土木工程虚拟仿真实验教学体系探索与构建 国家级实验教学示范中心联席会西北、西南管理组第五届工作研讨会
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国家级实验教学示范中心联席会西北、西南管理组第五届工作研讨会
土木工程虚拟仿真实验教学体系 探索与构建
汇报人：
国家级土木工程实验教学示范中心 2014年-06月 重庆
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报告主要内容
1
中心概况
2 虚拟仿真实验教学体系建设
3
结束语
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1、中心概况
1.1 中心历史
1957年成立结构与抗震实验室、岩土实验室 1982年成立土木工程仿真实验室 1998年成立道桥实验室 1998年前结构与抗震实验室为冶金部重点实验室，1998 年成为陕西省重点实验室 1998年成立土木工程实验教学中心 2005年结构工程与抗震实验室立项建设教育部重点实验 室，2008年通过教育部重点实验室建设验收 2008年获准陕西省实验教学示范中心 2009年立项建设国家实验教学中心，2012年通过验收
1
更多层次人才的提供，从单一专业学生，扩大为多专业，
实现实验教学的全方位、多层次和专业化覆盖。
探索土木工程虚拟仿真实验教学体系建设，深化实验教
2
学体系改革，对于提高教学质量、促进创新人才培养和
建设创新型国家具有重要的作用和现实意义。
引领在西部地区土木工程领域的辐射示范作用，创新虚
3
拟仿真实验教学新理念，开拓虚拟仿真实验教学的三维
复杂外形建筑结构风荷载时程CFD模拟实验
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绕流场风速迹线
背风面风压时程
子结构混合仿真实验
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土木工程施工管理仿真实验
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滑模施工 正循环潜水桩施工
螺旋桩施工 自升内爬塔吊升高
建筑与智能信息技术虚拟仿真实验
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给排水系统
暖通系统
信息化虚拟仿真实验教学平台
(/labs/simu/zxgk.html)
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1.2 中心组成
中心下设结构与抗震实验室、岩土实验室、道桥实验室 和土木工程虚拟仿真教学中心，用房面积14858m2
现有专职人员28人，兼职人员40人 仪器设备：979台件，总值4000余万元
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1.3 相关平台
我国最早的土木类学科之一，新中国最早开办该专业的8所高校之一 国务院首批结构工程博士点（1981年） 结构工程国家级重点学科（2002年），2007年以优异成绩通过复评 土木工程一级学科博士点（2000年，含7个二级学科博士点）、一级
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2.1 建设理念
以学生为核心，全面促进学生知识、能力、素 质协调发展，理论、实践、创新全面提高，理论教 学和实验教学统筹协调，实验教学环节突出基础、 突出综合、突出开放、突出创新，突出课内课外一 体教学，虚拟教学与实体教学相结合，虚拟对象与 实体对象相结合，虚拟技术与现实技术相结合，形 成以“基础-综合-研究创新”为主线的多层次、立 体化、开放式、虚实结合的虚拟实验教学体系。
学科博士后流动站 连续四次以优异的成绩通过国家土木工程专业水平评估（1995年、
2000年、2005年、2013年）
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1.3 相关平台
全国首批(1999年)土木工程专业毕业生具有中英互认结构工程 师申请资格的10所高校之一
土木工程国家级特色专业（2008） 建筑工程系列课程国家级教学团队（2008） 国家级工程实践教育中心（中冶集团，2012） 国家级精品课程3门：混凝土结构原理与设计（2006）、钢结
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
立体教学思路，实现中心虚拟仿真实验的新发展，为实
验教学的发展做出新的贡献。
强化土木工程实验平台在土木工程、工程管理、工程力学、信息
3
技术、计算机等专业领域的社会服务功能和开放实验能力，为相 关实体单位的从业人员提供岗前培训教育与在职培训以及信息化
改革、新业务开拓提供前期实验论证等工作，扩大其功能效用。
2.3 建设目标
(一) 实现土木工程实 验教学理念革新
中中心心将将成处为于一开个放学、校非 为均社衡会状提态供会服不务断的地窗与 口外，界使进其行不信仅息仅、是物一质 个的学交校换的，大从学而，通不过仅不 仅断是产在生校正生反实馈训，的改场变 所原，有而依是赖一路个径社，会达的到 大整学体，的是不全断社上会升人，员可 可实以现进校行内学共习享提、升校的际 基交地流。、多方联动的大 平台
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(二)
创新土木工程实验教 学与人才培养模式
中心将成为一个学校 为社会提供服务的窗 口，使其不仅仅是一 个学校的大学，不仅 仅是在校生实训的场 所，而是一个社会的 大学，是全社会人员 可以进行学习提升的 基地。
2.4 虚拟仿真实验教学体系资源
土木工程虚拟仿真实验教学 体系教学体系资源
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给排水系统
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2.5 特色
特色一
特色二
特色三
增强专业 学科统筹， 构建基于 学生创新 能力培养 的虚拟仿 真实验教 学体系
创新校企 合作模式， 打造先进 虚拟仿真 实验教学 技术平台
创新虚拟仿 真实验教学 培养模式和 发挥区域引 领示范作用
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3、结束语
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构建服务更多的对象，更丰富的教学资源来源，更广、
本实验模块实现了使学生更为系统化地掌握专业的理 论知识，同时也为建筑结构的设计、抗震研究提供了 重要理论支撑。
本实验模块实验技术应用在教学实践中，有效地提高 教学质量，降低实验维护及耗材成本，实现高精尖设 备的教学转化。
本实验模块形成基础理论、过程仿真和有限资源互相 耦合的三维教学体系。
本实验模块实现学生在虚拟环境中开展实验，达到教学 大纲所要求的教学效果。
模块一： 建筑结构 构件受力 性能仿真 实验
模块二： 建筑结构 受力性能 仿真实验
模块三： 土木工程 试验技术 仿真实验
模块四： 土木工程 施工管理 仿真实验
模块五： 建筑与智 能信息技 术虚拟仿 真实验
模块一 模块二 模块三 模块四 模块五
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本模块实现对专业课程中的知识点进行虚拟仿真实验教 学，更为直观明了全面地使学生对基本专业知识的掌握 和理解。
构（2007）、高层建筑结构设计（2008） 土木工程陕西省首批名牌专业（2002）、特色专业（2007） 陕西省人才培养模式创新实验区（2009）
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1.4 实验队伍
坚持引进与自我培养相结合的原则，建成了一支以学术学科 带头人负责，结构合理、层次分明的中青年为主体的实验教 学技术团队，和以国家级教学名师、特聘教授带头的实验教 师团队，及以高级技工为主体的实验技术辅助团队
中心现有专职人员28人，兼职人员40人。其中教授（含教授 级高工）23人，副教授（含高工）20人，34人具有博士学 位。建设期间，专职人员引进博士1人，有3人在职攻读博士 学位，4人在职攻读硕士学位，其中已有2人获得博士学位， 2人获得硕士学位，教学队伍相对稳定
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2、虚拟仿真实验教学 体系建设
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2.2 建设思路
着力将现有知识结构层次分为单项性知识点实验、课程综合实验、
1 专业综合实验、模拟实习等递进层次，实现学生多视觉、多角度、 多领域的掌握和学习专业知识。
为教学、科研和实践有机结合创建平台，实现多学科、多专业
2
的交叉融合与实践，促使仿真实验教学成为探索专业理论问题
的重要手段，构成课堂教学与实习基地对接的桥梁。
土木工程虚拟仿真实验教学体系 探索与构建
汇报人：
国家级土木工程实验教学示范中心 2014年-06月 重庆
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报告主要内容
1
中心概况
2 虚拟仿真实验教学体系建设
3
结束语
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1、中心概况
1.1 中心历史
1957年成立结构与抗震实验室、岩土实验室 1982年成立土木工程仿真实验室 1998年成立道桥实验室 1998年前结构与抗震实验室为冶金部重点实验室，1998 年成为陕西省重点实验室 1998年成立土木工程实验教学中心 2005年结构工程与抗震实验室立项建设教育部重点实验 室，2008年通过教育部重点实验室建设验收 2008年获准陕西省实验教学示范中心 2009年立项建设国家实验教学中心，2012年通过验收
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更多层次人才的提供，从单一专业学生，扩大为多专业，
实现实验教学的全方位、多层次和专业化覆盖。
探索土木工程虚拟仿真实验教学体系建设，深化实验教
2
学体系改革，对于提高教学质量、促进创新人才培养和
建设创新型国家具有重要的作用和现实意义。
引领在西部地区土木工程领域的辐射示范作用，创新虚
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拟仿真实验教学新理念，开拓虚拟仿真实验教学的三维
复杂外形建筑结构风荷载时程CFD模拟实验
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绕流场风速迹线
背风面风压时程
子结构混合仿真实验
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土木工程施工管理仿真实验
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滑模施工 正循环潜水桩施工
螺旋桩施工 自升内爬塔吊升高
建筑与智能信息技术虚拟仿真实验
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给排水系统
暖通系统
信息化虚拟仿真实验教学平台
(/labs/simu/zxgk.html)
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1.2 中心组成
中心下设结构与抗震实验室、岩土实验室、道桥实验室 和土木工程虚拟仿真教学中心，用房面积14858m2
现有专职人员28人，兼职人员40人 仪器设备：979台件，总值4000余万元
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1.3 相关平台
我国最早的土木类学科之一，新中国最早开办该专业的8所高校之一 国务院首批结构工程博士点（1981年） 结构工程国家级重点学科（2002年），2007年以优异成绩通过复评 土木工程一级学科博士点（2000年，含7个二级学科博士点）、一级
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2.1 建设理念
以学生为核心，全面促进学生知识、能力、素 质协调发展，理论、实践、创新全面提高，理论教 学和实验教学统筹协调，实验教学环节突出基础、 突出综合、突出开放、突出创新，突出课内课外一 体教学，虚拟教学与实体教学相结合，虚拟对象与 实体对象相结合，虚拟技术与现实技术相结合，形 成以“基础-综合-研究创新”为主线的多层次、立 体化、开放式、虚实结合的虚拟实验教学体系。
学科博士后流动站 连续四次以优异的成绩通过国家土木工程专业水平评估（1995年、
2000年、2005年、2013年）
LOGO
1.3 相关平台
全国首批(1999年)土木工程专业毕业生具有中英互认结构工程 师申请资格的10所高校之一
土木工程国家级特色专业（2008） 建筑工程系列课程国家级教学团队（2008） 国家级工程实践教育中心（中冶集团，2012） 国家级精品课程3门：混凝土结构原理与设计（2006）、钢结
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
立体教学思路，实现中心虚拟仿真实验的新发展，为实
验教学的发展做出新的贡献。
强化土木工程实验平台在土木工程、工程管理、工程力学、信息
3
技术、计算机等专业领域的社会服务功能和开放实验能力，为相 关实体单位的从业人员提供岗前培训教育与在职培训以及信息化
改革、新业务开拓提供前期实验论证等工作，扩大其功能效用。
2.3 建设目标
(一) 实现土木工程实 验教学理念革新
中中心心将将成处为于一开个放学、校非 为均社衡会状提态供会服不务断的地窗与 口外，界使进其行不信仅息仅、是物一质 个的学交校换的，大从学而，通不过仅不 仅断是产在生校正生反实馈训，的改场变 所原，有而依是赖一路个径社，会达的到 大整学体，的是不全断社上会升人，员可 可实以现进校行内学共习享提、升校的际 基交地流。、多方联动的大 平台
LOGO
(二)
创新土木工程实验教 学与人才培养模式
中心将成为一个学校 为社会提供服务的窗 口，使其不仅仅是一 个学校的大学，不仅 仅是在校生实训的场 所，而是一个社会的 大学，是全社会人员 可以进行学习提升的 基地。
2.4 虚拟仿真实验教学体系资源
土木工程虚拟仿真实验教学 体系教学体系资源
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给排水系统
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2.5 特色
特色一
特色二
特色三
增强专业 学科统筹， 构建基于 学生创新 能力培养 的虚拟仿 真实验教 学体系
创新校企 合作模式， 打造先进 虚拟仿真 实验教学 技术平台
创新虚拟仿 真实验教学 培养模式和 发挥区域引 领示范作用
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3、结束语
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构建服务更多的对象，更丰富的教学资源来源，更广、
本实验模块实现了使学生更为系统化地掌握专业的理 论知识，同时也为建筑结构的设计、抗震研究提供了 重要理论支撑。
本实验模块实验技术应用在教学实践中，有效地提高 教学质量，降低实验维护及耗材成本，实现高精尖设 备的教学转化。
本实验模块形成基础理论、过程仿真和有限资源互相 耦合的三维教学体系。
本实验模块实现学生在虚拟环境中开展实验，达到教学 大纲所要求的教学效果。
模块一： 建筑结构 构件受力 性能仿真 实验
模块二： 建筑结构 受力性能 仿真实验
模块三： 土木工程 试验技术 仿真实验
模块四： 土木工程 施工管理 仿真实验
模块五： 建筑与智 能信息技 术虚拟仿 真实验
模块一 模块二 模块三 模块四 模块五
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本模块实现对专业课程中的知识点进行虚拟仿真实验教 学，更为直观明了全面地使学生对基本专业知识的掌握 和理解。
构（2007）、高层建筑结构设计（2008） 土木工程陕西省首批名牌专业（2002）、特色专业（2007） 陕西省人才培养模式创新实验区（2009）
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1.4 实验队伍
坚持引进与自我培养相结合的原则，建成了一支以学术学科 带头人负责，结构合理、层次分明的中青年为主体的实验教 学技术团队，和以国家级教学名师、特聘教授带头的实验教 师团队，及以高级技工为主体的实验技术辅助团队
中心现有专职人员28人，兼职人员40人。其中教授（含教授 级高工）23人，副教授（含高工）20人，34人具有博士学 位。建设期间，专职人员引进博士1人，有3人在职攻读博士 学位，4人在职攻读硕士学位，其中已有2人获得博士学位， 2人获得硕士学位，教学队伍相对稳定
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2、虚拟仿真实验教学 体系建设
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2.2 建设思路
着力将现有知识结构层次分为单项性知识点实验、课程综合实验、
1 专业综合实验、模拟实习等递进层次，实现学生多视觉、多角度、 多领域的掌握和学习专业知识。
为教学、科研和实践有机结合创建平台，实现多学科、多专业
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的交叉融合与实践，促使仿真实验教学成为探索专业理论问题
的重要手段，构成课堂教学与实习基地对接的桥梁。