(1.2 重慶建筑工程職業(yè)學(xué)院 土木工程系 重慶 400072 3.重慶能源職業(yè)學(xué)院 土木工程系 重慶 402260)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高職鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中的應(yīng)用探索

王麗英1駱文進2王紅梅3

(1.2 重慶建筑工程職業(yè)學(xué)院 土木工程系 重慶 400072 3.重慶能源職業(yè)學(xué)院 土木工程系 重慶 402260)

傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)多局限于對理論的課堂教學(xué)，由于教學(xué)環(huán)境的限制，無法實現(xiàn)動手操作并參與到實際工程中，難以滿足教學(xué)過程中的交互性及體驗性。借助虛擬現(xiàn)實軟件創(chuàng)建一個虛擬的鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)環(huán)境，鋼結(jié)構(gòu)焊接施工及構(gòu)件的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)以可視化的方式呈現(xiàn)，學(xué)生可在虛擬環(huán)境中以親臨的方式與學(xué)習(xí)內(nèi)容進行實時交互，可極大地提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，有利于知識的吸納，結(jié)構(gòu)的三維視覺，教學(xué)資源的更新與共享。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)；鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)；可視化

1、引言

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)日漸成熟和完善，虛擬現(xiàn)實技術(shù)[1.2.3]作為一種全新的教學(xué)媒體，使教學(xué)過程中的教師、媒體、學(xué)生之間的關(guān)系形成一種新的結(jié)構(gòu)，促使教育形態(tài)、教育環(huán)境、教學(xué)過程發(fā)生重大變化。虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入到鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)之中，使學(xué)生可以進入虛擬空間，成為虛擬環(huán)境的一員，進行實時交互，感知和操作虛擬世界中的各種對象，從而獲得身臨其境的感受和體會；為學(xué)生提供生動、逼真的感性學(xué)習(xí)資源，有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力；使鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)由傳統(tǒng)的“以教促學(xué)”的學(xué)習(xí)方式升級為學(xué)生通過自身與信息環(huán)境的相互作用來得到知識、技能的新型學(xué)習(xí)方式；從而解決了鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)過程中以前無法解決的一些難題[4.5]。

目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛。但如何將虛擬現(xiàn)實實時交互的優(yōu)勢充分運用到鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)過程中仍有待進一步研究。

2、傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)中存在的問題

2.1.針對性和實效性不強

由于鋼結(jié)構(gòu)課程理論性強、計算內(nèi)容多，導(dǎo)致傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)理論課時較多，而實踐課時不足，致使教學(xué)目標(biāo)不明確，理論性太強，實踐性偏少，針對性和實效性不強，無法滿足高職教育對高技能應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求。

2.2.教學(xué)方式落后

《鋼結(jié)構(gòu)》課程綜合性極強、融合了三大力學(xué)和建筑材料等課程的內(nèi)容。部分教師不能順應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)發(fā)展及時更新教學(xué)資料和課件，傳統(tǒng)“填鴨式”教學(xué)方式落后時代發(fā)展，并且過于單一。一是教學(xué)形式的選擇比較單一。由于學(xué)?；A(chǔ)條件的限制，教師一般采取案例講解法，教學(xué)過程缺乏形象性、生動性和靈活性，使教學(xué)效果受到一定影響。二是偏重理論知識講授而忽視解決實際問題的能力，忽視培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力和解決實際問題的能力。

2.4.實用技能性不夠

鋼結(jié)構(gòu)課程的課程設(shè)計實踐教學(xué)遠(yuǎn)不能滿足高職院校對培養(yǎng)學(xué)生實用技能性的要求。鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計過程中學(xué)生也不需要思考太多的問題，很多時候是機械的重復(fù)例題計算，無法發(fā)揮實踐教學(xué)環(huán)節(jié)應(yīng)起的作用。

三、鋼結(jié)構(gòu)虛擬教學(xué)的應(yīng)用探索

1.虛擬焊接施工實訓(xùn)

鋼結(jié)構(gòu)課程中焊接施工及計算理論性強、在現(xiàn)實環(huán)境中建立實訓(xùn)場不太現(xiàn)實，一是成本高，一般需要聘請專業(yè)焊工為學(xué)生演練及指導(dǎo)，人員成本高、建設(shè)成本高、后期維護維修管理費用高；二是純教學(xué)應(yīng)用效用低，焊接施工需要準(zhǔn)備專業(yè)設(shè)備和鋼結(jié)構(gòu)材料，如果對應(yīng)每個學(xué)生都能親自上手操作，而實訓(xùn)課程有限，其余時間荒廢容易造成大量資料的擱置和浪費。

如果采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，只需要在現(xiàn)有實訓(xùn)條件基礎(chǔ)上，引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)的軟件和設(shè)備，根據(jù)焊機施工需要展現(xiàn)和讓學(xué)生學(xué)習(xí)的知識點，請專門程序人員設(shè)計相應(yīng)的虛擬教學(xué)課程環(huán)境，學(xué)生即可在暢游二維虛擬環(huán)境的過程中與鋼結(jié)構(gòu)施工現(xiàn)場知識進行實時交互，激發(fā)學(xué)生的造性思維和空間形體構(gòu)思能力。虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有先進性、同時有一定的趣味性和新鮮感，很容易引發(fā)學(xué)生探索的激情，在虛擬系統(tǒng)體會焊接施工實時操作后，學(xué)生課后也會對相關(guān)知識自發(fā)的學(xué)習(xí)和探索，培養(yǎng)了學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維的開發(fā)。

2.虛擬鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件節(jié)點設(shè)計

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件節(jié)點設(shè)計一直是教學(xué)中很難進行的部分，理論性極強，特別是穩(wěn)定理論，計算多又比較復(fù)雜，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性極差。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以讓學(xué)生體會鋼構(gòu)件穩(wěn)定性的重要性，同時通過現(xiàn)場技術(shù)人員和設(shè)計人員對節(jié)點的實時講解，配合上課老師的理論教學(xué)可以讓學(xué)生在興趣中接受知識，感知鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點設(shè)計的趣味性。

3.虛擬鋼結(jié)構(gòu)安裝、吊裝施工環(huán)境

鋼結(jié)構(gòu)安裝、吊裝這一塊的教學(xué)，傳統(tǒng)教學(xué)缺乏實效性，同時考慮到安全的問題，多數(shù)職業(yè)學(xué)院無法安排教師帶學(xué)生到工地進行學(xué)習(xí)。采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以模擬鋼結(jié)構(gòu)安裝、吊裝的現(xiàn)場、同時根據(jù)已有的案例或正在施工的項目、選擇某一個施工段，編制專門的教學(xué)流程，學(xué)生在虛擬實訓(xùn)中可以自己操作整個流程，同時加入一個安全性的教學(xué)，讓學(xué)生實時感受鋼結(jié)構(gòu)施工安全事故，增強其安全意識，為將來工作培養(yǎng)專業(yè)素養(yǎng)。

結(jié)語

虛擬現(xiàn)實技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)課程中的應(yīng)用有很大市場潛力，作者僅就部分內(nèi)容提出了建議，真正的實現(xiàn)尚需進一步的詳細(xì)探究，從上可知虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)不僅可以提高教學(xué)效果、改善目前學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)課程畏難棄學(xué)的現(xiàn)象，同時還可以引發(fā)學(xué)生的探索求學(xué)的激情，真正達到鋼結(jié)構(gòu)教學(xué)的目的。

[1]李文.基于EON的虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2012.

[2]張鵬，鐘靜等.高職建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)教學(xué)體系初探[J].教育與職業(yè).2010.

[3]劉鳳田，劉玉蘭等.虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用研究[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報.2005.03.

[4]董春華，趙春明等.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在建筑類課程教學(xué)中的研究與應(yīng)用J].中國輕工教育.2015.04.

[5]胡杜澤.基于Flex 的虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的研究與實現(xiàn)[D].廣州：華南理工大學(xué)，2011.

G642.3

A

1007-6344（2017）04-0328-01

課題項目：

1.重慶建筑工程職業(yè)學(xué)院院級教研教改項目“ 新形勢下高職院校鋼結(jié)構(gòu)課程改革與創(chuàng)新”；編號：16J7。

2.重慶市高等教育學(xué)會高等教育科學(xué)研究“基于BIM的高職建筑工程技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)體系探究”，編號：CQGJ15374C。

王麗英，1984.09,講師,碩士，主要研究土木建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工相關(guān)教學(xué)及科研