地方本科院校土木工程專業虛擬仿真課程建設的思考

王燕鋒 邊亞東 趙 毅 糾永志 王 凱

中原工學院建筑工程學院（450007）

0 引言

隨著信息科技的發展，信息技術融入現代教學的改革不斷深入，“智能+”教學模式已成為高等教育教學改革的發展方向。教育部在2013-2015年啟動了國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作，得到了各大高校及相關企業的積極的響應和支持。現已遴選出國家級虛擬仿真實驗教學中心300個，分布在26個省市自治區，其中理工類最多，達211個，農林醫藥類53個，人文社科類36個。除此之外，隨著《關于2017-2020年開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設》通知的出臺，我國高校掀起了積極開發應用虛擬仿真教學項目的熱潮，各高校積極探索線上線下、個性化、智能化的教學模式改革，在國家級、省級虛擬仿真教學項目的建設過程中，也投入了大量的資源，截至到2020年底，在60個學科中認定國家級虛擬仿真項目1 000多項[1-6]。

在地方本科高校土木工程專業的實踐教學活動中，由于學生人數多、學校大型設備、設施的不足、相關企業吸納人數有限等問題，使得土木工程類實踐教學很難完全達到預期的教學目標，影響人才培養質量提升工作[7,8]。虛擬仿真技術具有開放性、可操作性強、安全性高、容錯率高等特點，在很大程度上緩解了上述問題，虛擬仿真課程建設受到了各大本科院校的重視。利用虛擬仿真技術將大大縮短學生的認知周期，特別是面對復雜危險的施工現場，虛擬仿真技術的采用非常有利，確保學生學習對應階段內容的安全性。利用虛擬仿真技術模擬施工安全，讓學生戴上3D虛擬眼睛，進入虛擬施工現場，體驗施工安全設施，生動逼真。然而在各大院系建設虛擬仿真教學項目的過程中，地方本科院校在建設過程存在以下幾個突出問題。

1 虛擬仿真教學項目存在的問題

1.1 跟風建設，缺少規劃

為虛擬仿真立項建設而建設的教學項目居多，缺乏學科統一規劃，缺乏整體實踐教學環節的設計，特別是已有的虛擬仿真平臺或者教學項目，并沒有納入學校實踐教學的規劃實施范圍內，虛擬仿真項目建設規劃性不強，主要由各一線任課教師負責，專業負責人站在學科發展的角度，以工程專業認證的要求進行整體規劃的較少。

1.2 投入費用高，重復建設

虛擬仿真項目設計較為復雜，投資從幾萬、幾十萬甚至上百萬不等。仿真度要求越高，耗資越大；如果再考慮硬件條件，還需要配備相應的計算機、顯示屏幕、感官設備、動作捕捉設備等，投資更大。如此大的投入，不是所有高校都能承受的，特別是大多數地方高校預算有限，一旦項目建設的效果不理想，將會造成巨大的資源浪費。然而，為了立項而建設的虛擬仿真教學項目，在地方高校建設過程中并不少見，上有國家級虛擬仿真教學項目，地方高校可能根據其課程特點，選擇側重點不同，進行重復建設在省級立項，為了業績而建設的虛擬仿真項目應該叫停。

1.3 缺乏引導，利用率不高

虛擬仿真實踐教學的優勢顯著，然而并非所有任課老師都有充分認識，在相關任課教師認識不足的前提下，很難對學生進行正確引導，以至于國家級、省級虛擬仿真資源認識不足，利用率低。加之，相關院校的虛擬仿真開放平臺管理的不統一，外網訪問有時候也不能保證，學生學習積極性不高。建設好的項目除了本校學生利用之外，很難對外開放利用，甚至本校學生的實際訪問量也不高，造成資源的浪費。

1.4 校企合作溝通困難，虛擬項目真實性不足

虛擬仿真教學項目往往委托軟件制作公司進行軟件開發，任課教師編寫腳本的方式，由于土木工程專業性較強，許多專業原理及工程技術問題，需要專業教師與合作公司的工作人員反復校對，由于專業差異較大，往往出現溝通不暢，實際虛擬軟件的效果難以達到任課教師的要求。還有大型土木工程試驗過程中，相關參數的取得需要實際試驗測試，有很多參數往往需要統計結果，然而這些參數的確定比較困難。因此，虛擬教學項目的真實性也是有待進一步驗證。

2 虛擬仿真教學項目建設的建議

為了將虛擬仿真教學項目更好地服務于實踐教學，地方院校虛擬仿真項目建設應做好以下幾個方面地工作。

2.1 根據專業人才培養大綱的要求，統一規劃，重點建設。

在一流本科建設的號召下，虛擬仿真教學也在爭創一流建設的行列中，地方高校土木工程專業應該根據人才培養大綱對專業實踐能力的要求，統一規劃虛擬仿真實踐教學項目的建設進程。整合現有的網上資源，不搞重復建設。“他山之石，可以攻玉”，充分利用國家虛擬仿真平臺的已有資源進行相關課程的教學非常重要，在自己專業見長的領域有重點地建設相應的虛擬仿真項目，突出特色，是地方土木工程專業虛擬仿真教學項目建設的一個方向。

2.2 建立專業虛擬仿真教學團隊，強化教師引領作用。

構建一支專業的虛擬仿真實踐教學團隊，對相關課程實踐教學進行指導，對任課教師進行輔助，是一流課程建設團隊的發展方向，教學相關部門要改革學時、績效的計算方法，對參與虛擬仿真教學建設的老師工作量進行核算，對參與課程團隊建設的教師給予認可，調動教師的積極性及參與度，也有助于強化教師的引領作用。

2.3 修訂學生實踐課程學時，將虛擬仿真學習納入過程考核。

針對學生對虛擬仿真教學項目參與度較低的問題，可以修訂實踐課程教學大綱內的考核方式，將相關課程虛擬仿真任務的完成狀況作為考核點，對學生的參與度進行量化考核，提升學生的參與度。同時，還要完善校內教學平臺與相關網絡平臺的聯系，讓學生能夠及時訪問相關虛擬仿真教學項目。

2.4 加強專業教師科研投入，助力虛擬仿真教學項目建設。

地方院校土木工程專業在虛擬仿真教學項目建設過程中，要加強對青年教師科研的投入力度，鼓勵青年教師做好相關科學研究，同時提高相關專業教師的溝通交流能力，讓科研助理虛擬仿真教學落到實處，同時，集中有限財力、物力進行特色項目試驗研究，在自己相對優勢的學科領域進行突破，能夠做到國內領先。

3 結論

地方院校土木工程專業虛擬仿真教學項目建設有助于學生實踐能力的提升，在以學生為中心，教師為主導的一流課程建設的大環境下。對土木工程學科進行認真梳理、系統規劃、集中有限財力、物力，建設一支專業的虛擬仿真教學團隊，突出專業特色，避免重復建設，是地方院校土木工程專業虛擬仿真教學的發展方向。