張 櫻

（天津職業(yè)技術師范大學，中國 天津 300222）

隨著經濟的不斷發(fā)展，城市的不斷擴張，橋梁在人們日常生活中的作用就顯得極其重要，而橋梁建設需要大量施工人員。我校是華北地區(qū)唯一所培養(yǎng)市政建設人員的中職校，其中道路橋梁施工專業(yè)不僅是我校也是國家級骨干專業(yè)，每年為天津乃至全國輸送大量建設者?？梢哉f我校為市政基礎設施建設培養(yǎng)了大量專門人才，但同時也暴露出一系列問題。

1 橋梁施工專業(yè)實訓教學存在的問題

以往，橋梁施工專業(yè)實訓教學分為兩部分，一部分是理論基礎教學、一部分是現場實訓。首先，在理論教學部分，教師往往重視呈現教學內容，忽略設計學習環(huán)境。課程都是文本教學材料或者教師講稿的“電子化”，或者播放一些簡單的施工現場圖片、視頻。但由于施工作業(yè)現場視頻材料少，教師本身又不可能常年駐守工地拍攝視頻，所以這類影像資料非常少。加之本身實訓課程相對難度較大，幾乎沒有讓學生解決的現實問題，更沒有讓學生去操作和模擬的情景，學生在學習時，唯一能做的就是被動地接受教學內容，為了應付考試，不得不強迫自己去背誦，這就制約了學習者的主動性和積極性，更談不到應用時的信手拈來。

其次，對于現場實訓，以往由教師帶領學生到附近的施工現場觀摩學習，卻遇到更多的難題。比如，道橋建設的工程量大、工序多且較復雜、建設周期較長，短時間的實習往往只能看到工程的某個局部或某個工序，很難觀察到工程的全過程；由于時間和經費的限制，一次實習又不可能到多個不同工地進行；中職生素質偏低，施工單位考慮安全、食宿等方面的困難，往往不太愿意接待學生實習，使得有些實習只能是走馬觀花，流于形式，不可能動手參加生產實踐。作為一名計算機教師，我一直致力于我校如何提高道橋專業(yè)實訓課水平的研究。而虛擬現實技術正好解決這一難題。

2 虛擬現實技術在橋梁施工專業(yè)實訓教學中的應用

虛擬現實技術可以為學生提供生動、逼真的學習環(huán)境，學習者可以主觀地、直接地在多感官的計算機模擬環(huán)境中活動，學習者可以操作模擬環(huán)境中的物體，猶如處理現實環(huán)境中的物體一樣。虛擬現實技術在課程中的應用主要有以下三個方面：

2.1 學習抽象知識

在傳統(tǒng)的道橋實訓課程教學中，教師用語言、圖片來向學生傳授知識并提高學生的理解能力，但是，由于制作時圖片拍攝視角的不同，對物體的感知也不相同，缺乏立體感與生動性。而利用虛擬現實建模語言則可構建與實物相同的物體，可用來觀察生活中不宜或不能觀察到的物體?？梢允垢拍钤淼刃蜗笾庇^、易于理解。

2．2 呈現虛擬場景

一般來說，橋梁方案主要由以下幾個方面組成：全橋平面圖、立面圖、結構設計圖、鋼筋布置圖、曲線布置及墩部分詳圖；墩、臺、基礎設計資料；全橋工程概預算等。如果采用虛擬現實技術，就可以更好地表現設計方案。把當地的地形、景觀、交通條件和橋梁方案輸入建筑物漫游的虛擬現實系統(tǒng)中，可以漫步橋上，也可以從任意視點、任意角度觀察橋的形象，甚至可以驅車通過該橋，得到類似橋建成后的感受。

2．3 橋梁虛擬施工

橋梁虛擬施工的應用大致可分為二點：一是，對已存在橋梁施工技術采用虛擬仿真技術進行分析，二是，對尚未建設的橋梁對其施工技術進行設計時采用虛擬仿真。虛擬仿真中以虛擬原型取代物理原型，虛擬原型指的是可用于觀察、操縱、裝配、拆卸的三維數字模型。建立虛擬原型(即建立幾何模型與物理模型)成為橋梁工程設計過程中的重要環(huán)節(jié)，橋梁虛擬施工就是建立系統(tǒng)的模型，并在模型上進行實驗和研究一個存在的或設計的系統(tǒng)。在系統(tǒng)運行時，利用虛擬仿真模型作為施工檢測對象，給學生提供有關系統(tǒng)實施初始階段的、運行階段的和行將結束階段的信息，以便為施工設計方案做出正確的決策，既在橋梁施工系統(tǒng)運行前，直觀了解可能出現什么問題，會出現什么問題等。

橋梁虛擬施工技術通過建立內部和外部結構動態(tài)施工程序，解決了一些施工過程中出現的難點和關鍵問題。從而，即按橋梁施工的主要程序關系以及內部結構、施工組織、施工控制等以圖像的形式反映出來。使橋梁復雜結構的設計和施工變得既可直接監(jiān)測調試存在的問題又可直觀的目睹整個施工過程，給橋梁施工實訓課的傳統(tǒng)形式開拓出了新的領域。將橋梁施工技術與虛擬現實技術相結合，利用虛擬現實技術進行模型的建立和實驗的模擬，使橋梁施工的過程實現圖像化、可視化，豐富了橋梁施工設計的內涵。

3 虛擬現實在應用中面臨的問題

盡管虛擬現實技術應用領域十分寬廣，但是由于種種外在原因使得其整體開發(fā)水平及其重要性并未引起廣泛的關注，從而導致使用普及并不高，其在中職學校教學中的應用更為少見。主要表現在以下幾個方面。

3.1 技術局限

虛擬現實技術的發(fā)展，是在網絡技術的基礎上，融合多種技術的結果。它是一項難度很大的綜合技術，要達到逼真的多種感覺和實時的自然交互是非常不容易的。相關設備局限性很大，效果有待改進，因此限制了推廣使用。另一方面，基于軟件的虛擬現實相對較為便宜，但由于多數虛擬現實系統(tǒng)軟件存在語言專業(yè)較強、通用性較差、易用性差等特點，因此軟件所能實現的效果逼真度、自然交互性不夠、許多算法及相關理論與技術有待解決。

3．2 資金限制

虛擬現實系統(tǒng)的硬件、技術成本較高，開發(fā)平臺的研制具有一定的局限性。逼真的立體視感(沉浸感)需要寬視野和高分辨率的顯示設備，但諸如頭盔顯示器、虛擬實驗系統(tǒng)，虛擬演播室等相關虛擬現實硬件設備造價昂貴，如果購買，一次性投入很大，這對辦學資金本來不足的大部分職業(yè)院校來說，無疑是個大難題，嚴重阻礙了沉浸感好、性能優(yōu)越的虛擬現實教學系統(tǒng)在職業(yè)院校中全面推廣。因此職業(yè)院校應該根據本校財力以及教學目標來選擇適合的虛擬現實系統(tǒng)。

3．3 教學理念局限

由于虛擬現實技術的應用對傳統(tǒng)教育教學理念產生了較大的沖擊，在短期內還沒有與之相適應的教育管理、課程設置、教學方法、考核模式，嚴重影響了基于虛擬現實技術的教學實施。加之虛擬現實技術提供的是間接經驗，是虛擬的，不能完全取代教學實踐和生活實踐。因此在教學中也要合理、適度使用，不能完全依賴于虛擬現實系統(tǒng)，而忽略了實際現場的實踐。

虛擬現實技術在教育領域發(fā)展的潛力是巨大的。借助虛擬現實技術，實訓課程可以挖掘高效潛能，使優(yōu)秀教師的知識可能被更多的學習者接受。學生在主動參與高質量學習的同時，可以得到人文熏陶，提高綜合素養(yǎng)。雖然虛擬技術在教育領域中的應用還有待深入研究，但其所具有的特點為現有應用的成就為其與更多學科進行整合，更多技術進行結合成為可能。將其應用到實踐教學中，將會為其在實訓類學科的具體應用提供了一個有益的參考，也必將對職業(yè)學校實訓課程的發(fā)展產生更加深遠的影響。

［1］游麗.虛擬現實技術在建筑設計教學領域的應用[D].四川：四川師范大學，2010.

［2］史軼君.虛擬現實在教育中的應用[D].吉林：東北師范大學，2008.

［3］楊明興.淺談虛擬現實技術在土木工程中的應用[J].科技風,2012，6：65-65.