土木工程教学实践和成就探讨论文（共3篇）(3)

　　0引言

　　应用型本科是以培养高层次应用型和技能型人才为目标的高等教育形式。从20世纪60年代开始，基于德国“双元制”应用技术大学教育理念，国外各高校陆续实施了重视和强化应用型人才培养的模式，我国应用型高校是在20世纪90年代末随着高校扩招和适应市场对应用型人才需求而发展起来的[1]。在我国新型城镇化发展的新形势下，培养熟练掌握建筑业生产一线实践技能并具备创新意识的土木工程高素质应用型人才显得非常迫切[2-4]。实验教学对于激发学生的创新应用意识和增长学生的工程实践技能，是其他教学形式难以替代的；实验教学是学生将理论知识在实践中运用的重要环节，在应用型土木工程人才培养中处于重要地位。

　　目前，应用型地方高校在土木工程实验教学中遇到了一些技术和管理难题，例如：①土木工程实验综合性强、资源消耗大、设备体积大、成本高，而国内土木工程建设活动呈现建筑结构往超高层、桥梁朝大跨度、地下空间向复杂地层发展的趋势，但校内实验受土木工程实验教学设备、现场安全、教学经费等条件制约，使一些高危、大型、复杂但与工程实践结合紧密的现场实体实验难以在实验室进行；②相关专业实验选课学生多、实验操作复杂、教学任务繁重，且土木工程实体实验耗材开支大、实验场地和设备安排难度大；③土木工程建造周期长，但学生现场实验实训时间有限，在专业认识实习、生产实习和毕业实习等实验实训环节中，学生很难在实际项目的全部岗位和所有工程实施环节中受到完整地实践能力训练，难以满足土木工程高素质应用型人才工程实践能力培养的需求；④学生参与实验的自主性不强，传统的实验教学方式已难以提高当代大学生的实验兴趣[5-11]。

　　虚拟实验技术是以计算机为基础的虚拟现实技术在实验教学领域应用的一种现代教育教学技术，通过计算机软件和配套的硬件设备模拟实体实验的场景、仪器设备、实验现象、操作流程，可以克服实体实验周期长、危险性大、材料消耗多等诸多缺点，实现低成本、全天候的土木工程实验教学。基于虚拟实验技术构建的虚拟仿真实验平台，可以较好地解决土木工程实验实践教学环节中的技术和管理难题，是现场实验实习及室内实体实验教学的弥补和创新，有助于学生创新意识、工程实践能力、自主学习能力及信息化技术运用能力的培养[12-15]。

　　本文论述了应用型地方高校土木工程虚拟仿真实验教学中心的建设理念、思路和虚拟仿真实验教学平台功能，提出“多层次、模块化”的应用型土木工程虚拟仿真实验教学体系和资源平台，可为同类院校土木工程虚拟仿真实验教学中心提供参考。

　　1建设理念和思路

　　根据实验教学规律和应用型人才成长规律，中心紧密结合建筑行业发展趋势，培养适应国家工程建设需要，适应社会科技进步，能胜任土木工程项目施工、检测、设计、管理等工作，具有社会责任感和较强技术应用能力、继续学习能力、创新意识、组织协调能力和团队精神的高素质应用型专门人才[16]，开展土木工程虚拟仿真实验教学，开发和丰富土木工程虚拟仿真实验教学资源，形成与现有实体实验“相互补充、虚实结合、优势互补”的土木工程实验教学平台。

　　(1)依据应用型土木工程人才培养方案，以学生工程执业能力培养为核心，突出创新应用意识培养，紧密依托校内和校企合作实验实践教学基地、结合“纵向、横向”项目，校企合作开发面向工程实际的“多层次、立体化、模块化”的虚实结合虚拟仿真教学资源体系。

　　(2)大力推动现代信息技术与实践教学融合，依托土木工程国家级实验教学中心、省基础课示范实验室、普通高校特色专业、普通高校优秀教学团队、大学生创新训练中心、校企合作人才培养示范基地等平台，利用多媒体虚拟现实技术和数值仿真技术，构建“高度仿真、虚实结合、开放共享”的虚拟仿真实验系统，全面改善实验条件，并进行教学方法、实验手段等方面的改革研究与实践探索，开拓学生专业学识视野，激发学生创新意识和培养学生工程执业能力。

　　(3)充分利用学校现有实验实践教学条件，注重师资队伍建设，不断优化师资队伍结构和水平，建设一支“双师双能型”虚拟仿真实验管理与教学团队，并与国内大型建筑企业加强合作，引入合作企业的设计、施工、管理等兼职教师，组织虚拟仿真实验教学和管理人员到合作企业交流学习、合作开发虚拟仿真实验，不定期进行信息化应用技能培训，更新教学与管理理念，提高业务水平，确保虚拟仿真实验教学顺利开展。

　　(4)依托数字化校园网络，结合虚拟仿真实验教学平台的开放共享机制，构建高度信息化的虚拟仿真实验管理体系，实现虚拟仿真实验资源最优配置。完善中心的组织机构和开放运行模式；健全实验室管理制度、岗位职责、工作绩效考核办法等一系列规章制度，保障虚拟仿真实验教学的安全高效运行；通过校内外双系统质量分析评价机制，建立“学生、企业、社会三满意”实验教学质量评价机制和实验教学跟踪监控机制，提高虚拟仿真实验教学质量；通过实验教学开放、信息发布规范、交流及时、信息远程共享，达到虚拟仿真实验教学资源配置的最优化。

　　2虚拟仿真实验教学体系

　　中心经过多年的实验教学和创新积累，不断丰富虚拟仿真实验教学资源，逐步加大校企合作力度和广度，秉承“理论与实践融合、虚实结合、能实不虚”的基本原则，以培养学生工程执业能力和创新意识为核心，面向土木工程、城市地下空间工程、交通工程、水利水电工程、工程造价与管理及其它相关专业等大土木类专业，构建“三结合、三层次、十二模块”的“3+3+12”虚拟仿真实验教学体系。

　　其中，“3个层次”即按照应用型人才成长和培养规律，将实验教学内容划分为基础型、专业型及综合型。“12模块”即按专业知识体系把各层次实验细分为材料与力学、工程测量、土工、建筑工程、桥梁工程、岩土及地下空间、道路工程、交通工程、水利水电工程、大学生创新性、BIM技术应用虚拟、大学生学科竞赛等虚拟仿真实验模块。“3个结合”为：①虚拟仿真实验教学与理论教学相结合—“虚、理结合”。虚拟仿真实验与专业基础理论课程、专业核心理论课程、专业综合训练课程配套，教学计划中对理论课程和虚拟仿真实验课程作统筹安排，使学生在掌握理论知识后通过虚拟仿真实验进一步掌握其应用的领域和方法，提高学习兴趣和增强知识运用能力。②虚拟仿真实验与实体实验(含校外工程实践实验)相结合—“虚、实结合”。依托中心各个实体实验平台(包括校企合作现场工程实践实验基地)，将虚拟仿真实验与土建类实验课程中的实体实验相结合，弥补实体实验教学局限性，丰富实验教学手段，提高学生的综合实践技能。③虚拟仿真实验教学与课外创新实验相结合—“虚、创结合”。依托综合训练平台、“产、学、研”结合应用平台等本科生课外创新实验平台，中心开设综合型虚拟仿真实验项目，在科研能力强的教师悉心指导下，学生可以根据实际情况自主选题，应用虚拟仿真实验平台开展创新性的实验研究工作。

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