崔秀琴，蘇萬(wàn)鑫，曾武華，黃晶晶

（三明學(xué)院 建筑工程學(xué)院，福建 三明 365004）

“土木工程施工技術(shù)”是工程造價(jià)專業(yè)、土木工程專業(yè)學(xué)生的一門主要專業(yè)課，是通過對(duì)建筑工程各主要工種施工工藝原理和施工方法的研究，培養(yǎng)學(xué)生具有選擇經(jīng)濟(jì)、合理施工方案的能力的課程[1]。土木工程施工技術(shù)所講授的知識(shí)是應(yīng)用型本科院校工程造價(jià)專業(yè)、土木工程專業(yè)的學(xué)生工作以后所需的主要專業(yè)知識(shí)，為后續(xù)的建筑工程計(jì)量與計(jì)價(jià)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、畢業(yè)實(shí)習(xí)等課程打下良好基礎(chǔ)。對(duì)學(xué)生的就業(yè)以及以后職業(yè)發(fā)展至關(guān)重要，因此學(xué)好土木工程施工技術(shù)課程對(duì)工程造價(jià)專業(yè)、土木工程專業(yè)的學(xué)生具有特別的意義。

1 土木工程施工技術(shù)課程教學(xué)特點(diǎn)和存在的問題

在土木工程施工技術(shù)課程具有綜合性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)和應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)[2]。由于建筑施工課程的知識(shí)比較離散，并且與工程實(shí)際聯(lián)系比較緊密，因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程過程中，常常感到知識(shí)點(diǎn)較多，比較繁雜、抽象，從而產(chǎn)生枯燥、乏味的感覺。在以往的教學(xué)中，雖然采用了多媒體教學(xué)，增加了現(xiàn)場(chǎng)圖片、視頻、動(dòng)畫、錄像等內(nèi)容的比重[3]，并且達(dá)到了一定的效果，但仍存在學(xué)生參與程度相對(duì)較少、課堂互動(dòng)不夠、個(gè)別學(xué)生興趣不高的問題。

為了提高教學(xué)效果，目前許多學(xué)校都建立了實(shí)驗(yàn)（實(shí)訓(xùn)）中心，這無(wú)疑方便了學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)實(shí)習(xí)。然而土木專業(yè)實(shí)驗(yàn)（實(shí)訓(xùn)）中心也存在以下問題：

⑴ 實(shí)驗(yàn)（實(shí)訓(xùn)）教學(xué)平臺(tái)往往在不同時(shí)期投入不同的建設(shè)項(xiàng)目，從而缺乏整體可持續(xù)可擴(kuò)展規(guī)劃，存在重復(fù)內(nèi)容，資源整合困難。

⑵ 實(shí)驗(yàn)（實(shí)訓(xùn)）教學(xué)平臺(tái)教學(xué)中，學(xué)生的許多精力往往被耗費(fèi)在與課程知識(shí)點(diǎn)不相關(guān)的具體操作過程（甚至是體力操作過程）當(dāng)中，從而不能有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極主動(dòng)性。而且過多的強(qiáng)調(diào)操作技能是職業(yè)院校的培養(yǎng)重點(diǎn)，與應(yīng)用型本科的培養(yǎng)目標(biāo)不符。

⑶ 實(shí)驗(yàn)（實(shí)訓(xùn)）教學(xué)平臺(tái)資源消耗相對(duì)比較大，也存在安全風(fēng)險(xiǎn)。

⑷ 教師對(duì)實(shí)驗(yàn)（實(shí)訓(xùn)）過程的跟蹤定位指導(dǎo)困難。

隨著計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展，依托虛似現(xiàn)實(shí)、多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)，構(gòu)建高度仿真的虛擬環(huán)境和實(shí)驗(yàn)對(duì)象，實(shí)現(xiàn)身臨其境效果的輔助教學(xué)形式是解決上述問題的較佳手段[4]。目前，許多學(xué)校都建立了這種虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心[5-7]。

建筑工程學(xué)生RPG實(shí)訓(xùn)平臺(tái)正是其中一種應(yīng)用型本科院校在土木工程施工技術(shù)課中的比較適合的輔助教學(xué)手段。RPG即角色扮演游戲 （Role Play Game）的簡(jiǎn)稱。在RPG中，通常由操作者扮演游戲中的一個(gè)或數(shù)個(gè)角色，接受來(lái)自系統(tǒng)發(fā)布的任務(wù)并且通過學(xué)習(xí)來(lái)完成任務(wù)。建筑工程學(xué)生RPG實(shí)訓(xùn)平臺(tái)仿真系統(tǒng)具有代入感強(qiáng)，場(chǎng)景逼真，寓教于樂，互動(dòng)性強(qiáng)、角色扮演等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)可以很好地彌補(bǔ)傳統(tǒng)土木工程施工技術(shù)課的不足，并且成本相對(duì)低廉。

土木工程施工技術(shù)具有實(shí)踐性比較強(qiáng)的特點(diǎn)，非常適合運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)，并在一定程度上解決其在應(yīng)用和教育當(dāng)中存在的問題。因其具有投入小，維護(hù)成本低、操作簡(jiǎn)單、操作風(fēng)險(xiǎn)低的特點(diǎn)，也將成為實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)的主要技術(shù)實(shí)現(xiàn)之一。

2 土木工程施工技術(shù)仿真演練中心介紹

建筑工程學(xué)生RPG實(shí)訓(xùn)平臺(tái)是廣聯(lián)達(dá)公司出品的一款虛擬仿真軟件。其軟件包括土木工程施工技術(shù)仿真演練中心、工程識(shí)圖三維仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)、房屋建筑構(gòu)造仿真實(shí)訓(xùn)展館、安全文明施工工地仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)等模塊。每一個(gè)模塊都可以做為一個(gè)獨(dú)立的軟件來(lái)安裝、使用。該系列軟件具有角色扮演、多人同時(shí)在線、多種學(xué)習(xí)模式、實(shí)訓(xùn)任務(wù)引導(dǎo)、3D/4D互動(dòng)教學(xué)、趣味考核等特點(diǎn)。

土木工程施工技術(shù)仿真演練中心是廣聯(lián)達(dá)建筑工程學(xué)生RPG實(shí)訓(xùn)平臺(tái)中的一個(gè)有關(guān)土木工程施工技術(shù)教學(xué)的模塊，由學(xué)生端、教師端和后臺(tái)三部分組成。

在學(xué)生端，老師可以通過任務(wù)引導(dǎo)學(xué)生在多人同時(shí)在線的模式下學(xué)習(xí)掌握施工工藝的操作，并完成工藝當(dāng)中的考核（如圖1），以及任務(wù)模式下的組隊(duì)、自主考核（如圖 2）。

圖1 學(xué)習(xí)施工工藝的操作功能界面Figure 1 Functional interface for process

圖2 學(xué)習(xí)自主考核操作功能界面Figure 2 Functional interface for learning construction learning self-assessment

在教師端，老師可通過4D微課或者邊操作、邊講解模式對(duì)學(xué)生進(jìn)行分解講解工藝。老師可通過后臺(tái)對(duì)學(xué)生的成績(jī)、正確率等進(jìn)行查詢和導(dǎo)出Excel，方便老師分班級(jí)、分專業(yè)的成績(jī)管理（如圖3）。

圖3 教學(xué)端成績(jī)管理操作功能界面Figure 3 Performancemanagement function interface at the teaching end

3 土木工程施工技術(shù)仿真演練中心在教學(xué)中實(shí)踐

我院2015級(jí)、2016級(jí)工程造價(jià)專業(yè)、2015級(jí)土木工程專業(yè)學(xué)生已開設(shè)土木工程施工技術(shù)仿真實(shí)訓(xùn)，學(xué)生通過扮演實(shí)習(xí)生角色、工作崗位角色，在自由練習(xí)模式下，學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)場(chǎng)景，自由學(xué)習(xí)和練習(xí)，通過4D微課學(xué)習(xí)掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)；任務(wù)考核模式下，學(xué)生按照任務(wù)引導(dǎo)，依次完成任務(wù)，掌握施工工藝的操作。

結(jié)合土木工程施工技術(shù)仿真實(shí)訓(xùn)的特點(diǎn)，提出任務(wù)驅(qū)動(dòng)式實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式。實(shí)訓(xùn)一般為分為實(shí)訓(xùn)前、實(shí)訓(xùn)中、實(shí)訓(xùn)后三個(gè)部分。

（1）實(shí)訓(xùn)前階段

實(shí)訓(xùn)前階段主要是教師的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容準(zhǔn)備以及學(xué)生自主學(xué)習(xí)。教師根據(jù)要學(xué)習(xí)的內(nèi)容選擇相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)的具體內(nèi)容、方案。教師在實(shí)訓(xùn)前將實(shí)訓(xùn)內(nèi)容相關(guān)資料（視頻、課件、參考書）在超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)發(fā)布。學(xué)生根據(jù)這些相關(guān)資料進(jìn)行預(yù)習(xí)，對(duì)所要實(shí)訓(xùn)內(nèi)容有一定的知識(shí)了解，以免實(shí)訓(xùn)時(shí)不知所措。

(2)實(shí)訓(xùn)中階段

實(shí)訓(xùn)活動(dòng)從提出實(shí)訓(xùn)任務(wù)開始，比如“基坑開挖的具體流程？”來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入實(shí)訓(xùn)主題。進(jìn)入實(shí)訓(xùn)主題后，教師首先簡(jiǎn)要回顧一下實(shí)訓(xùn)主題相關(guān)的施工技術(shù)理論知識(shí)點(diǎn)，然后進(jìn)行仿真實(shí)訓(xùn)階段。首先教師采取講解練習(xí)模式發(fā)放任務(wù)，讓學(xué)生對(duì)實(shí)訓(xùn)主題相關(guān)知識(shí)進(jìn)行練習(xí)，這是實(shí)訓(xùn)過程的主要階段，同時(shí)學(xué)生問題也會(huì)比較多，教師隨時(shí)進(jìn)行講解、答疑。講解練習(xí)實(shí)訓(xùn)模式以后，教師發(fā)放自由練習(xí)模式實(shí)訓(xùn)任務(wù)，對(duì)剛才學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)習(xí)，并使學(xué)生稍微放松休息一下，控制實(shí)訓(xùn)節(jié)奏。最后進(jìn)行任務(wù)考核模式，學(xué)生按照任務(wù)引導(dǎo)，依次完成任務(wù)，并且最終形成成績(jī)單。

(3)實(shí)訓(xùn)后階段

實(shí)訓(xùn)后進(jìn)行總結(jié)、交流、反饋，進(jìn)一步鞏固實(shí)訓(xùn)效果。實(shí)訓(xùn)后通過超星學(xué)習(xí)通進(jìn)行在線交流討論。討論采取主要由學(xué)生自主討論，教師加以一定的引導(dǎo)方式，并指定學(xué)委進(jìn)行記錄和管理。

4 土木工程施工技術(shù)仿真演練中心在教學(xué)中的教學(xué)效果和存在的不足

通過前面介紹可以看到，土木工程施工技術(shù)仿真演練中心系統(tǒng)是一款功能比較齊全的仿真互動(dòng)軟件。將其應(yīng)用于土木工程施工技術(shù)課程的教學(xué)中，確實(shí)可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)建筑施工課程的學(xué)習(xí)興趣，寓教于樂。學(xué)生在虛擬仿真系統(tǒng)中能夠直觀的看到建筑施工全過程，從而對(duì)建筑施工過程有一個(gè)直觀的了解。

通過實(shí)訓(xùn)中對(duì)教師發(fā)放的實(shí)訓(xùn)任務(wù)的完成，使學(xué)生對(duì)施工過程中的施工技術(shù)的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)、施工工藝、施工過程都有相當(dāng)熟練的掌握。通過仿真實(shí)訓(xùn)以后，學(xué)生對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)施場(chǎng)的認(rèn)識(shí)有明顯的提高，從而為建筑工程計(jì)量與計(jì)價(jià)課程教學(xué)打下良好基礎(chǔ)。2017年10月，2015級(jí)工程造價(jià)專業(yè)學(xué)生陳霞、黎小寧、陳玨如組隊(duì)，參加了中國(guó)建設(shè)教育協(xié)會(huì)主辦的全國(guó)高等院校BIM應(yīng)用技能比賽中的建筑工程崗位從業(yè)技能仿真大賽，獲得三等獎(jiǎng)。2018年10月，由2015級(jí)、2016級(jí)工程造價(jià)專業(yè)學(xué)生陳霞、李釗杰、龔美琪組隊(duì)，2015土木工程專業(yè)學(xué)生賴玲、林君、洪樂陽(yáng)組隊(duì)，參加中國(guó)建設(shè)教育協(xié)會(huì)主辦的建筑工程崗位從業(yè)技能仿真大賽。獲得單項(xiàng)第一名4項(xiàng)，團(tuán)體獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)1項(xiàng)。通過參加建筑工程崗位從業(yè)技能仿真大賽，參賽學(xué)生對(duì)建筑工程施工工藝掌握更加熟練，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力。

但在教學(xué)過程中需要注意，因?yàn)閷?shí)訓(xùn)平臺(tái)融入了RPG游戲元素，因此在使用實(shí)訓(xùn)平臺(tái)過程中，有時(shí)學(xué)生會(huì)將注意力轉(zhuǎn)移到學(xué)習(xí)以外的操作上，上課時(shí)老師要留意學(xué)生動(dòng)態(tài)，及時(shí)提醒學(xué)生。

雖然土木工程施工技術(shù)仿真演練中心系統(tǒng)在用于土木工程施工技術(shù)課程的教學(xué)中總體的效果良好，但在教學(xué)過程中，個(gè)人體會(huì)土木工程施工技術(shù)仿真演練中心軟件存在以下不足：

(1)因軟件加密問題，學(xué)生端需要在實(shí)驗(yàn)室機(jī)房中使用，而實(shí)驗(yàn)室機(jī)房還要安排其他課程教學(xué)，所以學(xué)生不可能靈活安排時(shí)間來(lái)使用學(xué)生端來(lái)進(jìn)行練習(xí)，從而限制了軟件的使用。

(2)仿真系統(tǒng)雖然可以通過選擇章節(jié)模塊來(lái)選擇教學(xué)內(nèi)容，但章節(jié)模塊分類仍過于粗糙。在大類下的一些小的章節(jié)內(nèi)容不能取舍，從而使教學(xué)內(nèi)容靈活性不夠。

(3)考核內(nèi)容過于偏重實(shí)際工程指標(biāo)性知識(shí)，而對(duì)基本概念和基本原理內(nèi)容考核不夠。

(4)軟件有些功能只能通過快捷鍵來(lái)完成，而不能通過軟件界面來(lái)實(shí)現(xiàn)，用戶友好程度還需改進(jìn)。

(5)用戶名最多9位字符，而一些學(xué)校的學(xué)生學(xué)號(hào)往往超過9位，從而不能用完整的學(xué)號(hào)做為用戶名，使用戶管理不便。

(6)學(xué)生在完成任務(wù)時(shí)不允許“出錯(cuò)”，學(xué)生在某一步驟出錯(cuò)后不會(huì)繼續(xù)下一步的施工，這與實(shí)際情況有一定的差別。

5 結(jié)論

通過2015級(jí)、2016級(jí)工程造價(jià)專業(yè)、2015級(jí)土木工程專業(yè)開設(shè)土木工程施工技術(shù)仿真實(shí)訓(xùn)課程，將以RPG為特點(diǎn)的土木工程施工技術(shù)仿真演練中心模塊引入土木工程施工技術(shù)課程教學(xué)中，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)課堂教學(xué)互動(dòng)不足的缺點(diǎn)，是輔助教學(xué)手段的重要內(nèi)容，實(shí)踐教學(xué)手段的重要補(bǔ)充，使學(xué)生熟練掌握建筑工程施工崗位從業(yè)技能，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力。雖然該軟件存在一些缺點(diǎn)和不足，仍然具有很大的改進(jìn)空間，但仍不失為目前應(yīng)用型本科學(xué)校土木工程專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)土木工程施工技術(shù)課程時(shí)的一種經(jīng)濟(jì)易行的教學(xué)輔助手段。