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1傳統(tǒng)教學存在的問題

按照傳統(tǒng)的教學模式，如果采用填鴨式教學，針對專業(yè)知識的學習，例如橋梁工程的施工工藝，僅僅從圖片及教材中所學的內容不夠立體和全面，僅能從片面角度理解問題，會在應用時顯得力不從心。實驗實訓是橋梁工程教學中的重要環(huán)節(jié)，實踐實訓教學要求教學內容與生產實際、與學生未來職業(yè)崗位相聯(lián)系，并在教學實踐中構建能夠體現(xiàn)與情境相關的、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，僅僅局限在某個混凝土塊的制作、養(yǎng)護等等，某個橋梁工程的結構設計而言，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計也局限在某一條路的某個部位，所以局限性非常大，學生得到的鍛煉有限。另外由于教師注重理論教學，對實踐教學重視程度不夠。因此導致實踐教學相對薄弱，尤其在橋梁工程施工講解中，其具有內容種類繁多、實驗內容靈活、新技術更新較快等特點，給教師的實踐教學帶來了困難。無法滿足學生對專業(yè)知識的需求，造成了理論與實踐的脫節(jié)、學生動手能力差等問題的出現(xiàn)。高校實驗室經費的原因，實驗儀器及設備簡單，實驗的豐富性也受到了較大限制，學生對綜合性和設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生求學的熱情，學生缺乏參與意識，實踐能力差。

2運用虛擬現(xiàn)實技術制作仿真教學課件的必要性

在現(xiàn)代的教育環(huán)境下，高校教師在理論教學中也面臨著諸多問題?，F(xiàn)論教學多采用傳統(tǒng)的教學模式，近年來高等院校結合現(xiàn)代教育技術來輔助教學。例如應用PPT制作教學課件；應用Authorware制作具有交互功能的學習系統(tǒng)；應用計算機高級語言（如VB）制作具有交互功能的學習系統(tǒng)、考試系統(tǒng)等等。在校多年的教學實踐中，高校教師應用以上方法進行了教學改革嘗試，教學效果得到了學生肯定，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內容不直觀、橋梁模型試驗成本高等特點，因此我們采用虛擬現(xiàn)實技術來制作仿真交互的教學課件，使學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習，學生可以像玩游戲一樣來體驗橋梁結構設計、施工技術，這將極大的提高學生學習的興趣。虛擬現(xiàn)實技術是根據人類的視覺、聽覺和生理、心理特點，由計算機產生逼真三維立體圖像，學習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裝置，學習者在虛擬環(huán)境中可獲得視覺、聽覺、觸覺、動覺等多種感知信息，因而可以充分調動各種感官的積極性，進行實時的全方位的學習。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，將針對不同鉆具類型——旋轉鉆、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，接受領悟的要領更多。同時對于土木工程中，應用型人才是市場的需求主力，如果使用虛擬現(xiàn)實技術改進教學方法，從以教師為中心的授課形式轉變?yōu)橐詫W生為中心的個別化教學、合作化教學。由學生積極主動參與構建某個土木工程構建，那么學生的被動學習就轉變?yōu)橹鲃訉W習，學習的效果可想而知。利用虛擬現(xiàn)實技術建立的橋梁虛擬實驗室(Virtuallab)在教育上應用前景廣闊。創(chuàng)建橋梁結構虛擬環(huán)境的演示體可以擺脫真正實驗室所需要的昂貴的設備，教學的效果基本接近真正的實驗教學效果。

3虛擬現(xiàn)實技術在工程專業(yè)中應用的設計思路

在工程專業(yè)教學中應用虛擬現(xiàn)實技術的目標之一是調動學生的自主學習興趣，強調學習過程以學生為中心，充分發(fā)揮學生的自主學習性。虛擬現(xiàn)實技術在橋梁工程教學中，需要以典型的工程項目為載體，確定類型、結構、構造、尺寸及工程施工布置方式等基礎資料，收集橋梁的墩臺、墩臺基礎、橋梁承載結構等資料，為軟件開發(fā)奠定數(shù)據基礎。其實施過程擬采用的思路及方法如下。

1）調查法：深入工程單位調研，以工程專業(yè)學生的工作崗位所必需的知識和能力為目標，確定虛擬仿真工程項目和具體內容；調研虛擬現(xiàn)實技術在國內高校教學中的應用；了解軟件開發(fā)平臺的種類和功能。

2）功能分析法：根據當前工程類專業(yè)教學改革現(xiàn)狀和需求，進行三維虛擬現(xiàn)實技術和專業(yè)教學結合的需求分析，研究一種切實可行的教學方法；以典型的工程項目為載體，確定類型、結構、構造、尺寸及工程施工布置方式等基礎資料，為軟件開發(fā)奠定數(shù)據基礎；教學模塊開發(fā)；比選并確定開發(fā)軟件。

3)經驗總結法：本校試點，將成果運用到教學中，并總結提高，然后向其他學校推廣新的教學方法。

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

4應用虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展

學生在計算機創(chuàng)造的虛擬世界中可以欣賞橋梁藝術，從中得到美的享受。這使得將傳統(tǒng)的、小范圍的專業(yè)技術教育轉化為更現(xiàn)代的、更大范圍內的專業(yè)教育和針對更多受眾的文化素質教育成為可能。虛擬現(xiàn)實技術在橋梁工程教學中應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，這為橋梁工程教學中使用虛擬現(xiàn)實技術墊定了良好的基礎。

2）虛擬現(xiàn)實技術越來越強調教學系統(tǒng)設計理論的應用，在教學及技術方面，都越來越注重理論與實踐結合，場景建模過程中要求操作便捷、清晰明了，學科特點突出。

5結論

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

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

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

作者：唐德蘭高征偉劉麗單位：重慶交通大學國際學院