地方本科院校土木工程专业虚拟仿真课程建设的思考

王燕锋 边亚东 赵 毅 纠永志 王 凯

中原工学院建筑工程学院（450007）

0 引言

随着信息科技的发展，信息技术融入现代教学的改革不断深入，“智能+”教学模式已成为高等教育教学改革的发展方向。教育部在2013-2015年启动了国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作，得到了各大高校及相关企业的积极的响应和支持。现已遴选出国家级虚拟仿真实验教学中心300个，分布在26个省市自治区，其中理工类最多，达211个，农林医药类53个，人文社科类36个。除此之外，随着《关于2017-2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设》通知的出台，我国高校掀起了积极开发应用虚拟仿真教学项目的热潮，各高校积极探索线上线下、个性化、智能化的教学模式改革，在国家级、省级虚拟仿真教学项目的建设过程中，也投入了大量的资源，截至到2020年底，在60个学科中认定国家级虚拟仿真项目1 000多项[1-6]。

在地方本科高校土木工程专业的实践教学活动中，由于学生人数多、学校大型设备、设施的不足、相关企业吸纳人数有限等问题，使得土木工程类实践教学很难完全达到预期的教学目标，影响人才培养质量提升工作[7,8]。虚拟仿真技术具有开放性、可操作性强、安全性高、容错率高等特点，在很大程度上缓解了上述问题，虚拟仿真课程建设受到了各大本科院校的重视。利用虚拟仿真技术将大大缩短学生的认知周期，特别是面对复杂危险的施工现场，虚拟仿真技术的采用非常有利，确保学生学习对应阶段内容的安全性。利用虚拟仿真技术模拟施工安全，让学生戴上3D虚拟眼睛，进入虚拟施工现场，体验施工安全设施，生动逼真。然而在各大院系建设虚拟仿真教学项目的过程中，地方本科院校在建设过程存在以下几个突出问题。

1 虚拟仿真教学项目存在的问题

1.1 跟风建设，缺少规划

为虚拟仿真立项建设而建设的教学项目居多，缺乏学科统一规划，缺乏整体实践教学环节的设计，特别是已有的虚拟仿真平台或者教学项目，并没有纳入学校实践教学的规划实施范围内，虚拟仿真项目建设规划性不强，主要由各一线任课教师负责，专业负责人站在学科发展的角度，以工程专业认证的要求进行整体规划的较少。

1.2 投入费用高，重复建设

虚拟仿真项目设计较为复杂，投资从几万、几十万甚至上百万不等。仿真度要求越高，耗资越大；如果再考虑硬件条件，还需要配备相应的计算机、显示屏幕、感官设备、动作捕捉设备等，投资更大。如此大的投入，不是所有高校都能承受的，特别是大多数地方高校预算有限，一旦项目建设的效果不理想，将会造成巨大的资源浪费。然而，为了立项而建设的虚拟仿真教学项目，在地方高校建设过程中并不少见，上有国家级虚拟仿真教学项目，地方高校可能根据其课程特点，选择侧重点不同，进行重复建设在省级立项，为了业绩而建设的虚拟仿真项目应该叫停。

1.3 缺乏引导，利用率不高

虚拟仿真实践教学的优势显著，然而并非所有任课老师都有充分认识，在相关任课教师认识不足的前提下，很难对学生进行正确引导，以至于国家级、省级虚拟仿真资源认识不足，利用率低。加之，相关院校的虚拟仿真开放平台管理的不统一，外网访问有时候也不能保证，学生学习积极性不高。建设好的项目除了本校学生利用之外，很难对外开放利用，甚至本校学生的实际访问量也不高，造成资源的浪费。

1.4 校企合作沟通困难，虚拟项目真实性不足

虚拟仿真教学项目往往委托软件制作公司进行软件开发，任课教师编写脚本的方式，由于土木工程专业性较强，许多专业原理及工程技术问题，需要专业教师与合作公司的工作人员反复校对，由于专业差异较大，往往出现沟通不畅，实际虚拟软件的效果难以达到任课教师的要求。还有大型土木工程试验过程中，相关参数的取得需要实际试验测试，有很多参数往往需要统计结果，然而这些参数的确定比较困难。因此，虚拟教学项目的真实性也是有待进一步验证。

2 虚拟仿真教学项目建设的建议

为了将虚拟仿真教学项目更好地服务于实践教学，地方院校虚拟仿真项目建设应做好以下几个方面地工作。

2.1 根据专业人才培养大纲的要求，统一规划，重点建设。

在一流本科建设的号召下，虚拟仿真教学也在争创一流建设的行列中，地方高校土木工程专业应该根据人才培养大纲对专业实践能力的要求，统一规划虚拟仿真实践教学项目的建设进程。整合现有的网上资源，不搞重复建设。“他山之石，可以攻玉”，充分利用国家虚拟仿真平台的已有资源进行相关课程的教学非常重要，在自己专业见长的领域有重点地建设相应的虚拟仿真项目，突出特色，是地方土木工程专业虚拟仿真教学项目建设的一个方向。

2.2 建立专业虚拟仿真教学团队，强化教师引领作用。

构建一支专业的虚拟仿真实践教学团队，对相关课程实践教学进行指导，对任课教师进行辅助，是一流课程建设团队的发展方向，教学相关部门要改革学时、绩效的计算方法，对参与虚拟仿真教学建设的老师工作量进行核算，对参与课程团队建设的教师给予认可，调动教师的积极性及参与度，也有助于强化教师的引领作用。

2.3 修订学生实践课程学时，将虚拟仿真学习纳入过程考核。

针对学生对虚拟仿真教学项目参与度较低的问题，可以修订实践课程教学大纲内的考核方式，将相关课程虚拟仿真任务的完成状况作为考核点，对学生的参与度进行量化考核，提升学生的参与度。同时，还要完善校内教学平台与相关网络平台的联系，让学生能够及时访问相关虚拟仿真教学项目。

2.4 加强专业教师科研投入，助力虚拟仿真教学项目建设。

地方院校土木工程专业在虚拟仿真教学项目建设过程中，要加强对青年教师科研的投入力度，鼓励青年教师做好相关科学研究，同时提高相关专业教师的沟通交流能力，让科研助理虚拟仿真教学落到实处，同时，集中有限财力、物力进行特色项目试验研究，在自己相对优势的学科领域进行突破，能够做到国内领先。

3 结论

地方院校土木工程专业虚拟仿真教学项目建设有助于学生实践能力的提升，在以学生为中心，教师为主导的一流课程建设的大环境下。对土木工程学科进行认真梳理、系统规划、集中有限财力、物力，建设一支专业的虚拟仿真教学团队，突出专业特色，避免重复建设，是地方院校土木工程专业虚拟仿真教学的发展方向。