李 超 胡 燕

綿陽城市學(xué)院，四川 綿陽 621000

一、課題核心概念

（一）虛擬仿真

虛擬仿真（Virtual Reality），又稱虛擬現(xiàn)實或靈境技術(shù)，簡稱VR，是用一個系統(tǒng)模擬另一個真實系統(tǒng)的技術(shù)。可作為理解的工具、設(shè)計和體驗的工具，亦可用于技術(shù)論證。

（二）土建類公共課程

土建類公共課程指土建類專業(yè)如土木工程、工程管理、工程造價、建筑工程技術(shù)等專業(yè)共同開展的專業(yè)課程。例如，施工技術(shù)類、建筑構(gòu)造類和識圖類課程。

二、教學(xué)現(xiàn)狀分析

民辦高校還擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)社會應(yīng)用技能和管理人才的重任。例如，土木工程施工技術(shù)課程主要通過講授建筑工程施工工藝，使學(xué)生掌握施工技術(shù)的基本理論知識、建筑工程各分部分項工程的工藝流程、操作方法和質(zhì)量要求。同時，通過實踐技能的訓(xùn)練，培養(yǎng)具有理論基礎(chǔ)和較強(qiáng)實踐能力的高素質(zhì)人才，實現(xiàn)人才培養(yǎng)與社會需求的同步。因此，在教學(xué)過程中，必須將理論教學(xué)與實際操作緊密結(jié)合，相輔相成，使學(xué)生真正懂得原理、掌握技術(shù)，成為社會所需要的高素質(zhì)人才。

但從目前的教學(xué)實際情況來看，理論教學(xué)與實踐教學(xué)的融合還存在著一些困難，尚待提高理論與實踐教學(xué)在開放、安全、拓展和信息化等方面應(yīng)用程度。主要原因在于實訓(xùn)教學(xué)受客觀條件影響，學(xué)生在校內(nèi)實際操作機(jī)會少，而在理論教學(xué)環(huán)節(jié)中的課堂教學(xué)相關(guān)配套資源又相對缺乏，信息化教育設(shè)備不足，無法實現(xiàn)教學(xué)資源的有效銜接和使用。同時，現(xiàn)有的教學(xué)模式僅能講明相對簡單的技術(shù)原理，抽象的理論無法形象地表達(dá)和演示。以上傳統(tǒng)教學(xué)課堂的種種客觀條件限制了課堂教學(xué)應(yīng)達(dá)到的效果，并且在實踐教學(xué)中，學(xué)生實際操作的時間不夠充分，實訓(xùn)方式單一。因此，綿陽城市學(xué)院土建類公共課程基于虛擬仿真開展教學(xué)改革十分必要。

三、教學(xué)改革的思路

（一）基于體驗式教學(xué)建設(shè)虛擬教學(xué)課程

按照崗位技能要求，構(gòu)建虛擬的工程項目、場景、企業(yè)、生產(chǎn)對象、設(shè)備、生產(chǎn)工具以及基地管理制度等實踐教學(xué)資源，改善以前學(xué)生的實訓(xùn)途徑少，實訓(xùn)設(shè)備、儀器、工具等有限的狀況。

同時融入各種教學(xué)虛擬項目，改變傳統(tǒng)滿堂灌的教學(xué)方式，通過虛擬仿真展示相關(guān)工程案例及儀器設(shè)備，實現(xiàn)學(xué)生在3D 空間的漫游［1］。同時通過相關(guān)的技能操作，使教學(xué)知識點形象地被學(xué)生理解與掌握，從而提升專業(yè)水平，增強(qiáng)學(xué)生崗位核心競爭力。

（二）搭建實踐教學(xué)多元化輔助平臺

實踐教學(xué)多元化輔助平臺的搭建，以多種形式的教學(xué)資料、教學(xué)信息以及能動性的課程內(nèi)容安排，大大降低了空間、時間、環(huán)境、資金等客觀條件的制約，讓課程中的實踐環(huán)節(jié)能夠更容易更高效地實現(xiàn)，進(jìn)一步促進(jìn)教學(xué)方法的改革，提高教學(xué)效率與教學(xué)效果。

通過實踐教學(xué)多元化輔助平臺形成任務(wù)分配、系統(tǒng)自動評分、結(jié)果自動分析，老師第一時間了解學(xué)生技能的掌握情況，以便及時調(diào)整教學(xué)重難點與教學(xué)方法，提升實踐教學(xué)效果。

（三）提供實訓(xùn)管理平臺，提高教學(xué)資料的利用價值

建筑工程仿真教學(xué)實訓(xùn)通過任務(wù)進(jìn)度完成情況、學(xué)習(xí)成績情況的數(shù)據(jù)分析，讓教師能夠深度掌握學(xué)生的實訓(xùn)情況，實現(xiàn)督訓(xùn)過程智能化。

資源中心能夠有效管理和利用學(xué)校教學(xué)資源，通過后續(xù)不斷地學(xué)習(xí)和使用，進(jìn)一步完善和豐富教學(xué)視頻、文檔、課件、講義等資源，并且通過資源的使用情況可以挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)興趣，為課程的合理安排提供決策性指導(dǎo)。

（四）校企互助緊密化

實行校企互助模式，共同搭建校內(nèi)虛擬仿真平臺與校外實踐企業(yè)實踐基地，實現(xiàn)企業(yè)向?qū)W校提供最新動態(tài)的崗位技能要求及實際工程案例，讓虛擬實踐平臺更加完善。實行社會共享，讓企業(yè)在崗員工和院校新到崗員工，都能夠無障礙利用建筑工程教學(xué)資源和仿真實訓(xùn)平臺提升崗位技能。并安排現(xiàn)有校企合作的企業(yè)員工定期到校學(xué)習(xí)實訓(xùn)，實現(xiàn)真正意義上的校企互助，促進(jìn)行業(yè)人才技能的提升，提升學(xué)校社會服務(wù)能力。

四、改革的實施

（一）構(gòu)造類課程的實施

1.實施基本情況

本課程通過虛擬仿真技術(shù)學(xué)習(xí)民用建筑和工業(yè)建筑構(gòu)造及設(shè)計的基本原理，通過4D 微課的形式，使學(xué)生了解建筑設(shè)計的基本內(nèi)容、方法和步驟，通過3D 模型展示讓學(xué)生了解建筑設(shè)計中的構(gòu)造問題、結(jié)構(gòu)問題和美觀問題。通過課程考題的在線訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生能運用建筑構(gòu)造知識來分析和解決實際工程問題，達(dá)到提高學(xué)生掌握建筑構(gòu)造的效果［2］。

2.實施要點

（1）通過插件將BIM 模型、TIM 模型、微課視頻等資源，無縫銜接到傳統(tǒng)PPT 內(nèi)，形成立體化課件；

（2）在多種格式BIM 模型能夠?qū)肱c查看的前提下，老師根據(jù)教學(xué)需要自主上傳三維模型，達(dá)到教學(xué)目的；

（3）通過對BIM 模型進(jìn)行剖切、閃爍、文字標(biāo)注等專項操作，使教學(xué)內(nèi)容更符合不同課堂的需求；

（4）根據(jù)構(gòu)造課程教學(xué)內(nèi)容，形成線上考題，教師根據(jù)課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行隨堂練習(xí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)效果，及時查漏補(bǔ)缺。

3.實施成效

（1）3D 模型多端自由查看，房屋建筑細(xì)部構(gòu)造全面呈現(xiàn)。通過BIM 模型、TIM 模型兩種形式將主要房屋構(gòu)造的知識內(nèi)容，通過剖切、旋轉(zhuǎn)、標(biāo)注、閃爍、縮放等功能使細(xì)部構(gòu)造全面呈現(xiàn)。全類型構(gòu)造認(rèn)知體驗，使學(xué)生掌握民用建筑和單層工業(yè)廠房構(gòu)造的基本原理和常規(guī)做法，熟悉常用構(gòu)造的要點、材料做法和圖示方法。

（2）構(gòu)造內(nèi)容4D 微課三維互動講解，提高學(xué)生的構(gòu)件認(rèn)知水平。通過4D 微課的形式將民用建筑主要組成部分和工業(yè)建筑每個知識點的主要構(gòu)造進(jìn)行三維化講解。把抽象教學(xué)場景可視化，枯燥二維教學(xué)內(nèi)容立體化，豐富學(xué)習(xí)途徑，提升學(xué)習(xí)趣味，使知識的傳達(dá)更高效。

（3）線上題庫練習(xí)，全面檢測學(xué)生對知識點的掌握程度。通過課堂任務(wù)書或手機(jī)二維碼的形式針對課堂講授知識點的內(nèi)容進(jìn)行實時考核，老師可根據(jù)學(xué)生答疑情況進(jìn)行查漏補(bǔ)缺工作，幫助學(xué)生更好地掌握所學(xué)知識內(nèi)容。

（二）識圖類課程

1.實施基本情況

本課程采用系統(tǒng)虛擬仿真技術(shù)，以點、線、面、體在三維空間里互動投影教學(xué)，使學(xué)生掌握工程制圖投影原理；以建筑工程中的三維構(gòu)件立體化展示，使學(xué)生掌握構(gòu)件識讀的重點難點；以虛擬仿真交互的形式，基于經(jīng)典框剪結(jié)構(gòu)案例中典型圖紙講解建筑及結(jié)構(gòu)施工圖的關(guān)鍵信息識讀過程，使學(xué)生從理論轉(zhuǎn)換到實踐運用；以案例實戰(zhàn)的形式，通過模擬施工員的身份開展工程識圖實訓(xùn)，還原施工過程中施工員識圖的業(yè)務(wù)場景，以“練”自檢，以“考”的評測，從而達(dá)到提高學(xué)生繪圖與識圖的基礎(chǔ)知識能力［3］。

2.實施要點

（1）本課程通過投影知識、構(gòu)件識圖、專業(yè)知識三部分的100 余個知識點的基礎(chǔ)知識教學(xué)，使學(xué)生通過三維互動的形式進(jìn)行圖紙知識的學(xué)習(xí)。

（2）通過經(jīng)典案例的三維場景漫游體驗和案例式考核使學(xué)生學(xué)以致用，掌握建筑圖和結(jié)構(gòu)圖的識圖內(nèi)容和重點。

3.實施成效

（1）基礎(chǔ)知識交互式三維化學(xué)習(xí)，減輕學(xué)生空間認(rèn)知難度。點、線、面、體、組合體等七個章節(jié)近100 個知識點的投影知識學(xué)習(xí)，通過三維模型空間位置隨意旋轉(zhuǎn)、投影對象可選、三面投影一鍵自動生成的教學(xué)形式，降低教學(xué)備課難度率，增強(qiáng)空間展示效果，提高投影知識的傳遞效率。

（2）4D 微課三維互動講解，提高學(xué)生的知識轉(zhuǎn)化。將施工圖中的工程做法、建筑構(gòu)造、建筑詳圖等二維描述的知識內(nèi)容，通過4D 微課的形式進(jìn)行三維互動知識講解，把抽象教學(xué)場景可視化，枯燥二維教學(xué)內(nèi)容立體化，豐富學(xué)習(xí)途徑，提升學(xué)習(xí)趣味，使知識的傳達(dá)更高效。

（3）從整體到局部，從二維到三維的系統(tǒng)化學(xué)習(xí)。根據(jù)專業(yè)識圖方法系統(tǒng)，設(shè)置“識圖五步曲”，通過“圖紙→任務(wù)單→知識點→二維圖紙信息讀取→立體三維模型”的識圖方法，進(jìn)行建筑及結(jié)構(gòu)施工圖的關(guān)鍵信息識讀。將圖紙和構(gòu)件雙維度進(jìn)行識圖內(nèi)容專項訓(xùn)練學(xué)習(xí)。使學(xué)生從理論教學(xué)快速轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)行實際案例的運用，完成理論教學(xué)到實際案例的知識信息轉(zhuǎn)化。

（4）通過三維仿真漫游真實施工現(xiàn)場，完成全過程案例識圖。結(jié)合典型框剪結(jié)構(gòu)辦公樓案例，以施工員的角度，通過地基與基礎(chǔ)施工、主體結(jié)構(gòu)施工、二次結(jié)構(gòu)施工三個階段，模擬還原施工過程中施工員識圖的業(yè)務(wù)場景。以案例實戰(zhàn)的形式完成，開展工程識圖實訓(xùn)，以“練”自檢，以“考”的評測，根據(jù)教學(xué)評測系統(tǒng)可生成實訓(xùn)報告，到達(dá)實訓(xùn)全過程可監(jiān)測、學(xué)生成績有依據(jù)的信息化實訓(xùn)的效果。

（三）施工類課程

1.實施基本情況

建筑施工技術(shù)三維仿真演練中心，利用互聯(lián)網(wǎng)+、BIM 技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)以施工進(jìn)度為實訓(xùn)任務(wù)主線，三維模擬施工工藝全過程，學(xué)生通過三維交互的形式在施工場景中虛擬實際的工藝，能夠掌握地基與基礎(chǔ)工程、主體工程、裝飾裝修工程等主要施工方法、施工工藝流程，以及保證其施工質(zhì)量所采取的施工措施等，真實體驗施工工藝全過程。教學(xué)內(nèi)容由淺入深，實訓(xùn)流程環(huán)環(huán)相扣，使理論與實訓(xùn)結(jié)合，解決不具備真實施工現(xiàn)場難以完成教學(xué)的難題。就業(yè)導(dǎo)向、專業(yè)知識講授與技能實訓(xùn)并存，具備現(xiàn)場專項施工方案的編寫能力、現(xiàn)場施工指導(dǎo)能力、現(xiàn)場施工質(zhì)量檢查與驗收能力［4］。

2.實施要點

（1）基于信息化知識云平臺支持互聯(lián)網(wǎng)在線“隨時隨地”查看；

（2）完善課程體系，豐富信息化資源；

（3）專業(yè)知識形象直觀呈現(xiàn)，三維仿真交互實操。

3.實施成效

（1）完善的課程體系，豐富的信息化資源，支撐施工技術(shù)課程。依據(jù)施工技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容，設(shè)置土方工程、地基與基礎(chǔ)工程、砌體工程、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)工程、結(jié)構(gòu)安裝工程、防水工程、裝飾裝修工程相關(guān)知識點施工流程的講解。

（2）3D 還原施工現(xiàn)場和施工流程，讓學(xué)生從“想不出”到“看得到”。結(jié)合現(xiàn)行的國標(biāo)規(guī)范，將施工過程中的工藝工法，通過4D 微課的形式演繹施工全過程，學(xué)生通過形象直觀地呈現(xiàn)以及可自由操作的“施工場地”，掌握施工過程中的工藝工法。

（3）實現(xiàn)三維仿真交互式實操實訓(xùn)。設(shè)置各章節(jié)內(nèi)容，每個知識點從“施工流程→工種→工具→材料→機(jī)械→施工位置→理論知識”進(jìn)行三維交互式的仿真實操實訓(xùn)，專業(yè)知識與技術(shù)能力并存，具備現(xiàn)場施工綜合管理能力。

五、改革綜合成效

（一）提升知識的系統(tǒng)性，提高學(xué)生崗位核心競爭力

基于虛擬仿真的教學(xué)改革，土木類公共課程可實現(xiàn)多項信息化教學(xué)資源的調(diào)用，以學(xué)生對建筑工程施工課程的學(xué)習(xí)過程作為一個整體，以三維游戲的方式呈現(xiàn)一個真實的施工現(xiàn)場，通過實際工程環(huán)境的3D 展示和身臨其境開展漫游，能夠在課內(nèi)、課外為學(xué)生提供成體系的施工流程、識圖、實踐操作的技能知識點，以及不受空間時間限制的校內(nèi)實踐操作機(jī)會，將理論與實踐相結(jié)合，讓學(xué)生更好地掌握教學(xué)內(nèi)容，明確技能實際應(yīng)用需求，培養(yǎng)學(xué)生在施工流程、識圖、施工要點和質(zhì)量要求的教學(xué)過程中，獨立分析和解決問題的能力，能根據(jù)工程實際情況確定相應(yīng)的施工方案和技術(shù)措施，提升學(xué)生崗位核心競爭力，為職業(yè)發(fā)展打下良好堅實的基礎(chǔ)［5］。

（二）以教學(xué)信息化建設(shè)促進(jìn)專業(yè)建設(shè)，提高學(xué)生就業(yè)能力

在教學(xué)過程中融入虛擬仿真、信息化平臺等現(xiàn)代技術(shù)，解決了施工技術(shù)在以往課堂中理論教學(xué)抽象難理解、工藝流程難以演示、施工要點講解不到位的問題，為學(xué)校的教育信息化改革提供了全新的思路，為土建類專業(yè)教學(xué)提供了一種新的示范作用，同時促進(jìn)了專業(yè)建設(shè)，具體體現(xiàn)在如下幾點：

1.改變傳統(tǒng)的教師教學(xué)方式，提供專業(yè)授課老師的信息化教學(xué)水平。

2.通過虛擬仿真教學(xué)，將學(xué)生所學(xué)的零散知識進(jìn)行串聯(lián)整合，提高學(xué)生的專業(yè)知識和技能應(yīng)用，從而有利于學(xué)生就業(yè)能力和就業(yè)率的提升。

（三）有利于科研平臺的建設(shè)

為學(xué)?？蒲许椖刻峁┮粋€良好的專業(yè)平臺，可充分利用平臺資源開展課題合作。同時，學(xué)校傳統(tǒng)的科研項目常常與企業(yè)需求脫節(jié)，該平臺可促使企業(yè)與學(xué)校進(jìn)行充分、深入的科研建設(shè)，使學(xué)校的科研成果更具有實用性，更能滿足企業(yè)的需求。

（四）促進(jìn)校企合作開發(fā)課程，提高人才輸出質(zhì)量

民辦應(yīng)用型高校致力于為社會和企業(yè)輸送應(yīng)用型技術(shù)人才，與企業(yè)共同進(jìn)步與成長?；谔摂M仿真的教學(xué)改革，土建類公共課程為學(xué)生提供了良好的技能實踐平臺，并將課本知識與實際工程項目結(jié)合進(jìn)行教學(xué)，在實踐環(huán)節(jié)可聯(lián)手企業(yè)共同進(jìn)行實習(xí)實訓(xùn)課程研發(fā)，促進(jìn)學(xué)校人才培養(yǎng)與企業(yè)需求的無縫銜接。

六、結(jié)語

通過基于虛擬仿真的土建類公共課程教學(xué)改革，施工技術(shù)類、建筑構(gòu)造類和識圖類課程的教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)效果，以及學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得到不同程度的提升，理論知識的形象化程度得到較大提高，學(xué)生的實踐技能訓(xùn)練機(jī)會增加且更具安全性，并進(jìn)一步促進(jìn)了信息化教學(xué)和專業(yè)建設(shè)。