土建类虚拟仿真实训平台产教融合共建研究

作者：孙 明

来源：《课程教育研究》 2020年第37期

孙 明

（湖南科技学院土木与环境工程学院 湖南 永州 425199）

【摘要】根据土建类专业实践教学中存在的问题，结合国家级示范性虚拟仿真实验教学项目的申报要求，提出学校和软件企业产教融合共建土建类专业虚拟仿真实训平台的具体目标，从教学体系、平台架构、互动平台、教学资料、合作团队等方面探索实训平台的建设内容，分析虚拟仿真实训平台的特色与亮点，为类似工科专业的实训平台建设提供参考。

【关键词】虚拟仿真 实训平台 产教融合

【Abstract】According to the problems existing in the practice teaching of civil engineering specialty，combined with the virtual simulation experiment teaching of state?鄄level demonstration project reporting requirement, puts forward the specific target of virtual simulation training platform for civil engineering specialty constructed by software industry?鄄education integration, from the teaching system, the platform architecture, the interactive platform, teaching materials, the respect such as cooperation team to explore the

construction of practice training platform content, analysis of the characteristics of virtual simulation training platform and window, provide a reference for similar engineering professional training platform construction.

【Keywords】virtual simulation； training platform； industry?鄄education integration

【中图分类号】ＴＵ434 【文献标识码】A 【文章编号】2095-30（2020）37-0110-02

引言

教育部在2018年先后发布了《2018年教育信息化和网络安全工作要点》、《教育信息化2.0行动计划》、《开展国家虚拟仿真实验教学项目建设工作》，指出信息技术对教育的性影响已初步显现，但数字教育资源开发与服务能力不强，信息化学习环境建设与应用水平不高，信息技术与学科教学深度融合不够等问题已成为新时代教育信息化的阻碍[1]。

为了推动教育观念更新、模式变革、体系重构，教育部提出要加快推进示范性虚拟仿真实验教学项目建设，深入推进信息技术与高等教育教学深度融合，加快网络优质教育资源建设与应用[2]。这为学校与企业产教融合共同建设土建类专业虚拟仿真实训平台带来了发展机遇。

1.现存问题

（1）实践教学存在的问题

土建类专业包括工程建设领域相关的工科专业，因此实践性教学环节在专业人才培养中占有重要地位。但实际工程建造周期长，持续时间数以年记，使学生在一周的专业认识实习、一个月的专业实习、两个月的毕业实习中只能管中窥豹，无法亲历完整的工程实践环节，不能在就业意向岗位上得到充分锻炼。

（2）实训平台发展现状

基于计算机技术构建虚拟仿真实训平台，可以通过计算机软件和配套的硬件设备模拟工程建设的场景、仪器设备、实验现象、操作流程，实现低成本、全天候的虚拟仿真教学。全国有9所高校开设了土木工程专业，只有东南大学等几所高校建立的土木工程虚拟仿真实验中心被教育部认定为国家级虚拟仿真实验中心；大连理工大学等十余所高校土木类虚拟仿真实验项目被认定为国家虚拟仿真实验教学项目。绝大多数高校都只能采购企业提供的虚拟仿真软件和实训平台，但是由于学校定位、生源、师资、人才培养方案、教学侧重点的差异，企业提供的软件功能不一定能与教学要求契合。而且现在商业软件基本都是通过建立局域网以保证对登录

节点数的控制，这与国家级、省级示范性虚拟仿真实验教学项目的在线开放共享要求背道而驰。

2.平台建设目标

采用网络技术、多媒体、人机交互等技术构建高度仿真的虚拟仿真实训教学平台，直接目标是解决土建类专业实践教学中的开展难题[3]，突破对实验时间、空间和资源使用的，激发学生的创新精神，提升他们的实践能力、自主学习能力。

3.建设内容

（1）建立模块化实践教学体系

由企业技术研发团队为核心，整合虚拟仿真教学资源，建立仿真实训平台。平台根据人才培养方案和各门课程教学大纲的要求，设置不同课程教学对应的核心功能模块。核心模块就是通过计算机建立的虚拟三维环境，系统完整地模拟实训流程，展示实训场景。

（2）安全适用的平台架构

实训服务器架设于学校，运行于公开网络环境，支持IE、Chrome、Firefox等浏览器，提供全方位、多层次、多种类的虚拟仿真实验学习服务，实现远程教育和交互式操作、远程测试、远程诊断等功能。登录账号数、登录IP范围由企业和学校共同设置。平台对接国家级、省级虚拟仿真实验教学共享平台，支撑大规模在线开放共享。

（3）有效监管下的学习互动平台

实训平台除了提供虚拟仿真实训功能外，还具备布置作业、协同交流、答疑、留言、在线测试、文件存储等功能，并采用易操作的用户界面，为师生用户提供完整的实验学习支持。教师通过企业提供的管理员账号进入平台，能够通过系统后台看到学生的登录时间、操作内容、实训进度，并进行评分，回答疑问，上传、修改资料，系统维护等操作。

（4）完整的配套教学资料

每个核心功能模块都配备教学资源完整的知识库，包括一份对应的实训大纲，作为开展实训教学的指导；一份新修订的课程教学大纲，并结合课程教学内容实际，明确虚拟仿真实训的切入点、教学方法和载体途径，以及如何评价仿真实训的教学成效；一套课件与对应教案，

根据新教学大纲制作的能发挥实训特点的新课件与配套新教案，以及每次实训课程的预习、背景、练习配套资料。

（5）产教融合的团队建设

项目团队由学校和企业共同组建，建立畅通的学校团队与企业研发人员交流渠道，定期组织互访，集中讨论实训平台开发、运行中出现的问题。专任教师和企业研发工程师共同设计实训教学场景与操作流程，教师团队将会随着以后课程项目和实训模块的增加、变动而改变，实行动态管理。学校实验技术人员和企业运维工程师共同负责实训平台的运营与维护工作，双方参与人员在协作同提高，携手并进，不断提升平台建设质量，丰富平台课程资源。

4.项目特色与亮点

（1）沉浸式体验教学和游戏化练习相结合

通过在仿真环境中进行情景式漫游，根据教学重点、难点和施工流程，将学习任务分解为若干关卡，学生成为关卡中的“主角”，在虚拟仿真的建筑中观察、行动、完成任务，有效提升学生学习的积极性和主动性。以“进程式”的教学方式，从学生对房屋建筑仿真模型的整体认识开始，在通关的过程中学习、掌握知识，以系统性的实训练习，提升知识应用能力。

（2）创建全新学习环境

虚拟实训平台突破了时间、空间，有效解决实训场地、设备损耗、经费不足等问题[4]，可模拟操作复杂、费用高及周期长的实训内容，突破原有教学模式，实现学生自主控制的人机交互，激发学生学习的主观能动性。

（3）与国家虚拟仿真实验教学项目要求接轨

根据国家示范性虚拟仿真实验教学项目遴选指标体系建设实训平台[5]，使用模块化设计方式构建可重用、可组装、易维护的虚拟仿真实训教学体系，用户可以根据预算和需要购买不同课程模块，直至构建完整的实践教学体系。

5.结语

随着科技的发展，信息化是新时代高等教育的必然趋势。通过建设实训平台，可以将高校和企业的产教融合合作落到实处，实现学校教学人员和企业技术人员协同育人，为学校培养一支教育理念先进、学术水平高、实践经验丰富、创新性强的实验教学团队，为企业软件产品的市场推广、人才培训提供支持，使学校的教学改革和企业的技术研发相互支持，并为企业和其他高校合作提供样板。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.教育部关于印发《教育信息化2.0行动计划》的通知[EB／OL]．2018-04-13.

[2]中华人民共和国教育部.教育部关于印发《2018年教育信息化和网络安全工作要点》的通知[EB／OL]．2018-02 -11.

[3]李炎锋,杜修力,纪金豹,李振宝.土木类专业建设虚拟仿真实验教学中心的探索与实践[J].中国大学教学,2014(09):82-85.

[4]袁杰,赵倩怡,童华炜,宋金良.基于VR的土木工程施工课程改革与实践[J].高等工程教育研究,2019(03):99-101+129.

[5]祖强,魏永军.国家级示范性虚拟仿真实验教学项目申报策略探讨[J].实验技术与管理,2018(09):236-238.

作者简介：

孙明(1985-)，男，湖南永州人，硕士，高级工程师，研究方向：计算机仿真和结构加固。