土木工程仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)中的問(wèn)題及對(duì)策

趙騰飛

【摘 要】在素質(zhì)教育大背景下，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已不能很好地適應(yīng)全方位、全天候的實(shí)驗(yàn)開放需求，構(gòu)建不受時(shí)空限制的在線仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)勢(shì)在必行。本文在調(diào)研和實(shí)踐的基礎(chǔ)上探討了仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)中存在的共性問(wèn)題，并對(duì)這些問(wèn)題深入分析，提出了相應(yīng)對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；土木工程；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)： G434；TU-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）30-0074-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.30.030

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)在教育領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。國(guó)內(nèi)許多高校根據(jù)自身情況建成了仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。作者所在學(xué)院自2013年至今也在建設(shè)土木工程仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。建設(shè)過(guò)程中遇到不少困難和困惑，也調(diào)研學(xué)習(xí)了國(guó)內(nèi)一些土木類仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，本文就相關(guān)的突出問(wèn)題及建議加以闡述，以供探討。

1 仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)的現(xiàn)狀及問(wèn)題

據(jù)《關(guān)于開展2015年國(guó)家級(jí)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作的通知》（教高司函〔2015〕24號(hào)）要求，經(jīng)推薦、評(píng)審，2016年公布了100個(gè)國(guó)家級(jí)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，期中土木類有8個(gè)入選，為后續(xù)土木類仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。除國(guó)家級(jí)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)外，還有大量的省、市、校級(jí)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在國(guó)內(nèi)、外都已經(jīng)普及。這些仿真實(shí)驗(yàn)室各有特特色，輻射多個(gè)專業(yè)，內(nèi)容上基本包含了土木工程類的各類常規(guī)實(shí)驗(yàn)。縱觀各校平臺(tái)軟件研發(fā)水平高低不一，有的實(shí)驗(yàn)形象逼真、富含知識(shí)點(diǎn)、趣味性強(qiáng)；有的只能簡(jiǎn)單演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程、畫面粗糙、操作性不強(qiáng)。現(xiàn)就平臺(tái)建設(shè)存在的共性問(wèn)題歸納如下。

（1）高校自主研發(fā)困難較大。仿真平臺(tái)建設(shè)需要土木專業(yè)技術(shù)、通訊技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)、網(wǎng)站開發(fā)技術(shù)等多專業(yè)人才聯(lián)合研發(fā)，精通各專業(yè)的綜合型人才嚴(yán)重短缺，研發(fā)溝通協(xié)調(diào)困難。政府招投標(biāo)制度不靈活等致使多數(shù)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)直接外包委托給社會(huì)企業(yè)，高校甩手當(dāng)掌柜，難以自主研發(fā)。

（2）沒有統(tǒng)一的研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，水平參差不齊、不規(guī)范。各平臺(tái)在不同程序、不同接口技術(shù)、不同標(biāo)準(zhǔn)下研發(fā)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目場(chǎng)景逼真度、趣味性、操作性、規(guī)范性差別較大，平臺(tái)建設(shè)水平高低不一，二次開發(fā)困難，軟件對(duì)接性、共享性較差。

（3）缺乏主管部門主持協(xié)調(diào)。各平臺(tái)缺乏協(xié)調(diào)，各自為政，不能聯(lián)合建設(shè)，項(xiàng)目多和全，建設(shè)重點(diǎn)不突出。致使學(xué)科基礎(chǔ)、專業(yè)類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大同小異，低層次重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象嚴(yán)重，資源浪費(fèi)。

（4）運(yùn)維機(jī)制不合理。研發(fā)和維護(hù)的工作量具有隱蔽性、難量化的特點(diǎn)，在目前高校量化考評(píng)的大背景下，如何有效考評(píng)參與教師的實(shí)際工作量成為一大難題，勢(shì)必影響教師參與研發(fā)、運(yùn)維的積極性。

（5）資源共享差。各校院、學(xué)科、企業(yè)之間因管理、資金、產(chǎn)權(quán)保護(hù)等因素限制，導(dǎo)致仿真平臺(tái)共享較差。多數(shù)仿真平臺(tái)僅服務(wù)于校內(nèi)電腦終端、特定用戶，未能面向社會(huì)用戶開放。多數(shù)平臺(tái)無(wú)法通過(guò)手機(jī)、IPAD等移動(dòng)客戶端隨時(shí)隨地鏈接實(shí)驗(yàn)，開放方式不靈活。

（6）管理功能薄弱。多數(shù)平臺(tái)把重點(diǎn)放在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的虛擬仿真技術(shù)上，而對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的管理功能研發(fā)投入精力較少，導(dǎo)致管理功能較弱。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、預(yù)約、操作、記錄、書寫報(bào)告、提交成果，教師的實(shí)時(shí)審批、監(jiān)管、指導(dǎo)、批閱等各環(huán)節(jié)都應(yīng)在仿真平臺(tái)中實(shí)時(shí)進(jìn)行，平臺(tái)不僅要有仿真試驗(yàn)功能，更應(yīng)具有實(shí)驗(yàn)全過(guò)程實(shí)時(shí)管理功能，這樣才能更好的提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

（7）“能實(shí)不虛”的原則理解不到位。仿真實(shí)驗(yàn)不是僅僅把實(shí)體實(shí)驗(yàn)搬到網(wǎng)上。如塌落度、配合比、材料拉壓剪扭等基礎(chǔ)類操作項(xiàng)目的實(shí)體實(shí)驗(yàn)很容易實(shí)現(xiàn)，搬到網(wǎng)上做成虛擬實(shí)驗(yàn)沒有實(shí)質(zhì)意義，違背了“能實(shí)不虛”的基本原則。

2 建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的幾點(diǎn)建議

以下幾點(diǎn)亟待改進(jìn)，以提高后續(xù)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)質(zhì)量和效益。

（1）由教育部或政府部門成立虛擬仿真實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)，規(guī)范和監(jiān)管仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)。主持制定仿真實(shí)驗(yàn)研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，約束平臺(tái)建設(shè)的規(guī)范性，為平臺(tái)建設(shè)的驗(yàn)收和評(píng)估提供依據(jù)。主持安排高端實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的研發(fā)工作，協(xié)調(diào)資源分配與共享，評(píng)估平臺(tái)建設(shè)質(zhì)量和水平。監(jiān)督檢查平臺(tái)的運(yùn)維與持續(xù)發(fā)展。調(diào)研中發(fā)現(xiàn)不少仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)缺乏專人維管，信息常年不更新，電子檔案殘缺不全，仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)而不開，投入的資金沒能起到應(yīng)有的作用。有協(xié)會(huì)監(jiān)管、評(píng)估可促使仿真平臺(tái)的健康持續(xù)發(fā)展。統(tǒng)一接口技術(shù)，利于二次開發(fā)。

（2）由教育廳或高校成立主管部門，統(tǒng)籌分配資源，分工協(xié)作、聯(lián)合研發(fā)，突出重點(diǎn)。

院級(jí)仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)由校級(jí)部門主持協(xié)調(diào)，統(tǒng)籌學(xué)校資源，協(xié)調(diào)各院、系、學(xué)科間的聯(lián)合研發(fā)，統(tǒng)籌資金、配備人才、合理分工，打破學(xué)院壁壘，定位校內(nèi)、校企共享。

校級(jí)仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)應(yīng)由廳級(jí)主管部門主持協(xié)調(diào)，定位于地區(qū)、省內(nèi)甚至省間共享。將各學(xué)科基礎(chǔ)性、專業(yè)性實(shí)驗(yàn)統(tǒng)籌安排、統(tǒng)一開發(fā)，避免低層次重復(fù)建設(shè)，節(jié)約資源。重點(diǎn)放在特色實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的研發(fā)方面。

省部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室由國(guó)家級(jí)主管部門主持，重點(diǎn)是一般學(xué)校難以實(shí)現(xiàn)的高難度、前瞻性、創(chuàng)新性、公益科普性的項(xiàng)目研發(fā)以及國(guó)內(nèi)外具有代表性的重點(diǎn)工程項(xiàng)目的仿真實(shí)驗(yàn)研發(fā)。

（3）由職能部門接管實(shí)驗(yàn)室的日常運(yùn)維。

目前各仿真平臺(tái)建設(shè)重點(diǎn)多放在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目仿真技術(shù)方面，而網(wǎng)站安全防御措施、管理功能、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等相對(duì)薄弱。仿真平臺(tái)網(wǎng)站宜集中管理，可托管到公共服務(wù)系統(tǒng)機(jī)房等。一，便于集中維保，對(duì)服務(wù)器集中加密、設(shè)置防火墻等安全措施，避免受到偶然或惡意破壞，保證系統(tǒng)連續(xù)可靠正常運(yùn)行。二，便于移動(dòng)互聯(lián)，開放手機(jī)、平板等客戶終端提高用戶體驗(yàn)。三，提高網(wǎng)站共享服務(wù)范圍、水平。對(duì)民眾開放、科普知識(shí)、增強(qiáng)技能以適應(yīng)學(xué)習(xí)型社會(huì)的需求。“由專業(yè)的人做專業(yè)的事”利于提升平臺(tái)服務(wù)水平。

（4）建設(shè)過(guò)程中其它注意事項(xiàng)

勿忘初心，平臺(tái)建設(shè)的目的是更好的進(jìn)行人才培養(yǎng)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。實(shí)體實(shí)驗(yàn)?zāi)苠憻拰W(xué)生各方面的能力，這是仿真實(shí)驗(yàn)無(wú)法達(dá)到的。除了高危、極端環(huán)境、不可及、不可逆操作、高成本高消耗、大型或綜合訓(xùn)練類的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目外，其他常規(guī)實(shí)驗(yàn)都應(yīng)以實(shí)體實(shí)驗(yàn)形式進(jìn)行。深刻理解“虛實(shí)結(jié)合、相互補(bǔ)充、能實(shí)不虛”三原則，以人才培養(yǎng)為綱，規(guī)劃研發(fā)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

效益最大。平臺(tái)建設(shè)投入的大量資金應(yīng)能更好服務(wù)教學(xué)、科研和社會(huì)，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，使更廣更多的人受益。宜分析受益人群，打破專業(yè)壁壘，統(tǒng)籌規(guī)劃、避免低層次重復(fù)性建設(shè)，讓社會(huì)效益最大化。

自主研發(fā)。研發(fā)人才短缺是面臨的最大問(wèn)題，可通過(guò)校企聯(lián)合，引進(jìn)、聘用特殊人才等方式加以緩解。研發(fā)應(yīng)以學(xué)校為主導(dǎo)，企業(yè)輔助，版權(quán)歸屬學(xué)校。硬件設(shè)施采用政采方式采購(gòu)，軟件研發(fā)可靈活掌握，不可“一包了之”。沒有校內(nèi)專業(yè)人員深度參與的研發(fā)，很難達(dá)到預(yù)期的目的和功能。對(duì)參與教師進(jìn)行合理的業(yè)績(jī)考評(píng)，以激勵(lì)教師參與的積極性。

3 小結(jié)

仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)應(yīng)切合自身情況，以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量為目的，堅(jiān)持走自主研發(fā)道路。宜成立仿真實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)，對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)進(jìn)行規(guī)范和監(jiān)管。建設(shè)過(guò)程中，宜由主管部門牽頭統(tǒng)籌資源，聯(lián)合研發(fā)。建成后，宜交專業(yè)職能部門接管運(yùn)營(yíng)，提高共享服務(wù)能力和社會(huì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

[1]徐明，劉艷，陸金鈺，等.土木工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的建設(shè)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2015，（12）：116-119.

[2]李彬彬，蘇明周.土木工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系探索與構(gòu)建[J].西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2015，（2）：96-100.

[3]王龍.淺析高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)[J].山東青年，2017，（1）：22-24.

[4]蔣建清，曹國(guó)輝，陳東海，賀冉，何敏.應(yīng)用型地方高校土木工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)探索[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2018，（2）：144-149