仿真技術(shù)在土木工程施工課程實踐教學(xué)中的應(yīng)用★

祝 磊

(合肥學(xué)院，安徽 合肥 230601)

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仿真技術(shù)在土木工程施工課程實踐教學(xué)中的應(yīng)用★

祝 磊

(合肥學(xué)院，安徽 合肥 230601)

介紹了仿真技術(shù)在課程理論教學(xué)中的應(yīng)用思想，結(jié)合土木工程施工課程的教學(xué)現(xiàn)狀，闡述了仿真技術(shù)在該課程中的應(yīng)用方法，指出仿真技術(shù)提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達到了良好的教學(xué)效果。

仿真技術(shù)，土木工程施工，教學(xué)方法，教學(xué)效果

合肥學(xué)院作為以培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)人才為目標(biāo)的普通高校，應(yīng)用型人才的知識體系主要是面向基層、生產(chǎn)第一線而設(shè)計的，在人才培養(yǎng)方案中的課程設(shè)置更多強調(diào)工程實踐與應(yīng)用，培養(yǎng)出的學(xué)生具有較強的動手能力和一定的技術(shù)開發(fā)與創(chuàng)新能力[1]。

土木工程施工課程是土木工程及相關(guān)專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)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(xué)生缺乏對施工現(xiàn)場實物的全面認(rèn)識，導(dǎo)致學(xué)生很難理解現(xiàn)場施工的全過程，故要求授課老師在傳統(tǒng)教學(xué)方法基礎(chǔ)上尋求更加直觀、逼真、創(chuàng)新性的教學(xué)方法，經(jīng)過課題組多年來的課程實踐教學(xué)方法摸索與應(yīng)用后，發(fā)現(xiàn)采用仿真技術(shù)可以有效地解決以往課程實踐教學(xué)中的一些弊端，切實有效提高土木工程施工課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

1 仿真技術(shù)在課程理論教學(xué)中的基本思想

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機仿真技術(shù)廣泛應(yīng)用于社會各個領(lǐng)域。由于土木工程施工課程涉及面廣，實踐性很強，現(xiàn)場施工工藝復(fù)雜、工種多、環(huán)境差、存在安全隱患因素較多，且學(xué)生安全意識薄弱和工作經(jīng)驗不足，實習(xí)實訓(xùn)時學(xué)生容易發(fā)生意外的安全事故，導(dǎo)致施工企業(yè)不太愿意接受學(xué)生在企業(yè)施工現(xiàn)場進行實習(xí)實訓(xùn)工作。然而仿真技術(shù)的應(yīng)用能夠很大程度緩解和解決工地實習(xí)實訓(xùn)中經(jīng)常遇到“高危險、難看見、難進去、難再現(xiàn)”等問題，運用計算機創(chuàng)造虛擬環(huán)境來模擬各種真實施工環(huán)境，學(xué)生根據(jù)教師布置的任務(wù)在相應(yīng)仿真環(huán)境中進行土木工程施工實訓(xùn)操作，在符合國家規(guī)范規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)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(yè)工種，優(yōu)化施工進度。對學(xué)校而言，減少了在材料和設(shè)備的資金投入；對學(xué)生而言，不僅在練習(xí)中掌握了施工工藝操作技術(shù)，而且提高了技能實踐的質(zhì)量和安全。

2 土木工程施工課程教學(xué)的現(xiàn)狀

目前我國土木工程施工課程教學(xué)存在著較大的困難和問題：1)教材內(nèi)容不能與時俱進。隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，土木工程施工技術(shù)日新月異，許多新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備不斷涌現(xiàn)和推廣應(yīng)用，同時教材內(nèi)容涉及到國家及地方的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)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(nèi)容更新相對較慢，滯后于現(xiàn)行規(guī)范規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，無法體現(xiàn)現(xiàn)用的新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備。2)在課堂教學(xué)方法和教學(xué)手段方面。土木工程施工課程傳統(tǒng)的教學(xué)方式是采用以老師講授為主，這種教學(xué)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(xué)生學(xué)習(xí)動力和興趣。盡管教師采用多媒體教學(xué)手段把施工現(xiàn)場照片、視頻、施工組織設(shè)計等資料展現(xiàn)給學(xué)生，然而，由于時間與空間的限制，學(xué)生完全掌握現(xiàn)場施工的全過程還存在很大的困難。3)實習(xí)實訓(xùn)環(huán)節(jié)相對薄弱。學(xué)生工程現(xiàn)場經(jīng)驗不足和安全意識的相對淡薄，學(xué)生的實習(xí)實訓(xùn)成了工程項目的重要安全隱患，致使工程項目負(fù)責(zé)人對學(xué)生的實習(xí)實訓(xùn)普遍持謹(jǐn)慎態(tài)度，甚至在施工企業(yè)實習(xí)實訓(xùn)的學(xué)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(xué)生的實習(xí)實訓(xùn)。學(xué)生實習(xí)實訓(xùn)環(huán)節(jié)的欠缺和不足，導(dǎo)致學(xué)生對工程項目的流程、工藝過程等缺乏感性認(rèn)知。4)在實習(xí)實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境方面存在欠缺。隨著社會不斷進步和教育觀念不斷發(fā)展，社會需要學(xué)生具有較好的實踐能力和創(chuàng)新能力，這就要求高等學(xué)校教學(xué)過程中增加和完善學(xué)生的實習(xí)、實訓(xùn)教學(xué)資源，提高學(xué)生實習(xí)實訓(xùn)在教學(xué)中的比例。而目前高校實習(xí)實訓(xùn)教學(xué)資源的嚴(yán)重不足，阻礙了土木工程施工課程實踐教學(xué)質(zhì)量的提高。將虛擬仿真技術(shù)和實際情境實驗相結(jié)合的模式可合理配置實習(xí)實訓(xùn)教學(xué)資源，解決實踐課時少的問題，完善教學(xué)條件，形成多元化的教學(xué)環(huán)境[3]。

3 合理利用仿真技術(shù),提高課堂教學(xué)效果

1)利用仿真技術(shù)加強工程施工技術(shù)的實訓(xùn)。利用計算機仿真技術(shù)創(chuàng)造虛擬環(huán)境來模擬各種真實施工全過程，并根據(jù)規(guī)程、規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)要求在虛擬的環(huán)境中進行施工操作、制定施工組織設(shè)計等，讓學(xué)生掌握土木工程施工技術(shù)。例如，鋼筋混凝土工程實訓(xùn)中，采用基于施工企業(yè)的虛擬仿真場景的實踐教學(xué)軟件或技能操作平臺，在人機交互中讓學(xué)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(guān)技術(shù)規(guī)程、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。2)利用仿真技術(shù)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。著名心理學(xué)家特瑞赤拉通過實驗證實：動態(tài)刺激遠(yuǎn)大于靜態(tài)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(xué)中，教學(xué)材料以單一的靜態(tài)方式存在，采用單一的教學(xué)方式所取得的教學(xué)效果不是很理想。三維仿真技術(shù)具有很強的職業(yè)性、情境性、過程性和互動性，若在課程教學(xué)中采用仿真技術(shù)可恢復(fù)其鮮活的面目，還可為學(xué)生營造一個形象逼真的教學(xué)情景，讓學(xué)生能熟悉每一施工環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)土木工程施工技術(shù)的興趣點，增強他們求知欲和好奇心，避免傳統(tǒng)教學(xué)模式課程教學(xué)機械、呆板和沉悶的現(xiàn)象，從而使學(xué)生的專注力更加集中到課堂教學(xué)的內(nèi)容上去，能達到教學(xué)預(yù)期的目的和質(zhì)量。3)利用仿真技術(shù)完善教學(xué)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(xué)生，可利用仿真技術(shù)的實踐教學(xué)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(shù)模擬建筑工地職場環(huán)境，讓學(xué)生熟悉和掌握土木工程施工技術(shù)及組織，提高學(xué)生實際操作能力和職業(yè)技能水平，特別是對施工現(xiàn)場缺乏認(rèn)知的學(xué)生，利用形象、逼真和直觀的仿真技術(shù)進行土木工程施工課程實習(xí)實訓(xùn)教學(xué)，能使學(xué)生更容易接受、理解和掌握土木工程施工技術(shù)及組織。4)利用仿真技術(shù)加強實習(xí)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。基于土木工程施工課程的特點和需要，將仿真技術(shù)與實際工程問題相結(jié)合，進行模擬工程現(xiàn)場施工，這就要求學(xué)生能夠根據(jù)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(nèi)容，并進行施工仿真操作。如基礎(chǔ)放線、腳手架搭設(shè)、廠房鋼結(jié)構(gòu)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(jié)語

仿真技術(shù)在課程教學(xué)的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)課程的教學(xué)模式、教學(xué)方法和教學(xué)環(huán)境。不僅可以解決由于各種條件限制而無法完成的教學(xué)內(nèi)容，而且可以充分調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和主動性，培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，有效地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和效率，確保了土木工程施工課程教學(xué)的質(zhì)量。

[1] 蔡敬民.基于能力導(dǎo)向的模塊化教學(xué)體系構(gòu)建[M].合肥:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2012.

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

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

[4] 王凱英,廖明軍.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在土木工程教學(xué)中的應(yīng)用探討[J].中國現(xiàn)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(xué)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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