虛擬仿真技術在工程管理類課程教學中的應用研究

王子娟 張宏儀 重慶工商大學管理學院

1 問題提出

伴隨著社會經濟水平的發展與國家建設進程的推進，許多工程項目應運而生，可現如今許多項目卻面臨工程管理這類應用型復合管理人才缺口。如何在較短時間內大量培育高質量工程管理人才是社會的當務之急。為了滿足當今社會的需求，工程管理專業承擔著是輸出兼具理論知識和實踐能力，擁有創新意識和一定經驗，并且能在房地產、工程造價或工程結構等領域有所貢獻的復合型管理人才的任務。在工程管理專業中土木技術類課程是該專業的核心課程，這類課程的特點是需要學生在掌握基本理論的基礎上，能夠知曉現場工程相關技術的操作規程。然而考慮到成本、場地、設備、安全等多個因素的限制學校難以多次有效開展相關模擬實驗，這制約了學生們的實踐能力和思維發散。盡管有的學生卷面成績優異，可實際上卻缺乏實踐經驗，只會紙上談兵。當這類學生進入工作崗位時往往也難以馬上發揮作用，創造出有價值的產物。所以我們要引進先進的信息技術，探索出新的教學模式，為培養學生提供更優質的學習環境。

2 虛擬仿真技術

虛擬仿真技術是憑借計算機系統對特定數據進行可視化操作，從而創建一個仿造現實或完全虛構的情景，讓用戶通過視覺、聽覺、觸覺等感官，并借助傳感設備與虛擬世界進行互動，通過操縱、控制虛擬實體來達到目的的先進信息技術。

采用虛擬仿真教學模式讓學生在高度逼真的情景內，通過與虛擬實體的交互，將枯燥抽象的書面文字轉換成立體的圖形和可執行的一系列操作。這種將理論知識和動手創新能力相結合的教學模式是提高工程管理這類對學生抽象思維能力、創新實踐能力、團結協作能力有較高要求的專業的課程質量的有效方法之一。

工程管理專業類學科知識龐雜，覆蓋面極廣。學生往往難以建立一個明確的知識框架和梳理清楚各科之間的聯系，更別說合理運用知識來處理相應的項目案例，或者進行創新。而運用相關虛擬仿真軟件卻可以將復雜的知識體系融入在具體情景下，通過模擬相關實驗流程使知識變得生動具體，提高學生學習的能動性和積極性，使學習氛圍和諧融洽。

3 虛擬仿真技術在工程管理類課程教學中的應用

理想的課堂模式是老師作為主導，學生作為主體，學生在老師的引導下主動學習。工程管理類的課程往往復雜難懂，邏輯性強，學生難以結合日常實際來聯想、想象理解記憶最后只能死記硬背從而逐漸對本專業喪失興趣，失去學習的積極性，越學不懂就越不想學，從而形成一個負面的死循環。

工程管理類課程本是理論和實踐相結合的課程，能幫助學生將理論靈活地運用到實踐中去并能在原有的基礎上有所創新改進是本類課程的目標。達到該目標需要學生們親自去做，在實踐中啟發思維，加深印象，鍛煉隨機應變的能力。這就需要開展實驗實訓活動，如果工程管理類課程僅僅教導理論知識而忽略實訓實驗，那么教導出來的學生在尋找本專業工作時就缺乏核心競爭力，并對需要實踐能力的工作上手困難。但是受實驗場所、實驗方式、實驗設備、實驗材料、學生安全等種種條件的限制，學校難以組織學生開展與課程相關的實驗活動。所以進行教學改革，應用虛擬仿真技術到課程中來培養學生們的動手能力、創新思維、邏輯推導能力已經刻不容緩了。

工程管理類課程中虛擬仿真技術應用的三大優勢具體如下：

3.1 將理論知識由平面化轉向立體化

工程管理專業理論課程包含力學、經濟學、運籌學等多個課程，需要記憶的概念、公式、術語等知識點抽象且繁雜。授課老師備課難度大，學生聽課效率低。尤其是《工程結構》和《工程力學》這類需要數學、力學基礎和空間想象力的課程，不管老師講的再詳細，基礎薄弱的同學還是難以跟上進度。這時，如果使用虛擬仿真技術，便可以將書里大到一個結構，小到一個部件還原為具體的三維立體模型，讓學生直觀地了解書中各個結構的構成。還可以模擬如測試混凝土立體標準試件的抗壓強度等相關實驗讓學生來親手操縱，從而加深印象，拓寬思維。

這種教學模式下老師和學生的積極性都可以被充分調動起來，并且老師在滿足課程進度的前提下還可以節省出更多的時間為學生補充書本外的知識，拓寬學生的視野。并且通過這種教學方式，學生可以從宏觀上掌握整個知識體系，從微觀上理解每個細節，并且還能鍛煉動手動腦能力，培養主動思考的習慣。

3.2 實現教學現代化

虛擬仿真技術等信息技術的應用可以幫助各高校由傳統教學模式向教學現代化模式轉換。高校借助高新技術建設綜合的教學與實驗平臺來提高教學質量、節省教學成本、改善教學環境，并為學生提供良好的教育資源，開放的學術平臺，學生可以自主進行實驗、自由地進行學術交流，從而培養濃厚的學術氛圍，加快傳統教學模式的改革進程。所以“虛實結合”的培訓方法才能培養出社會所需要的既有理論知識，又有實踐能力的人才。

3.3 實現虛擬仿真系統

工程管理專業的目標是培養應用型復合人才，僅憑單一的虛擬仿真是不夠的，還應建設相應的虛擬仿真系統來滿足實際崗位的要求，并為學生量身定做系統的培訓流程。此外，虛擬仿真系統還可以改善各專業，各學校之間存在的“信息孤島”現象，打破各專業教授知識與實際應用存在隔閡的舊格局。通過建立虛擬仿真系統，學生可以在老師講課的同時在計算機上進行相應的操作，從而現學現用、加深理解。與此同時該虛擬仿真教學也擺脫了傳統實驗關于材料、場地、成本等諸多條件限制，擁有交互性、反饋性、容錯性、逼真性和反復性等優點，學生可以在不同的虛擬情景下做出不同的嘗試，通過吸取失敗的經驗，積累創新性實驗的經歷來加深自己對該科的認識，并且充分發揮自己的創造力。

4 結語

虛擬仿真技術在工程管理類課程中的應用解決了該類課程存在的理論知識抽象龐雜、相關實驗難以開展，課程資源缺乏的問題。推進了教學現代化進程，通過建設虛擬仿真實驗教學中心為學生提供豐富的學習資源、良好的教育環境和開放的教育平臺，提高了學生的學習效率和綜合素質。采用“虛實結合”的教學模式來培養學生，使其既能聯系實際也能創新改進，進而為工程項目輸送優秀人才。