土木工程施工专业教学中ARVR技术应用研究

张丽 张微 高蕉

[摘要]现代科技的发展推动了AR/VR技术的迅速发展。新的信息技术在教学过程中的应用，可以使大部分教育渠道普遍实现数字化、网络化，从而提高教学质量和课堂学习的效果。应用ARVR技术，能有效整合学习组织、内容、模式、技术、考核、环境等多方面因素，以适应现代教育全面、创新、系统化、实践发展的需要。

[关键词]ARVR技术教学方式教学手段课程教学

[中图分类号]G642

[文献标识码]A

[文章编号]2095-3089（2021）17-0194-02

建筑学与工程学专业毕业生的专业定位一从事建筑设计领域的技术、管理及简单工程设计。为此，除要求学生掌握书本知识外，还要培养学生的操作技能，加强建筑学工作的职业训练。

一、ARWR技术在土木工程施工专业教学中运用的必要性

建筑学与土木工程专业课程有土木工程BM建模、施工图、工程测量、结构力学、建筑技术、预制混凝土建筑等等。包含两个部分的理论知识和操作技能，并与行业规范和工程实践紧密相关。本课程为综合工程与实践活动的专业基础课。其中有些内容是由时间和空间所决定的，在学习过程中并没有通常的解释。比如，有些结构比较复杂，要求与受力和受损模式的性质有关，因此可以用ARVR技术来模拟。通过实例，将实验结果清晰、具体地呈现给学生，学生可在计算机网络环境下根据需要智能分配时间，按照菜单自主选择学习内容，不仅方便学习，而且改变了传统的教学方式，真正做到了学习内容与实际密切相关，充分调动学生的教育主动性，提高了实际培训效果。另外，ARVR技术也帮助教师从重复的工作中解放出来，把精力投入到教学、研究和教学改革上。所以，应用ARVR技术对建筑专业课程的教学方式进行改革势在必行，是职业教育走向成功的必然趋势。

二、ARWR技术在土木工程施工专业课程教学中运用的可行性

鉴于ARVR技术能更好地帮助教师将部分结构工程的核心课程转化为自主学习模块，使知识和技能的汲取方式发生根本转变。将知识技能传授由“被动”变为“主动”，提供现代教学方法，根据学生的能力和个性化学习进行教学。在学习过程中，能够充分体现学生的自主学习氛围，从多方面消除学生的消极心理，显著地提高了学习效率。另外，基于ARVR技术的信息化学习平台，适应时间和空间的限制，让学生充分利用时间碎片化，自主个性化学习，让枯燥的学习环节变得生动起来，激发学生学习的主动性和积极性。预装整体混凝土个体作业教室设计采用ARVR技术，创设了现实世界的工作情景，将虚拟现实、制作、培训相结合，让学生在沉浸式学习场景中，体验到真实的工作，并从环境角度出发，实现了教学的有机融合。

三、ARVR技术在土木工程施工专业课程教学中的运用分析

（一）依据人才培养方案、职业岗位要求和核心课程标准，进行教学目标的设计要按照土木工程专业人才培养计划，培养专业技能，争取专业建设要求，把基础课的专业标准与基础课素养相结合;根据学生的基本情沉，综合分析学生学习目标及相关学习内容，结合学习实施过程中使用的AR/VR技术、多维学习目标的整体结构、學习重点和难点，有效培养学生的综合专业能力。

（二）依据教学目标，结合真实案例，进行项目任务的设计

学习的实施过程可以分为三个部分：数据收集、课外实践和课堂学习实施。首先是基础工作和必要条件，在反思和学习的过程中，学生能够认识到如何掌握某些知识和技能，通过网络，完成通用预制装配基础知识的预习，充分利用网络搜索相关知识点，观看操作视频，并了解操作注意事项，储备课堂教学知识，高效利用学习平台学习。在开展课后练习的过程中，要检查学生的教学进度表，同时还要引导学生对施工生产线进行调查，并自主制作表格，让学生以小组形式填写施工现场标志，让学生根据要求从经验中学习生产线的规范标准，在了解混凝土结构安装整体工程及记录直观感受的基础上，满足学生在课堂上的实际需求，还为未来学习奠定良好的基础。在课堂学习的过程中，以小组为单位，将自主学习与实践活动的成果整体进行结合，构建学习平台，由教师对知识进行收集、整理、总结，准确了解学生对重点、难点知识的吸收情况，合理调整学习目标。

（三）依据专业课程特点，结合ARNR技术，选择适当的教学方法

在土木工程各专业核心课程的教学中，一般采用情景教学法或现场教学法相结合的方式。在情景学习方面，可以充分利用图片、声音、动画、视频等，模拟真实的工作环境，对于学习现场，可以安排课堂教学中展示的链接，在施工现场或培训室进行演示，从而使学习过程合理有序、生动活泼，大大激发了学生的学习积极性。举例来说，在教室里的“个人装配混凝土结构的实践活动”中，学生可以利用3D建模软件在交互AR平台上工作，在互动VR平台提供的虚拟现实环境中工作，并根据自己的施工组织项目和方案，进行部件安装，借助可视化、直观的建模技术，学员可及时发现在安装过程中组织上的缺陷及不正确的工作方法，还能实时修正设计及运行中的缺陷，有效地完成培训目标。

（四）依据教学过程，结合学生实际，制定学习实施计划。

在学评过程中，应采用更为科学的方法，认真判定评价标准的表现及准确性，并采用定性与定量相结合的学习评价方式，进行观察和价值调整，确保教学的科学性和根据性，充分利用有价值的信息元素和大数据分析技术的应用。比如，在《组合整体混凝土结构的个人作业实践》课堂上，教师需要结合学习知识点、建模、评价结果，以互动ARVR平台为例，评价学生学习报告。进行设计时，教师要考虑教学过程和教学工作的实际内容，在制定培训实施计划时，应根据主要专业课程的专业素养目标，根据情境创设、项目任务背景分析、项目任务分解与实施、项目评估任务结果、项目任务制定及其他参考资料内容，选择学习资源，制定教学方法，充分结合学习评价表，设计意图等等。对ARWR技术融入建筑设计与施工专业的教学过程中，要结合学生的实际情况，对其进行设计与修改是十分重要的。然而，在具体的教育过程中，由于各种因素的不可预测性，学习结果往往不能与预设结构相匹配，在课堂上的资源无法得到充分利用，因此，有必要拓宽知识内容，在学习评价标准中增加一些可变因素，以此来合理控制学习过程的每一个环节，取得良好的学习效果。

四、PBL教学法在微观建筑设计教学中的应用

（一）教学设计。将行为空间与环境价值组织作为教学内容组织中的两个基本与难点，提出了一系列从主体设计到微建筑设计渐进实践。每一项练习都围绕着Driving Questions（在每一阶段中要解决的关键问题）的主题选择，其中还包括目标设定、学习周期、教学方法和实践技术，最后确保成果形式的多元化和高效化。与此同时，培训保证了每个实践都有具体、真实的空间，设计实践的学习是在真实的环境体验和物理感知中进行的。从教学方法上，进行问题导向的实验学习，实现个体练习、小组讨论、教师评分、小组调整、批改成绩和集中审核的多方面结合，提供个人独立学习经验和集体交流环境，鼓励学生及时发现问题，并积极理解学习中的问题。

（二）教学过程管理。在明确教师角色的基础上，还要特别注重引导过程中的问题，能发现学生练习中的不足，确保问题能够得到及时解决。当学生遇到困难时，要强调启发式建议，尽量避免具体的指导误差，避免对学生的研究过程造成干扰。与此同时，教师要根据课堂上学生的学习情况，进行及时调整，灵活地改变教学方式，以确保学习的顺利进行。还要对学生的实际学习情况进行评估，确保每项作业都要有清晰的成绩目标，每项作业必须根据其性质与内容，确定适当的形式、要求及评价标准。因此，在课程结束时，作为设计练习的一部分，公开评估图纸的内容，还可以邀请本地和外籍教师及专业建筑师进行评估，鼓励学生进行总结和反思，培养学生表达观点的能力，促进教育观念的进一步发展，培养学生的学习兴趣和职业素养。

综上所述，在建筑设计教学中，学生作为学习的一方，就要实现建筑师与学生角色的自由转换，通过对空间设计、使用需求、居住环境等因素的深入了解，使学生更好地参与到设计教学中来。同时，学生也可以在自己选择的地方探索栖息地和生活条件，通过未来对空间设计的看法和进一步回应，以建筑师的身份感受社会责任感，有助于培养对生活规划的意识，从而提高自我行动能力。在实验教学中，采用问题导向的教学模式，建立灵活多样的课堂讨论与领导方式，可以有效地激发学生的自主学习兴趣，激发学生的学习热情，充分发挥学生的潜能。

参考文献：

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[3]蒋亚龙.VR/AR技术在土木工程教学实践中应用的探索与展望[J].科技经济导刊，2021（11）：136-138.

[4]席凤征.基于ARWR技术的实训基地建设思路——以徐州技师学院智能制造实训中心为例职业，2020（9）.

[5]张润楠.ARVR数字化技术对环境空间设计的影响[J].美术教育研究，2020（12）

作者简介：

张丽（1978年4月-），女，蒙古族，辽宁盖州人，高级工程师，结构工程专业，研究方向：钢结构设计。

张微（1981年3月-），女，汉族，辽宁沈阳人，高级工程师，硕士学位，结构工程专业，研究方向：岩土与地下工程。

高蕉（1979年3月-），女，满族，辽宁沈阳人，高级工程师，硕士学位，结构工程专业，研究方向：建筑结构抗震。