孫燕

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?在中職院校建筑材料教學(xué)中，仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種常用的教學(xué)手段，利用形象的仿真技術(shù)，將建筑材料實(shí)驗(yàn)原理與規(guī)范以及材料性質(zhì)測(cè)試融為一體，與實(shí)物實(shí)驗(yàn)相比來(lái)說(shuō)有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的中職建筑材料課程具有局限性，主要探討中職建筑材料仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的流程，詳細(xì)闡述仿真實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)思路、系統(tǒng)的構(gòu)成以及使用的效果，希望能夠有效提升中職建筑材料實(shí)驗(yàn)課程的質(zhì)量，給相關(guān)研究人員以借鑒和參考。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?中職教育;建筑材料;仿真教學(xué)

[中圖分類(lèi)號(hào)] ?G712 ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] ?A ? ? ? ? ? ?[文章編號(hào)] ?2096-0603（2020）42-0022-02

建筑材料教學(xué)內(nèi)容主要包括理論以及實(shí)驗(yàn)兩部分。建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)是重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，由于外部環(huán)境因素的影響，建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)所占用的學(xué)時(shí)比較少，但是內(nèi)容又比較多;部分中職院校資金不足，建筑材料所使用的儀器設(shè)備以及場(chǎng)地等資源比較有限，難以完成建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。同時(shí)中職院校招生規(guī)模不斷擴(kuò)大，給建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)了更為突出的影響。因此可以將仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式應(yīng)用于建筑材料實(shí)驗(yàn)中，能夠有效改變傳統(tǒng)的以灌輸式為主的建筑材料實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式，有效促進(jìn)建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)的多元化，可以在較短的時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生掌握更多的建筑材料知識(shí)。

一、傳統(tǒng)中職建筑材料課程的局限性

（一）建筑材料實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容較為單一

受到課程時(shí)間以及投入的資源和資金的限制，建筑材料課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容比較單一，所得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)量比較小，缺乏有效的對(duì)比性，與前期所學(xué)到的課堂知識(shí)難以形成融會(huì)貫通的效果，就無(wú)法與中職學(xué)生研究問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力相掛鉤，難以實(shí)現(xiàn)建筑材料課堂教學(xué)的多元化。

（二）教學(xué)模式基本為灌輸式的課堂教育模式

中職院校建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本上以老師課堂上對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行講解為主，在實(shí)驗(yàn)課程上按照分組進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，挫傷了學(xué)生的積極性與興趣。

（三）建筑材料教師教學(xué)的手段比較單一

在建筑材料實(shí)驗(yàn)課堂上，老師基本上以實(shí)驗(yàn)器材作為主要的道具進(jìn)行簡(jiǎn)單講述，其中重復(fù)性的勞動(dòng)比較多，只是課堂的灌輸，乏味枯燥，師生之間也缺乏必要的互動(dòng)。

在傳統(tǒng)建筑材料實(shí)驗(yàn)課程中所存在的問(wèn)題，需要引起研究人員的反思。如何借助現(xiàn)代化科技來(lái)有效提升學(xué)生在建筑材料實(shí)驗(yàn)課程中的動(dòng)手能力以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，使得中職院校學(xué)生成為全面的應(yīng)用型人才，是擺在中職院校建筑材料老師面前一個(gè)非常重要的課題。

二、仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

為了有效克服傳統(tǒng)建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)的弊端，在有限的資源條件下，建筑材料老師可以借助計(jì)算機(jī)來(lái)完成輔助性的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)，可以將建筑材料將原來(lái)的實(shí)驗(yàn)室搬到機(jī)房中，讓學(xué)生在電腦上完成中職院校建筑材料的基本實(shí)驗(yàn)，包括水泥、鋼筋、混凝土、瀝青等，實(shí)現(xiàn)利用虛代替實(shí)，利用軟代替硬，然后再與實(shí)物實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，能夠達(dá)到事半功倍的目的，使得中職院校建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)有著更高的效率。建筑材料仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)物實(shí)驗(yàn)相比之間相互配合，能夠揚(yáng)長(zhǎng)避短，更好地達(dá)到自身教學(xué)的目的。

（一）仿真實(shí)驗(yàn)具有低耗高效性

建筑材料仿真實(shí)驗(yàn)由計(jì)算機(jī)上實(shí)驗(yàn)軟件來(lái)完成，每一個(gè)學(xué)生都有實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，這樣就解決了在傳統(tǒng)建筑材料實(shí)驗(yàn)中學(xué)生多而實(shí)驗(yàn)裝置比較少的問(wèn)題，使得每一個(gè)學(xué)生都能夠參與到建筑材料實(shí)驗(yàn)中來(lái)。傳統(tǒng)的實(shí)物實(shí)驗(yàn)方法優(yōu)點(diǎn)是學(xué)生較為直觀，但是也存在材料一次性利用、投入資金也比較大的問(wèn)題。對(duì)于實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程以及局部實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象難以進(jìn)行直觀的展示，同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程也難以全過(guò)程了解。但是建筑材料仿真實(shí)驗(yàn)的軟件可以直接在計(jì)算機(jī)上通過(guò)學(xué)生來(lái)完成實(shí)驗(yàn)操作，這樣既不需要消耗實(shí)體的材料，對(duì)儀器也沒(méi)有損耗，同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)也可以反復(fù)進(jìn)行，有利于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的鞏固，同時(shí)仿真實(shí)驗(yàn)減少了建筑材料老師前期的繁重的準(zhǔn)備工作和對(duì)于設(shè)備的維護(hù)壓力，因此建筑材料仿真實(shí)驗(yàn)具有低耗和高效性。

（二）仿真實(shí)驗(yàn)具有較為生動(dòng)形象的特點(diǎn)

利用圖文動(dòng)畫(huà)，向?qū)W生形象生動(dòng)地闡明某一材料的性質(zhì)或者是在實(shí)踐中應(yīng)該注意的問(wèn)題，以動(dòng)畫(huà)的形式展示整個(gè)實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程。學(xué)生在做實(shí)物實(shí)驗(yàn)之前，就可以對(duì)整個(gè)建筑材料實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程進(jìn)行全面的了解，有效提升學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的積極性，對(duì)于比較重要的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行重要的提醒，使得中職學(xué)生能夠重點(diǎn)關(guān)注這些內(nèi)容。

（三）仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有開(kāi)放以及可開(kāi)發(fā)性

建筑材料仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有開(kāi)放性，模塊系統(tǒng)打包之后成為可執(zhí)行文件，在每個(gè)模塊中具有開(kāi)放的接口，有效提升了軟件的適應(yīng)性和可開(kāi)發(fā)性。

（四）系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)具有與時(shí)俱進(jìn)性

仿真實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容并不是一成不變的，會(huì)隨著課程內(nèi)容的改變而不斷有所增減，使用的技術(shù)更為先進(jìn)，在測(cè)試中也能夠增加新的題目和實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容。

三、仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的流程

（一）設(shè)計(jì)思路

在建筑材料實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中，仿真實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)內(nèi)容。部分中職學(xué)生理論水平不扎實(shí)，在進(jìn)行建筑材料實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于沒(méi)有做好充分的準(zhǔn)備，或者是知識(shí)上的欠缺，而導(dǎo)致手忙腳亂的現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)實(shí)驗(yàn)需要做出調(diào)整時(shí)，往往顯得手足無(wú)措，并沒(méi)有什么思路。在進(jìn)行實(shí)物實(shí)驗(yàn)之前，可以先利用軟件進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn)，利用模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃寣W(xué)生清楚地明白實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容，熟悉整個(gè)實(shí)驗(yàn)的流程，明確實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)要求。同時(shí)根據(jù)相應(yīng)的規(guī)范要求計(jì)算好理論數(shù)據(jù)，在仿真實(shí)驗(yàn)中錄入相關(guān)數(shù)據(jù)，利用實(shí)驗(yàn)軟件驗(yàn)證所得到的結(jié)果驗(yàn)證是否正確。這樣就能夠有效避免由于理論計(jì)算錯(cuò)誤而導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)失敗現(xiàn)象。在仿真實(shí)驗(yàn)中，可以將幾種常見(jiàn)的情況進(jìn)行分類(lèi)調(diào)整，學(xué)生針對(duì)不同的情景錄入相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，得到不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，能夠靈活考驗(yàn)學(xué)生應(yīng)變的能力。

在建筑材料實(shí)驗(yàn)仿真教學(xué)中，國(guó)家相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)范主要以文本的形式附錄其中;實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的操作步驟可以以實(shí)際錄像的形式利用視頻加字幕展示給學(xué)生，然后以動(dòng)畫(huà)的形式進(jìn)行模擬，對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真，并且通過(guò)對(duì)于控制材料數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用來(lái)獲得和實(shí)物實(shí)驗(yàn)相同的結(jié)果，對(duì)于結(jié)果自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，生成實(shí)驗(yàn)操作記錄，并且繪制后期的曲線。仿真實(shí)驗(yàn)基于Windows平臺(tái)，并且采用模塊化結(jié)構(gòu)，提升了可開(kāi)發(fā)性。

（二）系統(tǒng)構(gòu)成以及功能

仿真系統(tǒng)包括原理規(guī)范、材料實(shí)驗(yàn)的展示以及材料的模擬實(shí)驗(yàn)，主要包含以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：第一部分是原理規(guī)范，主要介紹每一個(gè)建筑材料實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)的依據(jù)以及操作的程序形式，可以以文本為主，主要讓學(xué)生熟悉操作的總體過(guò)程;第二部分是演示性操作，是在了解實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上給學(xué)生一個(gè)可參考性的實(shí)驗(yàn)步驟，采用圖文混合的形式有效分解實(shí)驗(yàn)過(guò)程，使得初學(xué)者快速了解實(shí)驗(yàn)的整體流程;第三部分是視頻演示，主要是采用相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的錄像資料，錄像資料一般采用真實(shí)設(shè)備和實(shí)物材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以真實(shí)的圖像同步展示整個(gè)建筑材料實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，主要用于輔助學(xué)生材料實(shí)驗(yàn);第四部分是模擬實(shí)驗(yàn)。模擬實(shí)驗(yàn)是整個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的核心，主要包括中職建筑類(lèi)專(zhuān)業(yè)所涉及的水泥、混凝土、鋼筋以及瀝青等材料的實(shí)驗(yàn)。在進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的步驟所發(fā)生的錯(cuò)誤隨時(shí)進(jìn)行指示，而且可以做到修正，利用相應(yīng)的處理軟件對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化處理，通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)使得中職學(xué)生不但能夠掌握建筑材料實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程以及實(shí)驗(yàn)的原理，同時(shí)也能夠有效把控實(shí)驗(yàn)儀器的操作步驟。整體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)物數(shù)據(jù)相比具有真實(shí)性，數(shù)據(jù)處理更加規(guī)范，同時(shí)在模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)中還設(shè)置了局部放大的功能，能夠讓學(xué)生較為清晰地觀察建筑材料在加載的過(guò)程中應(yīng)力的變化。從這個(gè)意義上講，在進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，其中一部分是優(yōu)于實(shí)物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的。第五部分是線上及時(shí)交流功能，學(xué)生在操作過(guò)程中遇到的難點(diǎn)，可以隨時(shí)與老師進(jìn)行交流，老師也可以通過(guò)測(cè)試題來(lái)檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)建筑材料實(shí)驗(yàn)的掌握程度。

（三）使用效果分析

建筑材料實(shí)驗(yàn)仿真教學(xué)能夠有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，同時(shí)也能夠緩解目前中職院校實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)及場(chǎng)地不足的難題。建筑材料仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驖M足學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求，利用仿真軟件在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行操作，不再發(fā)生因?yàn)檠b置設(shè)備少而使有的學(xué)生無(wú)法進(jìn)行材料實(shí)驗(yàn)。

建筑材料的仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程能夠用生動(dòng)形象的圖文形式向?qū)W生闡明，能夠局部放大實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的現(xiàn)象，也可以利用三維動(dòng)畫(huà)的軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行描繪。在仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，能夠使用的材料實(shí)驗(yàn)組合也比較多，使用的量能根據(jù)學(xué)生自己的設(shè)定，因此實(shí)驗(yàn)可以多次進(jìn)行，改變了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)每進(jìn)行一次量的改變都要重新做一次實(shí)驗(yàn)的弊端。學(xué)生在做過(guò)一次實(shí)驗(yàn)之后，也可以進(jìn)行多次的仿真實(shí)驗(yàn)，可以選擇形成不同的材料，得出不同的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，有助于學(xué)生進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)。在一些傳統(tǒng)的實(shí)物實(shí)驗(yàn)中，有些實(shí)驗(yàn)記錄的時(shí)間比較長(zhǎng)，同時(shí)僅僅是簡(jiǎn)單重復(fù)的實(shí)驗(yàn)操作，這種耗時(shí)較長(zhǎng)同時(shí)操作比較簡(jiǎn)單的都可以利用仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)替代，比如耗時(shí)比較長(zhǎng)的混凝土的凝結(jié)時(shí)間測(cè)定實(shí)驗(yàn)，就可以利用這個(gè)思路去進(jìn)行仿真模擬，來(lái)達(dá)到相同的實(shí)驗(yàn)效果，這樣就能夠有效提升學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，并且寓教于樂(lè)。

四、結(jié)束語(yǔ)

建筑材料實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)物資源消耗比較大，同時(shí)所占用的設(shè)備場(chǎng)地比較多，難以達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。建筑材料的仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠有效滿足新課程教學(xué)改革的目標(biāo)，打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程所產(chǎn)生的弊端，將其應(yīng)用于建筑材料實(shí)驗(yàn)中，能夠有效促進(jìn)建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)的多元化，在較短的時(shí)間內(nèi)能夠完成更多的建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生掌握更多的建筑材料知識(shí)，因此有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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◎編輯 張 慧