虛擬仿真技術在土木工程測量教學中的應用探究

李陽春 龐雪飛

摘?要：土木工程測量作為工程建設項目中必不可少的一步，直接影響著工程項目施工的質量。通過分析傳統實驗教學存在的問題，從教師素質、教學條件、教學環節設置、實驗教學評價體系四個方面闡述對測量實驗教學的改革。虛擬仿真技術與傳統測量教學的結合能為學生創造良好的學習情境，激發學生的學習興趣，提高學生的個人綜合素質。

關鍵詞：土木工程測量;虛擬仿真技術;實驗教學

文章編號：2095-4085（2020）06-0135-02

隨著“互聯網+”時代的到來，為充分發揮互聯網的創新驅動作用，在實驗教學模式下融入“互聯網+教育”思維，有利于培養學生的創新思維能力，縮短課堂教育與生產實踐之間的差距[1-2]。虛擬仿真技術是目前高等教育領域繼多媒體、網絡技術之后投入應用的新技術，通過人機的交互作用，體驗實際生產模式下的復雜操作，削減理論知識與實踐教學中的落差，強化學生對測量操作技能的掌握[3-4]。

1?土木工程測量實驗教學存在的問題

實驗教學是培養創新精神、實踐能力和社會責任感的重要載體[5-6]。然而傳統教學體系的設置、教學手段的局限和教學儀器的陳舊同當代市場需求與人才競爭壓力下對學生專業素質的培養要求相悖[7]，實驗課程教學效果很難達到預期目標，主要存在以下問題。

1.1?教師實踐教學經驗缺乏

土木工程專業相較于其他專業具有其特殊性，更強調教師的專業技能與現場實踐經驗的培養。目前大部分高校教師是通過攻讀碩士或博士學位走向工作崗位的，這部分教師僅僅是在求學階段參與過或參觀過相關實訓活動。這導致有些教師在指導實踐教學環節中，沒有辦法將課堂教學與實際生產聯系在一起，造成理論與實踐的脫節，使得實踐教學質量難以達到預期目標。

1.2?教學環節設置缺乏合理性

理論課程與實驗課程進度安排彼此獨立，如果按照理論與實驗教學分開授課的模式，即在理論課中教師講授儀器操作的環節，學生的感官無法對儀器的使用產生共鳴效應;同時實驗教學中由于學生的記憶下降，教師需要重復儀器操作規程，無形中既浪費了教學時間也影響了學生對實驗流程的把握，失去了開設實驗課的意義所在。

1.3?實驗教學評價體系缺乏針對性

高校開設實驗課程的主旨所在，即外業中結合施工現場環境，熟練掌握儀器的使用方法，在內業中培養學生對實驗數據的處理能力，提高學生創新創造的能力。目前很多高校土木工程測量實驗課程的學時大多設置在8～16學時，占0.5～1個學分，教師的考核手段單一，僅僅以實驗報告的形式來測評學生對實驗課程內容的掌握程度。

2?虛擬仿真技術的探討

虛擬仿真（Virtual Reality，簡稱VR）技術誕生于美國，是一種由計算機硬件、軟件以及各種傳感器構成的人工三維信息虛擬環境，通過電腦較為逼真地模擬現實環境[8]。隨著信息化時代的到來，將虛擬仿真技術引入到實驗教學中來提升實驗教學與生產實踐的契合度，改善實驗教學場景環境和教學效果，是傳統實驗教學發展的一個重要趨勢。

2.1?提高教師的綜合素質

虛擬仿真技術，是通過計算機等專用設備將現實環境模擬為虛擬場景，將人的視覺、觸覺等感官引入到虛擬環境中，為使用者提供真情實感。因此，在開設虛擬仿真實訓課之前，教師要認真備課，明確教學目的，有針對性的引導學生投入到測量實訓中。學校也需要請專業的培訓機構對授課教師的操作技能進行培訓，提升教師的綜合素質，為學生能全面系統的掌握測量實訓內容做好充足的準備。

2.2?尊重學生的主體地位

實驗教學本應該是幫助學生直觀認識和理解生產施工的真正流程，而傳統教學則是采用填鴨式教學，忽略了學生在學習任務中的主體地位。應用虛擬仿真技術，可以搭建一座現實與虛擬世界的橋梁，構建出以學生為主體的教學模式，在提升教學質量的同時培養學生探索客觀世界的意識。

2.3?開放式考核系統

基于虛擬仿真技術的特點，開發契合土木工程項目的測量實訓內容。將實驗課成績分為三部分。（1）實驗出勤率（10%）：課前簽到、課后簽退，保證每個學生參加實訓的時長。（2）實驗課中操作（50%）：按照教學計劃給定學生實訓內容，學生根據理論課所學內容，自行設計實訓流程，實訓中觀察學生設計流程的可行性以及虛擬仿真技術與實際操作儀器的結合程度。（3）實驗流程的熟練程度（40%）：教師提前設計相應的考查項目，并將所有考查項目公布給學生，考試時由小組成員隨機抽取一個實驗項目完成，根據學生對實驗流程掌握和數據處理的準確性評定成績。

3?結?語

目前土木工程測量教學中還存在很多亟待解決的問題，解決這些問題需要社會、學校、教師三方面共同努力，為土木工程測量教學創造更好的實訓環境、創新教學方法，將虛擬仿真技術真正的融合到測量教學中去，使學生牢固的掌握土木工程測量的知識，成為工程項目建設中需要的高素質人才。

參考文獻：

[1]蔡釩，陳愛城，王明茲，等.虛擬仿真實驗教學中心網絡化實驗教學體系的構建[J].實驗室科學，2018，21（1）：121-123，127.

[2]錢猛，崔瑾，成丹，等.南京農業大學微生物學虛擬仿真實驗教學模式的探索[J].微生物學通報，2016，43（4）：861-866.

[3]王浩， 岳建偉.虛擬仿真技術在土工實驗教學應用探索[J].智庫時代，2019，（42）：208，215.

[4]韓月嬌，馬洋洋，王亞軍.新工科背景下虛擬仿真技術在測繪工程中的應用研究[J].科技風，2019，（27）：13-14.

[5]曹玉珍，余輝，安

家寶，等.基于體感交互的虛擬操作實驗系統設計[J].實驗室科學，2015，18（4）：53-55.

[6]蔡釩，陳愛城，王明茲，等.虛擬仿真實驗教學中心網絡化實驗教學體系的構建[J].實驗室科學，2018，21（1）：121-123，127.

[7]石峰.虛擬仿真技術在高職院校教學中的優勢和應用探討[J].課程教育研究，2019， （27）：232，233.

[8]楊道濤.德國“雙元制”職業教育之于我國未來職業教育改革啟示[J].繼續教育研究，2017，（02）：114-116.