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计算机虚拟仿真技术在本科实验教学中的应用

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林向宇

摘要：伴随着第四次工业革命的到来，土木工程作为高等院校的重点学科，对新科技的运用也达到了一个前所未有的高度。由于土木工程实验教学是培养工程实践应用型人才的重要手段和载体，自然离不开计算机虚拟仿真技术的支持，本文就结合计算机虚拟仿真技术和土木工程类实验教学本身的特点，浅谈计算机虚拟仿真技术在土木工程类本科实验教学的重要性以及应用设想。

关键词：计算机;虚拟仿真技术;社会发展;土木工程;实验教学

：G642???：A???：1009-3044（2019）01-0147-02

当前我国建筑行业发展迅猛，但传统土木工程教学的弊端逐渐显现出来，其中实验教学不能够全部实现，土木工程类学生实验经验少，创新能力较弱等问题更为显著[1]。计算机虚拟仿真技术作为一种新型的学习模式应运而生，它不仅打破了空间、时间、地域的限制，更为教育节约了成本，更具有安全性。实现教育的可持续发展。

1计算机虚拟仿真技术

1.1定义

计算机虚拟仿真技术就是用一个虚拟的系统模仿另一个真实系统的技术，它是随着计算技术的发展而慢慢形成的，伴随着社会信息化的极速发展，计算机技术越来越娴熟，虚拟仿真技术逐步自成体系，成为人们认识自然界的一种新的方法，一种新型的技术[2]。计算机虚拟仿真技术又可以称为模拟技术或者虚拟现实技术。

1.2计算机虚拟仿真技术基本特性

虚拟仿真技术有以下四个基本特性：感知性，虚拟仿真技术能够让使用者获得身临其境的多种感觉;交互性，虚拟仿真技术能够使环境与使用者互相作用，互相控制;虚幻性，虚拟仿真技术所模拟出来的环境既可以是真实存在的，也可以把人们设想的环境模拟出来;逼真性，虚拟仿真系统所虚拟的环境与现实客观环境十分相似，并且使用者作用于虚拟环境时，也符合客观世界的规律[3]。

2土木工程类本科实验教学

土木工程，是建造各类土地工程设施的科学技术地统称。土木工程是除了房屋建设以外的设计、规划、安装、维护等各项技术的工程实体。土木工程现在是国家的支柱行产业，我们国家正处于现代化发展建设期，需要的科学技术人才也会逐渐增加。土木工程是涉及知识与技术是方方面面，影响土木工程的因素也非常的复杂多样。

土木工程本科实验教学，在中国各大高校中，设有土木工程本科的专业非常多，地域分布也比较广泛。其中实验教学是土木工程本科教学中的重中之重，原來土木工程科学教学重视理论教学为主，老师教，学生背，大部分的精力都放在考试上，以应付考试为主[4]。由于实验操作复杂，开支大，安排难度大，导致对实验教学不重视，导致学生经验积累少。随着国家的不断发展，土木工程的专业人员需求量的增加，要求土木工程专业知识的掌握，实践知识的运用要求越来越高。

3虚拟仿真技术是土木工程实验教学的重要手段

随着我国建筑行业的高速发展，土木工程的专业人才需求量也与日俱增，高校的土木工程专业的规模也越来越大。截止到目前，我国开设土木工程专业的学校达到几百所，在校的土木工程的学生达到几十万人。

土木工程专业的实验综合性是非常强的，在普遍的实验教学中，实验室的建成，实验室设备的完善，所需要的设备大及昂贵，不仅成本高而且每年还要承担高昂的耗材费用，所需要的实验环境也较为恶劣，安全性低，高危险，而且许多实验的周期是非常长的，并且一些大型复杂的实验许多本科学生都是无法直接参与的。实验的形式单一，知识点不集中，许多土木工程的本科学生只能见到施工的一小部分，许多经典的建筑物都是无法通过实际操作亲自了解其整体的工艺技术的，这种培养土木工程人才的方式方法，与我们所需要的土木工程的技术人员的实际要求大相径庭。

随着科学技术地发展，逐渐出现了计算机虚拟仿真技术，通过此技术的不断完善，虚拟仿真技术被充分地运用到实验教学中来，填补高等学校土木工程学科中的不足，发挥了巨大的作用。计算机仿真技术教学利用计算机的虚拟情境，坚持“虚实结合，相互补充，能实不虚”的理念的原则[5]。利用“虚”的手段来达到“实”的目标。使全部的学生都能切身参与到实验教学中来，利用虚拟的实验手段，将土木工程的大型实验进行演示及其操作，并融入土木工程本科学生的课前预习、课后实践的环节中来。土木工程的学生可以亲自操作虚拟仪器，得到实验教学的直接感受，更加系统的了解实验原理、实验步骤、实验内容，深刻体会实验的意义，得到及时的实验反馈。有效的帮助学生建立起局部到整体的直观的感性认识，改变原有实验教学中走过场的现象，提高教学和研究的效率。

4虚拟仿真技术在土木工程类实验教学中应用的目的

当今社会人才的培养必须与当今社会的时代背景相结合，土木工程实验教学中运用虚拟仿真技术就是将二者紧密地结合起来，并加强了学生理论与实际之间的联系，充分发挥学生的创新能力。把培养具有实际操作能力的土木工程