基于信息技術的應用型本科實踐教學探究——以土木工程專業為例

牛龍龍，張士萍，趙冰華 （南京工程學院 建筑工程學院，江蘇 南京 211167）

為促進地方經濟發展，推動科學技術應用，加快產業轉型升級，應用型本科院校應運而生，以培養高素質應用型人才。應用型人才更加注重實踐應用能力的培養，因此實踐教學是實現應用型人才培養目標的重要保障，也是提升學生實踐創新能力的重要途徑。

應用型本科院校是從普通本科院校轉型而來，由于教育經費一般較少，導致實踐教學相關設備不能及時更新。此外土木工程專業實踐教學呈現出獨特特點：①實驗構件體量大、用量多，實驗費用高等問題，不能使學生全部參與操作過程；②工程建設周期長，學生在實踐中無法體驗工程建設的全過程；③影響因素多，難以從不同的視角感受各個因素的作用。土木工程專業較高的實踐性和應用性要求與實踐條件不足的矛盾，嚴重制約了實踐教學實效與應用型人才培養。

為解決實踐教學條件不足與學生實踐創新能力提升之間的矛盾，提高實踐教學的實效，滿足高素質應用型人才的培養要求。通過信息技術，豐富教學資源，完善自主學習平臺；利用3D全息仿真技術，創建具有智能化教學系統，從而使學生能夠便捷地獲取優質網絡資源和仿真實踐，補充和創新實踐教學。基于信息技術，把仿真模擬與實踐操作相互融合，以土木工程專業為例，從實踐教學內容設計，實踐教學實施以及教學保障等方面，對應用型人才培養的實踐教學體系進行更為科學、完善的優化，提升教學效果，培養具有工程實踐創新能力的應用型人才。

1 實踐教學內容設計

1.1 共享多樣化教學資源，拓展實踐應用

隨著社會發展，對畢業生要求也相應提高。信息技術可以實現全世界范圍內資源共享，學生可以自由地搜索、選取相關知識，從局限的課堂進入廣闊的知識海洋，極大地豐富學生的知識面，拓展學生的視野。例如，通過優質的網絡資源，讓學生在土木工程專業認識實習中，了解不同類型的土木工程案例；工程測量實訓中，通過3D全息仿真平臺模擬不同的測量情景，從而分析不同場景中測量方案的確立，提高其實踐能力和應用能力。

1.2 構建智能化教學環境，有機統籌教學內容

傳統實踐教學內容單一、枯燥，難以調動學生積極性。通過信息技術不僅可以多種渠道圖文并茂地向學生傳授相關知識，把晦澀難懂的問題簡單化，讓學生更容易接受、領會和記憶，而且更為重要的是，利用信息技術，通過視頻或者3D全息仿真動畫方式，創建智能仿真系統，從整體視角，把本學科實踐教學內容有機統一，讓學生深入認識實踐教學內容之間相互交叉與滲透的內在關聯，從而建立更為科學、完善的優化實踐教學內容體系，在學生面對工程問題時，能夠認識問題的本質，從而提高學生工程實踐創新能力。

土木工程材料課程試驗中，混凝土強度試驗與混凝土集料級配、混凝土拌合物性能以及水泥膠砂強度測試試驗均有緊密聯系，并與后續的混凝土結構設計原理課程試驗有很大關聯，創建智能仿真系統，把整個學科的實踐內容有機統籌聯系，使學生在進行單個試驗時，能夠深入了解該試驗項目在整個學科中與其相關的內容以及在實際工程中的作用，提高其在工程應用中發現問題和解決問題的能力。

2 實踐教學的實施

在信息化的實踐教學中，并不是學生完全依靠互聯網信息進行自學，替代實際中的實踐教學，而是在老師的指導下，具有明確的目的性和方向性，利用互聯網信息技術，拓展實踐學習的視野，豐富實踐內容，提高分析問題的能力，克服實際中的實踐教學的單一、孤立、枯燥等問題以及儀器設備與工程場景的不足和限制，進而深入理解、強化應用，提升實踐教學質量，從而提高學生的工程實踐創新能力。

依托虛擬仿真、數據庫和網絡通信等技術，創建具有實踐性及實用性的智能實踐教學系統，學生在虛擬仿真環境中開展實踐教學的演示、方案的設計、實踐探索、模擬操作以及數據處理、能力測試等實踐活動，滿足虛擬仿真實踐教學需求。同時虛擬仿真系統中的各個實踐內容不是簡單的疊加，而是有機統籌相互聯系，橫向聯系基礎知識，縱向拓展前沿科學，使學生不僅僅能夠了解學習實踐項目的應用，而且讓其理解與其相關的內容，使其具有整體觀和工程科學意識。

基于信息化的實踐教學具體實施：在實踐教學開始之前，教師根據學生掌握的理論知識，通過互聯網開放資源以及網絡學習平臺，讓學生自主學習，同時讓學生參與到網絡學習平臺的建設和完善，根據學習情況，讓學生在智能實踐教學系統中仿真實踐，并收集展示實踐內容中學生自主設計的典型案例，以激發學生自主探究的動機和興趣，充分發揮學生的能動性。教師根據學生仿真實踐以及網絡智能平臺測試結果，引導學生討論，并在實踐場地進行實訓或實驗，從而提高其工程實踐創新能力。實踐結果與考核的評定不僅僅是其實踐的結果，包含整個實踐過程，從自主學習知識的掌握情況，虛擬仿真學習情況，測試討論、實踐方案設計以及實際實踐情況等，多層面、全方位地評價其實踐成績。實施過程中各個環節流程如下圖所示。

3 實踐教學的保障

基于信息化的實踐教學，其傳統教學與網絡教學有機結合的有效實施，優質的網絡學習平臺搭建成為關鍵所在。建立自主學習與開放共享的優質網絡學習平臺，創建智能實踐教學系統，使學習者能夠便捷地獲取優質資源和仿真實踐，充分發揮信息技術，深化實踐教學，關乎到應用型人才工程實踐創新能力培養。

基于信息技術的實踐教學實施流程圖

3.1 加強合作，共建平臺

優質網絡學習平臺的建設以課程團隊形式，構建信息化教學教研小組，共同篩選制作，協作完成信息化實踐內容的開發與建設。開展多學科的交叉融合，統籌資源，實現多元主體的協同創新，以產業需求和前沿發展更新教學內容、深化實踐教學改革，提升實踐教學體系的質量。

智能實踐教學系統建設需要投入大量的人力物力，耗費較高，但是其后期維護費用較低，以國家、行業企業、研究機構、學校等多方力量協同參與教育信息化建設，根據市場需求共同開發，建立優質的仿真實踐系統，并把校內外實踐教學基地相互聯動，打通融合渠道，實現資源共享、平臺共建。

3.2 建設師資隊伍，開展廣泛交流

信息技術為實踐教學帶來的新形式，改變了教與學的方式，但是這只是一種輔助和改進教學的手段，發揮信息化實踐教學效果，不僅需要優質的教學資源，教師的信息化教學能力也至關重要。

教師信息化教學能力除了信息化平臺的應用能力外，也應包括教師信息獲取與處理能力以及信息化教學設計與實施能力。通過專題講座、教學沙龍、系統化培訓以及以賽促學等多種模式，提升教師信息化教學能力和水平，以充分發揮信息技術，引導學生深度學習與工程實踐創新能力訓練。實現應用型人才工程實踐創新能力培養的目標。同時，由于信息技術日新月異，教師信息化教學能力，不僅僅掌握相關知識的發展前沿，而且也要時刻了解掌握新的信息技術實施與應用，建立教師信息化教學能力提升平臺與發展路徑，發揮教師信息化教學積極性，提高信息化教學能力。

4 結語

信息技術是提高實踐教學的重要手段和有效路徑，也為推進應用型人才培養提供了新的機遇和突破口。信息技術為開展高效的教學實踐提供了豐富多樣的資源，也提供了各種裝備、技巧與技能，便利的交流互動以及各種虛擬仿真情境有助于學生對知識的直觀體驗與領會。信息技術讓學生可以獲取海量信息，多樣化教學資源，豐富拓展實踐應用，構建智能化教學環境，有機統籌教學內容，實踐教學在信息化的基礎上新形態、新空間、新平臺，充分利用信息技術與實踐教學深度融合，培養具有工程實踐創新能力的應用型人才。