开放教育建筑类课程虚拟仿真实验教学探究

分类：论文范文 发表时间：2021-09-17 10:16

　　摘要:对开放教育建筑类课程虚拟仿真实验教学进行探究。建筑类专业实训课程受条件、时间、经济、安全等方面的制约，而且学生的学习时间呈碎片化，工学矛盾突出，学习地点过于分散，集中的实验实训教学难以开展。对此，构建了基于信息化技术的虚拟仿真实验实训教学模式。建筑工程造价虚拟仿真实训系统的总体框架包括云实验室、教师端、企业端和用户端，功能架构包括云教学系统、仿真实训平台、研究创新试验开发系统，打破了学习方式、时间和地点的局限，让学生可以更加系统、全面地掌握实践技能，拓宽学科视野，提高学生的综合实践能力、信息化素养和创新能力。

　　关键词:开放教育;建筑类课程;虚拟仿真实验教学

　　随着设备和信息技术的发展，远程教育在现代教育中所占的比重越来越大，它帮助学习者摆脱了地域和时间的限制，为自主学习提供了便利，逐渐成为了大多数学习者获得知识的主要途径之一［1－2］，这些特点和优势刚好弥补了开放教育工学矛盾突出，时空分离，学生专业基础水平参差不齐的短板［3］。基于信息技术的虚拟仿真技术解决了传统开放教育建筑类课程实验教学中由于条件、时间、经济、安全等方面的制约而导致学生实践操作做不好、做不了、做不上的难题［4－6］。

　　1开放教育虚拟仿真实验教学改革的必要性

　　课程是人才培养的核心要素，是教育的微观问题，解决的却是战略大问题［7］。课程是立德树人这一人才培养根本标准的具体化、操作化和目标化［8］，一门好的课程能够反映出前沿性和时代性，教学形式能呈现出先进性和互动性，学习结果具有探究性和个性化［9］，可以实现知识能力和素质的有机融合，能够培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维。在线和远程教育作为开放教育的主要教学形式，其教学形式主要依赖于课程学习资源的设计和传送。由于没有传统课程的教师面授，课程资源便成为了教学环节必不可少的重要内容，要利用课程资源帮助学生在非课堂环境下管理好自己的学习，完成课程学习任务，熟练课程技能。建筑类专业具有大量实践操作类课程，要在现代远程开放教育的条件下使土建专业实践教学环节能够顺利完成，保证开放教育的质量。

　　2开放教育学生的特点

　　开放教育学生多数在接受学校专业教育同时还有工作要兼顾，学生所在地比较分散，较难组织起来进行集中授课，时空分离，工学矛盾突出，他们希望能够通过网络、虚拟仿真等现代信息技术来获取相应知识和实践技能。

　　2.1学生的专业知识水平参差不齐

　　开放教育的部分学生已经从事了与建筑专业相关的工作，他们具有一定的专业实践经验和专业基础知识，希望通过系统学习能够获得更专业、规范的知识和实践技能，使学习有侧重点和针对性，进而提高工作效率。而有些学生是刚接触建筑类专业，知识水平和专业知识均较为薄弱，此类学生希望先学习专业基础知识和基本技能，然后再有针对性地学习相关专业实践技能，逐渐提升工作能力。

　　2.2不同工作岗位对实践知识技能的学习需求不同

　　同一个班级的学生对于同一门课程的要求会因为学生从事不同岗位而不同，工程造价岗位的学生希望学习更多关于预算软件的使用操作，施工管理岗位的学生希望学习更多关于施工组织设计的内容和管理技能。对于学生的差异化需求，传统的课程教学和实践教学模式无法满足。

　　3建筑类课程特点

　　建筑类施工用仪器设备多为大型设备，操作具有一定不便，价格高，部分学校缺少相关的实验实训仪器设备。随着科学技术的快速发展，仪器设备的自动化、信息化水平越来越高，设备更新换代周期缩小，学校仪器设备的更换速度赶不上技术发展进步的速度，学生不了解新技术、新材料、新工艺和新仪器设备［10］。建筑类实践实训设备的操作需要大型场所，学校很难和施工现场一样配备成套系统设备供学生操作，还需考虑到实践操作过程中学生的人身安全。随着建筑规模的大型化、智能化、复杂化，对建筑专业学生的工程实践能力也提出了更高要求。但受条件、时间、场地和安全方面的限制，学生很难获得现场实践机会，使得学生的施工实践技能欠缺，安全意识淡薄，施工现场应变能力不足。

　　4虚拟仿真实验教学系统设计

　　在建筑产业现代化、信息化发展的背景下，应立足当前建筑专业人才培养的社会需求［11］，结合开放教育学生的分散性，知识结构和岗位需求的差异性，学生学习的工学矛盾突出和时空分离的特点来探索基于信息化技术的虚拟仿真实验实训教学模式，提高学生的分析能力、动手实践能力和综合应用能力［12］，补齐建筑类课程实训教学的短板。传统实验实训教学模式中，教师和平台更像是一个演示者和信息传送者，教师将制作和建设好的课程教学资源传到教学平台，然后学生阅读学习资源，获得相关知识。但建筑类课程的实验实训项目较多，学生无法一一进行实践操作学习，在传统的课程教学模式中学生更多的是被动接收。而虚拟仿真技术能够将课程教学资源的创建和使用融为一体，融入新信息技术的虚拟仿真教学资源模式更像是个工具，能够以知识共享的方式制订开放教育课程的教学资源和教学模式，学生可以使用这些工具来创建自己的学习内容，不再是一个被动的接受者。课程教学目的不是向学生提供一堆知识内容，而是允许学生根据工作和未来发展需要来选择适合自己的开放数据源，并利用平台提供的算法运算这些数据，然后把所得到的结果用于自己所需。本研究以建筑工程造价专业为依托，以能实不虚、以虚补实、虚实结合为原则，教师和校企合作单位利用知识共享的方式形成了在线虚拟仿真开放教育资源，设计出了虚拟仿真实验教学系统，打造出了理论与实践、学习与使用的一体化虚实结合实验实训教学模式，使学生能够验证已知、发现新知、探索未知。

　　5建筑工程造价虚拟仿真实训系统的总体架构和功能架构

　　5.1总体架构

　　建筑工程造价虚拟仿真实训系统的总体架构包括云实验室、教师端、企业端和用户端，总体架构如图1所示。云实验室是整个系统的核心部分，包括虚拟实验仪器、教师信息、学生信息、企业工程数据信息等，这些信息在权限范围内可供用户进行查询和浏览，同时也可以汇总生成大数据系统。在基本知识技能学习环节，教师要对学生的学习进行测评，并根据大数据信息精准分析不同学生的基本技能掌握情况，实现因材施教。学生也可以根据大数据信息分析自己的知识技能掌握情况，以巩固优势，弥补劣势。学生可以在任何有网络的地方不受时间和地域限制来进行学习、工作及研究创新，并将创新开发的成果用于生产当中。

　　企业端主要用于企业工程实际案例信息的导入以及实际在建工程的实时数据跟踪访问。实训仿真系统的所有软件和实际工程中使用的软件是一样的，企业能够获得在建工程的实时情况并对其进行监督检验和检查改进。学生通过对企业工程实况进行观察，并模拟操作练习，能够增强理论与实践之间的联系，缩短知识与岗位技能之间的差距，提升学生的职业技能，为学生接下来进行的创新开发打下基础。

　　5.2功能架构

　　建筑工程造价虚拟仿真实训系统的功能架构包括云教学系统、仿真实训平台、研究创新试验开发系统，用于教师辅助实训教学，学生虚拟仿真练习、用户研究创新开发这几方面，功能架构如图2所示。

　　6结语

　　实验实训教学在建筑类专业人才培养中发挥了重要作用，但受时间、场地、经济和安全限制，难以实现。开放教育学生的学习时间呈碎片化，学习地点过于分散，集中的实验实训教学难以开展。而建筑工程远程虚拟仿真实验室集远程实验学习、远程实验教学管理、远程试验创新开发于一体，学生利用PC机、平板电脑或手机就可进行操作学习。可将高职在校生、开放教育生及扩招生组成混编讨论小组，充分利用各类学生的优势，扬长补短，提高学生的学习参与度。开放教育建筑类课程虚拟仿真实验教学打破了学习方式、时间和地点的局限，让学生可以更加系统、全面地掌握实践技能，拓宽学科视野，提高学生的综合实践能力、信息化素养和创新能力。

　　参考文献:

　　［1］李青，王海兰.教育数据开放研究与实践现状述评［J］．远程教育，2019，(11):48－57.

　　［2］罗霄，蒋玉石，刘永中.移动学习在学历继续教育中的应用现状与展望［J］．远程教育，2018，(06):68－74.

　　［3］张世明，袁玥赟，彭雪峰.我国开放大学开放教育资源可持续发展研究［J］．电化教育，2020，(08):119－126.

　　［4］陈清奎，魏鑫鑫，何芹，等.基于“VＲ+云平台”的机械类专业实验教学模式改革与实践［J］．实验技术与管理，2020，37(07):1－4，30.

　　武瑞娟

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