基于虛擬仿真的“混凝土結(jié)構(gòu)施工”課程實(shí)踐教學(xué)方法探究

闞玉萍 張燕

揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程學(xué)院 江蘇揚(yáng)州 225127

1 概述

“混凝土結(jié)構(gòu)施工”是省級(jí)重點(diǎn)專(zhuān)業(yè)建筑工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)的核心課程，開(kāi)設(shè)于第三學(xué)期，共64課時(shí)，授課對(duì)象為三年制建筑工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)二年級(jí)學(xué)生。本課程具有實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，因此課程教學(xué)目標(biāo)需以崗位需求為導(dǎo)向，以建筑施工員崗位工作能力為落腳點(diǎn)，依據(jù)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案與課程標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)標(biāo)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合學(xué)情分析，培養(yǎng)具有扎實(shí)理論知識(shí)、較強(qiáng)實(shí)踐能力，具有質(zhì)量意識(shí)、責(zé)任意識(shí)、安全意識(shí)，能夠勝任工作崗位的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

2 “混凝土結(jié)構(gòu)施工”課程實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀

2.1 教學(xué)現(xiàn)狀分析

在“混凝土結(jié)構(gòu)施工”課程培養(yǎng)計(jì)劃中，理論教學(xué)環(huán)節(jié)所占比重大，課程教學(xué)以理論知識(shí)的教授為主。課程的理論教學(xué)環(huán)節(jié)共計(jì)64學(xué)時(shí)，學(xué)生在教室通過(guò)老師講解配套教材、PPT課件，多媒體展示相關(guān)知識(shí)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行理論學(xué)習(xí)，實(shí)踐課時(shí)僅為25學(xué)時(shí)。

高職院校普遍存在校內(nèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源少、操作場(chǎng)地局限[1]、操作材料成本高、消耗大、重復(fù)利用率低與環(huán)境污染等問(wèn)題[2]，同時(shí)隨著建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化、智能化的發(fā)展，新技術(shù)、新工藝、新材料層出不窮，實(shí)際工程中施工機(jī)械設(shè)備更新?lián)Q代較快，而高職院校的實(shí)踐設(shè)備普遍陳舊，因此制約著實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展。

校外實(shí)踐教學(xué)在時(shí)間安排、教學(xué)方式、評(píng)價(jià)方式等方面存在不合理性。在時(shí)間安排上，實(shí)踐教學(xué)通常安排在理論教學(xué)結(jié)束以后，對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)沒(méi)有起到提高學(xué)生實(shí)體認(rèn)知、增強(qiáng)空間感的作用。教學(xué)方式上，校外實(shí)踐教學(xué)通常以教師為中心，老師在約定的時(shí)間帶領(lǐng)同學(xué)集中參觀，對(duì)工程概況、施工工藝、流程以及重難點(diǎn)等內(nèi)容進(jìn)行講解。同時(shí)由于工程項(xiàng)目建設(shè)周期長(zhǎng)，短時(shí)間的實(shí)訓(xùn)只能看到工程的局部工序[3-4]；此外施工單位為保障安全生產(chǎn)，實(shí)踐也會(huì)面臨工地進(jìn)不去、看不全、看不清等困難，起不到理論指導(dǎo)實(shí)踐、實(shí)踐檢驗(yàn)理論的作用。實(shí)踐評(píng)價(jià)形式和內(nèi)容單一，老師通常根據(jù)學(xué)生的考勤、實(shí)習(xí)報(bào)進(jìn)行評(píng)價(jià)，具有較大的主觀性，不利于學(xué)習(xí)積極性的調(diào)動(dòng)。

2.2 學(xué)生學(xué)情分析

教師通過(guò)課前發(fā)放問(wèn)卷、量化考核表、與學(xué)生線下交換意見(jiàn)等多重調(diào)查方式，明晰學(xué)生對(duì)先修課程信息讀取能力、興趣愛(ài)好、執(zhí)業(yè)規(guī)劃等，獲取了該班學(xué)生學(xué)情分析具體結(jié)果，見(jiàn)圖1，主要集中在喜歡群聚、團(tuán)隊(duì)意識(shí)弱；喜歡工地、安全意識(shí)弱；喜歡動(dòng)手、質(zhì)量意識(shí)弱；喜歡參與、擔(dān)當(dāng)意識(shí)弱；喜歡仿學(xué)、創(chuàng)新意識(shí)弱；喜歡熱鬧、勞動(dòng)意識(shí)弱等八個(gè)方面。

圖1 學(xué)情分析

3 基于虛擬仿真的項(xiàng)目實(shí)踐教學(xué)法

為解決“混凝土結(jié)構(gòu)施工”課程中知識(shí)點(diǎn)繁多、抽象；學(xué)生興趣不高；校內(nèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源少、場(chǎng)地局限；校外實(shí)訓(xùn)工地進(jìn)不去、看不全、看不清；學(xué)生無(wú)法實(shí)操實(shí)練的問(wèn)題，對(duì)標(biāo)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合施工員崗位需求[5]，課程內(nèi)容按照混凝土施工工藝流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，第一步將課程按照分部工程分為基礎(chǔ)、柱墻、樓蓋和樓梯施工四個(gè)模塊；第二步將模塊按照工種劃分為模板、鋼筋、混凝土三大工種施工；第三步對(duì)每一個(gè)工種按照工作任務(wù)單進(jìn)一步分類(lèi)，共分為基礎(chǔ)施工、基礎(chǔ)模板綠色施工等十一個(gè)項(xiàng)目，課程內(nèi)容框架見(jiàn)圖2所示，每個(gè)項(xiàng)目融“教、學(xué)、練、考”為一體。

圖2 “混凝土結(jié)構(gòu)施工”課程內(nèi)容框架

本文選取項(xiàng)目九樓蓋鋼筋綠色施工及驗(yàn)收項(xiàng)目中的任務(wù)四——板鋼筋施工驗(yàn)收為任務(wù)驅(qū)動(dòng)，開(kāi)展基于虛擬仿真的項(xiàng)目實(shí)踐教學(xué)法[6]探索。

3.1 開(kāi)展結(jié)構(gòu)識(shí)圖與繪圖任務(wù)

課前，老師通過(guò)在線課程網(wǎng)站將樓層板鋼筋構(gòu)造圖和識(shí)圖任務(wù)發(fā)送給學(xué)生，任務(wù)內(nèi)容來(lái)源于真實(shí)項(xiàng)目。學(xué)生不僅復(fù)習(xí)了“建筑結(jié)構(gòu)與識(shí)圖”前導(dǎo)課程，查閱了22G101圖集等資料，而且再次熟悉了CAD繪圖軟件的操作。老師通過(guò)任務(wù)測(cè)評(píng)檢驗(yàn)課前學(xué)習(xí)效果，進(jìn)行要點(diǎn)總結(jié)并打分。

3.2 虛擬仿真課程實(shí)踐(30min)

通過(guò)智慧職教發(fā)布虛擬仿真實(shí)踐的學(xué)習(xí)任務(wù)和操作要求，發(fā)布實(shí)際項(xiàng)目的技術(shù)資料：鋼筋工程施工方案、施工任務(wù)書(shū)、圖紙等資源。板鋼筋施工驗(yàn)收的虛擬仿真施工及管理流程如圖3所示，主要內(nèi)容包括：

(1)施工準(zhǔn)備——進(jìn)入技術(shù)交底和安全交底場(chǎng)景，熟悉板平面布置圖、施工方案、技術(shù)交底記錄、安全交底記錄、施工任務(wù)書(shū)。作為施工員在鋼筋作業(yè)面上與上道工序模板分項(xiàng)工程進(jìn)行交接檢查，填寫(xiě)《交接檢查記錄》。

分子量為5 000～400 000的天冬多糖對(duì)人肝癌SMMC-7721細(xì)胞生長(zhǎng)具有顯著的雙向調(diào)節(jié)作用：濃度≤800 mg/L時(shí)具有一定的促生長(zhǎng)作用，濃度≥900 mg/L時(shí)則表現(xiàn)出一定的抑制作用；隨著作用時(shí)間的延長(zhǎng)和濃度增加，其抑制作用顯著增加，存在明顯的量效、時(shí)效關(guān)系，具有顯著的抗腫瘤作用[14]。天冬提取物對(duì)膠質(zhì)瘤干細(xì)胞(glioma stem cells，GSCs)具有顯著的殺傷作用，而對(duì)正常神經(jīng)干細(xì)胞沒(méi)有明顯的毒性作用，其可以破壞GSCs的克隆形成能力并對(duì)GSCs的克隆進(jìn)行消融，還可顯著誘導(dǎo)GSCs凋亡，但對(duì)抑制GSCs增殖的效果不是很明顯，對(duì)細(xì)胞周期的影響也不大[15]。

(2)模板彈線——在工具箱獲取鋼卷尺，按照板鋼筋間距用粉筆在模板上標(biāo)出下層鋼筋位置。在工具箱獲取墨斗，用墨斗分別在縱橫向板邊對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間彈出板下層鋼筋位置墨線。

(3)綁板下層鋼筋——按照彈好的鋼筋位置線，按順序擺放縱橫向鋼筋，板下層鋼筋的彎鉤應(yīng)豎向朝上，下層鋼筋應(yīng)伸入梁內(nèi)，其長(zhǎng)度符合設(shè)計(jì)要求。

(4)水電工序插筋——預(yù)埋件、電氣管線、水暖設(shè)備預(yù)留洞等及時(shí)配合安裝。

(5)綁板上層鋼筋——按設(shè)計(jì)間距放置上層鋼筋，直鉤應(yīng)垂直朝下，上層通長(zhǎng)鋼筋的搭接位置和搭接長(zhǎng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

(6)設(shè)置保護(hù)層墊塊——用撬棍將鋼筋撬起，在板底放置保護(hù)層塑料卡，間距0.5m左右；在板上下層鋼筋之間設(shè)置馬凳，間距0.5m左右，以保護(hù)上層鋼筋的位置。

(7)自檢——使用鋼卷尺自檢，分別測(cè)量受力鋼筋間距和保護(hù)層厚度。鋼筋自檢符合要求后，填寫(xiě)《鋼筋安裝工程檢驗(yàn)批驗(yàn)收記錄》。

(8)驗(yàn)收——按照質(zhì)量員的職責(zé)填寫(xiě)《監(jiān)理報(bào)驗(yàn)單》，并報(bào)監(jiān)理工程師驗(yàn)收，至此，完成了板鋼筋綁扎施工與管理的虛擬仿真實(shí)踐工作。整個(gè)實(shí)踐過(guò)程體現(xiàn)了虛擬仿真軟件具有完整性、真實(shí)性、綜合性、規(guī)范性、交互性的特點(diǎn)，仿游戲的操作模式能激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，將學(xué)生的被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)生為中心的主動(dòng)探究”，將實(shí)踐教學(xué)搬進(jìn)實(shí)訓(xùn)室。

(1)施工準(zhǔn)備

3.3 讀資料(25min)

老師通過(guò)空中課堂直播項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)施工情況，企業(yè)導(dǎo)師提出崗位任務(wù)，進(jìn)行課程引入，幫助學(xué)生了解項(xiàng)目真實(shí)工作環(huán)境，明確崗位任務(wù)。

老師在課程平臺(tái)發(fā)布資料閱讀任務(wù)，并進(jìn)行任務(wù)分解，明確任務(wù)實(shí)施步驟，提示關(guān)鍵點(diǎn)。學(xué)生明確任務(wù)實(shí)施路徑后，自主閱讀施工技術(shù)文件，通過(guò)平臺(tái)討論任務(wù)，提出閱讀中的疑點(diǎn)，分享心得體會(huì)，老師最后進(jìn)行點(diǎn)評(píng)答疑。

3.4 編方案，析圖紙(35min)

老師結(jié)合綠色施工技術(shù)要求發(fā)布任務(wù)，提出方案編制計(jì)劃和要求，學(xué)生分組編制技術(shù)交底文件。通過(guò)引入項(xiàng)目數(shù)據(jù)和綠色施工技術(shù)要求，實(shí)現(xiàn)虛擬仿真到真實(shí)項(xiàng)目的拓展和應(yīng)用能力遷移。老師對(duì)學(xué)生成果進(jìn)行答疑、分析、點(diǎn)評(píng)、補(bǔ)充，對(duì)學(xué)生任務(wù)過(guò)程中的共性問(wèn)題進(jìn)行歸納。學(xué)生進(jìn)行傾聽(tīng)和反思，了解技術(shù)交底文件編制的要素并做出修正。通過(guò)引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行圖紙分析，了解項(xiàng)目特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用已有知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

3.5 練交底(30min)

安全是第一要?jiǎng)?wù)，為樹(shù)立學(xué)生安全施工的意識(shí)，老師提出施工現(xiàn)場(chǎng)的安全裝備要求、操作規(guī)范要求、機(jī)具使用要求、材料搬運(yùn)及堆放要求。學(xué)生分組扮演施工員角色，進(jìn)行演示操作，鞏固安全注意事項(xiàng)，從而提升了責(zé)任意識(shí)，加強(qiáng)了質(zhì)量至上的信念。

3.6 綁鋼筋(40min)

老師通過(guò)演示與講解相結(jié)合的方法，規(guī)范學(xué)生操作，提高學(xué)生工具使用及實(shí)操的能力。學(xué)生分小組進(jìn)行板鋼筋骨架的綁扎。老師現(xiàn)場(chǎng)巡視，指出學(xué)生操作過(guò)程中的不規(guī)范之處，全程監(jiān)督指導(dǎo)，查看小組鋼筋安裝任務(wù)完成情況，對(duì)學(xué)生操作過(guò)程進(jìn)行打分。

3.7 做驗(yàn)收(20min)

老師現(xiàn)場(chǎng)使用工具進(jìn)行鋼筋骨架的量測(cè)驗(yàn)收。學(xué)生觀看老師操作，記錄驗(yàn)收要點(diǎn)；小組間互相驗(yàn)收、填寫(xiě)驗(yàn)收單；老師現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巡視、指導(dǎo)并答疑，指導(dǎo)學(xué)生填寫(xiě)工程報(bào)審資料，將課堂任務(wù)與真實(shí)崗位任務(wù)相銜接，培養(yǎng)學(xué)生的崗位技能素養(yǎng)及學(xué)習(xí)能力。

4 考核評(píng)價(jià)

考核評(píng)價(jià)全程化：課前、課中、課后全過(guò)程智慧職教數(shù)據(jù)留痕，精準(zhǔn)反映學(xué)生參與度和學(xué)習(xí)效果，關(guān)注整體與個(gè)體學(xué)習(xí)差異，因材施教。

評(píng)價(jià)內(nèi)容多元化：考核內(nèi)容涵蓋學(xué)生知識(shí)掌握與運(yùn)用能力、技能操作能力、課堂參與度、德育、工匠精神、職業(yè)素養(yǎng)與創(chuàng)新能力等。

評(píng)價(jià)方式多樣化：包括教師評(píng)價(jià)、企業(yè)導(dǎo)師評(píng)價(jià)、小組自評(píng)與互評(píng)、線上自測(cè)考核。

評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)多維度：在評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中融入崗位評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、“1+X”考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以及技能比賽評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。

5 教學(xué)效果

通過(guò)本次任務(wù)的課堂實(shí)施，各項(xiàng)子任務(wù)達(dá)成度見(jiàn)右表：

任務(wù)內(nèi)容學(xué)生占比達(dá)成度安全交底技術(shù)交底板技術(shù)交底文件的編制鋼筋的穿插和綁扎鋼筋骨架的驗(yàn)收熟練70%65%75%80%80%較為熟練20%20%15%15%10%一般10%15%10%5%10%欠缺—————

基于虛擬仿真的“混凝土結(jié)構(gòu)施工”課程實(shí)踐教學(xué)方法能有效落實(shí)“德技并修”，將立德樹(shù)人、培養(yǎng)綜合素養(yǎng)貫穿在項(xiàng)目化虛擬仿真實(shí)踐全過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生安全意識(shí)、質(zhì)量意識(shí)、環(huán)保意識(shí)、勞動(dòng)意識(shí)、工匠意識(shí)和創(chuàng)新奉獻(xiàn)精神。

項(xiàng)目采用虛擬仿真的實(shí)踐方式，使學(xué)生通過(guò)人機(jī)交互的形式，仿游戲的操作模式來(lái)開(kāi)展施工及管理操作[7]，有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，主動(dòng)參與到實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，增強(qiáng)了教學(xué)效果。還能增強(qiáng)了實(shí)踐教學(xué)過(guò)程的真實(shí)性，還能使虛擬仿真與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，彌補(bǔ)教學(xué)手段、實(shí)踐條件及時(shí)間、空間上的限制，在課堂上實(shí)現(xiàn)了教學(xué)項(xiàng)目與施工項(xiàng)目、教學(xué)過(guò)程與施工過(guò)程、在校學(xué)習(xí)與實(shí)際工作一致性。

項(xiàng)目基于實(shí)際工程圖紙，依照現(xiàn)行規(guī)范大綱，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工工藝和施工管理的相關(guān)流程，可以達(dá)到理論結(jié)合實(shí)踐、實(shí)踐貼近實(shí)際的效果，對(duì)于提高學(xué)生動(dòng)手操作能力、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量意義重大。