“新工科%2B智能建造”背景下桥梁工程课程虚拟仿真实践教学研究与探索.pdf

基金项目国家自然科学基金()青海民族大学教学研究项目()作者简介马 兰()女副教授主要研究方向:桥梁结构检测与监测、混凝土材料与结构方向“新工科 智能建造”背景下桥梁工程课程虚拟仿真实践教学研究与探索马 兰(青海民族大学 西宁)摘 要:智能化时代桥梁工程专业发生系统性变革传统的桥梁工程课程教学面临新的机遇与挑战“新工科 智能建造”背景下借助信息化技术打破传统实训教学模式完善教学架构建立虚拟仿真实践教学模式既能从多方面完善课程体系也能提升学生学习效率为桥梁工程课程的实践教学改革提供助力 从桥梁工程课程实践教学难点入手探寻桥梁工程课程虚拟仿真实践教学的优势发现借助虚拟仿真实践教学推动桥梁工程课程优化有利于加强问题的针对性化解也能推动桥梁工程课程虚拟仿真实践教学系统性优化与创新关键词:新工科智能建造桥梁工程课程虚拟仿真实践教学 “”():.“”.:青海交通科技 第 期 引言工业革命驱动下我国的制造业正在向智能化制造转变“新工科 智能建造”背景下桥梁工程课程的优化和创新可积极培养创新型工程科技人才也能助推行业发展和国家进步因此借助“新工科 智能建造”融合契机完善人才培养架构将虚拟仿真实践教学引入桥梁工程课程中以此激发学生的主观能动性有利于传统建造转化为智能建造能借助虚拟仿真实践平台建设推动桥梁工程课程迈向新的发展台阶 桥梁工程课程实践教学难点.传统课程与智能建造课程难以融合智能建造是指在传统土木工程中融入人工智能、大数据等现代化技术以此推动施工工艺和施工技术的全面优化提升施工速度与施工质量在确保施工安全的基础上实现施工效率的快速提升“新工科 智能建造”背景下开展人才培养时既要保留传统核心知识帮助学生牢固工程基础也应增加智能建造教学内容 但现阶段传统课程与智能建造课程存在“两张皮”现象只是将内容进行简单堆砌既浪费专业课时也会增加学生学习负担 必须妥善处理桥梁工程课程与智能建造教学内容之间的关系助力二者协调发展才能打破桥梁工程课程教学限制 传统课程与智能建造课程是桥梁工程课程创新的难点与重点众多专家和学者正在积极寻求多种办法推动教学创新以期培养复合型人才.理论知识传输与实践教学难以兼顾桥梁工程课程实践教学在教学体系中占据核心地位实践教学能将工程实践和理论知识进行有机融合 但在传统教学过程中相关教研团队缺少实践经验且由于实习时间相对固定实习周期较短导致学生无法了解桥梁工程施工全过程 并且桥梁工程建设周期较长有限的实习时间内学生无法加强对复杂施工环节的了解对施工流程和施工技术更是知之甚少很难实现理论知识和实习内容的有效衔接 虽然教育工作者清楚提升学生职业核心素养的重要性但由于现阶段实践教学比例较低很难快速实现教学的革新与优化严重影响桥梁工程课程实践教学的发展不利于教学质量和教学效率的提升.实践教学状态与实训评价难以考核传统教学过程中缺少对实践教学的重视且考核方式相对落后许多教师更重视引导学生参与实践学习但对实践学习结果缺少系统性评价这是学生忽略实践学习的主要原因 教师一般会基于实习报告和实习结果对学生的成绩进行综合评定但无法真正了解学生在实践学习过程中的学习状况也会因实习报告而错误估计学生能力而学生也有可能因实习报告而错误认知自身能力无法加强针对性学习进而选择错误的学习方式 由于教育工作者缺少对实践教学状态以及实践评价的认知和了解导致无法快速发现实践教学中存在的问题也无法为学生构建系统性学习方案不利于学生个性化成长更会影响实践教学的系统性革新 桥梁工程课程虚拟仿真实践教学优势.实现土木工程与智能建造的有机融合桥梁工程课程虚拟仿真实践教学能将传统土木工程和智能化建造进行有机融合 例如学校会借助智能技术构建各类实验教学资源并打造线上教学平台以此实现桥梁工程课程与信息技术的有机融合从而建设新工科人才培养模式构建技术、功能、资源操作为一体的虚实结合教学平台 借助现代化技术高度还原施工现场模拟实验环境可推动土木工程与专业学科的有机融合以此借助虚拟仿真实践教学的开放性特点强化对现代化人才的培养可将桥梁工程推向新的发展阶段 智能制造背景下新工科人才利用虚拟技术模拟与还原施工场景能借助项目式学习方法加强对桥梁工程的全方位认知也能借助网络教学资源提升学生的学习能力以此为未来就业奠定良好的基础 第 期青海交通科技.实现理论教育及实践教育的有机融合虚拟仿真实践教学平台可借助三维可视化技术全方位再现视频场景 学生可基于施工流程了解施工过程以及施工中需要注意的关键节点:一方面学生可登录虚拟仿真实践平台进行学习通过点击选择相关项目阅读现场施工指导书了解施工流程及施工工艺以加强对理论知识的全方位掌握另一方面教育工作者可借助虚拟仿真实践平台加强对施工要点及施工难点的讲解以及操作引导学生更直观了解施工的关键环节进而确保学生在实践学习中加强对理论知识的全方位掌握 同时学生可基于个性特点构建针对性学习计划并将实践结果上传以此实现理论教育与实践教育的有机融合.实现平台反馈及评价机制的有机融合桥梁工程课程虚拟仿真实践教学开展过程中学生的学习成果可由互联网传递教师可基于学生的实操考核及实验报告与学生进行积极互动以此确保教学评价和教学活动的紧密融合从而基于学生表现推动教学持续性革新与优化并依据学生的个性特点设计针对性的人才培养方案 基于教育工作者创新教育平台时学校也应加强对学生意见与建议的重视既要鼓励学生主动为虚拟仿真实践平台提出系列性改革意见也要在师生互动中快速完善教学相关软件和硬件设施及时更新教学技术才能完善教学架构构建现代化、信息化、智能化教学模式推动桥梁工程课程虚拟仿真实践教学质量的不断提升“新工科 智能建造”背景下桥梁工程课程虚拟仿真实践教学策略.创新实践教学构建虚拟仿真实践教学体系“新工科 智能建造”背景下创新实践教学体系借助虚拟仿真实践平台完善教学架构有利于培养高素质复合型人才也能借助教育创新激励现代化教育培养智能化人才为行业发展积蓄人才力量 桥梁工程课程创新与优化过程中融入虚拟仿真教学内容构建虚实结合的现代化教育平台有利于学生加强对理论知识的全方位认知也能将传统复杂化教育变得简单化 例如展开桥梁智能化建造时可借助 技术展现施工过程还原施工现场并借助 全景技术使学生在平台中自由操作以此帮助学生深入理解施工建造流程以及相关施工原理“新工科 智能建造”背景下教师可积极借助智能化软件展开虚拟仿真实训教学 虚拟仿真实践教学平台完善的教育模块能助力学生加强对不同知识重点和难点的掌握也能使学生在学习过程中利用线上教学平台自主学习提升学习自由度.加强多元建设完善实践教学架构“新工科 智能建造”背景下企业对桥梁工程相关人才提出了更高要求积极加强多元建设完善教学架构能以多维度强化对人才的系统性培养也能进一步提升人才的实践能力和综合素养确保教学质量的快速提升首先强化实践教学基础性建设旨在突出学校和学科的专业特色以此为原则引导教育工作者助力虚拟仿真实践教学资源的优化和拓展完善教育平台优化教育架构可保留桥梁工程教学的经典及难点内容在教材创新过程中适当删减陈旧的教育内容实现学生知识的快速更新 例如借助于虚拟仿真实现实践教学推动桥梁工程课程发展可借鉴实践教学共享平台将斜拉桥物理仿真、交通工程仿真设计等平台融入仿真实践教学中以此加强公共资源整合提升教育的辐射力和影响力确保学生快速拓展学习视野完善教学资源其次加强实践教学综合性建设是指强化对虚拟仿真实验平台的开发基于桥梁工程课程的完整施工过程组织不同结构的施工组织模块开启仿真实验教学借助现代化技术对施工模块进行演示讲解和操作引导学生更全面更直观地了解建设周期以及建设过程 例如学生可借助多模块智能操作强化对事故技术的全方位掌握也可及时就难点和疑惑点向教师提问以此营造良好的学习氛围最后加强实践教学的完善性建设 是指学生了解不同学习任务后可基于教师设置的考核模块开展在线测试了解自身薄弱点积极关注实验结果和实操效果以此形成科学化实验报告上传给教师青海交通科技 第 期通过考核和反馈实现教师和学生的良性互动沟通构建多元化评价体系能使学生了解自身实际学习状态也能形成完整的闭合循环学习模式助力学生学习成绩的稳步提升.强化共享互动加强师资建设“新工科 智能建造”背景下桥梁工程课程的创新与优化迫在眉睫但这对教育工作者提出了更高要求加强师资建设强化对教育发展关键环节的系统性培养既能提升人才培养质量与培养效率也能推动教育现代化、数字化、智能化发展从而实现理论知识和实践教育的有机融合首先实现教师的互动共享 桥梁工程课程发展过程中先进技术不断应用教育工作者基于智能建造加强实时共享引导教师与企业技术人员开展定期互动既能基于企业需求创新教学内容也能在教学大纲修订时充分参考企业意见从而确保培养企业需要的现代化人才持续性推动实践课程创新与优化 与此同时校企合作过程中学校应积极鼓励企业将实验室或生产线建在学校以确保教师能快速接触一线智能化企业从而实现教师实践能力与教学能力的快速提升 将企业先进技术引进课堂实现校企深入合作有利于企业加强科研成果转化 其次推动理论创新 随着时代发展桥梁工程课程也在不断优化和创新 虚拟仿真实践教学优化与创新中教师应在实践教学过程中加强对理论和实践的有效融合既要加强对工程相关知识点的全方位掌握也要与同行进行沟通和交流不断优化课程教学目标形成多方互动体系快速推动理论创新助推教学发展 最后完善育人课堂 借助全新技术推动教师和学生提升复合能力鼓励学生利用创新创业项目解决存在的智能建造问题从而使学生在学习过程中提升专业能力与专业素养 强化对教育工作者的科学化培训提升其综合能力与综合素养既是教育发展所需也是企业发展所需只有加强师资培养优化教育发展的中坚力量才能为虚拟仿真实践教学奠定人才基础.教学案例“新工科 智能建造”背景下桥梁工程课程虚拟仿真实践教学发展过程中借助智能化软件再现三维仿真真实施工现场借助工具箱、资料库、视频库和视角切换等功能引导学生加强对理论知识的全方位掌握提升学生实操能力有利于学生快速成长 桥梁工程课程本身具有较强的复杂性因此学习难度大 以桩基础施工为例桩基础施工时可在虚拟仿真实验平台中显示相关施工工艺并对其 个步骤进行逐一操作 可加强学生对难点步骤的掌握并反复加强对相关知识点的科学化理解 也可基于平台的语音提示以及工艺流程按步骤进行操作第 步施工准备基于语音提示进行技术交底和安全交底查阅资料库中的施工方案以及技术交底等资料第 步可进行场地整理借助工具箱选择挖掘机并将图标放在相应位置进行动画展示以此清除场地内的障碍物 基于引导逐步完成相关步骤加强对相关步骤的系统性了解和认知有利于提升学生实践能力也能增强对理论知识掌握能力而教育工作者可基于学生的学习状态对不同模式进行系统性讲解也可基于大数据技术与云计算技术收集学生在虚拟仿真实践平台中的学习情况进而对共性问题进行总结以此加强教学反思了解教学薄弱点助推教学工作的优化和创新也为虚拟仿真实践平台的优化提供系统性参考意见基于教学案例明确教学方法及效果加强对虚拟仿真技术的科学化应用能有效提升学生的创新能力和实践能力也能在人才培养过程中激发学生的主观能动性使学生在虚拟仿真实践平台中寻找学习的乐趣 结语智能建造背景下将智能化技术融入各行各业既能推动行业优化与创新也能在我国改革和转型的关键时期为中华民族伟大复兴中国梦的实现积蓄力量 从多层次加强虚拟仿真实践平台建设利用平台反馈优化传统教育模式弥补传统桥梁工程专业教学中的不足实现理论和实践的有机融合优化专业布局提升教育效果为桥梁工程专业系统性发展奠定坚实基础也能在教育信息化发展阶段构建智能化教育助推素质教育迈向新台阶 第 期青海交通科技参 考 文 献 赫中营康帅杜文风等.桥梁工程专业钢结构课程教学探讨.高教学刊():.潘仁胜秦磊宋显斌.“新工科”背景下留学生“桥梁工程”课程全英文教学探索.科技风():.周德王宁波温伟斌.仿真技术在“桥梁工程”课程设计的实践.教育教学论坛():.乔宏龙佩恒王毅娟等.体验式教学在“桥梁工程”课程中的应用探究 以北京建筑大学为例.教育教学论坛():.李奇牛童吴学平等.桥梁工程专业选修课程思政建设的思考 以轨道交通桥梁为例.大学教育():