仿真技術在土木工程施工課程實踐教學中的應用★

祝 磊

(合肥學院，安徽 合肥 230601)

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仿真技術在土木工程施工課程實踐教學中的應用★

祝 磊

(合肥學院，安徽 合肥 230601)

介紹了仿真技術在課程理論教學中的應用思想，結合土木工程施工課程的教學現狀，闡述了仿真技術在該課程中的應用方法，指出仿真技術提高了學生的學習興趣，達到了良好的教學效果。

仿真技術，土木工程施工，教學方法，教學效果

合肥學院作為以培養應用型技術人才為目標的普通高校，應用型人才的知識體系主要是面向基層、生產第一線而設計的，在人才培養方案中的課程設置更多強調工程實踐與應用，培養出的學生具有較強的動手能力和一定的技術開發與創新能力[1]。

土木工程施工課程是土木工程及相關專業的一門重要專業基礎課，主要涉及到建筑工程、交通工程、水利工程中典型建筑物的施工機械、施工方法、施工工藝、施工組織等，具有涉及面廣、實踐性強、知識更新快的特點[2]。由于學生缺乏對施工現場實物的全面認識，導致學生很難理解現場施工的全過程，故要求授課老師在傳統教學方法基礎上尋求更加直觀、逼真、創新性的教學方法，經過課題組多年來的課程實踐教學方法摸索與應用后，發現采用仿真技術可以有效地解決以往課程實踐教學中的一些弊端，切實有效提高土木工程施工課程的教學質量和教學效果。

1 仿真技術在課程理論教學中的基本思想

隨著科學技術的不斷發展，計算機仿真技術廣泛應用于社會各個領域。由于土木工程施工課程涉及面廣，實踐性很強，現場施工工藝復雜、工種多、環境差、存在安全隱患因素較多，且學生安全意識薄弱和工作經驗不足，實習實訓時學生容易發生意外的安全事故，導致施工企業不太愿意接受學生在企業施工現場進行實習實訓工作。然而仿真技術的應用能夠很大程度緩解和解決工地實習實訓中經常遇到“高危險、難看見、難進去、難再現”等問題，運用計算機創造虛擬環境來模擬各種真實施工環境，學生根據教師布置的任務在相應仿真環境中進行土木工程施工實訓操作，在符合國家規范規程及標準條件下合理劃分施工段和施工過程，充分利用施工工作面，合理安排各專業工種，優化施工進度。對學校而言，減少了在材料和設備的資金投入；對學生而言，不僅在練習中掌握了施工工藝操作技術，而且提高了技能實踐的質量和安全。

2 土木工程施工課程教學的現狀

目前我國土木工程施工課程教學存在著較大的困難和問題：1)教材內容不能與時俱進。隨著建筑業的快速發展，土木工程施工技術日新月異，許多新技術、新工藝、新材料、新設備不斷涌現和推廣應用，同時教材內容涉及到國家及地方的標準、規范、規程等也不斷變化和更新。然而各高校使用教材具有一定的周期性，教材內容更新相對較慢，滯后于現行規范規程和標準，無法體現現用的新技術、新工藝、新材料、新設備。2)在課堂教學方法和教學手段方面。土木工程施工課程傳統的教學方式是采用以老師講授為主，這種教學模式不大適合理論跨度大、綜合性和實踐性強等特點的課程，很難提高學生學習動力和興趣。盡管教師采用多媒體教學手段把施工現場照片、視頻、施工組織設計等資料展現給學生，然而，由于時間與空間的限制，學生完全掌握現場施工的全過程還存在很大的困難。3)實習實訓環節相對薄弱。學生工程現場經驗不足和安全意識的相對淡薄，學生的實習實訓成了工程項目的重要安全隱患，致使工程項目負責人對學生的實習實訓普遍持謹慎態度，甚至在施工企業實習實訓的學生進入施工一線的機會也相對較少，更有甚者不愿接受在校學生的實習實訓。學生實習實訓環節的欠缺和不足，導致學生對工程項目的流程、工藝過程等缺乏感性認知。4)在實習實訓教學環境方面存在欠缺。隨著社會不斷進步和教育觀念不斷發展，社會需要學生具有較好的實踐能力和創新能力，這就要求高等學校教學過程中增加和完善學生的實習、實訓教學資源，提高學生實習實訓在教學中的比例。而目前高校實習實訓教學資源的嚴重不足，阻礙了土木工程施工課程實踐教學質量的提高。將虛擬仿真技術和實際情境實驗相結合的模式可合理配置實習實訓教學資源，解決實踐課時少的問題，完善教學條件，形成多元化的教學環境[3]。

3 合理利用仿真技術,提高課堂教學效果

1)利用仿真技術加強工程施工技術的實訓。利用計算機仿真技術創造虛擬環境來模擬各種真實施工全過程，并根據規程、規范及標準要求在虛擬的環境中進行施工操作、制定施工組織設計等，讓學生掌握土木工程施工技術。例如，鋼筋混凝土工程實訓中，采用基于施工企業的虛擬仿真場景的實踐教學軟件或技能操作平臺，在人機交互中讓學生熟悉鋼筋施工工藝、模板施工工藝和混凝土施工工藝，掌握相關技術規程、規范和標準。2)利用仿真技術提高學生的學習興趣。著名心理學家特瑞赤拉通過實驗證實：動態刺激遠大于靜態刺激，給人留下的印象也最深刻[4]。在土木工程施工課程教學中，教學材料以單一的靜態方式存在，采用單一的教學方式所取得的教學效果不是很理想。三維仿真技術具有很強的職業性、情境性、過程性和互動性，若在課程教學中采用仿真技術可恢復其鮮活的面目，還可為學生營造一個形象逼真的教學情景，讓學生能熟悉每一施工環節，激發學生學習土木工程施工技術的興趣點，增強他們求知欲和好奇心，避免傳統教學模式課程教學機械、呆板和沉悶的現象，從而使學生的專注力更加集中到課堂教學的內容上去，能達到教學預期的目的和質量。3)利用仿真技術完善教學方法。針對性格開朗，動手能力較強，求知欲不夠強，而自信心不太足，主動性較差的學生，可利用仿真技術的實踐教學操作軟件或技能操作平臺編寫工程項目的施工方法、施工工藝、施工流程等。通過以真實的工程項目為背景，采用先進的三維虛擬仿真技術模擬建筑工地職場環境，讓學生熟悉和掌握土木工程施工技術及組織，提高學生實際操作能力和職業技能水平，特別是對施工現場缺乏認知的學生，利用形象、逼真和直觀的仿真技術進行土木工程施工課程實習實訓教學，能使學生更容易接受、理解和掌握土木工程施工技術及組織。4)利用仿真技術加強實習實踐教學環節。基于土木工程施工課程的特點和需要，將仿真技術與實際工程問題相結合，進行模擬工程現場施工，這就要求學生能夠根據教師所提供的工程施工圖編寫專項施工方案、安全文明施工、施工工藝等施工組織內容，并進行施工仿真操作。如基礎放線、腳手架搭設、廠房鋼結構安裝、混凝土澆筑、保溫層的施工等典型建筑物施工方案的編制。

4 結語

仿真技術在課程教學的應用改變了傳統課程的教學模式、教學方法和教學環境。不僅可以解決由于各種條件限制而無法完成的教學內容，而且可以充分調動學生自主學習的積極性和主動性，培養了學生的動手能力和創新能力，有效地提高了學生的學習效果和效率，確保了土木工程施工課程教學的質量。

[1] 蔡敬民.基于能力導向的模塊化教學體系構建[M].合肥:中國科學技術大學出版社,2012.

[2] 寧寶寬,白 泉,黃志強.基于生產實習的土木工程施工理論教學改革與實踐[J].高等建筑教育,2012,21(3):118-120.

[3] 陶淑芬,陶 昌.設計性實驗的教學嘗試與思考[J].曲靖師范學院學報,2004,23(3):13-15.

[4] 王凱英,廖明軍.虛擬現實技術在土木工程教學中的應用探討[J].中國現代教育裝備,2010,109(21):72-73.

Application of emulation technique in practical teaching of civil engineering construction courses★

Zhu Lei

(Hefei College, Hefei 230601, China)

The paper introduces the application of the emulation technique in the course theoretic teaching, illustrates the application methods for the technique in courses by combining with the teaching status of the civil engineering construction courses, and points out the emulation technique can promote students’ interests, so as to achieve better teaching effect.

emulation technique, civil engineering construction, teaching method, teaching effect

1009-6825(2016)12-0236-02

2016-02-15

★：安徽省教育廳重點項目(項目編號：KJ2015A151)；2015年度合肥學院引進人才科研基金項目(項目編號：15RC02)

祝 磊(1976- )，男，博士，高級工程師，講師

G642.0

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