基于虛擬仿真的“混凝土結(jié)構(gòu)施工”課程實踐教學(xué)方法探究

闞玉萍 張燕

揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程學(xué)院 江蘇揚州 225127

1 概述

“混凝土結(jié)構(gòu)施工”是省級重點專業(yè)建筑工程技術(shù)專業(yè)的核心課程，開設(shè)于第三學(xué)期，共64課時，授課對象為三年制建筑工程技術(shù)專業(yè)二年級學(xué)生。本課程具有實踐性強(qiáng)的特點，因此課程教學(xué)目標(biāo)需以崗位需求為導(dǎo)向，以建筑施工員崗位工作能力為落腳點，依據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案與課程標(biāo)準(zhǔn)，對標(biāo)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合學(xué)情分析，培養(yǎng)具有扎實理論知識、較強(qiáng)實踐能力，具有質(zhì)量意識、責(zé)任意識、安全意識，能夠勝任工作崗位的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

2 “混凝土結(jié)構(gòu)施工”課程實踐教學(xué)現(xiàn)狀

2.1 教學(xué)現(xiàn)狀分析

在“混凝土結(jié)構(gòu)施工”課程培養(yǎng)計劃中，理論教學(xué)環(huán)節(jié)所占比重大，課程教學(xué)以理論知識的教授為主。課程的理論教學(xué)環(huán)節(jié)共計64學(xué)時，學(xué)生在教室通過老師講解配套教材、PPT課件，多媒體展示相關(guān)知識點來進(jìn)行理論學(xué)習(xí)，實踐課時僅為25學(xué)時。

高職院校普遍存在校內(nèi)實訓(xùn)教學(xué)資源少、操作場地局限[1]、操作材料成本高、消耗大、重復(fù)利用率低與環(huán)境污染等問題[2]，同時隨著建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化、智能化的發(fā)展，新技術(shù)、新工藝、新材料層出不窮，實際工程中施工機(jī)械設(shè)備更新?lián)Q代較快，而高職院校的實踐設(shè)備普遍陳舊，因此制約著實踐教學(xué)活動的開展。

校外實踐教學(xué)在時間安排、教學(xué)方式、評價方式等方面存在不合理性。在時間安排上，實踐教學(xué)通常安排在理論教學(xué)結(jié)束以后，對理論知識的學(xué)習(xí)沒有起到提高學(xué)生實體認(rèn)知、增強(qiáng)空間感的作用。教學(xué)方式上，校外實踐教學(xué)通常以教師為中心，老師在約定的時間帶領(lǐng)同學(xué)集中參觀，對工程概況、施工工藝、流程以及重難點等內(nèi)容進(jìn)行講解。同時由于工程項目建設(shè)周期長，短時間的實訓(xùn)只能看到工程的局部工序[3-4]；此外施工單位為保障安全生產(chǎn)，實踐也會面臨工地進(jìn)不去、看不全、看不清等困難，起不到理論指導(dǎo)實踐、實踐檢驗理論的作用。實踐評價形式和內(nèi)容單一，老師通常根據(jù)學(xué)生的考勤、實習(xí)報進(jìn)行評價，具有較大的主觀性，不利于學(xué)習(xí)積極性的調(diào)動。

2.2 學(xué)生學(xué)情分析

教師通過課前發(fā)放問卷、量化考核表、與學(xué)生線下交換意見等多重調(diào)查方式，明晰學(xué)生對先修課程信息讀取能力、興趣愛好、執(zhí)業(yè)規(guī)劃等，獲取了該班學(xué)生學(xué)情分析具體結(jié)果，見圖1，主要集中在喜歡群聚、團(tuán)隊意識弱；喜歡工地、安全意識弱；喜歡動手、質(zhì)量意識弱；喜歡參與、擔(dān)當(dāng)意識弱；喜歡仿學(xué)、創(chuàng)新意識弱；喜歡熱鬧、勞動意識弱等八個方面。

圖1 學(xué)情分析

3 基于虛擬仿真的項目實踐教學(xué)法

為解決“混凝土結(jié)構(gòu)施工”課程中知識點繁多、抽象；學(xué)生興趣不高；校內(nèi)實訓(xùn)教學(xué)資源少、場地局限；校外實訓(xùn)工地進(jìn)不去、看不全、看不清；學(xué)生無法實操實練的問題，對標(biāo)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合施工員崗位需求[5]，課程內(nèi)容按照混凝土施工工藝流程進(jìn)行設(shè)計，第一步將課程按照分部工程分為基礎(chǔ)、柱墻、樓蓋和樓梯施工四個模塊；第二步將模塊按照工種劃分為模板、鋼筋、混凝土三大工種施工；第三步對每一個工種按照工作任務(wù)單進(jìn)一步分類，共分為基礎(chǔ)施工、基礎(chǔ)模板綠色施工等十一個項目，課程內(nèi)容框架見圖2所示，每個項目融“教、學(xué)、練、考”為一體。

圖2 “混凝土結(jié)構(gòu)施工”課程內(nèi)容框架

本文選取項目九樓蓋鋼筋綠色施工及驗收項目中的任務(wù)四——板鋼筋施工驗收為任務(wù)驅(qū)動，開展基于虛擬仿真的項目實踐教學(xué)法[6]探索。

3.1 開展結(jié)構(gòu)識圖與繪圖任務(wù)

課前，老師通過在線課程網(wǎng)站將樓層板鋼筋構(gòu)造圖和識圖任務(wù)發(fā)送給學(xué)生，任務(wù)內(nèi)容來源于真實項目。學(xué)生不僅復(fù)習(xí)了“建筑結(jié)構(gòu)與識圖”前導(dǎo)課程，查閱了22G101圖集等資料，而且再次熟悉了CAD繪圖軟件的操作。老師通過任務(wù)測評檢驗課前學(xué)習(xí)效果，進(jìn)行要點總結(jié)并打分。

3.2 虛擬仿真課程實踐(30min)

通過智慧職教發(fā)布虛擬仿真實踐的學(xué)習(xí)任務(wù)和操作要求，發(fā)布實際項目的技術(shù)資料：鋼筋工程施工方案、施工任務(wù)書、圖紙等資源。板鋼筋施工驗收的虛擬仿真施工及管理流程如圖3所示，主要內(nèi)容包括：

(1)施工準(zhǔn)備——進(jìn)入技術(shù)交底和安全交底場景，熟悉板平面布置圖、施工方案、技術(shù)交底記錄、安全交底記錄、施工任務(wù)書。作為施工員在鋼筋作業(yè)面上與上道工序模板分項工程進(jìn)行交接檢查，填寫《交接檢查記錄》。

分子量為5 000～400 000的天冬多糖對人肝癌SMMC-7721細(xì)胞生長具有顯著的雙向調(diào)節(jié)作用：濃度≤800 mg/L時具有一定的促生長作用，濃度≥900 mg/L時則表現(xiàn)出一定的抑制作用；隨著作用時間的延長和濃度增加，其抑制作用顯著增加，存在明顯的量效、時效關(guān)系，具有顯著的抗腫瘤作用[14]。天冬提取物對膠質(zhì)瘤干細(xì)胞(glioma stem cells，GSCs)具有顯著的殺傷作用，而對正常神經(jīng)干細(xì)胞沒有明顯的毒性作用，其可以破壞GSCs的克隆形成能力并對GSCs的克隆進(jìn)行消融，還可顯著誘導(dǎo)GSCs凋亡，但對抑制GSCs增殖的效果不是很明顯，對細(xì)胞周期的影響也不大[15]。

(2)模板彈線——在工具箱獲取鋼卷尺，按照板鋼筋間距用粉筆在模板上標(biāo)出下層鋼筋位置。在工具箱獲取墨斗，用墨斗分別在縱橫向板邊對應(yīng)點之間彈出板下層鋼筋位置墨線。

(3)綁板下層鋼筋——按照彈好的鋼筋位置線，按順序擺放縱橫向鋼筋，板下層鋼筋的彎鉤應(yīng)豎向朝上，下層鋼筋應(yīng)伸入梁內(nèi)，其長度符合設(shè)計要求。

(4)水電工序插筋——預(yù)埋件、電氣管線、水暖設(shè)備預(yù)留洞等及時配合安裝。

(5)綁板上層鋼筋——按設(shè)計間距放置上層鋼筋，直鉤應(yīng)垂直朝下，上層通長鋼筋的搭接位置和搭接長度應(yīng)符合設(shè)計及規(guī)范要求。

(6)設(shè)置保護(hù)層墊塊——用撬棍將鋼筋撬起，在板底放置保護(hù)層塑料卡，間距0.5m左右；在板上下層鋼筋之間設(shè)置馬凳，間距0.5m左右，以保護(hù)上層鋼筋的位置。

(7)自檢——使用鋼卷尺自檢，分別測量受力鋼筋間距和保護(hù)層厚度。鋼筋自檢符合要求后，填寫《鋼筋安裝工程檢驗批驗收記錄》。

(8)驗收——按照質(zhì)量員的職責(zé)填寫《監(jiān)理報驗單》，并報監(jiān)理工程師驗收，至此，完成了板鋼筋綁扎施工與管理的虛擬仿真實踐工作。整個實踐過程體現(xiàn)了虛擬仿真軟件具有完整性、真實性、綜合性、規(guī)范性、交互性的特點，仿游戲的操作模式能激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，將學(xué)生的被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)生為中心的主動探究”，將實踐教學(xué)搬進(jìn)實訓(xùn)室。

(1)施工準(zhǔn)備

3.3 讀資料(25min)

老師通過空中課堂直播項目現(xiàn)場施工情況，企業(yè)導(dǎo)師提出崗位任務(wù)，進(jìn)行課程引入，幫助學(xué)生了解項目真實工作環(huán)境，明確崗位任務(wù)。

老師在課程平臺發(fā)布資料閱讀任務(wù)，并進(jìn)行任務(wù)分解，明確任務(wù)實施步驟，提示關(guān)鍵點。學(xué)生明確任務(wù)實施路徑后，自主閱讀施工技術(shù)文件，通過平臺討論任務(wù)，提出閱讀中的疑點，分享心得體會，老師最后進(jìn)行點評答疑。

3.4 編方案，析圖紙(35min)

老師結(jié)合綠色施工技術(shù)要求發(fā)布任務(wù)，提出方案編制計劃和要求，學(xué)生分組編制技術(shù)交底文件。通過引入項目數(shù)據(jù)和綠色施工技術(shù)要求，實現(xiàn)虛擬仿真到真實項目的拓展和應(yīng)用能力遷移。老師對學(xué)生成果進(jìn)行答疑、分析、點評、補(bǔ)充，對學(xué)生任務(wù)過程中的共性問題進(jìn)行歸納。學(xué)生進(jìn)行傾聽和反思，了解技術(shù)交底文件編制的要素并做出修正。通過引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行圖紙分析，了解項目特點，培養(yǎng)學(xué)生運用已有知識解決實際問題的能力。

3.5 練交底(30min)

安全是第一要務(wù)，為樹立學(xué)生安全施工的意識，老師提出施工現(xiàn)場的安全裝備要求、操作規(guī)范要求、機(jī)具使用要求、材料搬運及堆放要求。學(xué)生分組扮演施工員角色，進(jìn)行演示操作，鞏固安全注意事項，從而提升了責(zé)任意識，加強(qiáng)了質(zhì)量至上的信念。

3.6 綁鋼筋(40min)

老師通過演示與講解相結(jié)合的方法，規(guī)范學(xué)生操作，提高學(xué)生工具使用及實操的能力。學(xué)生分小組進(jìn)行板鋼筋骨架的綁扎。老師現(xiàn)場巡視，指出學(xué)生操作過程中的不規(guī)范之處，全程監(jiān)督指導(dǎo)，查看小組鋼筋安裝任務(wù)完成情況，對學(xué)生操作過程進(jìn)行打分。

3.7 做驗收(20min)

老師現(xiàn)場使用工具進(jìn)行鋼筋骨架的量測驗收。學(xué)生觀看老師操作，記錄驗收要點；小組間互相驗收、填寫驗收單；老師現(xiàn)場進(jìn)行巡視、指導(dǎo)并答疑，指導(dǎo)學(xué)生填寫工程報審資料，將課堂任務(wù)與真實崗位任務(wù)相銜接，培養(yǎng)學(xué)生的崗位技能素養(yǎng)及學(xué)習(xí)能力。

4 考核評價

考核評價全程化：課前、課中、課后全過程智慧職教數(shù)據(jù)留痕，精準(zhǔn)反映學(xué)生參與度和學(xué)習(xí)效果，關(guān)注整體與個體學(xué)習(xí)差異，因材施教。

評價內(nèi)容多元化：考核內(nèi)容涵蓋學(xué)生知識掌握與運用能力、技能操作能力、課堂參與度、德育、工匠精神、職業(yè)素養(yǎng)與創(chuàng)新能力等。

評價方式多樣化：包括教師評價、企業(yè)導(dǎo)師評價、小組自評與互評、線上自測考核。

評價標(biāo)準(zhǔn)多維度：在評價標(biāo)準(zhǔn)中融入崗位評價標(biāo)準(zhǔn)、“1+X”考核評價標(biāo)準(zhǔn)以及技能比賽評分標(biāo)準(zhǔn)。

5 教學(xué)效果

通過本次任務(wù)的課堂實施，各項子任務(wù)達(dá)成度見右表：

任務(wù)內(nèi)容學(xué)生占比達(dá)成度安全交底技術(shù)交底板技術(shù)交底文件的編制鋼筋的穿插和綁扎鋼筋骨架的驗收熟練70%65%75%80%80%較為熟練20%20%15%15%10%一般10%15%10%5%10%欠缺—————

基于虛擬仿真的“混凝土結(jié)構(gòu)施工”課程實踐教學(xué)方法能有效落實“德技并修”，將立德樹人、培養(yǎng)綜合素養(yǎng)貫穿在項目化虛擬仿真實踐全過程，培養(yǎng)學(xué)生安全意識、質(zhì)量意識、環(huán)保意識、勞動意識、工匠意識和創(chuàng)新奉獻(xiàn)精神。

項目采用虛擬仿真的實踐方式，使學(xué)生通過人機(jī)交互的形式，仿游戲的操作模式來開展施工及管理操作[7]，有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，主動參與到實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，增強(qiáng)了教學(xué)效果。還能增強(qiáng)了實踐教學(xué)過程的真實性，還能使虛擬仿真與生產(chǎn)實際相結(jié)合，彌補(bǔ)教學(xué)手段、實踐條件及時間、空間上的限制，在課堂上實現(xiàn)了教學(xué)項目與施工項目、教學(xué)過程與施工過程、在校學(xué)習(xí)與實際工作一致性。

項目基于實際工程圖紙，依照現(xiàn)行規(guī)范大綱，結(jié)合現(xiàn)場施工工藝和施工管理的相關(guān)流程，可以達(dá)到理論結(jié)合實踐、實踐貼近實際的效果，對于提高學(xué)生動手操作能力、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量意義重大。