建筑材料虛擬實(shí)驗(yàn)的建設(shè)范文

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一、建筑材料虛擬實(shí)驗(yàn)的構(gòu)建

1.實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路。建筑材料虛擬實(shí)驗(yàn)的構(gòu)建目標(biāo)是提供網(wǎng)絡(luò)教育實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新方式，將建筑材料實(shí)驗(yàn)從實(shí)驗(yàn)室搬到網(wǎng)絡(luò)平臺，使在職人員可通過網(wǎng)絡(luò)平臺做水泥、鋼筋、混凝土、砂漿等多種基本建材實(shí)驗(yàn)，結(jié)合真實(shí)實(shí)驗(yàn)，從而更好地達(dá)到建筑材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的。建筑材料虛擬實(shí)驗(yàn)具體內(nèi)容包括：（1）與實(shí)驗(yàn)原理相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范以文本的形式導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)平臺。（2）實(shí)驗(yàn)操作步驟利用實(shí)際錄像以視頻的形式展現(xiàn)或者用數(shù)碼相機(jī)拍攝實(shí)驗(yàn)主要過程圖片加以滾動的字幕表示。（3）利用實(shí)驗(yàn)操作結(jié)果，手動進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄與處理。

2.實(shí)驗(yàn)的構(gòu)建功能。該虛擬實(shí)驗(yàn)的構(gòu)建功能如圖1所示，主要包括原理規(guī)范、操作演示、視頻演示和實(shí)驗(yàn)報告等內(nèi)容，既包含了教學(xué)大綱中對實(shí)驗(yàn)的基本要求，又建立了輔助教學(xué)和在線交流功能。原理規(guī)范主要介紹了每個實(shí)驗(yàn)的基本原理、實(shí)驗(yàn)依據(jù)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和相應(yīng)的取樣、操作程序，其形式為文本。學(xué)生可以通過在線瀏覽和文檔下載初步掌握實(shí)驗(yàn)的總體過程。操作演示是在實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，為剛開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的學(xué)生設(shè)計(jì)的一個作為參考用的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)步驟，采用圖文混合方式，將實(shí)驗(yàn)步驟具體分解，能有效、快速地輔助學(xué)習(xí)者了解該實(shí)驗(yàn)的操作過程，是對實(shí)驗(yàn)的總體指導(dǎo)，其步驟是規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的。視頻演示是整個虛擬實(shí)驗(yàn)的核心，主要包含了水泥、混凝土、砂漿、鋼筋等實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的錄像資料。采用真實(shí)的設(shè)備、素材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以連續(xù)的活動圖像，真實(shí)、有序、同步、形象地實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的全過程。通過視頻演示，學(xué)生不僅可以掌握實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)原理，同時也能直觀地掌握儀器設(shè)備的操作技術(shù)。在視頻演示中還特別設(shè)計(jì)了局部放大功能，可以讓學(xué)生清晰地觀察到試件在加載過程中的變形狀況及儀器設(shè)備的數(shù)據(jù)記錄，使得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不失真實(shí)，數(shù)據(jù)處理規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)報告是通過實(shí)驗(yàn)中的觀察、分析、綜合、判斷，如實(shí)地把實(shí)驗(yàn)的全過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果用文字形式記錄下來的書面材料。學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺下載實(shí)驗(yàn)報告模板，根據(jù)模板要求填寫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并計(jì)算分析得出結(jié)果。輔助教學(xué)和在線交流功能使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題疑難點(diǎn)可以向教師請教，教師也可以隨時發(fā)送測試題來檢查學(xué)生的掌握程度。

3.實(shí)驗(yàn)的構(gòu)建資源。（1）引入數(shù)字化儀器，建立實(shí)驗(yàn)硬件環(huán)境，建筑材料虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)結(jié)合課程特點(diǎn)，創(chuàng)建虛實(shí)結(jié)合、以實(shí)為主的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。通過數(shù)字化儀器，提高實(shí)驗(yàn)硬件建設(shè)水平，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能，并能夠在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，完成常規(guī)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ瑫r通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)字化實(shí)驗(yàn)環(huán)境擴(kuò)展出去，使實(shí)驗(yàn)得到有效延伸，大幅度提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率。（2）構(gòu)建以計(jì)算機(jī)為主體的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺，建筑材料虛擬實(shí)驗(yàn)要真正體現(xiàn)出其教學(xué)優(yōu)勢，必須以計(jì)算機(jī)為主體，構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)平臺。一方面計(jì)算機(jī)作為控制設(shè)備，能充分開發(fā)數(shù)字化儀器的功能，另一方面計(jì)算機(jī)構(gòu)建起虛擬實(shí)驗(yàn)平臺，學(xué)生可以通過平臺直接進(jìn)行在線實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，在時間和空間上大幅度地拓展了實(shí)驗(yàn)環(huán)境。（3）發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，形成立體化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，網(wǎng)絡(luò)是建筑材料虛擬實(shí)驗(yàn)的神經(jīng)線，它可以保證數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的高效率運(yùn)行，達(dá)到最佳效果。一方面網(wǎng)絡(luò)把數(shù)字化儀器設(shè)備等硬件資源發(fā)散出去，開展遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮數(shù)字化儀器設(shè)備的優(yōu)勢，提高了利用率。另一方面網(wǎng)絡(luò)把虛擬實(shí)驗(yàn)平臺、多媒體課件、實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)資料等軟件資源發(fā)散出去，打破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的時空限制，提高了遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。（4）建設(shè)現(xiàn)代化管理手段，保障數(shù)字化實(shí)驗(yàn)順利開展，網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)管理可以實(shí)時監(jiān)控學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)情況，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)預(yù)約、解惑答疑、報告提交、實(shí)驗(yàn)討論、自我測試等功能，通過批閱學(xué)生的預(yù)習(xí)報告、查看學(xué)生的網(wǎng)上提問和測試結(jié)果，及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，便于有針對性地安排輔導(dǎo)。

二、建筑材料虛擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用效果

1.全面推進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)代化。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時采集、實(shí)時傳輸、實(shí)時記錄、實(shí)時繪圖、實(shí)時分析和實(shí)時分享使建筑材料實(shí)驗(yàn)環(huán)境無限擴(kuò)展，同時教學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)０妗?shí)驗(yàn)結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)報告的電子化，使得教學(xué)評價和教學(xué)指導(dǎo)的模式更加現(xiàn)代化，從而可以進(jìn)一步促進(jìn)教學(xué)、優(yōu)化教學(xué)。

2.有效加深了學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和原理的理解。由于建筑材料虛擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果非常直觀、精確，學(xué)生對許多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的直接觀察和定量記錄得以實(shí)現(xiàn)，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的認(rèn)可度和把握性大大提高，從傳統(tǒng)的死記硬背地機(jī)械性學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸饬x的理解性、探究性學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)效率和效果也將隨之提高。

3.建筑材料虛擬實(shí)驗(yàn)有助于培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用現(xiàn)代科技的能力。作為未來世界的主人，當(dāng)代學(xué)生需要體驗(yàn)并實(shí)踐各種先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)理念和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)為學(xué)生個體發(fā)展現(xiàn)代科技素養(yǎng)提供了契機(jī)，學(xué)生可以運(yùn)用各類傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)以及必要的實(shí)驗(yàn)配件等硬件通過開放性的軟件進(jìn)行各類實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)的綜合性和現(xiàn)代化是空前的。

21世紀(jì)是信息技術(shù)高速發(fā)展的時代，建筑材料虛擬實(shí)驗(yàn)作為網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新成果具備良好的發(fā)展前景。我們應(yīng)密切關(guān)注現(xiàn)代化技術(shù)，使虛擬實(shí)驗(yàn)在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中發(fā)揮更重要的作用，進(jìn)一步擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)教育的規(guī)模。

作者：田丹單位：大連理工大學(xué)遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院