虛擬仿真技術(shù)在土木工程測量教學(xué)中的應(yīng)用探究

李陽春 龐雪飛

摘?要：土木工程測量作為工程建設(shè)項(xiàng)目中必不可少的一步，直接影響著工程項(xiàng)目施工的質(zhì)量。通過分析傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題，從教師素質(zhì)、教學(xué)條件、教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置、實(shí)驗(yàn)教學(xué)評價(jià)體系四個(gè)方面闡述對測量實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革。虛擬仿真技術(shù)與傳統(tǒng)測量教學(xué)的結(jié)合能為學(xué)生創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的個(gè)人綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：土木工程測量;虛擬仿真技術(shù);實(shí)驗(yàn)教學(xué)

文章編號：2095-4085（2020）06-0135-02

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來，為充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新驅(qū)動作用，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下融入“互聯(lián)網(wǎng)+教育”思維，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，縮短課堂教育與生產(chǎn)實(shí)踐之間的差距[1-2]。虛擬仿真技術(shù)是目前高等教育領(lǐng)域繼多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之后投入應(yīng)用的新技術(shù)，通過人機(jī)的交互作用，體驗(yàn)實(shí)際生產(chǎn)模式下的復(fù)雜操作，削減理論知識與實(shí)踐教學(xué)中的落差，強(qiáng)化學(xué)生對測量操作技能的掌握[3-4]。

1?土木工程測量實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力和社會責(zé)任感的重要載體[5-6]。然而傳統(tǒng)教學(xué)體系的設(shè)置、教學(xué)手段的局限和教學(xué)儀器的陳舊同當(dāng)代市場需求與人才競爭壓力下對學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)要求相悖[7]，實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)效果很難達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，主要存在以下問題。

1.1?教師實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)缺乏

土木工程專業(yè)相較于其他專業(yè)具有其特殊性，更強(qiáng)調(diào)教師的專業(yè)技能與現(xiàn)場實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的培養(yǎng)。目前大部分高校教師是通過攻讀碩士或博士學(xué)位走向工作崗位的，這部分教師僅僅是在求學(xué)階段參與過或參觀過相關(guān)實(shí)訓(xùn)活動。這導(dǎo)致有些教師在指導(dǎo)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，沒有辦法將課堂教學(xué)與實(shí)際生產(chǎn)聯(lián)系在一起，造成理論與實(shí)踐的脫節(jié)，使得實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量難以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

1.2?教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置缺乏合理性

理論課程與實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)度安排彼此獨(dú)立，如果按照理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)分開授課的模式，即在理論課中教師講授儀器操作的環(huán)節(jié)，學(xué)生的感官無法對儀器的使用產(chǎn)生共鳴效應(yīng);同時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中由于學(xué)生的記憶下降，教師需要重復(fù)儀器操作規(guī)程，無形中既浪費(fèi)了教學(xué)時(shí)間也影響了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)流程的把握，失去了開設(shè)實(shí)驗(yàn)課的意義所在。

1.3?實(shí)驗(yàn)教學(xué)評價(jià)體系缺乏針對性

高校開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程的主旨所在，即外業(yè)中結(jié)合施工現(xiàn)場環(huán)境，熟練掌握儀器的使用方法，在內(nèi)業(yè)中培養(yǎng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理能力，提高學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造的能力。目前很多高校土木工程測量實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)時(shí)大多設(shè)置在8～16學(xué)時(shí)，占0.5～1個(gè)學(xué)分，教師的考核手段單一，僅僅以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式來測評學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的掌握程度。

2?虛擬仿真技術(shù)的探討

虛擬仿真（Virtual Reality，簡稱VR）技術(shù)誕生于美國，是一種由計(jì)算機(jī)硬件、軟件以及各種傳感器構(gòu)成的人工三維信息虛擬環(huán)境，通過電腦較為逼真地模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境[8]。隨著信息化時(shí)代的到來，將虛擬仿真技術(shù)引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中來提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)踐的契合度，改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)場景環(huán)境和教學(xué)效果，是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢。

2.1?提高教師的綜合素質(zhì)

虛擬仿真技術(shù)，是通過計(jì)算機(jī)等專用設(shè)備將現(xiàn)實(shí)環(huán)境模擬為虛擬場景，將人的視覺、觸覺等感官引入到虛擬環(huán)境中，為使用者提供真情實(shí)感。因此，在開設(shè)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)課之前，教師要認(rèn)真?zhèn)湔n，明確教學(xué)目的，有針對性的引導(dǎo)學(xué)生投入到測量實(shí)訓(xùn)中。學(xué)校也需要請專業(yè)的培訓(xùn)機(jī)構(gòu)對授課教師的操作技能進(jìn)行培訓(xùn)，提升教師的綜合素質(zhì)，為學(xué)生能全面系統(tǒng)的掌握測量實(shí)訓(xùn)內(nèi)容做好充足的準(zhǔn)備。

2.2?尊重學(xué)生的主體地位

實(shí)驗(yàn)教學(xué)本應(yīng)該是幫助學(xué)生直觀認(rèn)識和理解生產(chǎn)施工的真正流程，而傳統(tǒng)教學(xué)則是采用填鴨式教學(xué)，忽略了學(xué)生在學(xué)習(xí)任務(wù)中的主體地位。應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，可以搭建一座現(xiàn)實(shí)與虛擬世界的橋梁，構(gòu)建出以學(xué)生為主體的教學(xué)模式，在提升教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生探索客觀世界的意識。

2.3?開放式考核系統(tǒng)

基于虛擬仿真技術(shù)的特點(diǎn)，開發(fā)契合土木工程項(xiàng)目的測量實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。將實(shí)驗(yàn)課成績分為三部分。（1）實(shí)驗(yàn)出勤率（10%）：課前簽到、課后簽退，保證每個(gè)學(xué)生參加實(shí)訓(xùn)的時(shí)長。（2）實(shí)驗(yàn)課中操作（50%）：按照教學(xué)計(jì)劃給定學(xué)生實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，學(xué)生根據(jù)理論課所學(xué)內(nèi)容，自行設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)流程，實(shí)訓(xùn)中觀察學(xué)生設(shè)計(jì)流程的可行性以及虛擬仿真技術(shù)與實(shí)際操作儀器的結(jié)合程度。（3）實(shí)驗(yàn)流程的熟練程度（40%）：教師提前設(shè)計(jì)相應(yīng)的考查項(xiàng)目，并將所有考查項(xiàng)目公布給學(xué)生，考試時(shí)由小組成員隨機(jī)抽取一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目完成，根據(jù)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)流程掌握和數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性評定成績。

3?結(jié)?語

目前土木工程測量教學(xué)中還存在很多亟待解決的問題，解決這些問題需要社會、學(xué)校、教師三方面共同努力，為土木工程測量教學(xué)創(chuàng)造更好的實(shí)訓(xùn)環(huán)境、創(chuàng)新教學(xué)方法，將虛擬仿真技術(shù)真正的融合到測量教學(xué)中去，使學(xué)生牢固的掌握土木工程測量的知識，成為工程項(xiàng)目建設(shè)中需要的高素質(zhì)人才。

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