土木工程施工實(shí)訓(xùn)的教學(xué)方法探討范文

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根據(jù)土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案的需要，《土木工程施工》課程主要講述建筑施工技術(shù)和組織中的施工工藝原理和操作要點(diǎn)，剖析影響工程質(zhì)量和安全的因素及對(duì)策。這些分部工程中的基坑支護(hù)與降水、土方開挖、高大模板、起重吊裝工程等屬于危險(xiǎn)性較大的工程，安全隱患多，而施工實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)又是施工課的重要組成部分，必須進(jìn)行實(shí)踐。從目前就業(yè)情況看，土木工程專業(yè)絕大部分學(xué)生是到施工單位、監(jiān)理單位以及與此課程密切相關(guān)的單位。因此，如何使學(xué)生盡快適應(yīng)建設(shè)工作崗位，學(xué)以致用，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，提高學(xué)生的綜合專業(yè)技能和創(chuàng)新能力是《土木工程施工》課程的目標(biāo)[2]。若要利用計(jì)算機(jī)創(chuàng)造虛擬環(huán)境來模擬各種真實(shí)環(huán)境，并根據(jù)真實(shí)環(huán)境和實(shí)際操作情況在虛擬的環(huán)境中進(jìn)行操作、驗(yàn)證、設(shè)計(jì)、運(yùn)行，把仿真技術(shù)與《土木工程施工》教學(xué)完美地結(jié)合起來，需要將土木工程施工中各個(gè)研究對(duì)象共性的規(guī)律提煉出來，歸納為各個(gè)單元操作，并將這些單元操作按施工工藝過程整合。例如，鋼筋工程實(shí)訓(xùn)中，把鋼筋施工工藝分為鋼筋調(diào)直、下料、彎曲、接長(zhǎng)（焊接）、綁扎安裝、驗(yàn)收一條主線，開發(fā)出基于施工企業(yè)的虛擬仿真場(chǎng)景的實(shí)踐教學(xué)軟件或技能操作平臺(tái)。不僅可以節(jié)省學(xué)校購(gòu)買鋼筋調(diào)直機(jī)、鋼筋切斷機(jī)、鋼筋彎曲機(jī)、電焊機(jī)及鋼材等材料設(shè)備資金的投入，而且學(xué)生實(shí)訓(xùn)安全也得到保證，并能快速而高效率地提高學(xué)生技能實(shí)踐的質(zhì)量和安全。還可以實(shí)現(xiàn)施工技能實(shí)訓(xùn)中與仿真設(shè)備的交互，能夠像玩電子游戲一樣無限制地使用和復(fù)制，減少人為損壞設(shè)備的可能性，學(xué)生實(shí)訓(xùn)的安全也得到保障；也可通過修改實(shí)訓(xùn)模型有效增加新設(shè)備的功能，優(yōu)化資源庫(kù)；充分利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)施工技術(shù)應(yīng)用技能合作性訓(xùn)練、協(xié)同性訓(xùn)練以及遠(yuǎn)程訓(xùn)練等，達(dá)到資源共享目的。從學(xué)生的角度，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)的內(nèi)容在相應(yīng)仿真環(huán)境中進(jìn)行施工實(shí)訓(xùn)操作，可以自由改變各個(gè)施工工藝的參數(shù)，自由控制各個(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，觀察其施工工藝過程，從而進(jìn)行施工生產(chǎn)實(shí)踐中質(zhì)量與安全的控制，掌握施工工藝操作技術(shù)，建造出符合《建筑工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》的合格建筑產(chǎn)品[3]。

一、工程施工實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的現(xiàn)狀

工程施工實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)主要包括施工技術(shù)的模板工程、鋼筋工程、混凝土工程、砌體工程的操作性實(shí)訓(xùn)和現(xiàn)場(chǎng)管理的單位工程施工組織設(shè)計(jì)兩大部分，它是土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案中的專業(yè)關(guān)鍵必修課，是實(shí)踐性、綜合性都很強(qiáng)的課程，有別于其他選修類別的課程。然而，目前我國(guó)土木工程施工類課程教學(xué)普遍存在著較大的困難和問題，主要表現(xiàn)為如下幾方面。

1.教學(xué)內(nèi)容滯后于現(xiàn)行規(guī)范、工程實(shí)踐。土木工程施工教材內(nèi)容陳舊，技術(shù)落后，沒有與時(shí)俱進(jìn)，緊跟現(xiàn)行法律和規(guī)范，貼近工程實(shí)踐，沒有形成較好的課內(nèi)課外相結(jié)合的有層次的互動(dòng)式的施工類課程教學(xué)體系。例如，2009年國(guó)家出臺(tái)了《建筑施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T50502-2009），盡管是推薦性規(guī)范，但是在《土木工程施工》教材中講述的仍然是50年代施工組織設(shè)計(jì)內(nèi)容。

2.在課堂教學(xué)方法和教學(xué)手段方面。由于土木工程施工課程的實(shí)踐性、綜合性和理論跨度大等特點(diǎn)。施工課基本是采用課堂教學(xué)方式，以教師講授為主，這樣傳統(tǒng)的教學(xué)模式非常陳舊，沒有調(diào)動(dòng)起學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教學(xué)效果一般較差。盡管有的教師運(yùn)用多媒體教學(xué)手段，收集大量的圖片、動(dòng)畫資料，然而，由于時(shí)間與空間的限制，學(xué)生也很難觀察到施工的全過程。

3.施工生產(chǎn)管理實(shí)訓(xùn)方法和手段方面。土木工程專業(yè)是一個(gè)實(shí)踐性很強(qiáng)的工科類專業(yè)，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)效果的好壞對(duì)畢業(yè)后學(xué)生適應(yīng)社會(huì)工作及動(dòng)手操作能力尤為重要?，F(xiàn)在全國(guó)高校土木類院校的培養(yǎng)方案實(shí)習(xí)分為施工生產(chǎn)實(shí)習(xí)3周，畢業(yè)實(shí)習(xí)3周，條件好的學(xué)校有3周的實(shí)訓(xùn)，以老師根據(jù)教學(xué)安排事先聯(lián)系好實(shí)習(xí)單位，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)集中組織學(xué)生到工地去參觀、見習(xí)，由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員和老師對(duì)工程概況及施工技術(shù)進(jìn)行講解，然后由學(xué)生自己去尋找實(shí)習(xí)單位，這種放羊式的教學(xué)方法，使得實(shí)踐環(huán)節(jié)流于形式，效果極差。

4.在實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)境方面。實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源的不足是長(zhǎng)期困繞《土木工程施工》實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量提高的難題。時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出越來越高的要求，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的培養(yǎng)需要一種趨于個(gè)性化的教學(xué)，需要占用更多的實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源。而這種矛盾可通過仿真技術(shù)的應(yīng)用得以緩解，運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)軟件，可模擬環(huán)境情境，學(xué)生通過仿真實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)后，對(duì)實(shí)訓(xùn)的整體到局部建立起直觀感性認(rèn)識(shí)，學(xué)生可不受實(shí)際實(shí)訓(xùn)條件和時(shí)間限制進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)方案設(shè)計(jì)。虛擬仿真技術(shù)和實(shí)際情境實(shí)驗(yàn)結(jié)合的模式可合理有效配置教學(xué)資源，解決實(shí)踐課時(shí)少的問題，改善教學(xué)條件，形成多元化的教學(xué)環(huán)境[4]。

二、土木工程施工實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容和方法

針對(duì)以上土木工程施工教學(xué)的現(xiàn)狀，對(duì)土木類學(xué)生進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研，采取一系列教學(xué)措施，利用仿真技術(shù)在施工實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)中的3D技術(shù)和教學(xué)調(diào)研取得的成果帶到課堂上，采取“理論實(shí)踐一體化”教學(xué)方法，以實(shí)踐技能教學(xué)為主線，重視理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)原則，是提高學(xué)生綜合執(zhí)業(yè)能力和技能的有效的教學(xué)方法。

1.加快虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。2003年我系申報(bào)了我校教學(xué)科研項(xiàng)目《以軟手段模擬硬設(shè)備開展多媒體輔助混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究》，現(xiàn)已獲批。該項(xiàng)目研究的主要目的就是要研制一個(gè)適合土木工程專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件，越來越注重虛擬仿真技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的應(yīng)用研究。基于虛擬仿真技術(shù)具有人機(jī)交互，寓教于樂，直觀形象，便于記憶，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)，場(chǎng)景逼真體驗(yàn)等優(yōu)點(diǎn)，規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)訓(xùn)教學(xué)引入虛擬現(xiàn)實(shí)將大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)求知的渴望和好奇心，避免傳統(tǒng)教學(xué)模式課程教學(xué)機(jī)械、沉悶的現(xiàn)象[5]。

2.利用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行施工安全控制。由于土木工程施工過程的復(fù)雜性和危險(xiǎn)性，建筑企業(yè)從業(yè)人員流動(dòng)性大、安全意識(shí)差等情況已經(jīng)成為建筑企業(yè)保證工程質(zhì)量、安全施工、安全管理的一個(gè)十分棘手的問題。土木類施工實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)多數(shù)高等院校都是把實(shí)習(xí)生安排到與建筑施工企業(yè)校企結(jié)合的工程項(xiàng)目。而工程項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)安全隱患較多，一般建筑企業(yè)都不愿意學(xué)生在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)訓(xùn)過程中的親自動(dòng)手操作，加上目前法律法規(guī)不夠完善，最害怕實(shí)習(xí)生在建筑施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)安全事故。目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要應(yīng)用在課堂講解演示與試驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，而利用它進(jìn)行施工過程安全控制，規(guī)范施工企業(yè)安全生產(chǎn)管理，提高建筑施工企業(yè)安全生產(chǎn)管理水平，預(yù)防和減少減少安全事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化安全管理，這也是將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于安全管理的基礎(chǔ)[6]。

3.注重VR系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)訓(xùn)師資培養(yǎng)。虛擬仿真技術(shù)（Virtualreality，簡(jiǎn)稱VR）又稱靈境技術(shù)，是以沉浸性、交互性和構(gòu)想性為基本特征的計(jì)算機(jī)高級(jí)人機(jī)界面。VR系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展，師資隊(duì)伍建設(shè)是關(guān)鍵，講授土木工程施工這門實(shí)踐性極強(qiáng)的專業(yè)課，除了需要系統(tǒng)的專業(yè)理論外，還要有一定的施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。而培養(yǎng)出既熟悉工程施工專業(yè)知識(shí)，又有較好的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師是開展虛擬仿真技術(shù)的必要條件。開展虛擬仿真實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)訓(xùn)之前要做好充分的準(zhǔn)備工作，進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)科學(xué)周密的策劃設(shè)計(jì)過程，更需要實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師在教學(xué)理念和教學(xué)能力上具備創(chuàng)新能力。利用學(xué)校青年教師工程實(shí)踐培訓(xùn)機(jī)會(huì)，首先安排擬講授施工課的青年教師到施工企業(yè)信息管理中心兼職鍛煉，時(shí)間不少于一年，彌補(bǔ)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足。與此同時(shí)，可考慮與企業(yè)合作進(jìn)行虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟件開發(fā)和設(shè)計(jì)，力爭(zhēng)構(gòu)建具有工程特色的土木工程施工課程教師隊(duì)伍，即雙師型的施工課教師隊(duì)伍，以滿足施工授課的需要。

4.實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)前做好充分準(zhǔn)備。施工生產(chǎn)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)前由教研室充分論證做好實(shí)施方案，采用集中和散點(diǎn)方式，時(shí)間安排從大三第六學(xué)期末的倒數(shù)第三周開始，至第七學(xué)期第二周結(jié)束，其問包含一個(gè)暑假，共計(jì)十周左右時(shí)間，學(xué)生可在此期間靈活安排完成生產(chǎn)實(shí)習(xí)任務(wù)。在實(shí)習(xí)之前，除了實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師會(huì)安排學(xué)生按照實(shí)綱的要求完成實(shí)習(xí)各項(xiàng)任務(wù)外，土木工程施工任課教師還會(huì)專門為學(xué)生布置部分工作，即要求每個(gè)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)小組（3～5人），根據(jù)自己的實(shí)習(xí)內(nèi)容制作一份多媒體課件，內(nèi)容主要是在施工實(shí)習(xí)過程中，學(xué)生認(rèn)為比較新的施工材料、工藝以及施工管理方法和措施。開課前提交給任課教師，并隨時(shí)準(zhǔn)備在土木工程施工理論授課時(shí)講授。通過此種形式鍛煉了學(xué)生總結(jié)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，同時(shí)學(xué)生提交的多媒體課件還豐富了任課教師的教學(xué)素材和內(nèi)容，及時(shí)更新的案例會(huì)更加吸引學(xué)生的注意力，有利于改善教學(xué)效果。

5.改革后的實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)定方法。考核也是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)潛能的重要方式，考核既是學(xué)生學(xué)習(xí)的壓力也是動(dòng)力，為了保證日常教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性，對(duì)土木工程施工理論教學(xué)的考核進(jìn)行了局部調(diào)整，將實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)成果的課堂展示作為評(píng)判課程平時(shí)成績(jī)的重要依據(jù)。為了取得較好的成績(jī)，學(xué)生在施工生產(chǎn)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)中，非常注重對(duì)施工細(xì)節(jié)的觀察，對(duì)施工中的某些做法會(huì)有更深入的思考，使實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)不再流于形式，施工實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的質(zhì)量也有所改善[7]。因此，應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)后的成績(jī)?cè)u(píng)定方法劃分為優(yōu)良、合格、不合格三個(gè)等級(jí)。實(shí)訓(xùn)實(shí)綱中要求的保證項(xiàng)目應(yīng)全數(shù)檢查，動(dòng)手操作評(píng)分值達(dá)到80分及以上者評(píng)定為優(yōu)良；評(píng)分值應(yīng)在80分以下，70分及以上者評(píng)定為合格；當(dāng)考核匯總表得分值不足70分時(shí)，當(dāng)有一分項(xiàng)檢查評(píng)分表為零時(shí)，評(píng)定為不合格。當(dāng)實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)考核評(píng)定的等級(jí)為不合格時(shí)，必須限期整改達(dá)到合格。

三、結(jié)束語(yǔ)

將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用在《土木工程施工》課程實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，改進(jìn)了傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)模式和方法，不但可以節(jié)約學(xué)校實(shí)驗(yàn)設(shè)備的投資，使實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)成本大大降低，而且能夠摒棄學(xué)生不好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，有效地提高了學(xué)習(xí)效果和效率，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新和動(dòng)手能力。同時(shí)，通過師生互動(dòng)活躍了課堂氣氛，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，有效地保證了《土木工程施工》課程教學(xué)的質(zhì)量。虛擬仿真技術(shù)在土木工程專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用使得實(shí)習(xí)教學(xué)過程既體現(xiàn)先進(jìn)現(xiàn)代施工技術(shù)的內(nèi)涵，又充分培養(yǎng)了學(xué)生設(shè)計(jì)、分析和動(dòng)手操作的能力。（本文作者：周國(guó)恩、梁鑫、周雨單位：廣西科技大學(xué)土木建筑工程學(xué)院）