《建筑設備工程》基于三維虛擬仿真教學的任務驅動教學改革

馬金忠 展妍婷

(寧夏建設職業技術學院管理工程系，寧夏 銀川750021)

0 引言

建筑設備是房屋建筑不可缺少的組成部分，包括給排水、供熱、通風空調、燃氣、供電等設備系統，隨著經濟的發展和人們生活水平的提高，建筑設備在建筑中的地位越來越重要，其投資已占建筑總造價的20%～35%[1]。為培養建筑設備工程技術人才，在建筑工程技術、建筑工程管理等專業中開設了《建筑設備工程》課程，課程內容包括建筑給水排水工程、供暖工程、通風與空氣調節工程、建筑電氣工程、建筑智能化工程等，是一門理論和實踐密切結合的專業課程。

1 課程現狀

在傳統的教學模式下，課程設置知識點零散，教師對教學重難點難以透徹講解，學生對知識一知半解；教師注重知識的傳授，忽略職業能力的培養；學生被動接受知識，對學習缺少積極性和主動性，學習效率低下，學習效果不理想，缺乏實踐機會和操作經驗，學習過程脫離工程實際。為提高教學質量，培養技術、技能型人才，學校及教師也采取了很多的方法，如使用設備教學模型、校內實訓設備實操，校外實訓基地實訓，這些方法一定程度上增強的學生的學習興趣，提高了教學效果，但因為設備數量有限、場地和時間限制、實操考核標準無法統計分析來支持教學等原因，教學效果有待進一步提到。

2 課程改革

為進一步提高學生的學習積極性和主動性，增強學生的動手能力，提高教學質量，并在學習過程中培養團隊合作能力、自我管理能力、創新能力、應急處理能力等社會能力與方法能力，借鑒CDIO教育模式[2]的理念，我們從以下四個方面進行了綜合改革：一是，重構教學內容，優化教學設計；二是，采用以項目引領、任務驅動為主，其他多種方法綜合運用的教學方法；三是，采用三維虛擬教學進行沉浸式教學；四是采用賞識教育，自強故事分享，最美新聞人感悟等形式進行品格教育。

2.1 重構教學內容，優化教學設計

教學內容的選擇和優化是教學改革的第一步。我們依據“分專業建立學習項目，分任務完成項目”的原則重構了課程的教學內容，將離散孤立的知識點進行充分融合，創建不同的學習項目，圍繞項目設計若干開放性的任務，依據實際工作過程組織教學[3]。重構后的內容包括建筑給排水工程、采暖工程、通風空調工程、建筑電氣工程基礎、建筑電氣工程、建筑智能化工程、建筑設備安裝及施工工藝三維虛擬仿真7個項目。每個項目包括若干任務，如項目建筑給排水工程包括建筑給水系統、建筑排水系統、室內消防給水系統、建筑給排水施工圖組成及識讀方法三個任務；項目建筑電氣工程基礎包括建筑電氣基礎、電線電纜、建筑電氣配線施工工藝、電纜敷設施工工藝、建筑電氣工程施工圖組成及識讀方法五個任務等。

在每個任務中我們包括了四個內容——以問題形式出現的任務導入、以理論講解形式出現的任務引領、以師生共同進行的任務實施、以學生為主完成的任務拓展。任務拓展部分設計成了兩個內容--知識和技能。知識部分主要是鞏固課堂所學理論，并進行資料查閱等的訓練。技能部分主要以團隊形式或者個人獨立完成一些識圖、實訓操作等訓練為主。在任務導入階段學生可以思考、探討，從而進入學習狀態，之后教師講解完成任務相關的理論知識，然后師生共同以互動的方式解決任務，最后通過任務拓展部分完成理論知識的復習鞏固、知識拓展以及實踐操作的訓練。內容重構后的優點是在整個教學過程中是以培養學生的實際工程能力為核心，以教師為主導，以學生為主體，學生全過程主動積極參與，從而提高教學效果。經過實踐，這樣的教學內容設計在培養學生綜合能力方面是有效的。

2.2 任務驅動為主，多種教學方法并用

在內容選取和編排上我們主要以項目為引領，以項目下任務實施為驅動進行教學組織，這種項目引領，任務驅動的教學方法能夠調動學生的學習積極性，從而發揮學生教學過程中的主體作用，增強學生參與意識，提高學習效率[4]。

在具體的方法選取上，我們還注重多種教學方法并用，從而提高教學效果。如在講述計算機網絡的功能這一內容的時候，使用頭腦風暴法，讓同學們細數上網干什么，然后教師進行歸納總結，學生在這一過程中參與度很高。再如在講述安全防范工程作用這一內容的時候，使用案例教學法，教師選擇安防保衛的具體案例進行教學引入，從而提高學生興趣。再比如講解任一工程時可以借助建筑實體模型及學校中的建筑物，使用現場教學法，讓學生在工程現場進行參觀，教師進行講解。綜合運用多種教學方法可以提高學生的參與度，提高學生的積極性，發揮學生在教學中的主體地位，最終提高學習效率。

2.3 采用三維虛擬仿真技術，進行沉浸式教學

“實物仿真教學”雖然可以在一定程度上提高學生的學習積極性，但因時間、場地及設備數量等的限制，在具體的教學實施中的作用有限。使用三維仿真技術可以真正的實現以學生為中心，從而使教學過程轉教為學。三維虛擬仿真具有三大特性：沉浸性——具有以假亂真的存在技術；交互性——可以實現人機交流；構想性——可以根據需要開發不同的信息環境。利用三維虛擬仿真教學，學生以完成一個具體的任務為總目標，根據工藝流程，選取相關材料和設備進行工作，在教學軟件的提示下，依次完成目標。三維虛擬仿真教學可以真實的再現施工現場，實現逼真的施工流程及工藝細節再現；也可以做到無限循環，每個環節都可以反復操作；還可以對學生的學習過程進行實時考核，也能對信息進行統計分析。這種方法在提高學生技能，增強學生操作環節，提高學習興趣等方面有非常大的優勢。

2.4 課堂教學中的教育行為，促使品格養成。

學生在課堂教學過程中集中注意力的時間大約是25分鐘左右，之后就會出現注意力分散、不認真聽講等情形。根據這一規律，我們在課堂教學中利用5-8分鐘左右的時間進行品格教育。常用的方法是賞識教育法，自強故事分享，最美新聞人評論。賞識教育過程分成兩個階段——第一階段是自我賞識，第二階段是同桌、室友或者好朋友從各個角度賞識他，通過賞識教育，發現并表揚學生的優點，從而提高學生的自信心。自強故事分享就是某同學講述假期或周末做兼職賺錢的故事，通過故事分享增強同學們的自立自強意識。最美新聞人評論就是評論電臺、電視、網絡上平凡的人做出的不平凡事跡，使同學們得到精神上的感化，進而提升品格。綜合運用以上方法，除進行品格培養之外，還可以活躍課堂氣氛，鍛煉同學的語言表達能力。

3 結語

建筑設備工程作為建筑工程技術、建筑工程管理等專業的專業課程，如何培養學生的技能，如何提高學生學習的積極性，如何提高學生的學習效果，這些都是教學改革必須考慮的問題，本文從教學內容選取，教學方法設置，三維虛擬仿真教學，活躍課堂氣氛等幾個方面進行了闡述。這些方法在具體的教學實踐中取得了較好的效果，下一步改革的重點就是將BIM技術引進該課程，進行更深入的教學改革探索，以期取得更好的教學效果。

［1］潘文琛，張啟照.《建筑設備工程》課程教學改革[J].城市建設理論研究,2012(34).

［2］王全福，鄭福珍.CDIO教育模式在高職建筑設備專業教學中的應用[J].價值工程，2014(17).

［3］高蘇蒂，戴清.王曉宇.建筑設備工程課程教學內容與方法的改革探討[J].時代教育,2013(01).