地方本科院校土木工程專業(yè)虛擬仿真課程建設(shè)的思考

王燕鋒 邊亞東 趙 毅 糾永志 王 凱

中原工學(xué)院建筑工程學(xué)院（450007）

0 引言

隨著信息科技的發(fā)展，信息技術(shù)融入現(xiàn)代教學(xué)的改革不斷深入，“智能+”教學(xué)模式已成為高等教育教學(xué)改革的發(fā)展方向。教育部在2013-2015年啟動了國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作，得到了各大高校及相關(guān)企業(yè)的積極的響應(yīng)和支持?，F(xiàn)已遴選出國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心300個，分布在26個省市自治區(qū)，其中理工類最多，達(dá)211個，農(nóng)林醫(yī)藥類53個，人文社科類36個。除此之外，隨著《關(guān)于2017-2020年開展示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)》通知的出臺，我國高校掀起了積極開發(fā)應(yīng)用虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目的熱潮，各高校積極探索線上線下、個性化、智能化的教學(xué)模式改革，在國家級、省級虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目的建設(shè)過程中，也投入了大量的資源，截至到2020年底，在60個學(xué)科中認(rèn)定國家級虛擬仿真項(xiàng)目1 000多項(xiàng)[1-6]。

在地方本科高校土木工程專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)活動中，由于學(xué)生人數(shù)多、學(xué)校大型設(shè)備、設(shè)施的不足、相關(guān)企業(yè)吸納人數(shù)有限等問題，使得土木工程類實(shí)踐教學(xué)很難完全達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)，影響人才培養(yǎng)質(zhì)量提升工作[7,8]。虛擬仿真技術(shù)具有開放性、可操作性強(qiáng)、安全性高、容錯率高等特點(diǎn)，在很大程度上緩解了上述問題，虛擬仿真課程建設(shè)受到了各大本科院校的重視。利用虛擬仿真技術(shù)將大大縮短學(xué)生的認(rèn)知周期，特別是面對復(fù)雜危險(xiǎn)的施工現(xiàn)場，虛擬仿真技術(shù)的采用非常有利，確保學(xué)生學(xué)習(xí)對應(yīng)階段內(nèi)容的安全性。利用虛擬仿真技術(shù)模擬施工安全，讓學(xué)生戴上3D虛擬眼睛，進(jìn)入虛擬施工現(xiàn)場，體驗(yàn)施工安全設(shè)施，生動逼真。然而在各大院系建設(shè)虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目的過程中，地方本科院校在建設(shè)過程存在以下幾個突出問題。

1 虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目存在的問題

1.1 跟風(fēng)建設(shè)，缺少規(guī)劃

為虛擬仿真立項(xiàng)建設(shè)而建設(shè)的教學(xué)項(xiàng)目居多，缺乏學(xué)科統(tǒng)一規(guī)劃，缺乏整體實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)，特別是已有的虛擬仿真平臺或者教學(xué)項(xiàng)目，并沒有納入學(xué)校實(shí)踐教學(xué)的規(guī)劃實(shí)施范圍內(nèi)，虛擬仿真項(xiàng)目建設(shè)規(guī)劃性不強(qiáng)，主要由各一線任課教師負(fù)責(zé)，專業(yè)負(fù)責(zé)人站在學(xué)科發(fā)展的角度，以工程專業(yè)認(rèn)證的要求進(jìn)行整體規(guī)劃的較少。

1.2 投入費(fèi)用高，重復(fù)建設(shè)

虛擬仿真項(xiàng)目設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，投資從幾萬、幾十萬甚至上百萬不等。仿真度要求越高，耗資越大；如果再考慮硬件條件，還需要配備相應(yīng)的計(jì)算機(jī)、顯示屏幕、感官設(shè)備、動作捕捉設(shè)備等，投資更大。如此大的投入，不是所有高校都能承受的，特別是大多數(shù)地方高校預(yù)算有限，一旦項(xiàng)目建設(shè)的效果不理想，將會造成巨大的資源浪費(fèi)。然而，為了立項(xiàng)而建設(shè)的虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目，在地方高校建設(shè)過程中并不少見，上有國家級虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目，地方高?？赡芨鶕?jù)其課程特點(diǎn)，選擇側(cè)重點(diǎn)不同，進(jìn)行重復(fù)建設(shè)在省級立項(xiàng)，為了業(yè)績而建設(shè)的虛擬仿真項(xiàng)目應(yīng)該叫停。

1.3 缺乏引導(dǎo)，利用率不高

虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)的優(yōu)勢顯著，然而并非所有任課老師都有充分認(rèn)識，在相關(guān)任課教師認(rèn)識不足的前提下，很難對學(xué)生進(jìn)行正確引導(dǎo)，以至于國家級、省級虛擬仿真資源認(rèn)識不足，利用率低。加之，相關(guān)院校的虛擬仿真開放平臺管理的不統(tǒng)一，外網(wǎng)訪問有時(shí)候也不能保證，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高。建設(shè)好的項(xiàng)目除了本校學(xué)生利用之外，很難對外開放利用，甚至本校學(xué)生的實(shí)際訪問量也不高，造成資源的浪費(fèi)。

1.4 校企合作溝通困難，虛擬項(xiàng)目真實(shí)性不足

虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目往往委托軟件制作公司進(jìn)行軟件開發(fā)，任課教師編寫腳本的方式，由于土木工程專業(yè)性較強(qiáng)，許多專業(yè)原理及工程技術(shù)問題，需要專業(yè)教師與合作公司的工作人員反復(fù)校對，由于專業(yè)差異較大，往往出現(xiàn)溝通不暢，實(shí)際虛擬軟件的效果難以達(dá)到任課教師的要求。還有大型土木工程試驗(yàn)過程中，相關(guān)參數(shù)的取得需要實(shí)際試驗(yàn)測試，有很多參數(shù)往往需要統(tǒng)計(jì)結(jié)果，然而這些參數(shù)的確定比較困難。因此，虛擬教學(xué)項(xiàng)目的真實(shí)性也是有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

2 虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的建議

為了將虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目更好地服務(wù)于實(shí)踐教學(xué)，地方院校虛擬仿真項(xiàng)目建設(shè)應(yīng)做好以下幾個方面地工作。

2.1 根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)大綱的要求，統(tǒng)一規(guī)劃，重點(diǎn)建設(shè)。

在一流本科建設(shè)的號召下，虛擬仿真教學(xué)也在爭創(chuàng)一流建設(shè)的行列中，地方高校土木工程專業(yè)應(yīng)該根據(jù)人才培養(yǎng)大綱對專業(yè)實(shí)踐能力的要求，統(tǒng)一規(guī)劃虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)程。整合現(xiàn)有的網(wǎng)上資源，不搞重復(fù)建設(shè)?！八街梢怨ビ瘛?，充分利用國家虛擬仿真平臺的已有資源進(jìn)行相關(guān)課程的教學(xué)非常重要，在自己專業(yè)見長的領(lǐng)域有重點(diǎn)地建設(shè)相應(yīng)的虛擬仿真項(xiàng)目，突出特色，是地方土木工程專業(yè)虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的一個方向。

2.2 建立專業(yè)虛擬仿真教學(xué)團(tuán)隊(duì)，強(qiáng)化教師引領(lǐng)作用。

構(gòu)建一支專業(yè)的虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)，對相關(guān)課程實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行指導(dǎo)，對任課教師進(jìn)行輔助，是一流課程建設(shè)團(tuán)隊(duì)的發(fā)展方向，教學(xué)相關(guān)部門要改革學(xué)時(shí)、績效的計(jì)算方法，對參與虛擬仿真教學(xué)建設(shè)的老師工作量進(jìn)行核算，對參與課程團(tuán)隊(duì)建設(shè)的教師給予認(rèn)可，調(diào)動教師的積極性及參與度，也有助于強(qiáng)化教師的引領(lǐng)作用。

2.3 修訂學(xué)生實(shí)踐課程學(xué)時(shí)，將虛擬仿真學(xué)習(xí)納入過程考核。

針對學(xué)生對虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目參與度較低的問題，可以修訂實(shí)踐課程教學(xué)大綱內(nèi)的考核方式，將相關(guān)課程虛擬仿真任務(wù)的完成狀況作為考核點(diǎn)，對學(xué)生的參與度進(jìn)行量化考核，提升學(xué)生的參與度。同時(shí)，還要完善校內(nèi)教學(xué)平臺與相關(guān)網(wǎng)絡(luò)平臺的聯(lián)系，讓學(xué)生能夠及時(shí)訪問相關(guān)虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目。

2.4 加強(qiáng)專業(yè)教師科研投入，助力虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)。

地方院校土木工程專業(yè)在虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)過程中，要加強(qiáng)對青年教師科研的投入力度，鼓勵青年教師做好相關(guān)科學(xué)研究，同時(shí)提高相關(guān)專業(yè)教師的溝通交流能力，讓科研助理虛擬仿真教學(xué)落到實(shí)處，同時(shí)，集中有限財(cái)力、物力進(jìn)行特色項(xiàng)目試驗(yàn)研究，在自己相對優(yōu)勢的學(xué)科領(lǐng)域進(jìn)行突破，能夠做到國內(nèi)領(lǐng)先。

3 結(jié)論

地方院校土木工程專業(yè)虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)有助于學(xué)生實(shí)踐能力的提升，在以學(xué)生為中心，教師為主導(dǎo)的一流課程建設(shè)的大環(huán)境下。對土木工程學(xué)科進(jìn)行認(rèn)真梳理、系統(tǒng)規(guī)劃、集中有限財(cái)力、物力，建設(shè)一支專業(yè)的虛擬仿真教學(xué)團(tuán)隊(duì)，突出專業(yè)特色，避免重復(fù)建設(shè)，是地方院校土木工程專業(yè)虛擬仿真教學(xué)的發(fā)展方向。