《建筑設(shè)備工程》基于三維虛擬仿真教學的任務(wù)驅(qū)動教學改革

馬金忠 展妍婷

(寧夏建設(shè)職業(yè)技術(shù)學院管理工程系，寧夏 銀川750021)

0 引言

建筑設(shè)備是房屋建筑不可缺少的組成部分，包括給排水、供熱、通風空調(diào)、燃氣、供電等設(shè)備系統(tǒng)，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，建筑設(shè)備在建筑中的地位越來越重要，其投資已占建筑總造價的20%～35%[1]。為培養(yǎng)建筑設(shè)備工程技術(shù)人才，在建筑工程技術(shù)、建筑工程管理等專業(yè)中開設(shè)了《建筑設(shè)備工程》課程，課程內(nèi)容包括建筑給水排水工程、供暖工程、通風與空氣調(diào)節(jié)工程、建筑電氣工程、建筑智能化工程等，是一門理論和實踐密切結(jié)合的專業(yè)課程。

1 課程現(xiàn)狀

在傳統(tǒng)的教學模式下，課程設(shè)置知識點零散，教師對教學重難點難以透徹講解，學生對知識一知半解；教師注重知識的傳授，忽略職業(yè)能力的培養(yǎng)；學生被動接受知識，對學習缺少積極性和主動性，學習效率低下，學習效果不理想，缺乏實踐機會和操作經(jīng)驗，學習過程脫離工程實際。為提高教學質(zhì)量，培養(yǎng)技術(shù)、技能型人才，學校及教師也采取了很多的方法，如使用設(shè)備教學模型、校內(nèi)實訓(xùn)設(shè)備實操，校外實訓(xùn)基地實訓(xùn)，這些方法一定程度上增強的學生的學習興趣，提高了教學效果，但因為設(shè)備數(shù)量有限、場地和時間限制、實操考核標準無法統(tǒng)計分析來支持教學等原因，教學效果有待進一步提到。

2 課程改革

為進一步提高學生的學習積極性和主動性，增強學生的動手能力，提高教學質(zhì)量，并在學習過程中培養(yǎng)團隊合作能力、自我管理能力、創(chuàng)新能力、應(yīng)急處理能力等社會能力與方法能力，借鑒CDIO教育模式[2]的理念，我們從以下四個方面進行了綜合改革：一是，重構(gòu)教學內(nèi)容，優(yōu)化教學設(shè)計；二是，采用以項目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動為主，其他多種方法綜合運用的教學方法；三是，采用三維虛擬教學進行沉浸式教學；四是采用賞識教育，自強故事分享，最美新聞人感悟等形式進行品格教育。

2.1 重構(gòu)教學內(nèi)容，優(yōu)化教學設(shè)計

教學內(nèi)容的選擇和優(yōu)化是教學改革的第一步。我們依據(jù)“分專業(yè)建立學習項目，分任務(wù)完成項目”的原則重構(gòu)了課程的教學內(nèi)容，將離散孤立的知識點進行充分融合，創(chuàng)建不同的學習項目，圍繞項目設(shè)計若干開放性的任務(wù)，依據(jù)實際工作過程組織教學[3]。重構(gòu)后的內(nèi)容包括建筑給排水工程、采暖工程、通風空調(diào)工程、建筑電氣工程基礎(chǔ)、建筑電氣工程、建筑智能化工程、建筑設(shè)備安裝及施工工藝三維虛擬仿真7個項目。每個項目包括若干任務(wù)，如項目建筑給排水工程包括建筑給水系統(tǒng)、建筑排水系統(tǒng)、室內(nèi)消防給水系統(tǒng)、建筑給排水施工圖組成及識讀方法三個任務(wù)；項目建筑電氣工程基礎(chǔ)包括建筑電氣基礎(chǔ)、電線電纜、建筑電氣配線施工工藝、電纜敷設(shè)施工工藝、建筑電氣工程施工圖組成及識讀方法五個任務(wù)等。

在每個任務(wù)中我們包括了四個內(nèi)容——以問題形式出現(xiàn)的任務(wù)導(dǎo)入、以理論講解形式出現(xiàn)的任務(wù)引領(lǐng)、以師生共同進行的任務(wù)實施、以學生為主完成的任務(wù)拓展。任務(wù)拓展部分設(shè)計成了兩個內(nèi)容--知識和技能。知識部分主要是鞏固課堂所學理論，并進行資料查閱等的訓(xùn)練。技能部分主要以團隊形式或者個人獨立完成一些識圖、實訓(xùn)操作等訓(xùn)練為主。在任務(wù)導(dǎo)入階段學生可以思考、探討，從而進入學習狀態(tài)，之后教師講解完成任務(wù)相關(guān)的理論知識，然后師生共同以互動的方式解決任務(wù)，最后通過任務(wù)拓展部分完成理論知識的復(fù)習鞏固、知識拓展以及實踐操作的訓(xùn)練。內(nèi)容重構(gòu)后的優(yōu)點是在整個教學過程中是以培養(yǎng)學生的實際工程能力為核心，以教師為主導(dǎo)，以學生為主體，學生全過程主動積極參與，從而提高教學效果。經(jīng)過實踐，這樣的教學內(nèi)容設(shè)計在培養(yǎng)學生綜合能力方面是有效的。

2.2 任務(wù)驅(qū)動為主，多種教學方法并用

在內(nèi)容選取和編排上我們主要以項目為引領(lǐng)，以項目下任務(wù)實施為驅(qū)動進行教學組織，這種項目引領(lǐng)，任務(wù)驅(qū)動的教學方法能夠調(diào)動學生的學習積極性，從而發(fā)揮學生教學過程中的主體作用，增強學生參與意識，提高學習效率[4]。

在具體的方法選取上，我們還注重多種教學方法并用，從而提高教學效果。如在講述計算機網(wǎng)絡(luò)的功能這一內(nèi)容的時候，使用頭腦風暴法，讓同學們細數(shù)上網(wǎng)干什么，然后教師進行歸納總結(jié)，學生在這一過程中參與度很高。再如在講述安全防范工程作用這一內(nèi)容的時候，使用案例教學法，教師選擇安防保衛(wèi)的具體案例進行教學引入，從而提高學生興趣。再比如講解任一工程時可以借助建筑實體模型及學校中的建筑物，使用現(xiàn)場教學法，讓學生在工程現(xiàn)場進行參觀，教師進行講解。綜合運用多種教學方法可以提高學生的參與度，提高學生的積極性，發(fā)揮學生在教學中的主體地位，最終提高學習效率。

2.3 采用三維虛擬仿真技術(shù)，進行沉浸式教學

“實物仿真教學”雖然可以在一定程度上提高學生的學習積極性，但因時間、場地及設(shè)備數(shù)量等的限制，在具體的教學實施中的作用有限。使用三維仿真技術(shù)可以真正的實現(xiàn)以學生為中心，從而使教學過程轉(zhuǎn)教為學。三維虛擬仿真具有三大特性：沉浸性——具有以假亂真的存在技術(shù)；交互性——可以實現(xiàn)人機交流；構(gòu)想性——可以根據(jù)需要開發(fā)不同的信息環(huán)境。利用三維虛擬仿真教學，學生以完成一個具體的任務(wù)為總目標，根據(jù)工藝流程，選取相關(guān)材料和設(shè)備進行工作，在教學軟件的提示下，依次完成目標。三維虛擬仿真教學可以真實的再現(xiàn)施工現(xiàn)場，實現(xiàn)逼真的施工流程及工藝細節(jié)再現(xiàn)；也可以做到無限循環(huán)，每個環(huán)節(jié)都可以反復(fù)操作；還可以對學生的學習過程進行實時考核，也能對信息進行統(tǒng)計分析。這種方法在提高學生技能，增強學生操作環(huán)節(jié)，提高學習興趣等方面有非常大的優(yōu)勢。

2.4 課堂教學中的教育行為，促使品格養(yǎng)成。

學生在課堂教學過程中集中注意力的時間大約是25分鐘左右，之后就會出現(xiàn)注意力分散、不認真聽講等情形。根據(jù)這一規(guī)律，我們在課堂教學中利用5-8分鐘左右的時間進行品格教育。常用的方法是賞識教育法，自強故事分享，最美新聞人評論。賞識教育過程分成兩個階段——第一階段是自我賞識，第二階段是同桌、室友或者好朋友從各個角度賞識他，通過賞識教育，發(fā)現(xiàn)并表揚學生的優(yōu)點，從而提高學生的自信心。自強故事分享就是某同學講述假期或周末做兼職賺錢的故事，通過故事分享增強同學們的自立自強意識。最美新聞人評論就是評論電臺、電視、網(wǎng)絡(luò)上平凡的人做出的不平凡事跡，使同學們得到精神上的感化，進而提升品格。綜合運用以上方法，除進行品格培養(yǎng)之外，還可以活躍課堂氣氛，鍛煉同學的語言表達能力。

3 結(jié)語

建筑設(shè)備工程作為建筑工程技術(shù)、建筑工程管理等專業(yè)的專業(yè)課程，如何培養(yǎng)學生的技能，如何提高學生學習的積極性，如何提高學生的學習效果，這些都是教學改革必須考慮的問題，本文從教學內(nèi)容選取，教學方法設(shè)置，三維虛擬仿真教學，活躍課堂氣氛等幾個方面進行了闡述。這些方法在具體的教學實踐中取得了較好的效果，下一步改革的重點就是將BIM技術(shù)引進該課程，進行更深入的教學改革探索，以期取得更好的教學效果。

［1］潘文琛，張啟照.《建筑設(shè)備工程》課程教學改革[J].城市建設(shè)理論研究,2012(34).

［2］王全福，鄭福珍.CDIO教育模式在高職建筑設(shè)備專業(yè)教學中的應(yīng)用[J].價值工程，2014(17).

［3］高蘇蒂，戴清.王曉宇.建筑設(shè)備工程課程教學內(nèi)容與方法的改革探討[J].時代教育,2013(01).