蔣夢(mèng)雅，白洋，王彬彬

（1.江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇徐州 221000；2.徐州市城市軌道交通有限責(zé)任公司，江蘇徐州 221000）

目前高職教育正處于蓬勃發(fā)展中。為了提高高職教育的教學(xué)水平，把學(xué)生培養(yǎng)成高素質(zhì)技能人才，教育工作者通過(guò)多樣化的教學(xué)方法與手段，不斷進(jìn)行改革創(chuàng)新。肖建平[1]把高職項(xiàng)目化課程的基本目標(biāo)描述為“培養(yǎng)學(xué)生在復(fù)雜的工作情境中做出判斷并采取行動(dòng)的職業(yè)能力，開(kāi)發(fā)學(xué)生的技術(shù)思維”；學(xué)生先進(jìn)的知識(shí)儲(chǔ)備在課程的教學(xué)項(xiàng)目中得到了實(shí)質(zhì)性的應(yīng)用與強(qiáng)化。

1 傳統(tǒng)教學(xué)存在問(wèn)題

目前教學(xué)方法多樣化，在某種程度上提升了教學(xué)效果。然而仍然存在以下問(wèn)題：課內(nèi)外實(shí)訓(xùn)設(shè)備費(fèi)用高昂，校方難以及時(shí)更新；課程講授局限性較大，教學(xué)方式較為枯燥，無(wú)法從根本上引起學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣[2]。

故僅僅采用傳統(tǒng)教學(xué)方法與手段是不夠的。對(duì)于某些實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，在其教學(xué)過(guò)程中，注重學(xué)生對(duì)施工工藝與施工環(huán)境的理解，需要提供一種和現(xiàn)場(chǎng)類(lèi)似的施工情境，便于學(xué)生學(xué)習(xí)與實(shí)訓(xùn)。

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種先進(jìn)的信息化教學(xué)手段。隨著科技發(fā)展，該技術(shù)正不斷融入課程的教學(xué)中。它是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心框架，通過(guò)可視化交互系統(tǒng)處理各種數(shù)據(jù)，構(gòu)建出一個(gè)虛擬的空間供學(xué)習(xí)者進(jìn)行體驗(yàn)各種情境的一種技術(shù)，在虛擬的環(huán)境中學(xué)生可以進(jìn)行愉悅的自主學(xué)習(xí)[3]。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)獲取的信息量比單一地聽(tīng)老師講課強(qiáng)得多，知識(shí)的保持也大大優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)效果[4]；該技術(shù)可提供更逼真的“沉浸式”虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境與虛擬的技能實(shí)訓(xùn)操作，有利于學(xué)生增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，提高教學(xué)質(zhì)量[5]。

3 《橋梁上部結(jié)構(gòu)施工》教學(xué)分析

《橋梁上部結(jié)構(gòu)施工》是道路橋梁工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)的核心課程。該專(zhuān)業(yè)所培養(yǎng)的學(xué)生以道路、橋梁工程施工企業(yè)一線施工員為主要就業(yè)崗位，橋梁施工工藝復(fù)雜，工序多，施工精度要求高。

在“T梁架設(shè)與體系轉(zhuǎn)換”這個(gè)教學(xué)單元中，學(xué)習(xí)難度較大。學(xué)生從未接觸過(guò)公路或鐵路橋梁架橋機(jī)，僅通過(guò)觀看圖片等傳統(tǒng)方法難以理解和掌握抽象的施工工藝。

T梁橋架設(shè)無(wú)法在課堂實(shí)施，利用校企合作開(kāi)發(fā)的“橋梁施工虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)”和“架橋機(jī)VR模擬系統(tǒng)”對(duì)架橋過(guò)程進(jìn)行模擬，學(xué)生在模擬架橋過(guò)程中掌握課程重難點(diǎn)，磨煉學(xué)生自身技能。

4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在《橋梁上部結(jié)構(gòu)施工》教學(xué)實(shí)踐

4.1 教學(xué)策略

基于T梁架設(shè)施工特點(diǎn)，對(duì)接橋梁施工員崗位要求，利用課程教學(xué)平臺(tái)、微課、施工視頻輔助學(xué)生課前預(yù)習(xí)，依托虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、VR模擬操作系統(tǒng)，采用混合式教學(xué)，通過(guò)任務(wù)驅(qū)動(dòng)，將真實(shí)、具體的施工過(guò)程向教學(xué)環(huán)節(jié)的情景化、模塊化轉(zhuǎn)變，從而突出教學(xué)重點(diǎn)，突破教學(xué)難點(diǎn)。

4.2 應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教學(xué)資源

4.2.1 橋梁結(jié)構(gòu)施工虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

該平臺(tái)由學(xué)校與橋梁施工一線企業(yè)聯(lián)合開(kāi)發(fā)，可用于模擬實(shí)施梁體架設(shè)等關(guān)鍵過(guò)程。其平臺(tái)軟件如圖1所示，提供模擬架橋機(jī)施工虛擬仿真過(guò)程，并支持局部放大功能。同時(shí)可通過(guò)平臺(tái)推演架橋施工全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)架橋機(jī)結(jié)構(gòu)的認(rèn)知，強(qiáng)化對(duì)簡(jiǎn)支梁橋架設(shè)工藝的理解和掌握程度。

圖1 橋梁結(jié)構(gòu)施工虛擬仿真平臺(tái)

4.2.2 架橋機(jī)VR模擬系統(tǒng)

VR模擬操控臺(tái)如圖2所示，以VR虛擬視角并模擬真實(shí)施工環(huán)境，利用虛實(shí)結(jié)合技術(shù)讓學(xué)生通過(guò)模擬架橋機(jī)操作，完成梁體的架設(shè)，生動(dòng)直觀，可發(fā)現(xiàn)架橋?qū)嵤┲械膯?wèn)題，并提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

圖2 VR模擬操控臺(tái)

4.3 教學(xué)實(shí)施

分為五個(gè)環(huán)節(jié)，依次是“認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)、展示工藝，編制方案，模擬實(shí)施、評(píng)價(jià)優(yōu)劣”。

4.3.1 認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)

課上利用架橋機(jī)VR遨游系統(tǒng)對(duì)架橋機(jī)進(jìn)行遨游，該系統(tǒng)可以全角度地對(duì)架橋機(jī)進(jìn)行查看，并可對(duì)架橋機(jī)重要結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)部觀察來(lái)進(jìn)一步加強(qiáng)認(rèn)識(shí)；通過(guò)小組匯報(bào)和VR遨游來(lái)解決教學(xué)重點(diǎn)。

4.3.2 展示工藝

在掌握架橋機(jī)結(jié)構(gòu)組成后，教師通過(guò)三維動(dòng)畫(huà)講解架橋機(jī)的整個(gè)施工工藝流程，隨后，學(xué)生利用校企合作共同開(kāi)發(fā)的“橋梁施工虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)”在移動(dòng)端進(jìn)行練習(xí)，從而進(jìn)一步掌握架橋施工工藝。本環(huán)節(jié)利用三維模擬動(dòng)畫(huà)和“仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)”來(lái)解決教學(xué)重點(diǎn)。

4.3.3 編制方案

教師組織學(xué)生編制該真實(shí)工程的橋梁架設(shè)專(zhuān)項(xiàng)施工方案，小組根據(jù)教師的提示完成方案并匯報(bào)；教師錄制整個(gè)匯報(bào)過(guò)程并將錄像與小組編制的專(zhuān)項(xiàng)方案上傳至在線開(kāi)放課程平臺(tái)，小組互評(píng)、企業(yè)教師他評(píng)。本環(huán)節(jié)通過(guò)組織學(xué)生編制真實(shí)項(xiàng)目施工方案，并進(jìn)行自評(píng)、他評(píng)、互評(píng)來(lái)突破教學(xué)難點(diǎn)。

4.3.4 模擬實(shí)施

小組在完成架橋施工專(zhuān)項(xiàng)方案的基礎(chǔ)上，利用架橋機(jī)VR模擬系統(tǒng)，虛實(shí)結(jié)合，將所編制的架橋機(jī)施工專(zhuān)項(xiàng)方案模擬實(shí)施；小組隨機(jī)選派一位同學(xué)根據(jù)編制方案進(jìn)行模擬架橋，老師與其余同學(xué)通過(guò)監(jiān)控屏實(shí)時(shí)監(jiān)控架橋過(guò)程。該環(huán)節(jié)，將VR模擬虛實(shí)結(jié)合技術(shù)最大限度地還原架橋全過(guò)程，將施工方案模擬實(shí)施從而突破教學(xué)難點(diǎn)。

4.3.5 評(píng)價(jià)優(yōu)劣

通過(guò)在線開(kāi)放課程平臺(tái)記錄學(xué)生階段性、過(guò)程性成果，并依據(jù)學(xué)生課前預(yù)習(xí)情況，分組匯報(bào)，教師評(píng)價(jià)，小組互評(píng)、操作實(shí)施等環(huán)節(jié)的成績(jī)，賦予權(quán)值，加權(quán)得到本次課程單元學(xué)生最終成績(jī)。

4.4 教學(xué)效果評(píng)價(jià)與總結(jié)

（1）每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)都融入了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。同時(shí)結(jié)合其他信息化手段，將抽象的架橋施工過(guò)程形象化，生動(dòng)化，學(xué)生通過(guò)完成課前、課中、課后任務(wù)，學(xué)做合一，潛移默化地將知識(shí)升華為自身技能。

（2）通過(guò)虛實(shí)結(jié)合技術(shù)，校企合作研發(fā)“橋梁結(jié)構(gòu)施工虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)”和架橋機(jī)VR模擬系統(tǒng)，學(xué)生通過(guò)VR模擬系統(tǒng)可以推演、模擬橋梁架橋施工方案，強(qiáng)調(diào) “編制方案—模擬實(shí)施—發(fā)現(xiàn)問(wèn)題—調(diào)整方案—成功實(shí)施”這一完整學(xué)習(xí)路徑，令學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到施工過(guò)程的嚴(yán)謹(jǐn)性；

（3）雖然教學(xué)效果有了較大的提高，但是也存在投入經(jīng)費(fèi)較大、學(xué)生自主學(xué)習(xí)空間過(guò)大，課堂管理難度加大、對(duì)專(zhuān)業(yè)教師的要求更高等問(wèn)題。后續(xù)的教學(xué)實(shí)施過(guò)程的，應(yīng)當(dāng)注重以上問(wèn)題，不斷進(jìn)行優(yōu)化。

5 結(jié)語(yǔ)

高職院校教學(xué)中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)雖然處于起步階段，但是優(yōu)勢(shì)凸顯，提供了“沉浸式”虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境、虛擬的技能操作，較大的激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)也決定了其存在一定改進(jìn)的空間，因此需要將傳統(tǒng)教學(xué)方式與之相結(jié)合，協(xié)同發(fā)展，不斷完善教學(xué)方式與手段，使得虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有機(jī)地融入信息化教學(xué)中去。