土木類專業(yè)建設(shè)虛擬仿真實驗教學(xué)中心的探索與實踐.pdf

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1、中國大學(xué)教學(xué)2014年第9期土木類專業(yè)建設(shè)虛擬仿真實驗教學(xué)中心的探索與實踐李炎鋒杜修力紀金豹李振寶摘要：北京工業(yè)大學(xué)土木類專業(yè)圍繞實踐教學(xué)體系的建設(shè)，堅持“虛實結(jié)合、相互補充、能實不虛”的理念建設(shè)土木工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心。利用虛擬現(xiàn)實、計算機網(wǎng)絡(luò)、多媒體等技術(shù)完成多套虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的建設(shè)，實現(xiàn)了虛擬仿真平臺和校內(nèi)外實踐教學(xué)基地的相互補充、相互支持。實踐表明，虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)能有效地提高土木類專業(yè)實踐教學(xué)效果和強化學(xué)生的工程素質(zhì)培養(yǎng)。關(guān)鍵詞：實驗教學(xué)；虛擬仿真；土木類專業(yè)；工程素質(zhì)隨著國內(nèi)建筑行

2、業(yè)的快速發(fā)展，對土木類人虛擬仿真實驗教學(xué)是高等教育信息化建設(shè)和才的需求日益增加，土木類專業(yè)辦學(xué)規(guī)模日益擴實驗教學(xué)示范中心建設(shè)的重要內(nèi)容【引。2013年，大。截至2013年，我國開設(shè)土木工程專業(yè)的高等教育部根據(jù)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011—學(xué)校達到439所，設(shè)置給水排水工程專業(yè)、建筑2020年)》，決定開展國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)的高等學(xué)校分別有192所和心建設(shè)工作L3J。其目的是鼓勵高校采用多媒體虛181所，土木類專業(yè)在校學(xué)生近40萬人。專業(yè)擴擬現(xiàn)實技術(shù)和數(shù)值計算仿真技術(shù)，構(gòu)建高度仿真招

3、以及建筑企業(yè)安全管理等因素造成土木類專業(yè)的虛擬實驗環(huán)境和實驗對象，并進行教學(xué)方法、在開展實踐教學(xué)環(huán)節(jié)過程中遇到了很多技術(shù)難實驗手段等方面的改革研究與實踐探索，使實踐題，主要包括：(1)土木類專業(yè)實驗綜合性強，訓(xùn)練及時跟上相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。為了有效解決土設(shè)備體量大，實驗環(huán)境惡劣，資源消耗大，成本木類專業(yè)開展實踐教學(xué)遇到的技術(shù)困難，培養(yǎng)學(xué)較高，特別是高危險、大型復(fù)雜但與實際工程結(jié)生的工程實踐能力，達到培養(yǎng)高素質(zhì)的工程應(yīng)用合緊密的實驗無法在實驗室內(nèi)讓本科生直接深入型創(chuàng)新人才的目的，北京工業(yè)大學(xué)土木類專業(yè)在參與；(2)：

4、t木類專業(yè)相關(guān)教學(xué)實驗選課學(xué)生多，國家級實驗教學(xué)示范中心——土木工程實驗教學(xué)實驗操作復(fù)雜，實驗開支較大，實驗安排難度大，中心的基礎(chǔ)上，利用多媒體虛擬現(xiàn)實技術(shù)和數(shù)值造成學(xué)生參與實驗自主性不夠；(3)受到場地和計算仿真技術(shù)，構(gòu)建高度仿真的虛擬實驗環(huán)境和實習(xí)時問的限制，土木工程中施工周期長、一些實驗對象，并進行教學(xué)方法、實驗手段等方面的隱蔽工程無法現(xiàn)場展示，一些大型實驗無法讓本改革研究與實踐探索。2013年12月北京工業(yè)大科生動手參與。同時，在專業(yè)認識實習(xí)和生產(chǎn)實學(xué)土木工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心入選國家級虛習(xí)環(huán)節(jié)學(xué)生只

5、能參觀構(gòu)筑物但無法通過實際操作擬仿真實驗教學(xué)中心。了解建筑過程的整體工藝。隨著計算機技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合高等教育信息化建設(shè)開展土一、虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)理念和思路木類專業(yè)實踐教學(xué)改革是克服實踐教學(xué)環(huán)節(jié)技術(shù)困難的一個重要途徑lJJ。緊密結(jié)合土木類專業(yè)實踐性強、工程能力培李炎鋒，北京工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院副院長，教授；杜修力，北京工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院院長，教授。82養(yǎng)要求高的專業(yè)特點，土木工程虛擬仿真實驗教條線”、“創(chuàng)新人才培養(yǎng)不斷線”的教改思路，學(xué)中心建設(shè)始終堅持“虛實結(jié)合、相互補充、能將實踐教學(xué)體系分為

6、三個層次：實不虛”的理念。在虛擬仿真平臺建設(shè)規(guī)劃過程(1)工程認識實踐與基礎(chǔ)訓(xùn)練層次。主要包中，明確了實體實驗和虛擬實驗的定位，確立了括各課程教學(xué)大綱所規(guī)定的基本型實驗?！澳軐嵅惶摗钡慕ㄔO(shè)原則。以“實”為目標(biāo)、“虛”(2)專業(yè)應(yīng)用實踐層次。主要包括大綱中規(guī)為手段，揚長避短，以“虛”來加強理論知識與定的綜合設(shè)計型及個性化創(chuàng)新型實驗(綜合知識實踐動手操作的聯(lián)系，以“實”來提高學(xué)生解決的應(yīng)用、創(chuàng)新思維培養(yǎng))。該層次整合了學(xué)科基礎(chǔ)工程實際問題的能力。即將虛擬實驗手段融入課課、專業(yè)主干課及其綜合實踐環(huán)節(jié)等，目的是著前預(yù)習(xí)

7、、課上實訓(xùn)和課后實踐等環(huán)節(jié)中，用虛擬力進行學(xué)科基礎(chǔ)技術(shù)研究方法的教育。實驗對實驗現(xiàn)象進行展示、對實驗儀器設(shè)備的使(3)工程實踐層次。以土木工程一級學(xué)科為用流程和注意事項進行說明。通過計算機虛擬環(huán)平臺，發(fā)揮科研活動的支撐與引領(lǐng)作用，以工程境進行交互性虛擬實驗使其成為理論和實踐教學(xué)為背景，實現(xiàn)學(xué)生真實工程環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，增強學(xué)的重要補充和有效輔助手段，從而最大限度提高生工程實踐能力，使學(xué)生從專業(yè)技能培養(yǎng)逐步進學(xué)生的工程素質(zhì)。入學(xué)科前沿，在加強面上培養(yǎng)的同時實現(xiàn)點上的虛擬仿真實驗教學(xué)中心的建設(shè)目標(biāo)是采用網(wǎng)突破。絡(luò)技術(shù)、多

8、媒體、人機交互等技術(shù)構(gòu)建高度仿真土木工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心首先重點解的虛擬仿真實驗教學(xué)平臺，解決土木類專業(yè)實踐決專業(yè)應(yīng)用實踐層次和工程實踐層次遇到的主要教學(xué)環(huán)節(jié)中的技術(shù)難題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、問題。依托虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)，積極開實踐能力、自主學(xué)習(xí)能力以及獲取信息、運用信展實踐教學(xué)體系的改革，主要包括：(1)圍繞虛息的能力。擬仿真實驗教學(xué)平臺建設(shè)創(chuàng)新培養(yǎng)方案，包括在在虛擬仿真實