“双高计划”背景下高职“港口工程”智能建造虚拟仿真教学平台建设①

“双高计划”背景下高职“港口工程”智能建造虚拟仿真

教学平台建设①

温秀媛1，陈良志2，李家华2

（1.广东水利电力职业技术学院，广东广州510100；2.中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东广州510290）

一、引言

2019年，我校“水利水电建筑工程”专业群入选教

育部“双高计划”中国特色高水平专业群建设项目。[1]其

中“治河与航道工程技术”作为我校水利部优质水利建设专业，也是本次“水利水电建筑工程”专业群的专业之一。利用智慧化、信息化手段开展虚拟仿真教学是专业群建设的重要任务，开发建设专业虚拟仿真教学资源以及平台势在必行。[2]

二、“港口工程”智能建造虚拟仿真教学资源现状分析

2023年，教育部办公厅发布《关于加快推进现代职

业教育体系建设改革重点任务的通知》指出：“职业教育虚拟仿真实训基地要有效运用虚拟现实、数字孪生等新一代信息技术，开发资源、升级设备、构建课程、组建团队，革新传统实训模式，有效服务专业实训和社会培训等。[3]”治河与航道工程技术专业作为“双高计划———水利水电建筑工程”专业群的专业之一，建设适合本专业学生培养方案和培养目标的虚拟仿真资源是建设任务的重要部分。

（一）现有教材存在的问题

“港口工程智能建造”课程是本校“治河与航道工程技术”专业的核心课程，教学计划安排64课时，4学分。课程的培养目标是通过本课程的学习，学生能熟悉行业施工规范，能识读施工图，计算相关工程量，并熟悉专业各分项工程的施工工艺和流程，能合理安排人、材、机等的使用，能粗略编制相关施工过程，熟悉施工技术规范、验收规范，并运用到指导施工、质量控制和验收上，具备现场施工组织、协调能力，并能进行施工组织设计编制等。[4]

目前现有的教材存在以下几个问题：

1.内容陈旧，更新速度慢

港口工程是一个不断发展和变化的领域，新的技术和理论不断涌现。然而，现有教材更新速度较慢，无法体现“四新”（新技术、新工艺、新材料、新设备）等最新的研究成果和行业发展动态。[5]

2.理论与实践脱节

大部分现有教材偏重于理论教学，忽视了实践应用。港口工程是一个实践性较强的学科，应该重视培养

①基金项目：中国特色高水平高职学校和专业建设计划———水利水电建筑工程专业群实践教学基地项目（GZ05）；国家职业教育示范性虚拟仿真实训基地培育项目———水利水电工程虚拟仿真教学中心（2021）。

作者简介：温秀媛（1982—），女，满族，辽宁本溪人，硕士研究生，高级工程师，研究方向：港口海岸及近海工程方面的教学和科研。

［摘

要］高职“港口工程”智能建造虚拟仿真教学平台建设，是在“双高计划”大背景下，专业群建设

项目的推动下，信息化教学手段初步探索的产物。将BIM 技术与港口工程专业课程教学需求相结合，建设一套完整的港口工程智能建造虚拟仿真教学平台。该平台包含重力式码头施工、高桩梁板码头施工、板桩码头施工、防波堤施工、航道整治施工5大系统，每个系统包含实验介绍、互动学习、课程考核、实验报告、个人中心、安全管理6个模块。该虚拟仿真教学平台具有场景化和沉浸感，有利于改革传统教学方法，活跃师生课堂互动，增设虚拟仿真实训练习，激发学生学习兴趣，培养新时代应用型人才。

［关键词］港口工程；虚拟仿真；专业群［中图分类号］G712［文献标志码］A ［文章编号］2096-0603（2024）08-0098-0498--

学生的实践能力，尤其着重培养专业知识+软件应用型人才。[6]

3.缺乏综合性教材

现有教材多是针对港口工程的某个具体专题或技术领域，缺乏全面系统的综合性教材。学生需要整体了解和掌握港口工程的各个方面，而现有教材无法提供全面的知识体系。

4.缺乏案例和实例

港口工程是一个实践性较强的学科，经典案例和实例的学习是培养学生实践能力和解决问题能力的重要途径。然而，现有教材缺乏真实案例和实例的引入，给学生的学习和应用能力培养带来一定困难。

（二）实践教学的特点和问题

“港口工程智能建造”课程，授课方式采用理论+实践的混合教学方式。当前教学中采用视频、图片、口述等教学方式激发学生的认知能力，再通过线下课程设计及专业实践来加强理论课的学习。这种相互脱节的理论学习、线下课程设计和专业实践的学习模式，其效果往往不尽如人意。[7]

1.港口工程实践教学的特点

实践性强：港口工程实践教学注重学生的动手能力和实际操作能力的培养，通过实际操作锻炼学生的技能和解决问题的能力。

综合性强：港口工程实践涉及多个学科领域，需要学生综合运用各种学科知识和技能，如土木工程、水文学、结构力学等。

现实性强：港口工程实践教学重视将学生的学习与实际工程项目结合起来，使学生能够在真实的工程环境中进行实践操作和解决实际问题。

2.港口工程实践教学的问题

资金和设备限制：港口工程实践教学通常需要大量的设备和场地，以及一定的经费投入。但是一些学校没有足够的资金和设备来支持港口工程实践教学的开展。

实践项目的选择和安排：港口工程实践教学需要选择合适的实践项目，实地观摩实践工程项目具有条件限制、经费约束、安全风险等特点，且往年参观学习的施工项目过后便不再适合再次观摩学习，并且学校缺乏相关的资源和经验。[8]

安全问题：港口工程实践教学涉及一些危险性较高的操作和操作环境，如破坏试验、现场勘测等。因此，学校需要重视学生的安全教育和操作规范，确保学生在实践过程中的安全。[8]

教师队伍建设：港口工程实践教学需要具有一定实践经验和专业知识的教师来指导学生。但是一些学校没有足够的教师队伍来支持港口工程实践教学，需要加强相关教师的培养和引进工作。

教学评价和反馈：港口工程实践教学的评价和反馈比较困难，因为实践项目存在多变和复杂的情况。如何对学生的实践过程和成果进行科学的评价和反馈是一个需要解决的问题。

三、“港口工程”智能建造虚拟仿真教学资源的优势

实践性强：虚拟仿真教学资源可以提供学生与真实工程操作相似的体验，让学生能够实际操作和模拟解决工程问题，增强实践能力与技能水平。

安全性高：港口工程通常存在复杂的环境和高风险的操作，虚拟仿真可以有效降低学生实际操作中的安全风险，避免事故的发生，提供一个安全的学习环境。

交互性与个性化：虚拟仿真教学资源可以根据不同学生的需求和进度进行个性化的设置与调整，提供互动性的学习体验，使学生能够更好地参与和理解。[9]可视化效果好：通过虚拟仿真技术，港口工程中的复杂结构、设备和工艺可以以图像、模型等形式进行展示，帮助学生更直观地理解和掌握相关知识。

成本低廉与便捷性：通过虚拟仿真教学资源可以降低实际操作所需的成本与时间，因此可以在任何时间和地点进行学习，提高学习的灵活性与便捷性。

四、“港口工程”智能建造虚拟仿真教学平台建设思路

“港口工程—智能建造虚拟仿真教学平台”采用BIM建模技术、多媒体交互使用技术、虚拟场景技术、计算机仿真模拟技术和网络技术相结合的方式，构建三维虚拟施工场景。

按照“治河与航道工程技术”专业的人才培养方向，核心课程“港口工程智能建造”的教学大纲要求，分模块建设5种典型水工建筑物（重力式码头、高桩梁板码头、板桩码头、防波堤以及航道整治建筑物）的施工过程及逻辑顺序，以“搭积木的形式”实现施工过程的虚拟仿真模拟。同时，在三维虚拟施工场景中，针对每一个关键施工工序及流程，同步提示行业标准和施工注意事项，配套相关施工现场视频，并针对关键节点流程设置交互问答界面，使学生能够在虚拟仿真的环境下，掌握更多的专业技术要点，提高学习的积极性，增强专业课程学习的趣味性，并通过考核的机制激发学生学习的动力。

99--