孫燕

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?在中職院校建筑材料教學(xué)中，仿真實驗教學(xué)是一種常用的教學(xué)手段，利用形象的仿真技術(shù)，將建筑材料實驗原理與規(guī)范以及材料性質(zhì)測試融為一體，與實物實驗相比來說有獨特的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的中職建筑材料課程具有局限性，主要探討中職建筑材料仿真實驗教學(xué)的流程，詳細(xì)闡述仿真實驗的教學(xué)設(shè)計思路、系統(tǒng)的構(gòu)成以及使用的效果，希望能夠有效提升中職建筑材料實驗課程的質(zhì)量，給相關(guān)研究人員以借鑒和參考。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?中職教育;建筑材料;仿真教學(xué)

[中圖分類號] ?G712 ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] ?A ? ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2020）42-0022-02

建筑材料教學(xué)內(nèi)容主要包括理論以及實驗兩部分。建筑材料實驗教學(xué)是重要的實踐環(huán)節(jié)，由于外部環(huán)境因素的影響，建筑材料實驗教學(xué)所占用的學(xué)時比較少，但是內(nèi)容又比較多;部分中職院校資金不足，建筑材料所使用的儀器設(shè)備以及場地等資源比較有限，難以完成建筑材料實驗教學(xué)目標(biāo)。同時中職院校招生規(guī)模不斷擴大，給建筑材料實驗教學(xué)帶來了更為突出的影響。因此可以將仿真實驗教學(xué)方式應(yīng)用于建筑材料實驗中，能夠有效改變傳統(tǒng)的以灌輸式為主的建筑材料實驗的教學(xué)模式，有效促進(jìn)建筑材料實驗教學(xué)的多元化，可以在較短的時間內(nèi)讓學(xué)生掌握更多的建筑材料知識。

一、傳統(tǒng)中職建筑材料課程的局限性

（一）建筑材料實驗課程內(nèi)容較為單一

受到課程時間以及投入的資源和資金的限制，建筑材料課程實驗教學(xué)內(nèi)容比較單一，所得到的實驗數(shù)據(jù)量比較小，缺乏有效的對比性，與前期所學(xué)到的課堂知識難以形成融會貫通的效果，就無法與中職學(xué)生研究問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力相掛鉤，難以實現(xiàn)建筑材料課堂教學(xué)的多元化。

（二）教學(xué)模式基本為灌輸式的課堂教育模式

中職院校建筑材料實驗教學(xué)基本上以老師課堂上對實驗進(jìn)行講解為主，在實驗課程上按照分組進(jìn)行驗證性實驗，挫傷了學(xué)生的積極性與興趣。

（三）建筑材料教師教學(xué)的手段比較單一

在建筑材料實驗課堂上，老師基本上以實驗器材作為主要的道具進(jìn)行簡單講述，其中重復(fù)性的勞動比較多，只是課堂的灌輸，乏味枯燥，師生之間也缺乏必要的互動。

在傳統(tǒng)建筑材料實驗課程中所存在的問題，需要引起研究人員的反思。如何借助現(xiàn)代化科技來有效提升學(xué)生在建筑材料實驗課程中的動手能力以及發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，使得中職院校學(xué)生成為全面的應(yīng)用型人才，是擺在中職院校建筑材料老師面前一個非常重要的課題。

二、仿真實驗教學(xué)的優(yōu)勢

為了有效克服傳統(tǒng)建筑材料實驗教學(xué)的弊端，在有限的資源條件下，建筑材料老師可以借助計算機來完成輔助性的實驗課程教學(xué)，可以將建筑材料將原來的實驗室搬到機房中，讓學(xué)生在電腦上完成中職院校建筑材料的基本實驗，包括水泥、鋼筋、混凝土、瀝青等，實現(xiàn)利用虛代替實，利用軟代替硬，然后再與實物實驗相結(jié)合，能夠達(dá)到事半功倍的目的，使得中職院校建筑材料實驗教學(xué)有著更高的效率。建筑材料仿真實驗教學(xué)與實物實驗相比之間相互配合，能夠揚長避短，更好地達(dá)到自身教學(xué)的目的。

（一）仿真實驗具有低耗高效性

建筑材料仿真實驗由計算機上實驗軟件來完成，每一個學(xué)生都有實驗的機會，這樣就解決了在傳統(tǒng)建筑材料實驗中學(xué)生多而實驗裝置比較少的問題，使得每一個學(xué)生都能夠參與到建筑材料實驗中來。傳統(tǒng)的實物實驗方法優(yōu)點是學(xué)生較為直觀，但是也存在材料一次性利用、投入資金也比較大的問題。對于實驗的全過程以及局部實驗的現(xiàn)象難以進(jìn)行直觀的展示，同時對實驗的過程也難以全過程了解。但是建筑材料仿真實驗的軟件可以直接在計算機上通過學(xué)生來完成實驗操作，這樣既不需要消耗實體的材料，對儀器也沒有損耗，同時對實驗也可以反復(fù)進(jìn)行，有利于實驗結(jié)果的鞏固，同時仿真實驗減少了建筑材料老師前期的繁重的準(zhǔn)備工作和對于設(shè)備的維護(hù)壓力，因此建筑材料仿真實驗具有低耗和高效性。

（二）仿真實驗具有較為生動形象的特點

利用圖文動畫，向?qū)W生形象生動地闡明某一材料的性質(zhì)或者是在實踐中應(yīng)該注意的問題，以動畫的形式展示整個實驗的全過程。學(xué)生在做實物實驗之前，就可以對整個建筑材料實驗的全過程進(jìn)行全面的了解，有效提升學(xué)生進(jìn)行實驗的積極性，對于比較重要的實驗現(xiàn)象進(jìn)行重要的提醒，使得中職學(xué)生能夠重點關(guān)注這些內(nèi)容。

（三）仿真實驗系統(tǒng)具有開放以及可開發(fā)性

建筑材料仿真實驗系統(tǒng)具有開放性，模塊系統(tǒng)打包之后成為可執(zhí)行文件，在每個模塊中具有開放的接口，有效提升了軟件的適應(yīng)性和可開發(fā)性。

（四）系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)具有與時俱進(jìn)性

仿真實驗的內(nèi)容并不是一成不變的，會隨著課程內(nèi)容的改變而不斷有所增減，使用的技術(shù)更為先進(jìn)，在測試中也能夠增加新的題目和實驗的內(nèi)容。

三、仿真實驗教學(xué)的流程

（一）設(shè)計思路

在建筑材料實驗學(xué)習(xí)中，仿真實驗是學(xué)習(xí)的重點內(nèi)容。部分中職學(xué)生理論水平不扎實，在進(jìn)行建筑材料實驗時，由于沒有做好充分的準(zhǔn)備，或者是知識上的欠缺，而導(dǎo)致手忙腳亂的現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)實驗需要做出調(diào)整時，往往顯得手足無措，并沒有什么思路。在進(jìn)行實物實驗之前，可以先利用軟件進(jìn)行仿真模擬實驗，利用模擬實驗?zāi)軌蜃寣W(xué)生清楚地明白實驗的重點難點內(nèi)容，熟悉整個實驗的流程，明確實驗的目標(biāo)要求。同時根據(jù)相應(yīng)的規(guī)范要求計算好理論數(shù)據(jù)，在仿真實驗中錄入相關(guān)數(shù)據(jù)，利用實驗軟件驗證所得到的結(jié)果驗證是否正確。這樣就能夠有效避免由于理論計算錯誤而導(dǎo)致的實驗失敗現(xiàn)象。在仿真實驗中，可以將幾種常見的情況進(jìn)行分類調(diào)整，學(xué)生針對不同的情景錄入相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，得到不同的實驗結(jié)果，能夠靈活考驗學(xué)生應(yīng)變的能力。

在建筑材料實驗仿真教學(xué)中，國家相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)范主要以文本的形式附錄其中;實驗過程中的操作步驟可以以實際錄像的形式利用視頻加字幕展示給學(xué)生，然后以動畫的形式進(jìn)行模擬，對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真，并且通過對于控制材料數(shù)據(jù)庫調(diào)用來獲得和實物實驗相同的結(jié)果，對于結(jié)果自動進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，生成實驗操作記錄，并且繪制后期的曲線。仿真實驗基于Windows平臺，并且采用模塊化結(jié)構(gòu)，提升了可開發(fā)性。

（二）系統(tǒng)構(gòu)成以及功能

仿真系統(tǒng)包括原理規(guī)范、材料實驗的展示以及材料的模擬實驗，主要包含以下幾個方面的內(nèi)容：第一部分是原理規(guī)范，主要介紹每一個建筑材料實驗的原理、實驗的依據(jù)以及操作的程序形式，可以以文本為主，主要讓學(xué)生熟悉操作的總體過程;第二部分是演示性操作，是在了解實驗原理的基礎(chǔ)上給學(xué)生一個可參考性的實驗步驟，采用圖文混合的形式有效分解實驗過程，使得初學(xué)者快速了解實驗的整體流程;第三部分是視頻演示，主要是采用相關(guān)實驗教學(xué)的錄像資料，錄像資料一般采用真實設(shè)備和實物材料進(jìn)行實驗，以真實的圖像同步展示整個建筑材料實驗的全過程，主要用于輔助學(xué)生材料實驗;第四部分是模擬實驗。模擬實驗是整個仿真實驗教學(xué)的核心，主要包括中職建筑類專業(yè)所涉及的水泥、混凝土、鋼筋以及瀝青等材料的實驗。在進(jìn)行模擬實驗過程中系統(tǒng)對實驗的步驟所發(fā)生的錯誤隨時進(jìn)行指示，而且可以做到修正，利用相應(yīng)的處理軟件對實際數(shù)據(jù)進(jìn)行自動化處理，通過模擬實驗使得中職學(xué)生不但能夠掌握建筑材料實驗的全過程以及實驗的原理，同時也能夠有效把控實驗儀器的操作步驟。整體的實驗數(shù)據(jù)與實物數(shù)據(jù)相比具有真實性，數(shù)據(jù)處理更加規(guī)范，同時在模擬實驗教學(xué)中還設(shè)置了局部放大的功能，能夠讓學(xué)生較為清晰地觀察建筑材料在加載的過程中應(yīng)力的變化。從這個意義上講，在進(jìn)行模擬實驗教學(xué)時，其中一部分是優(yōu)于實物實驗教學(xué)的。第五部分是線上及時交流功能，學(xué)生在操作過程中遇到的難點，可以隨時與老師進(jìn)行交流，老師也可以通過測試題來檢驗學(xué)生對建筑材料實驗的掌握程度。

（三）使用效果分析

建筑材料實驗仿真教學(xué)能夠有效調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，同時也能夠緩解目前中職院校實驗經(jīng)費及場地不足的難題。建筑材料仿真教學(xué)實驗?zāi)軌驖M足學(xué)生的實驗教學(xué)需求，利用仿真軟件在計算機上進(jìn)行操作，不再發(fā)生因為裝置設(shè)備少而使有的學(xué)生無法進(jìn)行材料實驗。

建筑材料的仿真實驗過程能夠用生動形象的圖文形式向?qū)W生闡明，能夠局部放大實驗過程中的現(xiàn)象，也可以利用三維動畫的軟件對實驗過程進(jìn)行描繪。在仿真實驗教學(xué)中，能夠使用的材料實驗組合也比較多，使用的量能根據(jù)學(xué)生自己的設(shè)定，因此實驗可以多次進(jìn)行，改變了傳統(tǒng)實驗每進(jìn)行一次量的改變都要重新做一次實驗的弊端。學(xué)生在做過一次實驗之后，也可以進(jìn)行多次的仿真實驗，可以選擇形成不同的材料，得出不同的實驗數(shù)據(jù)，有助于學(xué)生進(jìn)行探究性實驗。在一些傳統(tǒng)的實物實驗中，有些實驗記錄的時間比較長，同時僅僅是簡單重復(fù)的實驗操作，這種耗時較長同時操作比較簡單的都可以利用仿真實驗來替代，比如耗時比較長的混凝土的凝結(jié)時間測定實驗，就可以利用這個思路去進(jìn)行仿真模擬，來達(dá)到相同的實驗效果，這樣就能夠有效提升學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，并且寓教于樂。

四、結(jié)束語

建筑材料實驗對實物資源消耗比較大，同時所占用的設(shè)備場地比較多，難以達(dá)到實驗教學(xué)目標(biāo)。建筑材料的仿真實驗教學(xué)能夠有效滿足新課程教學(xué)改革的目標(biāo)，打破傳統(tǒng)實驗課程所產(chǎn)生的弊端，將其應(yīng)用于建筑材料實驗中，能夠有效促進(jìn)建筑材料實驗教學(xué)的多元化，在較短的時間內(nèi)能夠完成更多的建筑材料實驗教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生掌握更多的建筑材料知識，因此有著重要的現(xiàn)實意義。

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◎編輯 張 慧