虛擬仿真技術(shù)在土木工程教學改革中的應(yīng)用探討

邢雪陽

摘 要：土木工程專業(yè)在相關(guān)工程施工和設(shè)計方面使用虛擬VR技術(shù)來進行模擬仿真是近年來興起的一項新的技術(shù)應(yīng)用。虛擬仿真技術(shù)可以使得土木工程技術(shù)在設(shè)計模擬中得到一個具體的成像。文章將針對于虛擬仿真技術(shù)在土木工程專業(yè)教學中的應(yīng)用展開探討，為該技術(shù)在土木工程專業(yè)中的教學提供有益借鑒。

關(guān)鍵詞：虛擬工程；土木工程；教學；改革

1、前言

虛擬現(xiàn)實是可以虛擬化的體驗虛擬空間的一種計算機系統(tǒng)，它主要是對于仿真對象進行一系列的視、聽、觸等混合作用，使人如同身臨其境一般感受這種仿真。在具體的土木工程教學過程當中，使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以使學生更加真實的感受到模型的重要性，也能有效的保證學生的學習興趣，進一步推動學生對于學習的熱情。

2、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在實際教學中的應(yīng)用途徑

在土木工程的具體教學過程當中實驗和具體實習都是不可避免的過程，這樣可以提高學生對于基礎(chǔ)知識的掌握與相關(guān)問題的處理能力。學生只有充分認識到創(chuàng)造的重要性才能對于土木工程進行一個全面的認識，在具體的教學過程當中，教師通過使用虛擬化的教學方法來彌補傳統(tǒng)教學中的不足與問題。

2.1虛擬化技術(shù)在實驗教學中的分析

傳統(tǒng)的教學需要學生進行親自動手操作來達到一個實驗還原的狀態(tài)，而利用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，學生只需要通過電腦模擬實驗環(huán)境來做出相關(guān)的實驗，這樣一來既保證了試驗的準確性，也可以大大減少使用帶來的安全隱患，這在現(xiàn)實的實驗環(huán)境中是完全做不到這一點的。而電子工作臺的軟件系統(tǒng)也可以提供各種各樣的實驗元件來模擬一些現(xiàn)實的電流、電壓等等，通過這些動態(tài)的信號來保證實驗的準確性，基本上相關(guān)的土木工程實驗都可以使用這樣的一個實驗臺來完成各類實驗。并且虛擬環(huán)境也可以達到一個三維場景，使學生能夠現(xiàn)實的感受到土木工程的設(shè)計水平和設(shè)計的具體方面，從而提高學生對于土木工程相關(guān)實驗知識理解。

2.2虛擬化在實習中的應(yīng)用

學生的實習在教學環(huán)節(jié)也是必不可少的，虛擬化的實習可以利用多媒體的技術(shù)來進行現(xiàn)實化的仿真學習，通過一些虛擬現(xiàn)實技術(shù)來實現(xiàn)一個虛擬的實驗基地，學生可以在這樣的一個虛擬環(huán)境下進行土木工程的一系列施工。這樣學生可以通過一個非常安全并且熟悉的環(huán)境來進行操作，避免進行判斷和其他方面的失誤，學生也可以增加學習的時間。土木工程的實習過程當中，一個項目一般都要幾個月甚至幾年的情況都有，學生也不可能完全有那么多的時間抽空去完成此項目，但是虛擬工程軟件可以在學生的熟悉環(huán)境下虛擬完成一個工程的一系列施工環(huán)節(jié)，每一個環(huán)節(jié)都能夠清晰的擺在學生的眼前，可以使得學生非常明確的觀察到相關(guān)的施工構(gòu)件，如果有不明白的地方也可以與同學進行實時的探討，并且可以重復(fù)觀看一個不明白的工程流程，這對于學生的學習來說是非常具有幫助的，可以讓學生采取針對性的學習。另外，虛擬環(huán)境可以非常有效的節(jié)省學生外出實習的時間，學生通過這些節(jié)省下來的時間，可以學習更多的土木工程實習知識，在具體的實際過程當中知道現(xiàn)實中的知識差距和理論知識還存在哪些不一樣的問題，從而彌補自身的不足，為我國的土木工程發(fā)展起到一定的推動作用。

2.3虛擬化在實訓中的應(yīng)用

目前對于步入高校的大學生而言，進行工程訓練是學習中不可缺少的實踐環(huán)節(jié)，但是對于不滿足該教學環(huán)境的高校來說，虛擬現(xiàn)實技術(shù)完全可以達到這一效果，通過一些虛擬的儀器或者設(shè)備使得學生在進行實訓的時候發(fā)現(xiàn)自身存在不足的問題。在實際的實訓過程當中有許多安全方面的隱患，但是虛擬的環(huán)境就完全不存在這種情況，可以有效的改善安全問題。而且在進行編碼的過程，如果其中的編碼出現(xiàn)錯誤，傳統(tǒng)的實訓會導致整個加工零件面目全非，而虛擬化的環(huán)境，學生只需要修改一下正確的代碼，就可以加工出與預(yù)期完全一樣的產(chǎn)品。除此之外，在虛擬化的現(xiàn)實技術(shù)中，設(shè)計階段就會體現(xiàn)出非常大的優(yōu)點，學生所處的可是動態(tài)化的地理環(huán)境，會有非常大的考察系統(tǒng)，學生可以獲取到更加符合自身情況的資料，從而來設(shè)計出讓自己更加滿意的設(shè)計方案。

3、虛擬現(xiàn)實技術(shù)在實際教學中的使用價值

相較于傳統(tǒng)的教學方法虛擬現(xiàn)實技術(shù)在土木工程的教學中具有非常大的優(yōu)點，它可以彌補教學條件的不足，在實際的教學當中可能會因為一些經(jīng)費或者設(shè)備的情況，對于學生的具體實驗造成一個局限性，但是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)就完全不會存在這種問題，可以很大的節(jié)省實驗經(jīng)費，學生也可以對一個實驗進行反復(fù)處理。其次，在真實的實驗過程當中會存在各種各樣的安全隱患，學生的安全往往是非常重要的，而虛擬工程完全就不存在這種問題，這可以讓學生放心大膽去做各種各樣危險的實驗，而不用擔心設(shè)備的損壞以及對學生造成的傷害，因此虛擬實驗對于學生的實踐是非常有利的。

4、結(jié)束語

在虛擬工程的環(huán)境下，學生可以放心大膽的充分發(fā)揮自己的想象力，不用受現(xiàn)實環(huán)境的影響，大膽的發(fā)散自己的思維，設(shè)計出一系列的設(shè)計方案，這種虛擬的環(huán)境非常有效的培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力。在相關(guān)的學習過程當中，教師應(yīng)該將虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為重要的教學方法來進行推廣，在具體的教學當中，這會對于現(xiàn)代的教學方法有著非常重要的改革意義，從而提高學校的教育水平。

項目資助：濱州學院教學研究項目（編號：BYJYYB201821）

參考文獻

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