土木工程教学实践和成就探讨论文（共3篇）(4)

　　3虚拟仿真实验资源平台

　　中心虚拟仿真教学资源遵循跨越不同训练层次(由专业基础应用能力提高到综合创新能力培养)、覆盖大土木学科知识(包括建筑工程、桥梁及道路交通工程、岩土及地下空间工程、水利水电工程等领域的知识)、体现不同实施方式(包括认知感受、操作技能、施工、设计、管理仿真等)的开发思路，紧密联系土木工程规范中提到的专业实验，并积极将科研团队的“纵向、横向”科研项目向虚拟仿真教学内容转化，将实际的土木工程设计、施工、工程管理等项目实验实操过程和虚拟仿真实验项目融于一体，校企合作开发形成一系列虚拟仿真实验训练项目，模拟土建类工程设计、施工管理、工程造价等建筑行业一线职业岗位工作环境，训练复杂性高、专业性强、危险性高的专业实践技能，为土建类专业学生提供多样化的实验方式，让学生能够基于虚拟仿真实验平台完成土木工程设计、施工和管理等综合性实践环节，并结合虚拟仿真技术指导学生参加各类学科竞赛，为土木工程高素质应用型人才的创新意识培养提供重要支撑。

　　3.1基础型虚拟仿真实验资源平台

　　基础型虚拟仿真实验教学平台主要面向低年级本科生的基础课程学习，并模拟工程现场的材料检测、地基验收和施工测量等工程实践项目，加强学生基础知识在工程实践中应用的能力。该平台包括3个模块，即：材料与力学虚拟仿真实验模块、工程测量模块及土工虚拟仿真实验模块。

　　材料与力学虚拟仿真实验模块主要针对土木工程等土建类相关专业材料力学、弹性力学、理论力学、结构力学、土木工程材料等课程相关实验内容，可设置：钢材力学特性虚拟仿真实验、钢筋混凝土简支梁力学性能虚拟仿真实验、沥青性能虚拟仿真实验、混凝土抗压强度虚拟仿真实验等实验项目。

　　工程测量虚拟仿真实验模块主要针对土木工程等土建类相关专业工程测量实习和工程检测环节，可设置：测量仪器认知学习虚拟仿真实验、导线控制测量虚拟仿真实验、道路(房建、桥梁等)施工测量虚拟仿真实验等实验项目。

　　土工虚拟仿真实验模块主要针对土木工程等土建类相关专业土力学实验、岩体力学实验和相关项目原位测试试验，可设置：地基载荷虚拟仿真实验、旁压虚拟仿真实验、基桩静载虚拟仿真实验、击实虚拟仿真实验、锚杆抗拔虚拟仿真实验、静(动)三轴虚拟仿真实验等实验项目。

　　3.2专业型虚拟仿真实验资源平台

　　专业型虚拟仿真实验教学平台主要面向高年级本科生的专业课程和实践课程学习，该平台主要目标在于拓展学生专业视野、激发学生兴趣，引导学生知识库的更新和优化，使学生能熟练运用多种专业数值仿真实验软件(如Midas桥梁模拟分析、YJK房屋结构仿真分析、MidasGTSNX岩土工程仿真分析、VISSIM交通仿真分析等)，提升学生从事大型工程施工、设计、管理的应用能力和对大型工程技术问题的综合解决能力。该平台包括6个模块，即：桥梁工程虚拟仿真实验模块、建筑工程虚拟仿真实验模块、道路工程虚拟仿真实验模块、岩土与地下工程虚拟仿真实验模块、交通工程虚拟仿真实验模块、水利水电虚拟仿真实验模块。

　　(1)桥梁工程虚拟仿真实验模块。桥梁静载试验虚拟仿真实验、桥梁动载试验虚拟仿真实验、大跨径桥梁施工控制虚拟仿真实验、桥梁结构设计虚拟仿真实验、桥梁施工支架安全稳定性虚拟仿真实验和桥梁施工过程虚拟仿真实验等实验项目。

　　(2)建筑工程虚拟仿真实验模块。多层混凝土框架结构设计虚拟仿真实验、多层钢框架结构设计虚拟仿真实验、装配式建筑结构设计虚拟仿真实验、建筑工程施工工艺实训虚拟仿真实验、建筑工程项目造价管理虚拟仿真实验和建筑工程三维可视化安全管理虚拟仿真实验等实验项目。

　　(3)岩土与地下工程虚拟仿真实验模块。三维边坡稳定分析虚拟仿真实验、二维隧道衬砌分析虚拟仿真实验、三维桥台基础施工虚拟仿真实验、三维基坑施工虚拟仿真实验、三维隧道盾构掘进施工虚拟仿真实验等实验项目。

　　(4)道路工程虚拟仿真实验模块。公路挡土墙设计仿真实验、公路路基路面造价虚拟仿真实验和道路工程施工虚拟仿真实验等实验项目。

　　(5)交通工程虚拟仿真实验模块。交通基本路段虚拟仿真实验、交叉口非机动车和行人虚拟仿真实验、信号控制交叉口虚拟仿真实验、立体交叉口虚拟仿真、城市干道信号协调虚拟仿真实验及公交优先控制虚拟仿真实验等实验项目。

　　(6)水利水电虚拟仿真实验模块。溢流坝泄流模型三维虚拟仿真实验、水轮机模型效率三维虚拟仿真实验、压力管道水击三维虚拟仿真实验及水电站调压室水力学三维虚拟仿真实验等实验项目。

　　3.3综合型虚拟仿真实验平台

　　综合型虚拟仿真实验平台主要引导高年级本科生充分利用各种数值仿真实验技术进行实体实验和项目管理前期方案优化和参数研究，延伸实体实验范畴，为拓展学生视野、培养创新意识和工程实践创新应用能力提供新途径。综合型虚拟仿真实验平台包括3个模块：大学生创新项目虚拟仿真实验模块、大学生学科竞赛虚拟仿真实验模块及BIM技术应用虚拟仿真实验模块。

　　(1)大学生创新项目虚拟仿真实验模块。该模块主要引导学生充分利用数值仿真实验建立以“项目和课题”为核心的学习模式，倡导以学生为主体的创新性实验改革，调动学生在实验学习中的主动性、积极性和创造性，激发其创新思维，提高其面对工程技术难题的创新解决能力，可面向开放性试验、大学生创新训练试验及科研成果转化等项目中的仿真分析建立虚拟仿真实验项目。

　　(2)大学生学科竞赛虚拟仿真实验模块。该模块是服务大学生学科竞赛的虚拟仿真平台，基于学科竞赛中有关实体实验项目“实验面广、耗费大、高危险、不可逆”，用以辅助学科竞赛活动中实体实验的部分或全部任务，与实体实验形成优势互补，充分发挥实体实验和虚拟仿真实验各自的优势。比如，服务于土木工程结构模型竞赛，开发了竹制结构创新设计虚拟仿真实验、空间桁架桥梁结构创新设计虚拟仿真实验、两跨渡槽结构创新设计虚拟仿真实验、冲击荷载下薄壳容器结构创新设计虚拟仿真实验、单跨空间木质结构创新设计虚拟仿真实验及大跨度空间竹质结构创新设计虚拟仿真实验等(典型的实验成果见图3)。

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