并得出建筑物的安全系数，对影响建筑物安全性能的主要因素进行具体的探讨与研究。 五、结束语

土木工程是一项特色的工程与建筑学专业，高校的土木工程

专业涉及一切与水、土、文化有关的基础建筑内容，在实际的建设过程中，需要结合现代化的企业发展目标，灌输先进的实训教学理念，不断拓展全新的教育教学途径。本文基于先进的“虚拟仿真技术”，在宏观分析土木工程虚拟仿真实训教学问题的基础上，对土木工程专业实训教学体系的构建与创新进行了深入的探讨，希望能为土木工程专业的实训教学体系创新提供有效的改革途径。