虛擬仿真技術(shù)在市政專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

劉亞雙

（蘇州建設(shè)交通高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 蘇州 215104）

虛擬仿真技術(shù)在市政專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

劉亞雙

（蘇州建設(shè)交通高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 蘇州 215104）

職業(yè)教育是以就業(yè)為導(dǎo)向的教育，技能教育是職業(yè)教育的核心問題，如何更好的完成高職院校市政工程技術(shù)專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是當(dāng)前的重要問題。隨著虛擬仿真技術(shù)的快速發(fā)展和在高職院校實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用，極大地加快了教育現(xiàn)代化的進(jìn)程，提高了實(shí)訓(xùn)教學(xué)的水平和質(zhì)量，對實(shí)訓(xùn)教學(xué)本身的發(fā)展也有著非常重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義，該技術(shù)也可在市政工程技術(shù)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中得到應(yīng)用。

虛擬仿真技術(shù)；市政工程技術(shù)；實(shí)踐教學(xué)

職業(yè)學(xué)校市政工程技術(shù)專業(yè)課程教學(xué)是融專業(yè)理論基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)與實(shí)踐教學(xué)于一體的學(xué)科，具有較強(qiáng)的實(shí)踐性。面向企業(yè)、市場根據(jù)其所需，強(qiáng)化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)功能，為企業(yè)與市場培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型實(shí)用人才，是當(dāng)前市政工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)的主要任務(wù)。市政工程專業(yè)人才的培養(yǎng)離不開技能的實(shí)訓(xùn)，但是由于施工檔期、條件、交通、安全等條件的限制，大多數(shù)的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)不得不在校內(nèi)解決，然而校內(nèi)實(shí)訓(xùn)也僅限于土工實(shí)訓(xùn)、鋼筋實(shí)訓(xùn)、砌筑實(shí)訓(xùn)等一些基本的基礎(chǔ)操作，并沒有涉及到像樁基礎(chǔ)的施工一樣的整個(gè)工程施工操作流程及施工工藝，而對于市政工程專業(yè)，道路的施工技術(shù)、管道的施工技術(shù)以及橋涵的施工技術(shù)這三門專業(yè)課程的實(shí)踐教學(xué)對于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能來說是至關(guān)重要的，如何實(shí)現(xiàn)這三門課程的實(shí)踐教學(xué)是我們職業(yè)教育市政工程專業(yè)要重點(diǎn)考慮的問題。

一、虛擬仿真教學(xué)及其特點(diǎn)

虛擬仿真教學(xué)[1]是隨著計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和仿真技術(shù)在教育中的應(yīng)用而逐漸發(fā)展起來的一種計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)方式。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[2]是采用以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技生成逼真的視、聽、觸覺等一體化的虛擬環(huán)境。用戶借助必要的設(shè)備以自然的方式與虛擬世界中的物體進(jìn)行交互并相互影響，從而獲得身臨其境的感受和體驗(yàn)。虛擬仿真教學(xué)就是基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所生成的虛擬仿真環(huán)境，并依據(jù)真實(shí)環(huán)境中的相關(guān)理論和實(shí)踐操作規(guī)程在虛擬仿真環(huán)境中進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)、操作、驗(yàn)證和運(yùn)行等的教學(xué)方式。

虛擬仿真教學(xué)技術(shù)以提高學(xué)生的技能水平為核心，具有如下特點(diǎn)[3]。

1.打破時(shí)空限制，具有靈活性。虛擬仿真教學(xué)可以擺脫傳統(tǒng)現(xiàn)場教學(xué)地點(diǎn)固定、時(shí)間有限、設(shè)備不足和內(nèi)容難改的局面，學(xué)生只要在計(jì)算機(jī)中安裝了虛擬仿真軟件，就可以把虛擬仿真教學(xué)延伸到教室、宿舍甚至家庭，隨時(shí)隨地的運(yùn)用虛擬仿真教學(xué)軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)和探索，突破了時(shí)間和空間的限制，使學(xué)習(xí)變得更加靈活。

2.節(jié)約教學(xué)成本，具有高效性。虛擬仿真教學(xué)與實(shí)物教學(xué)相比，設(shè)備和資金投入少，更新、維護(hù)方便。學(xué)生在虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)上，無需完成實(shí)物教學(xué)中的許多重復(fù)性工作，縮短了學(xué)生完成工作任務(wù)的時(shí)間。同時(shí)，針對存在的問題還可進(jìn)行反復(fù)的操作訓(xùn)練，也不用考慮設(shè)備的損壞和材料的消耗，極大地節(jié)約教學(xué)成本，提高了學(xué)習(xí)效率。

3.避免各種危險(xiǎn)，具有安全性。眾所周知，土工工程等企業(yè)由于生產(chǎn)規(guī)模龐大，并且具有高溫、環(huán)境惡劣、噪聲高、施工條件復(fù)雜多等特點(diǎn)，使現(xiàn)場教學(xué)存在較大的危險(xiǎn)。而虛擬仿真教學(xué)，可以使學(xué)生沉浸在仿真實(shí)訓(xùn)室的虛擬仿真環(huán)境中，身臨其境地去完成各種危險(xiǎn)的或?qū)θ梭w有害的操作，而不用擔(dān)心操作失誤所帶來的各種危險(xiǎn)，消除學(xué)生的思想顧慮，減少誤操作的幾率，提高操作質(zhì)量。

4.激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，具有自主性。虛擬仿真教學(xué)可以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。學(xué)生在虛擬仿真教學(xué)環(huán)境中，自主控制學(xué)習(xí)行為，完成學(xué)習(xí)任務(wù)，在自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)的過程中獲得全新的感受，啟發(fā)學(xué)生思維，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，充分體現(xiàn)學(xué)習(xí)的自主性。

這些特點(diǎn)有益于教師的實(shí)訓(xùn)教學(xué)和學(xué)生專業(yè)核心技能的訓(xùn)練，為解決職業(yè)教育面臨的實(shí)訓(xùn)難、實(shí)習(xí)難和就業(yè)難等問題開辟了一條新思路。

二、虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀

虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)技術(shù)源于國外，在國外已經(jīng)取得廣泛的應(yīng)用，也發(fā)展到了一個(gè)相對較高的水平。國內(nèi)高職院校也在大力發(fā)展虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)，并取得了一定的進(jìn)展，很多高職院校都建立了虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室。一些社會(huì)資源也投入到虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟件的開發(fā)之中，專門從事虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)的企業(yè)也應(yīng)運(yùn)而生。

目前，高職院校很多專業(yè)，如數(shù)控技術(shù)、焊接技術(shù)、機(jī)電技術(shù)、食品加工、服裝設(shè)計(jì)等專業(yè)都引入了虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式[4]。國內(nèi)陸續(xù)成立了一些開發(fā)虛擬仿真教學(xué)軟件的公司，開發(fā)出一些仿真教學(xué)軟件平臺(tái)，如廣州迪客信息科技有限公司為物流、市場營銷和電子商務(wù)等專業(yè)提供了虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟件。部分高職院校采購了虛擬仿真軟件公司的產(chǎn)品，為學(xué)校虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)的發(fā)展注入了新的活力。

隨著虛擬仿真實(shí)訓(xùn)技術(shù)的發(fā)展，實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)訓(xùn)教學(xué)手段、實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備也將發(fā)生新的變革，傳統(tǒng)的校內(nèi)、外實(shí)訓(xùn)基地模式也將向著校內(nèi)、外實(shí)訓(xùn)基地與虛擬仿真實(shí)訓(xùn)相結(jié)合的實(shí)訓(xùn)模式方向發(fā)展。只有制訂虛實(shí)結(jié)合、融人信息化要素的實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)方案，才能符合職業(yè)教育教學(xué)技能實(shí)訓(xùn)規(guī)律，實(shí)現(xiàn)智能化實(shí)訓(xùn)教學(xué)的目的，使學(xué)生提早了解工廠、了解崗位、了解工作環(huán)境。虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟件可以再現(xiàn)崗位、現(xiàn)場、作業(yè)過程，為職業(yè)教育課程改革提供了重要的支撐。

虛擬仿真教學(xué)的另一個(gè)重要功能是它能夠滿足學(xué)生自我測試學(xué)習(xí)成績的客觀需求[5]，同時(shí)，教師也可以通過隨機(jī)搜索達(dá)到即時(shí)考核的目的，隨時(shí)監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，分析學(xué)生在線學(xué)習(xí)能力，等等。這種形式各異、種類繁多和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與社會(huì)接軌的考試考核，能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性，激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情。

三、虛擬仿真教學(xué)在市政工程專業(yè)教學(xué)中應(yīng)用的可能性

伴隨著國家示范性學(xué)校建設(shè)工作的展開，蘇州建設(shè)交通高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校在建筑工程技術(shù)專業(yè)中也與虛擬仿真教學(xué)軟件開發(fā)公司合作開發(fā)了建筑工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)軟件，該仿真教學(xué)系統(tǒng)以分部分項(xiàng)工程為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了22個(gè)較為典型的分項(xiàng)工程的施工工藝仿真操作，其內(nèi)容包含地基與基礎(chǔ)施工工藝仿真系統(tǒng)、砌體結(jié)構(gòu)工程施工工藝仿真系統(tǒng)、混凝土結(jié)構(gòu)工程施工工藝仿真系統(tǒng)、腳手架施工工藝仿真系統(tǒng)等，并且還在進(jìn)一步的完善過程中。整個(gè)仿真教學(xué)系統(tǒng)以實(shí)際工程項(xiàng)目為主線，以施工任務(wù)為引領(lǐng)，突出技能訓(xùn)練；強(qiáng)調(diào)職場情景，全部在三維場景下進(jìn)行，重視教學(xué)設(shè)計(jì)，不同的知識(shí)單元含有諸如教學(xué)資源、工程圖紙、施工準(zhǔn)備、規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)等多種情境和技能訓(xùn)練教學(xué)模塊。

運(yùn)用現(xiàn)代虛擬仿真技術(shù)，把工程現(xiàn)場情景化，創(chuàng)造了施工過程交互性的功能，能很好的解決當(dāng)前土建類專業(yè)的傳統(tǒng)教學(xué)難題。這種實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式的應(yīng)用只需學(xué)生在計(jì)算機(jī)中安裝虛擬仿真軟件，就可以把虛擬仿真教學(xué)延伸到教室、宿舍甚至家庭，隨時(shí)隨地運(yùn)用虛擬仿真教學(xué)軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)和探索，打破了時(shí)空的限制，具有靈活性。與實(shí)訓(xùn)基地教學(xué)相比，設(shè)備和資金投入少，更新、維護(hù)方便，無需完成實(shí)物教學(xué)中的許多重復(fù)性工作，縮短了學(xué)生完成工作任務(wù)的時(shí)間，針對存在的問題還可進(jìn)行反復(fù)的操作訓(xùn)練，不用考慮設(shè)備的損壞和材料的消耗，極大地節(jié)約了教學(xué)成本，提高了學(xué)習(xí)效率。

高職市政工程技術(shù)專業(yè)與建筑工程技術(shù)專業(yè)存在很多共同點(diǎn)，比如職業(yè)崗位生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜、生產(chǎn)設(shè)備龐大昂貴且危險(xiǎn)性大等。企業(yè)出于經(jīng)濟(jì)效益和安全考慮，不可能同意將課程的全部教學(xué)內(nèi)容都安排在生產(chǎn)現(xiàn)場，學(xué)校也不可能將生產(chǎn)車間搬進(jìn)課堂，工學(xué)結(jié)合問題較為突出。在高職市政工程技術(shù)專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)中引入虛擬仿真技術(shù)，不僅能夠降低教學(xué)成本，還能以其廣泛的適用性、開放性等特點(diǎn)，豐富教學(xué)形式，優(yōu)化教學(xué)效果，加快高素質(zhì)技能型人才培養(yǎng)的速度和質(zhì)量。另外，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)技術(shù)的應(yīng)用對于革新高職市政工程專業(yè)教學(xué)理念、推動(dòng)高職市政工程專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革、解決部分實(shí)訓(xùn)教學(xué)難題等方面都有非常重要的意義。無論作為一種教學(xué)技術(shù)，還是作為獨(dú)立的教學(xué)媒介，虛擬仿真技術(shù)都是非常重要的教學(xué)手段，在市政工程專業(yè)中應(yīng)用前景十分廣闊，亟待進(jìn)一步開發(fā)利用。

[1]王金崗，林磊.工學(xué)結(jié)合模式下虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].職教論壇，2013，（13）：26-29.

[2]李金國，楊林生，李云貴.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于高職模具實(shí)訓(xùn)教學(xué)的有效性探究[J].職教論壇，2010，（3）：69-71.

[3]杜一寧.虛擬實(shí)驗(yàn)的研究現(xiàn)狀以及在教學(xué)中的意義[J].浙江海洋學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，29（4）：390-393.

[4]林徐潤，段虎.虛擬仿真技術(shù)在高職實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，6（2）：21-24.

[5]吳勇.以信息化與虛擬仿真推動(dòng)職業(yè)教育教學(xué)改革[J].廣州城市職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，5（4）：22-25.

The virtual simulation technology in teaching practice of Municipal Engineering

LIU Ya-shuang
（Construction And Transportation Vocational Technical School Of Suzhou City，Suzhou 215104）

Occupation education isemployment oriented education，vocational education is the core problem of occupation education in higher vocational colleges，how to better complete municipal engineering technology students practice teaching is an important issue at present，w ith the rapid development of virtual simulation technology and application in high vocational colleges practical teaching，greatly accelerated the modernization of education in the process，improve the leveland quality of practice teaching，practical teaching itselfalso hasa very important theoreticaland practical significance，this technology can also be used to the application in the practice ofmunicipal engineering technology professional teaching.

Virtual simulation technology，Municipal Engineering Technology，Practice Teaching

G712

A

1674-9324（2014）45-0257-03

江蘇省職業(yè)教育教學(xué)改革研究課題（一般立項(xiàng)課題），項(xiàng)目名稱：五年制高職市政工程技術(shù)專業(yè)“4.5+0.5”學(xué)制調(diào)整下的人才培養(yǎng)模式開發(fā)研究（ZYB14）

劉亞雙（1981-），女，講師，研究生，從事專業(yè)：市政工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)。