基于创新创业的土木工程专业虚拟仿真实验中心建设探讨

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  摘 要: 为深化学校创新创业教育以及信息化教学改革,针对土木工程专业实验教学存在问题,对基于创新创业的土木工程专业虚拟仿真实验中心建设进行了探讨。虚拟仿真技术在高校的实验教学中已经得到了广泛了应用,本文介绍虚拟仿真实验教学优势以及土木工程专业虚拟仿真实验教学中心的建设思路、教学资源建设及预期效果。虚拟仿真技术的应用,能够开拓学生视野,培养学生的创新意识和能力并且能够促进实验教学发展。
  关键词: 虚拟仿真;土木工程;创新创业;实验教学
  【中图分类号】 G642 【文献标识码】 A 【文章編号】 2236-1879(2017)13-0202-01
  国务院办公厅关于《深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》中指出深化高等学校创新创业教育改革,是国家实施创新驱动发展战略、促进经济提质增效升级的迫切需要,是推进高等教育综合改革、促进高校毕业生更高质量创业就业的重要举措。随着我国社会经济的发展,对大学生的实践能力和创新能力有了更高的要求。培养创新型的人才需要有健全的创新创业教育课程体系,土木工程是一门实践性较强的学科,如果想培养出创新创业型的人才,必须提高学生的实践能力,实验教学是培养学生创新意识和创新能力的重要途径,但是由于资源、环境、时间、师资等因素的制约,实验教学的开展一般会比较片面,不能系统的向学生展示实际工程的全过程。虚拟仿真技术由于其高效率、低成本、安全性和灵活性在土木工程专业的实验教学中得到了广泛的应用。
  1 土木工程专业传统实验教学存在的问题
  培养学生创新创业能力,必须增加学生的实践能力,土木工程专业的实践性较强,在应用型人才培养过程中需要加大实验、实训、实习、实践的比重。在土木工程传统的实践教学环节中,包含专业基础课教学的课内实验,专业课课内实验和实训,认识实习、生产实习、毕业实习等环节。在很多课程的实验环节例如材料力学、土木工程材料、结构试验等课程中更多的采用实体构件进行实验,这种的实验的特点就是一次性、不能重复使用,所以对材料的浪费极大,成本较高,就会造成一次实验安排学生的人数过多,学生参与度降低,也降低了学生实验的自主性。且有些实验需要的准备时间过长,影响实验的效率。
  此外受到场地和实习时间的限制,土木工程中施工周期长、一些隐蔽工程无法现场展示,一些大型实验无法让本科生动手参与。同时,在专业认识实习和生产实习环节学生只能参观已建建筑或在建建筑的一个分部分项工程,但无法通过实际操作了解建筑施工的全过程。
  2 虚拟仿真实验教学的优势
  虚拟仿真技术通过计算机技术来模拟现实场景,用户通过终端设备和虚拟环境的加护来体验“身临其境”的感觉。可以使人们不受时间和空间的限制,接触到非真实的虚拟环境。毋庸置疑,虚拟仿真技术能给学生提供培养创造性思维和创新能力的平台,更有利于学校开阵创新创业教育。虚拟仿真实验实训教学形式生动、立体化能使抽象试验过程生动展现,教师可以结合实际教学需要,充分发挥虚拟仿真实验室的环境安全性和资源可重复使用的优势。
  虚拟仿真实验教学的特点如下:
  (1)高仿真度。教师和学生可以通过修改虚虚拟实验室设备的参数或改变实验条件,完全模拟真实的实验,也可以演示一些复杂的、抽象的、不方便直接观察的实验过程和现象。
  (2)良好的交互性。用户以交互的方式操作虚拟环境中的实验对象,并且获得实时的反馈,虚拟仿真实验是一种自然的交互方式,身处虚拟仿真实验室的学生在感官上忽略了虚拟环境,得到现实环境般的现实体验。
  3 虚拟仿真技术在土木工程专业实验教学中的应用
  目前,我校正处于应用型本科院校建设阶段,在分析了本校土木工程专业实验与实践课程的特点后,拟将虚拟仿真技术运用在该专业的实验与实践教学改革过程中,拟建立虚拟仿真实验中心以促进创新创业实验教学的发展。
  3.1虚拟仿真实验中心的建设思路,
  虚拟仿真技术是培养学生创新性思维的重要途径,应贯穿学生培养的全过程。為适应我校土木工程专业的“三平台”(即通识教育平台、专业基础平台和专业技能平台)的课程体系,建议将虚拟仿真技术的与平台课程相联系,按照专业基础-专业技能-创新应用的递进关系,将课程和知识体系分为三大层次。
  3.2虚拟仿真实验中心的实验与实践教学资源建设,
  在注重基础性课程和应用能力的前提下,虚拟仿真实验中心拟设置建筑材料与力学仿真实验、室内土工、房屋建筑学、建筑施工技术与管理、建筑结构试验以及创新型实验和实体工程虚拟仿真等七个实验与实践教学模块。
  4 虚拟仿真实验中心的预期成效
  虚拟仿真实验室的建设将会极大地推动土木工程专业创新创业实验教学体系改革,促进创新型人才培养目标的达成。虚拟实验中心拟达到的成效如下:
  (1)虚拟仿真技术在实验教学中的应用顺应了信息化教育的发展,能够改善实验教学的弊端,达到了教学的方式的多样化和全面化,可有效提升学生的学习兴趣和对实验教学的参与度,提高学生的实践和应用能力。
  (2)通过虚拟技术的应用可开阔学生的视野,使学生能够更接近工程实际,增长工程知识的涉猎面,有利用培养学生的创新意识和能力。
  总之,虚拟仿真技术对创新创业实验教学有良好的促进作用,解决了实习平台和实习内容的技术难题,也有助于培养高素质的应用型创新型人才,并且能充分利用教学资源。各高校应该紧密结合行业需求和学校的发展定位来开展虚拟仿真技术的应用。
  参考文献
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  作者简介:李志双,女,汉族,讲师,学历:研究生,工作单位:山东协和学院建筑工程学院
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