应用型本科院校虚拟仿真实验教学体系构建的探索-精品教育文档

应用型本科院校虚拟仿真实验教学体系构建的探索

实验教学是高校土木类专业教学中的危机组成部分，具有培养学生创新意识、提升学生创新能力的危机作用。随着国家不断增加对应用型本科人才的需求，对人才培养也提出了新的实验教学要求。但从目前情况来看，因资金投入、配置等方面的不够，限制了实验教学的开展，再加上部分实验项目并不适合开展实体教学，因此，为满足国家对人才的需求，各高校开始积极建设虚拟仿真试验平台，以期能优良的开展实验教学，提升实验教学效果。

一、国家级土木工程虚拟仿真实验中心的建设思路

基于国家不断的加大对应用型本科人才培养的重视程度，东南大学、同济大学等5所高校先后建立起了国家级土木工程虚拟仿真实验中心，用于实验教学。本节分析了国家级土木工程虚拟仿真实验中心的建设思路，以期为应用型本科院校建立土木类虚拟仿真实验中心提供参考。

（一）统筹规划

国家级土木工程虚拟仿真实验中心建设之初，对学校、学科、地域及专业分布做出了充分考虑，同时，以全国高校实验室工作研究会等相关机构为依托，统筹规划，完成顶层设计，并将相应的技术标准制订出来，集中各种可利用的实验教学资源，完成虚拟仿真实验中心的构建工作。（二）资源共享

无法共享优质资源的情况下，重复建设问题必然会出现，造成资源的危机浪费。2010年时，全面启动“全国高校优质资源共享系统（CERS）”，现已经完成一期项目，正在建设二期项目，CERS共享了实体大型仪器设备，东南大学等高校在建设国家级土木工程虚拟仿真实验中心时，通过虚拟现实等科学技术，于虚拟仿真实验教学平台中共享其优质资源，供本校及其他学校的实验教学用，此种建设方法不仅促进资源使用率提高，更是提供了优良的创新性实验技术人才培养条件[1]。

（三）?实结合

虚拟仿真实验平台基础上，现实中无法完成的或不可逆的实验操作均能仿真出来，解决纯正讲解无法观看实验现象、语言难以描述实验过程的难题，确

保实验教学能够顺利的开展，并达到理想的实验教学效果。国家级土木工程虚拟实验中心建设过程中，一直坚持底细结合的思想，即以真实的实体实验作为仿真实验中的数据来源，以此来保证仿真实验的确凿性，同时，能够实体开展的实验坚决不采取虚拟仿真，便于学生理解及掌握实验中的土木工程知识。

二、应用型本科土建类虚拟仿真实验教学体系的构建（一）建设目标

应用型本科院校建设土建类虚拟仿真实验教学体系时，首先要注重本校优良校风的传承，以现代人才培养、国际高等教育发展的客观规律为指导，与时代需求及学校特色相结合，坚持积极合作企业，注重培养学生的实践能力及创新精神，秉持“底细结合、能实不虚、互相补充”的原则，将教学理念定位于“立足教学、教研融合、面向工程、开放共享”，争取全面的突破及创新虚拟仿真实验教学建设工作，构建多位一体的实验教学体系，培养出与社会需求相适应的土建类人才，并促使院校自身成为地方性的，乃至全国性的实验教学示范基地[2]。

（二）建设思路

1.虚拟仿真实验平台具备立体化、多层次的特点

建设过程中，要以国家级土木工程虚拟实验中心为依托，形成理论认知有机结合动手实践的实验环境，促进实验教学效果的全面提升，并使学生视野更加开阔，提高学生的创新能力。土建类实验项目数量众多，难度、涵盖知识点等各不相同，虚拟仿真实验平台要能跨越例外难度，覆盖例外知识，体现例外实现方式。

2.注重科研项目向教学内容的转化

我国现阶段具备的与土建类实验教学相关的科研基地有一大批，如国家预应力工程技术研究中心、城市与建筑遗产保护教育部重点实验室、玄武岩纤维生产及应用技术国家地方联合工程研究中心等，应用型本科院校应以这些科研基地为依托，积极的转化科研团队的研究项目，变为教学内容，开发出虚拟结合的实验项目，真正的实现设计融合虚拟及仿真，使学生综合性实验实践的操作在虚拟仿真实验平台中完成[3]。3.积极与企业建立合作关系

目前，我国土木行业具有众多的知名企业，如中国建筑工程总公司，应用新型本科院校建设实验中心时，还应积极与这些企业建立合作关系，转化这些企业已经完成的各巨大工程项目，变为试验中心的虚拟仿真实验项目，让学生参与、体验，逐步的认识工程实践的危机作用，奠定日后工作的优良基础。

4.利用校内现有实践教学基地

虚拟仿真实验中心建设过程中，还要注重建设师资队伍及管理体系，教师团队中应纳入国家级教学名师、企业优异员工，通过二者的相互配合，共同指导实验教学的顺利进行，同时，校内教师还要密切配合企业人员，于实践教学中运用虚拟仿真结果，促进教学效果的提升[4]。另外，在管理运行方面，建成的机制具有时间、内容、空间“三维”开放的特点，即使学生的专业、水平、个性例外，需求也能够得到有用的满足。

5.充分利用网络化基础

虚拟仿真实验中心建立后，土木工程专业学生能够选择的实验项目数量及类型均增多，资源共享，使专业实验存在的限制被打破，更有利于学生形成优良的创新能力。设置课程时，遵照层次化、系列化及模块化的原则，增强实验体系的连贯性，促进学生专业视野的进一步拓宽。虚拟仿真实验中心让课堂成为实验室、课外成为施工现场，让学生更为确凿、深入的理解学科知识，并增强学生的实践能力。（三）建设内容

虚拟仿真实验教学体系建设中，教学理念应秉持“立足教学、教研融合、面向工程、开放共享”，通过虚拟与现实的结合，于实验教学中融入已有的科研成果，以已经完成的巨大工程项目作为实验教学的详尽内容，促进学生创新能力及实践能力的不断提升[5]。土建类实验中心除了包含土木工程专业的知识外，还包含其他相关专业的知识，如建筑专业，以提升教学体系的综合性。从形成的教学体系来看，其突出特点为模块化，见图1，共包含5大模块。

模块1：建筑结构构件受力性能仿真实验

该模块主要仿真梁、柱等建筑结构构件的受力性能，土木工程专业基本的专业知识点均包含在此模块中，意义巨大。目前，土木工程开展实验教学时，受到专业教学局限性的影响，实验教学内容仅包含部分构件或部分性能，导致