虛擬仿真技術在土木工程教學改革中的應用探討

邢雪陽

摘 要：土木工程專業在相關工程施工和設計方面使用虛擬VR技術來進行模擬仿真是近年來興起的一項新的技術應用。虛擬仿真技術可以使得土木工程技術在設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在土木工程專業教學中的應用展開探討，為該技術在土木工程專業中的教學提供有益借鑒。

關鍵詞：虛擬工程；土木工程；教學；改革

1、前言

虛擬現實是可以虛擬化的體驗虛擬空間的一種計算機系統，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，使用虛擬現實技術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、虛擬現實技術在實際教學中的應用途徑

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知識的掌握與相關問題的處理能力。學生只有充分認識到創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教學中的不足與問題。

2.1虛擬化技術在實驗教學中的分析

傳統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，而利用虛擬現實系統，學生只需要通過電腦模擬實驗環境來做出相關的實驗，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，這在現實的實驗環境中是完全做不到這一點的。而電子工作臺的軟件系統也可以提供各種各樣的實驗元件來模擬一些現實的電流、電壓等等，通過這些動態的信號來保證實驗的準確性，基本上相關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。并且虛擬環境也可以達到一個三維場景，使學生能夠現實的感受到土木工程的設計水平和設計的具體方面，從而提高學生對于土木工程相關實驗知識理解。

2.2虛擬化在實習中的應用

學生的實習在教學環節也是必不可少的，虛擬化的實習可以利用多媒體的技術來進行現實化的仿真學習，通過一些虛擬現實技術來實現一個虛擬的實驗基地，學生可以在這樣的一個虛擬環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境下虛擬完成一個工程的一系列施工環節，每一個環節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的施工構件，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，虛擬環境可以非常有效的節省學生外出實習的時間，學生通過這些節省下來的時間，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展起到一定的推動作用。

2.3虛擬化在實訓中的應用

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節，但是對于不滿足該教學環境的高校來說，虛擬現實技術完全可以達到這一效果，通過一些虛擬的儀器或者設備使得學生在進行實訓的時候發現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錯誤，傳統的實訓會導致整個加工零件面目全非，而虛擬化的環境，學生只需要修改一下正確的代碼，就可以加工出與預期完全一樣的產品。除此之外，在虛擬化的現實技術中，設計階段就會體現出非常大的優點，學生所處的可是動態化的地理環境，會有非常大的考察系統，學生可以獲取到更加符合自身情況的資料，從而來設計出讓自己更加滿意的設計方案。

3、虛擬現實技術在實際教學中的使用價值

相較于傳統的教學方法虛擬現實技術在土木工程的教學中具有非常大的優點，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費或者設備的情況，對于學生的具體實驗造成一個局限性，但是利用虛擬現實技術就完全不會存在這種問題，可以很大的節省實驗經費，學生也可以對一個實驗進行反復處理。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、結束語

在虛擬工程的環境下，學生可以放心大膽的充分發揮自己的想象力，不用受現實環境的影響，大膽的發散自己的思維，設計出一系列的設計方案，這種虛擬的環境非常有效的培養了學生的創新能力。在相關的學習過程當中，教師應該將虛擬現實技術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

[1]張銳.基于虛擬現實技術的土木工程教學改革與探索[J].山西建筑，2013，39（27）：231-233.

[2]劉娟，白雪衛.虛擬現實技術在土木工程專業實習中的應用探索研究[J].大學教育，2017（6）.

[3]李勛.虛擬現實技術在土木建筑工程的應用研究[J].城市建設理論研究，電子版，2016，6（2）.

[4]歐陽斌，胡長明，朱艷，et al.虛擬現實技術在工程管理中的應用綜述[J].建筑技術開發，2010，37（2）：60-62.