“虛實結合”在土木工程實踐教學的改革研究

郭亮，鄧朗妮，陸云鵬，劉曉鳳

(廣西科技大學土木建筑工程學院，廣西 柳州 545006)

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“虛實結合”在土木工程實踐教學的改革研究

郭亮，鄧朗妮，陸云鵬，劉曉鳳

(廣西科技大學土木建筑工程學院，廣西 柳州 545006)

實踐教學已成為土木工程專業實踐中的薄弱環節。本章分析了當前實踐教學面臨的困境，結合廣西科技大學土木建筑工程虛擬仿真實驗教學中心的建設目標，利用虛擬仿真軟件平臺，提出“虛實結合”的實踐教學模式及考評制度。

實踐教學；虛擬仿真；虛實結合；土木工程

隨著國內建筑行業的快速發展，對建筑工程類人才的需求日益增加，土建類專業辦學規模日益擴大。對即將在土木工程生產第一線從事管理工作、工程設計和工程施工的學生提出了更高的要求，實踐教學作為土木工程專業的重要實踐性教學環節，在培養大學生動手能力、開闊眼界和提高綜合素質等方面有著不可替代的作用[1]。但是由于時間、安全等因素造成土木類專業在開展實踐教學環節過程中遇到了很多難題，在某種程度上使得實踐教學的效果大幅降低，趨于形式。

2015年，廣西科技大學土木建筑工程虛擬仿真實驗教學中心是唯一一個自治區級虛擬仿真實驗教學中心，也是區內土木工程專業領域唯一一個自治區級虛擬仿真實驗教學中心，為實踐教學體系改革與實踐提供良好的環境。

1 實踐教學面臨的困境

1.1 聯系實習單位困難

聯系實習單位的任務一般是由任課教師去完成，由于工程項目的復雜性，涉及的工程項目很多，而在聯系實習項目時又得選擇具有代表性工程項目的實習場地，實踐教學對實習工地有著較高的要求，所以在較短時間內很難聯系到適合學生實踐的場地[2]。同時由于學生人數眾多，實習單位擔心學生的安全問題，這成為眾多企業不愿接收實習學生的最大障礙，實習單位聯系起來就非常困難。

1.2 實踐教學內容不全面且深度不夠

目前建筑行業實行項目責任制，施工單位緊密圍繞工期目標、效益，再加上安全、費用、管理上的考慮，使得實習生成為工地上的一個包袱，很難要求工地技術員對學生認真負責。[3]大部分學生在實習工地走馬觀花，或者安排在辦公室抄寫、整理資料，實踐學習的深度不夠，難以達到教學效果。

1.3 指導教師缺乏實踐經驗

隨著建設行業的快速發展，社會上對土木工程專業人才需求也急劇增長，各高校為滿足社會需求紛紛擴招，隨著學生的擴招，高校也加快了引進教師的步伐，青年教師占教師隊伍比例大幅度提高，而剛進學校的青年教師很多是剛畢業后直接走上工作崗位，大部分缺少工程實踐經驗，因此他們指導學生實踐的效果不是很好。此外，由于學生和老師比例不斷擴大，科研和教學任務繁重，教師數量相對不足也是直接影響實踐教學效果的重要因素[4]。

1.4 實踐教學考核評定方法不科學

實踐教學一般是根據實習日記、考勤、實習報告或論文、施工單位鑒定材料等綜合評定，但是因為工地鑒定材料和考勤表等資料的真實性很難鑒別，其結果往往無法反映學生最真實的實踐情況，實習報告抄襲現象非常普遍，這種只重結果不看過程的評價方法[5]，導致成績評定標準存在不公正性。

2 “虛實結合”在土木工程專業實踐教學的模式

面對土木工程專業實踐教學存在的困難和問題，當前運用計算機及其他信息技術進行虛擬仿真教學是比較好的解決辦法之一。實踐教學是圍繞實際工作情況展開的，如何既保證教學內容的完整性，又不失現場操作的體驗性，需要仔細斟酌權衡。借鑒其他高校的成功經驗，廣西科技大學近年來非常重視協同于人平臺的建設工作，于2011年成立了BIM研究所，研究所依托基于BIM技術的“自治區級土木建筑工程虛擬仿真實驗教學中心”開展產、學、研工作，并與深圳市斯維爾科技股份有限公司共建“BIM聯合研發與協同育人基地”，與廣西五建共建“先進建造技術與BIM聯合研究中心”，與廣西三建共建“BIM 聯合研究與創新創業中心”，為學生實踐教學拓展了廣度和深度，初步搭建了虛擬仿真軟件平臺，形成了“虛實結合”的學習模式。所謂“虛實結合”的學習模式，就是考慮實習現場等諸多因素的限制，將原來要求在工程現場完成的教學任務，依次按照“虛擬仿真”、“縮小實物”、“現場觀摩”的順序在學校和現場進行。

“虛擬仿真”是利用廣西科技大學土木建筑工程虛擬仿真實驗教學中心進行施工進度模擬、施工現場模擬、結構分析模擬、受彎構件受彎破壞模擬、振動模擬等。學生通過操作虛擬仿真軟件，不僅能熟練掌握各軟件，也能身臨其境地學習建筑工程的各種工序。

“縮小實物”是對真實建筑工程項目進行施工現場模板工程、腳手架工程的縮尺實物仿真設計和安裝制作，初步體驗施工的實踐，是對學生識圖能力和動手能力的一次鍛煉和檢驗，學生以小組為單位，采用粗細不同的鐵絲模擬鋼筋，依據教師給定的圖紙、工具，制作鋼筋骨架。通過親手制作、親自體驗，使學生加深了對圖紙及鋼筋構造的認識，同時也體會到了施工過程的艱辛，培養良好的團隊合作精神，為學生的就業夯實基礎，如圖1。

圖1 縮小實物成果展示

“現場觀摩”，主要是在現場以較短的時間體驗項目建造的過程，感官體驗較強，在實踐教學環節中不可或缺。學生在操作虛擬仿真軟件和親自動手制作縮小的工程模型過程中，期間碰到的困惑，可以通過現場觀察以及與現場工程技術人員展開交流來解決[6]。這種“帶著問題上工地”的實踐方式進一步增強了實踐教學效果，提高了學習效率，如圖2。

圖2 施工現場觀摩

虛實結合的考評由兩個部分構成[7]:虛擬實習部分占50%，內容包括軟件的理論掌握情況10%、軟件操作10% 、軟件成果展示30%；模型制作及施工現場占50%，具體包含模型制作20%、施工現場出勤20%，實習報告10%。

3 結束語

通過虛擬仿真平臺，實現了現場學習與虛擬學習相結合的全新實踐教學模式，有效地突破了土木工程專業傳統實踐學習的局限性，營造了開放的、探索性的、以學生為主體的互動式學習環境，從而提高了實踐的教學效果。當然，在實踐教學中引入虛擬仿真技術，還需要進一步加強師資力量，通過專業培訓來促進教師的教學水平和能力的提升。此外，還需要進一步增加在硬件設備等方面的投入等。

[1] 姚金偉,余志強,唐忠平.建筑工程仿真實訓系統的開發與應用[J].中國教育信息化,2013(12)：73-75.

[2] 盛蘇英,開放式虛實結合實驗教學探索與實踐[J].實驗科學與技術，2014(12)：98-104.

[3] 沈璐,上官子昌.土木工程專業“虛實結合”的生產實習模式探索與實踐[J].高等建筑教育，2015(24)：125-128.

[4] 李炎鋒,杜修力.土木類專業建設虛擬仿真實驗教學中心的探索與實踐[J].中國大學教學，2014(9)：82-85.

[5] 肖明葵,程光均.虛擬工程與土木工程教學改革探討[J].高等建筑教育，2004(13)：91-93.

[6] 覃荷瑛,邢心魁.土木工程專業生產實習教學模式改革研究[J].中國電力教育，2013(10)：190-191.

[7] 曹偉軍,歐蔓麗.土木工程專業生產實習教學方法改革的研究與探索[J].福建建筑，2011(1)：114-116.

2015廣西高等教育本科教學改革工程項目“基于BIM技術虛擬仿真平臺的工程管理專業教學模式研究與實踐”(2015JGB289)資助。 [項目名稱]：廣西科技大學土木工程“集散穿插、虛實結合”實踐教學體系改革與實踐項目；廣西科技大學大學生創新創業訓練計劃項目“基于BIM的‘住宅房屋使用說明書’開發研究”；廣西科技大學大學生創新創業訓練計劃項目“P6項目管理軟件與廣聯達造價軟件在建設領域的集成應用”。

郭亮，碩士，講師，研究方向：建設項目管理。 鄧朗妮(1977-)，女，廣西梧州人，廣西科技大學土木建筑工程學院副教授，博士，從事建設項目風險管理、結構加固、建設項目信息化管理研究。 陸云鵬，廣西科技大學土木建筑工程學院，碩士，研究方向：結構加固、BIM技術應用與研究。 劉曉鳳，廣西科技大學土木建筑工程學院，碩士，研究方向：結構加固、BIM技術應用與研究。

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1671-1602(2016)22-0286-02