基于仿真模拟平台的土木工程主干专业课程实践教学改革

2022-09-12

教育教学科技的发展为教学活动提供了良好的科技技术环境, 在多种技术的支持下, 传统的教学方式以及教学内容需要进行变革, 不断的创新实践活动, 方能提升教师实践教学的效果, 促进学生的进步。土木工程专业通常需要大量的实践, 然而受限于学校实验室的建设、教师指导等因素, 学生们的实践相对较少, 影响了学生对该专业的了解。笔者在本文基于仿真模拟平台对土木工程主干专业课程实践教学改革进行分析, 希望可以予以一线教师一定的参考。

一、仿真模拟平台概述及应用该平台的意义

(一) 仿真模拟平台概述

仿真模拟平台是在仿真技术的基础上设计的, 利用模型来展现实际现象的发生, 让使用者可以更好的掌握事情的本质。仿真模拟平台具有透明性、资源共享性以及用户自主性等特点, 在科研中有较广阔的应用前景。从其透明性上来讲, 仿真模拟平台能通过模拟展现事物的本质, 方便使用者研究;从其资源共享性方面来看, 仿真模拟平台具有可复制性, 且仿真模拟平台上的模拟单元可以通过计算机实现共享;从用户自主性上来看, 仿真模拟平台不受时间以及空间的限制, 可以使使用者在不同的时期进行模拟操作, 从而促进使用者的进步[2]。

(二) 应用仿真模拟平台教学的意义

应用仿真模拟平台进行实践教学, 可以满足学生实验课时的要求, 使高校的实践教学效果提升, 同时还能提高学生实验兴趣, 是学生对专业课程的知识有系统的了解。具体来说, 土木工程主干专业课程需要大量的实践, 教学大纲中对几乎所有的课程均要求有一定的实验课时, 仿真模拟平台可以代替实验, 学生对平台的操作便是一种实践活动, 在操作中, 学生对专业知识有了更深的了解, 高效的实践教学便可以兼顾到每一个学生, 使教学效果得到提升。另外, 采用仿真模拟平台进行教学, 可以使学生从专业角度深入的、系统化的了解专业课程的整体要求, 加深对专业知识的掌握, 从而促进学生的发展。

二、高校土木工程专业实践教学现状

(一) 实践教学并未有效开展

当前土木工程专业实践教学并没有有效的开展, 实践教学的目标难以落实。造成这种情况的原因为:实验室建设费用较高、教师较难指导到位。具体来说, 传统的实践教学方式多依赖于实验室, 而实验室的建设费用较高, 要配备价格较高的实验设备, 这些实验设备在前期要有极大的投入, 在后期也需要较高的维护费用, 所以学校的实践教学活动受到的限制较多, 且实践教学活动不能随时随地的开展, 必须要到实验室中, 加之高校学生众多, 这又限制了学生到实验室开展实践活动的机会。另外, 教师个人精力有限, 不可能对每一个学生的实践活动进行细致的评价, 学生的疏漏之处, 教师可能没有时间与精力一一指出来, 导致实践活动的教学效果较低[3]。

(二) 实践教学客观条件不足

土木工程专业学生的实践活动并不只限于实验室, 部分项目需要在实际的土木项目中进行, 然而由于现场安全问题高校可能会限制学生们的实践活动, 较为危险的项目不会让学生参加, 导致学生的实验操作训练不足;另外, 企业从效益的角度出发, 并不会接收大量的高效实习生, 不会为其提供较长时间的实习安排, 影响了学校的实践教学质量。

(三) 教学周期与实践周期不一致

土木工程的学生要学习的知识内容很多, 且不同专业偏向点也不同, 高校教师在讲解知识点时候, 除了使学生掌握土木工程基本知识外, 还需要深入的了解本专业具体的知识。为了提高讲解效果, 教师通常在一定时间内讲解所有的知识点, 最后统一进行实习, 导致实践周期与教学的周期不一致, 在具体实践时候, 可能会遗漏部分知识, 影响到学生的实践效果。另外在实践时候, 学生在现场所接触的多是工艺环节与表面的环节, 难以了解本质, 且了解面不够全面, 最终实践效果较差。

三、土木工程仿真模拟平台架构及主干专业课程实践教学改革措施

(一) 土木工程仿真模拟平台基本架构

土木工程学生采用传统的方法进行实践, 受限于主客观的条件, 实践目标通常难以达到, 但是利用仿真模拟平台可以很好的解决这些问题。从架构上来说, 土木工程仿真模拟平台可以说涵盖了土木工程所有的专业课内涵, 该平台的土木工程模拟仿真实验单元、建筑材料模拟单元、工程造价计价软件单元、施工模拟软件单元以及建筑结构模型及实物模型单元, 能够为学生实践活动提供强有力的支持。

首先, 仿真模拟平台上的模拟仿真实验单元主要包括三大部分, 分别是三维模型图片库、施工技术教学动画以及其他的构件力学仿真实验。三维图片库中的钢结构、各种建筑结构较为直观, 方便使用者看其本质, 而施工技术教学视频则能全面演示施工的环节, 能使学生了解到整个过程。其次, 建筑材料模拟单元部分, 可以提供教材中关于各种实验的具体步骤, 如混凝土的搅拌等等, 通过这种方式, 让学生对各种实验有了更直观的认识。工程造价计价软件单元可以利用软件让学生提高实际项目中的计价能力。施工模拟单元则是从项目的招投标开始到施工场地布置再到工艺展示等各个环节的模拟, 通过这种方式让学生利用软件自己布置施工现场, 应用各种工程构建, 从而提升实践能力。建筑结构模型及实物模型单元包含了各种建筑如民用建筑、商用建筑的基本模型, 学生可以从整体框架的角度来进行实验。

(二) 教学方式改革

借助仿真模拟平台, 土木工程专业课上, 教师的授课方式需要进行一定的调整, 传统的授课方式是将理论知识与实践拆开来的, 教师先讲解一个阶段的理论, 之后再安排专门的时间让学生进行实践, 这种教学实践不同步的教学方式不利于学生对知识的消化理解。借助仿真模拟平台, 教师便能更合理的安排教学时间以及实验时间, 使学生在学习枯燥的理论课知识之时通过动手操作, 在提升自己学习兴趣的同时加深对知识的了解。所以教师应当调整其教学方式, 充分利用仿真模拟平台锻炼学生。

(三) 教学内容改革

土木工程专业的学生需要掌握的知识越来越多, 但是教学的总课时没有变化, 在这种情况之下, 教师应当精简自己的教学内容, 借助仿真模拟平台尽可能的对知识进行优化, 加深多种专业课之间的联系, 构建更适合学生学习的教学实践体系。例如土木工程专业课程有混凝土结构、钢结构、建筑施工、房屋建筑学、建筑抗震设计等, 借助仿真模拟平台, 可以将这些课程联系起来, 不单一的只讲一门课。像混凝土结构的教学, 可以借助软件, 展示其图片、模型、视频、动画等等, 在展示视频时候, 还可以依据视频中的建筑, 讲解一下建筑施工方面的知识。

四、结语

总而言之, 仿真模拟平台对高效土木工程的课程实践改革有重要的作用, 笔者在本文指出了教学方式改革与教学内容改革的措施, 但本文只为抛砖引玉, 希望有更多的一线教师参与其中进行讨论, 从而促进师生共同发展。

摘要：科技的发展为教育注入了新的活力, 对于工程类学科来说, 仿真模拟平台的构建, 为其实践教学提供了新的方式, 故而笔者在仿真模拟平台的基础上研究土木工程主干专业课程实践教学改革。文章首先概述了仿真模拟平台的含义特点, 指出在教学中应用该平台的意义;其次对高校土木工程专业实践教学现状进行了论述;接着在分析了土木工程仿真模拟平台基本架构之后提出了土木工程主干专业课程实践教学改革措施。希望本文的研究可以促进土木工程主干专业课程的实践教学[1]。

关键词：仿真模拟平台,土木工程,专业课程实践教学