建“虚实结合”实训中心创新土木专业“五式”实践教学

王晓琴　杨芸　周楚兵

摘  要：以我院土木工程实训基地为基础，建立“虚实结合”实训中心，运用现代信息技术，突破对实践时间、空间和资源使用的限制，随时随地，达到实现只要有网络的环境就可以进行虚拟仿真训练的效果，同时将虚拟与现实有机结合作为一种信息化教育、教学手段在土木工程专业创新“五式”实践教学体系，提高教学成效，提高学生的专注度，反馈度和自由度。

关键词：虚实结合;创新;土木工程;“五式”实践教学体系

中图分类号：G642 文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2021）07-0044-04

Abstract： On the basis of our civil engineering training base， we can establish a training center with the combination of the virtue and reality and use the modern information technology to breakthrough the limitation on the practice time， space and resource usage and can reach a effect of having a virtual simulation training as long as there is a network environment in anytime and anywhere， at the same time the organic combination virtue and reality， as a kind of information-based education， teaching means in the "five type" practice teaching system of civil engineering professional innovation and improve the teaching results， improve the students' concentration， degree of feedback and degree of freedom.

Keywords： combination of virtue and reality; innovation; civil engineering; "five types" practice teaching system

前言

“十一五”期间，我国高校建立了501个国家级实验教学示范中心，涵盖了33个学科;“十二五”期间，2011年有100个部属院校建立国家级实验教学示范中心，2012年有120个省属院校建立国家级实验教学示范中心。

2013年（教高司函〔2013〕94号），提出虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物。2017年高教司发布了《教育部办公厅2017-2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知》，明确统筹规划到2020年认定1000项左右示范性虚拟仿真实验室教学项目。

虚拟仿真实验教学已经从“十二五”时期强调虚拟仿真实验教学中心建设、商业化虚拟仿真实验教学项目集成与局部应用共享为主的初始普及阶段，进入到“十三五”時期强调具有自主知识产权的示范性虚拟仿真实验教学项目建设与大规模在线开发共享为主的深入发展阶段。

我院对土木工程专业的培养目标定位为实践能力较强，有创新意识的应用型人才。但是建筑项目施工工艺复杂，工作过程在教学中难以描述， 学生理解困难;建筑施工周期长，时间与空间交错，整体项目思维难以捋清，学生难以参观或体验整个周期。由于实验场所局限性，实验室资源不足，且实训基地建设缺乏前沿设计和新颖思路，学生的实践条件受时间和空间条件限制，因此培养应用型、创新型人才目标变得空洞起来。

一、虚实结合实验室建设思路与实现模式

（一）现有实验室条件

2015年建设了土木工程实训基地包含构造展示区、安全体验区、定型化设施展示区共28项。

1. 构造展示区：包括卫生间样板、砌体样板、抹灰样板、楼梯样板、主体支模、屋面样板、主体实体、管道水井样板。

2. 安全体验区：包括紧急自救、安全防护装备展示、综合用电展示、钢爬架、安全带体验区、洞口坠落体验、移动式操作平台、安全帽撞击体验、临时通道体验。

3. 定型化设施展示区：包括切割机防护罩、电焊机推车、原材料标识牌、电梯井防护门、乙炔推车、试块振动平台、箍筋吊笼、移动式围栏、卸料平台、二级箱防护棚。

（二）虚实结合实训室建设思路

提高学生实践能力和创新精神为核心，以现代信息技术为依托，以土木工程校级特色专业急需的实践教学信息化为指向，以“土木工程施工”教学项目为基础，利用三维仿真技术制作教学资源素材库，利用虚拟仿真技术体验建筑全生命周期，虚拟仿真搭建工作场景，通过角色扮演体验管理过程，解决土木真实项目条件不具备，高成本，高消耗，不可逆操作，实践又必须展现给学生的矛盾。

（三）虚实结合实训室实现模式

“虚实结合，以虚补实”。以已建成的土木工程实训基地28项实物包括构造展示、安全体验等实物为基础，利用互联网技术搭建共享平台，与时俱进，制作实物包含其施工要点，工艺等详细内容的二维码，虚实结合构建体验式学习环境。

“先实后虚，虚实结合”。以已建成的实训基地28项实物包括构造展示、安全体验等实物和二维码为基础，利用现代3D、VR技术，开发斜拉桥、抹灰、卫生间施工、高层施工、高空坠落、安全帽撞击等虚拟仿真实践教学平台。

“虚实结合，以虚代实”。建立智能检测与虚拟现实创新中心，利用虚拟现实技术实现土木工程施工类课程的直观呈现，利用开发的虚拟现实实践教学平台，形成“土木工程专业核心课-土木工程生产实训——工程仿真实训”的虚实结合的实践教学体系。

“虚实结合，以虚验实”。通过虚拟仿真实验室的建设，开展探索性实验;建立学生“客创中心”，提供VR创作资源平台，帮助学生解决在创新创业中所遇到的问题，为学生提供更多的技术性支持和专业辅导，同时可以参加全国性或者全省性的VR技能大赛，提升学生创新创业的实践能力。

二、创新“五式”实践教学体系

将虚拟与现实有机结合作为一种信息化教育、教学手段在土木工程专业创新“模型式助学、任务式导学，项目式教学，沉浸式实训，随机式考评”的实践教学体系，使学生“课前可认知，自主能学习，课堂有思考，课后能实践，结课会考评”，开创虚实结合在我院土木工程专业实践教学中应用的新局面，同时能与工程造价、工程管理、给排水工程、城乡规划等专业共享。

“模型式助学”。室外1：1实体模型+室内等比例模型，展示建筑构造、钢筋节点、各种桥型构造、钢结构焊接形式、融入了土木工程特色结构，剖析了施工工艺，岩石矿石，山川地貌、地形展示等，内容丰富，真实，很好的帮助学生直观理解，实现教学做一体化。

“任务式导学”。用任务进行新知识的引入，针对每个知识点的特点，将文字精讲、图片、 视频、模型、国家规范、试题巧妙的融为一体，帮助学生从多角度理解知识点，激发学生的学习动力。

“项目式教学”。以实际项目驱动教学，由学生亲自进行项目设计、开发，让学生在实践中巩固所学理论知识，提升学生实战能力，激发学生职业意识。

“沉浸式实训”。通过虚实有机结合的沉浸式、交互式，想象性实践改变传统实践教学方法，诱导学生在虚拟实践环境下的主动探索，提高教学成效，提高学生的专注度，反馈度和自由度，体现了“以学生为中心”的个性化教育。

“随机式考评”。建立专业知识库平台，将数字资源库、知识库、数字教材、APP和教学管理集中在同一个系统下，通过邀请码扫描、将实体楼知识点立体文章呈现在师生的手机端上。在线考核平台、海量题库自由组合 ，形成一体化、多功能、全方位实训考评系统。

三、结束语

建立虚实结合实训中心可以缓解作为校级特色专业的土木工程其实验场地不足，建立土木工程的真实项目条件不具备，高成本，高消耗，不可逆操作等问题;将现实与虚拟有机结合，利用实物仿真技术重构施工场景，有利于推动土木工程专业虚拟技术与实践教学的深度融合;拓展实验教学内容广度和深度、延伸教学时间和空间、提升实验教学质量和水平。虚实有机结合实训中心的建立，有利于启发、诱导学生在虚拟实践环境下的主动探索，体现了“以学生为中心”的个性化教育。

参考文献：

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[3]刘俐，刘平安，李玲，等.虚拟仿真实验技术在医学微生物学实验教学中的应用研究[J].中国中医药现代远程教育，2017，15（06）：1-2.

[4]周成义，周建洪，赵明，等.钢铁生产虚拟仿真实验教学中心建设与实践[J].中国冶金教育，2016（05）：79-81.

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[6]杨芸.基于实训基地的土木工程施工技术课程教学改革探讨[J].中国房地产，2018（15）：96-97.

[7]教育部办公厅关于2017-2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知[Z].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7945/s7946/201707/t20170721_309819.html.

[8]2013，我们共同见证[N].中国教育报，2014-01-16.

基金项目：2019年教育部“协同育人项目”“产学研协同视阈下土木工程专业智能检测创新中心的建设”（编号：201901235008）;2019年湖北教育厅省教研项目“民办高校土木工程特色专业基于虚拟与现实有机结合的实验室建设与实践”（编号：2008512）;2019年湖北省职业技术教育学会“高职院校建筑工程技術新工科人才培养模式改革和创新研究”（编号：ZJGA201904）

作者简介：王晓琴（1978-），女，汉族，湖北荆门人，博士，副教授，系主任，研究方向：土木工程教育。