高校土木工程专业虚拟仿真实验教学模式研究

仇立松，何军波

（郑州科技学院，河南郑州 450064）

在现今高校教学当中，虚拟仿真实验教学可以说是一种非常重要的教学方式，即通过多媒体、虚拟仿真、网络数据库以及大数据网络通信技术的应用对具有高度仿真特征的实验对象以及虚拟实验环境进行构建，建立域内立体化网络虚拟模型，在实现教学内容丰富拓展的基础上达到教学目标。在高校土木工程专业教学中，也可以对该方式进行积极的应用，不断提升教学水平。

1 主要教学模式

在教育部新的育人改革指导意见下，结合当下“互联网+”的应用普及，各高校依托自身特点，在新工科及应用型大学育人模式进行探索。全面认知当代社会发展背景下的实践教学方面虚拟仿真实验教学的内涵及外延。就目前来说，我国的很多高校已经对该教学模式进行了应用，并获得了较好的教学效果，其主要有：第一，长沙理工大学。长沙理工大学以行业发展及市场需求为导向，开放实践教学心思路，在学生开放创新以及实践能力进行培养的基础上对“三平台、十模块”的教学模式进行了设计。其中，三平台主要包括有公路工程施工检测平台、公路运营管理平台以及工程勘察设计平台。更为细化的方面，在公路工程勘察设计平台中，包括有道路勘测设计、路基路面设计以及工程测量这三个虚拟仿真模块。公路施工检测平台中，则包括工程材料、路面施工检测、招投标合同管理以及路基施工检测这几个虚拟仿真模块。在公路运营管理平台中，则包括有道路养护管理、安全交通分析以及工程变形监测这几个模块；第二，中南大学。在中南大学中，其试验教学中具有“三层次、十六模块”模式的建立，具有多个实验教学项目的设置，从开始的基础理论知识学习到培养学生的创新能力以及全过程理念等。其中，三层次可以分为基础、创新以及专业这几个层级。基层型方面，其所具有的仿真实验资源将对整个院校的工科专业本科生进行服务，主要为低年级学生，其培养目的即是在对学生学习热情进行激发的基础上实现其专业基础的夯实，打开学生对专业方向的认知，在基础力学、多功能力学分析、土力学基础、工程测量分析等基础课程实践教学实验相配合的基础上开展具有专业方向细化的专业实践课程，如土木工程材料分析、小区控制测量、综合三轴试验、岩土成分检测以及结构破坏实验分析等类似这些实验模块的建立。专业性应用方面，其所具有的实验资源则更多的是针对土木工程实际教学当中所具有的具体问题而言的，即在将铁路工程建设为基础的情况下对教研结合优势进行充分的发挥，具有工程地质、隧道工程、桥梁工程、铁路选线、工程施工管理以及建筑结构这几个模块的建立。创新性模块方面，其主要任务即是对学生的实践以及创新精神进行培养，具有数字化抗震、隧道工程、车桥振动模拟、数字化风洞以及耐久性模块模拟这几个虚拟仿真模块；第三，南昌大学。在南昌大学中，其具有虚拟仿真实验管理系统以及力学工程虚拟系统的建立。在力学工程仿真系统中，具有工程结构机械虚拟、复杂力学仿真实验以及施工管理虚拟实验平台的建设。力学工程虚拟系统方面，则向教师、系统管理员以及学生实现开放网络环境实验管理功能的提供，以此使学生在进入到系统当中之后即能够根据自身的需求做好实验项目的选择，在保留实验成果的基础上由教师根据学生的实验成果与过程给出对应的评价与成绩，以此做好交流以及答疑处理。

2 发展完善措施

在仿真实验教学模式中，其需要从以下几个方面做好完善与优化：第一，加强师资建设。在实验教学活动开展中，实验教师可以说是保障教学活动正常开展的关键保障，而在很多高校当中，却存在着实验教师不足的问题，这同实验教师的具体岗位设置具有直接的关联。作为高校当中的教辅岗位，在日常工作中所受到的关注度较低，经常会出现地位低于科研、教学岗教师的偏见情况。且高校在实验教师的职业发展方面缺少政策，这也将对实验岗教师队伍的稳定性产生影响。在该种情况下，即需要高校能够加强对于实验教师的队伍建设工作，从项目扶持、人员培训以及政策支持这几个角度对教师待遇进行积极地提升，积极做好人才队伍建设，建立一套完整而高效的长效激励机制，梯队式发展师生人员队伍，提高项目管理水平与项目质量。鼓励师生利用虚拟仿真实验教学的平台，整合传统基础性实验，建立通过高效、稳定实验教师队伍的形成更好地对虚拟仿真实验教学的相关需求进行满足。第二，丰富教学资源。就目前来说，很多高校在实际开展虚拟仿真实验建设当中，通常存在的更多是根据本校在学科领域当中的某个特色以及专长为基础对相应的教学资源进行建立，并因此存在无法对不同土木工程领域人才发展需求进行满足的情况。而实际生产当中有要求学生具有专业外的横向知识能力，同时，在不同的高校中，其虚拟仿真教学系统是由不同软件制作工具研发制作的，并因此使不同系统在界面布局、操作流程以及软件架构等方面存在差异，且相关实验指导书的存在，也会使学生在学习当中在知识理念方面存在偏差。为了能够对该问题进行较好的解决，即需要做好系统实验指导书的编制，更好地满足学习需求。第三，加强资源共享。在现今很多高校实验项目开展当中，都存在着很多相似的实验项目。导致了教学设备和教学内容重复，浪费了现有资源，该种情况的存在，正是因为不同高校的虚拟仿真教学资源仅仅能够在各自高校的内部当中使用，而无法对资源共享目标进行实现，并因此使教学资源发生了充分建设情况，在利用率方面存在一定的不足。在该种情况下，整合资源就能在一定程度上解决该问题的出现，不同高校在实际虚拟仿真实验教学平台建设当中，即需要在做好教学资源合理配置的基础上建设共享平台，通过大数据支持信息技术的应用对教学资源共享目标进行实现，以此进一步提升教学效率与质量水平。

3 结语

在上文中，我们对高校土木工程专业虚拟仿真实验教学模式进行了一定的研究。利用现在较为成熟的大数据及互联网技术，通过高校虚拟仿真实验教学平台的建立，创新实践教学模式，使之能够在实现可靠安全项目提供的基础上有效提升了学生实际学习当中的可操作性。在未来发展中，需要高校能够进一步做好实验平台的拓展与优化，更好地满足学生学习需求，进而对学生适应于市场需求的专业技能和横向综合素质能力进行全面提高。在完善实践教学体系方面具有重要意义。