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1傳統(tǒng)教學(xué)存在的問題

按照傳統(tǒng)的教學(xué)模式，如果采用填鴨式教學(xué)，針對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，例如橋梁工程的施工工藝，僅僅從圖片及教材中所學(xué)的內(nèi)容不夠立體和全面，僅能從片面角度理解問題，會在應(yīng)用時顯得力不從心。實驗實訓(xùn)是橋梁工程教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，實踐實訓(xùn)教學(xué)要求教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)實際、與學(xué)生未來職業(yè)崗位相聯(lián)系，并在教學(xué)實踐中構(gòu)建能夠體現(xiàn)與情境相關(guān)的、明確的工作工程知識，最終形成職業(yè)能力。針對橋梁工程的傳統(tǒng)實驗實訓(xùn)，僅僅局限在某個混凝土塊的制作、養(yǎng)護(hù)等等，某個橋梁工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，僅僅針對的是某個部件、T型梁等簡單的計算；針對某個工程項目的施工組織設(shè)計也局限在某一條路的某個部位，所以局限性非常大，學(xué)生得到的鍛煉有限。另外由于教師注重理論教學(xué)，對實踐教學(xué)重視程度不夠。因此導(dǎo)致實踐教學(xué)相對薄弱，尤其在橋梁工程施工講解中，其具有內(nèi)容種類繁多、實驗內(nèi)容靈活、新技術(shù)更新較快等特點，給教師的實踐教學(xué)帶來了困難。無法滿足學(xué)生對專業(yè)知識的需求，造成了理論與實踐的脫節(jié)、學(xué)生動手能力差等問題的出現(xiàn)。高校實驗室經(jīng)費的原因，實驗儀器及設(shè)備簡單，實驗的豐富性也受到了較大限制，學(xué)生對綜合性和設(shè)計性的實驗需求也無法得到保障。因此這種簡單枯燥的實驗也不能引起學(xué)生求學(xué)的熱情，學(xué)生缺乏參與意識，實踐能力差。

2運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)制作仿真教學(xué)課件的必要性

在現(xiàn)代的教育環(huán)境下，高校教師在理論教學(xué)中也面臨著諸多問題?，F(xiàn)論教學(xué)多采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，近年來高等院校結(jié)合現(xiàn)代教育技術(shù)來輔助教學(xué)。例如應(yīng)用PPT制作教學(xué)課件；應(yīng)用Authorware制作具有交互功能的學(xué)習(xí)系統(tǒng)；應(yīng)用計算機高級語言（如VB）制作具有交互功能的學(xué)習(xí)系統(tǒng)、考試系統(tǒng)等等。在校多年的教學(xué)實踐中，高校教師應(yīng)用以上方法進(jìn)行了教學(xué)改革嘗試，教學(xué)效果得到了學(xué)生肯定，但是也存在著一些缺點，在《橋梁工程》課程授課過程中存在教學(xué)內(nèi)容不直觀、橋梁模型試驗成本高等特點，因此我們采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來制作仿真交互的教學(xué)課件，使學(xué)生能在任何地方任何時間來加強《橋梁工程》課程的實操和理論知識的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以像玩游戲一樣來體驗橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工技術(shù)，這將極大的提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是根據(jù)人類的視覺、聽覺和生理、心理特點，由計算機產(chǎn)生逼真三維立體圖像，學(xué)習(xí)者成為虛擬場景中的一份子，其與虛擬環(huán)境中各種對象的相互作用就如同在現(xiàn)實世界中的一樣。同時虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中是集視聽觸動覺為一體的傳感及反應(yīng)裝置，學(xué)習(xí)者在虛擬環(huán)境中可獲得視覺、聽覺、觸覺、動覺等多種感知信息，因而可以充分調(diào)動各種感官的積極性，進(jìn)行實時的全方位的學(xué)習(xí)。例如針對橋梁工程中的樁基施工，通過鉆孔灌注樁的施工工藝的介紹，有針對性的通過3D技術(shù)，將針對不同鉆具類型——旋轉(zhuǎn)鉆、沖擊鉆、沖抓鉆分別介紹施工順序，通過視聽等多面的立體感受，學(xué)生能夠更深入的體會和掌握其施工工藝，記憶深刻，和傳統(tǒng)的老師講授理解要更透徹，接受領(lǐng)悟的要領(lǐng)更多。同時對于土木工程中，應(yīng)用型人才是市場的需求主力，如果使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)改進(jìn)教學(xué)方法，從以教師為中心的授課形式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心的個別化教學(xué)、合作化教學(xué)。由學(xué)生積極主動參與構(gòu)建某個土木工程構(gòu)建，那么學(xué)生的被動學(xué)習(xí)就轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的效果可想而知。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)建立的橋梁虛擬實驗室(Virtuallab)在教育上應(yīng)用前景廣闊。創(chuàng)建橋梁結(jié)構(gòu)虛擬環(huán)境的演示體可以擺脫真正實驗室所需要的昂貴的設(shè)備，教學(xué)的效果基本接近真正的實驗教學(xué)效果。

3虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工程專業(yè)中應(yīng)用的設(shè)計思路

在工程專業(yè)教學(xué)中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的目標(biāo)之一是調(diào)動學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣，強調(diào)學(xué)習(xí)過程以學(xué)生為中心，充分發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在橋梁工程教學(xué)中，需要以典型的工程項目為載體，確定類型、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、尺寸及工程施工布置方式等基礎(chǔ)資料，收集橋梁的墩臺、墩臺基礎(chǔ)、橋梁承載結(jié)構(gòu)等資料，為軟件開發(fā)奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。其實施過程擬采用的思路及方法如下。

1）調(diào)查法：深入工程單位調(diào)研，以工程專業(yè)學(xué)生的工作崗位所必需的知識和能力為目標(biāo)，確定虛擬仿真工程項目和具體內(nèi)容；調(diào)研虛擬現(xiàn)實技術(shù)在國內(nèi)高校教學(xué)中的應(yīng)用；了解軟件開發(fā)平臺的種類和功能。

2）功能分析法：根據(jù)當(dāng)前工程類專業(yè)教學(xué)改革現(xiàn)狀和需求，進(jìn)行三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)和專業(yè)教學(xué)結(jié)合的需求分析，研究一種切實可行的教學(xué)方法；以典型的工程項目為載體，確定類型、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、尺寸及工程施工布置方式等基礎(chǔ)資料，為軟件開發(fā)奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；教學(xué)模塊開發(fā)；比選并確定開發(fā)軟件。

3)經(jīng)驗總結(jié)法：本校試點，將成果運用到教學(xué)中，并總結(jié)提高，然后向其他學(xué)校推廣新的教學(xué)方法。

4)教學(xué)效果評價。按照橋梁工程教學(xué)設(shè)計內(nèi)容，實施教學(xué)工作并對其效果進(jìn)行評價。通過對學(xué)習(xí)過程和仿真操作教學(xué)效果評價，才能如實的反應(yīng)教學(xué)過程中的優(yōu)點和不足，發(fā)現(xiàn)教學(xué)組織過程中存在的問題及成因，為改進(jìn)教學(xué)提供依據(jù)。只有通過不斷的完善虛擬現(xiàn)實技術(shù)在橋梁工程教學(xué)中的應(yīng)用，才能實現(xiàn)辯證唯物法的發(fā)展規(guī)律。教學(xué)評價也是學(xué)生和教師共享學(xué)習(xí)成果的一個過程，通過學(xué)生接受知識、提出疑問、發(fā)現(xiàn)問題以及參與評價等過程中，進(jìn)行了知識體系的建構(gòu)，使知識得到鞏固、完善和升華。

4應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展

學(xué)生在計算機創(chuàng)造的虛擬世界中可以欣賞橋梁藝術(shù)，從中得到美的享受。這使得將傳統(tǒng)的、小范圍的專業(yè)技術(shù)教育轉(zhuǎn)化為更現(xiàn)代的、更大范圍內(nèi)的專業(yè)教育和針對更多受眾的文化素質(zhì)教育成為可能。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在橋梁工程教學(xué)中應(yīng)用將是今后一個重要的發(fā)展方向。從近年來虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展來看，其主要存在以下特點。

1）研究的廣度及深度在不斷增加，這為橋梁工程教學(xué)中使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)墊定了良好的基礎(chǔ)。

2）虛擬現(xiàn)實技術(shù)越來越強調(diào)教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計理論的應(yīng)用，在教學(xué)及技術(shù)方面，都越來越注重理論與實踐結(jié)合，場景建模過程中要求操作便捷、清晰明了，學(xué)科特點突出。

5結(jié)論

針對傳統(tǒng)教學(xué)存在的問題，指出了運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)于橋梁工程仿真教學(xué)的必要性，并提出虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工程專業(yè)中應(yīng)用的以下設(shè)計思路。

1）深入工程單位調(diào)研，以工程專業(yè)學(xué)生的工作崗位所必需的知識和能力為目標(biāo)，確定虛擬仿真工程項目和具體內(nèi)容。

2）以典型的橋梁工程項目為載體，進(jìn)行三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)和專業(yè)教學(xué)結(jié)合的需求分析，研究一種切實可行的教學(xué)方法；并將成果應(yīng)用于教學(xué)之中。通過教學(xué)效果評價，反饋教學(xué)過程中的優(yōu)點和不足。

作者：唐德蘭高征偉劉麗單位：重慶交通大學(xué)國際學(xué)院