张冬
［摘 要］ 伴随着科技的进步，虚拟仿真实训深入职业教学的实训教学中，发挥了很大的作用。虚拟仿真通过虚拟现实技术就可以真实且安全地进行还原学习，提高实训效率，助力现代化建筑专业职业教育。同时传统的现场实训仍然在现阶段建筑专业实训中起着重要的作用，两种实训方式对建筑专业课程实训教学来说有一定的优势和劣势。研究如何在建筑专业教学中，把两种实训教学方式有效地结合在一起，相互补充，综合运用，从而提高实训教学效果。
［关 键 词］ 虚拟仿真；
现场实训；
补充；
综合运用
［中图分类号］ G712 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 2096-0603（2023）09-0139-04
为贯彻落实《国家职业教育改革实施方案》《推进现代职业教育高质量发展的意见》精神，落实《上海市教育发展“十四五”规划》《上海市职业教育发展“十四五”规划》等要求，推动上海中高职贯通教育由规模发展转向高质量发展，进一步优化中高职贯通院校和专业布局，全面提升中高职贯通人才培养质量，上海市教委发布了《关于进一步加强职业院校中高职贯通教育的通知》。“十四五”期间，中高职贯通院校进一步紧密协同，逐步形成以专业为纽带，高职强牵引，中职强基础，中高职院校协同联动的紧密型联合体培养模式；
中高职贯通专业布局进一步优化，专业点总体规模保持稳定；
中高职贯通质量进一步提升，推动人才培养方案落实、教学标准落地、培养过程规范以及各教学要素有机衔接。
新型高职的建设不仅仅是形式上的改变，对我们的职业教学要求也有了进一步提升。职业教学的主要目的是为国家培养技能型人才，技能的培养过程与普通高中最大的不同之处就是实训教学占有很大的比重，也起到了非常重要的作用，实训教学质量直接影响着输出人才的质量。现阶段国家也在推行虚拟仿真教学进入实训教学，但对于建筑专业来说，虚拟仿真教学也存在一些不足之处，传统的实训教学还应用于实际实训教学工作中，两种实训形式各有优缺点，存在一定的互补性，综合运用两种实训模式对提高实训教学有着很大的作用。
一、虚拟仿真实训系统的优势
虚拟仿真实训系统就是针对特定学科的真实课件内容进行 3D 数字内容的模拟开发，并借助3D 虚拟环境或3D 立体显示设备模拟该学科的训练环境、 条件和流程，使教师和学生能够获得和真实世界一样或者相近的实训体验，达到替代或者部分替代实训效果的虚拟仿真实训系统，相对于现场实训有很多的优点。
（一）创造实训环境
依托虚拟仿真、人机交互技术建立起来的虚拟仿真实训系统，可以逼真地模拟操作流程，如搭设脚手架、 机械维修、起重机操作；
逼真的模拟对工具设备使用，如对工具摆放环境的模拟、工具外形的模拟、对工具操作方式的模拟以及对工具操作效果的模拟。高度逼真的训练环境，使得学生能够获得生动、直观的感性认识，增进对抽象原理的理解（如图1所示）。
（二）节省时间和成本
比起传统的实物实景教学以及单纯的实物培训，虚拟仿真实训系统能大大缩短建立实物和获取实训环境的时间，而且一套虚拟实训系统可以多人同时、单人多用，实现在更短的时间和成本内培养高素质人才的目标。对建筑专业課程来说，因为建筑产品的一次性特质，导致很多实训材料不能反复利用，而且一些实训成果拆除费用甚至比安装费用还要高，这些因素都导致建筑专业课程的某些实训成本较高。同时建筑产品生产周期长的特性导致建筑实训周期较长，这对在有限的课时安排要完成既定的教学任务造成了一定的困扰。虚拟仿真这方面的优势在建筑专业实训中体现得非常明显。
（三）增强安全可靠性
建筑专业实训教学因为建筑产品的特性会存在一些危险，高空作业风险、工具施工风险、用火用电用气风险等，这些潜在危险对相对安全意识还很薄弱的在校学生人身安全带来了很大的安全隐患。现阶段安全教育是学校教育的重要课题。虚拟仿真实训系统的介入可以大大降低实训风险，保障学生的人身安全。虚拟实训系统使实训过程中的失误不再带来人身伤害，也不会对环境造成危害，更不会浪费任何财力、物力。使用者通过虚拟练习就可以熟练掌握知识原理和操作流程。
（四）考评结合，提升教学效果
虚拟仿真实训系统能够进行知识点、操作要点及工作流程的仿真实训考核，比如，钢结构构件的拆解、检查、调整与安装，以及测试设备的运转情况等。建筑生产过程基本上都是露天作业，受外部环境影响较大；
同时建筑产品生产周期长、成本高，这些特性都导致建筑实训考核难度较大。使用虚拟仿真的考评结合系统可以解决这些问题。同时利用考评结合系统，绕开了各类客观环境的影响因素，也有利于建筑专业教学各类技能型的比赛举办，提高参与率，激发学生的学习兴趣，提升教学效果。
（五）助力远程教学
新课预习阶段，部分专业课程采用的是微课和PPT的形式，但是对于职业教育中较为重要的实训课程，虚拟仿真系统可以帮助学生在课前就模拟整个实训操作过程，对实训工作有初步的认知，这样的预习相对效率较高。同时，线上教学给实训类课程带来了很大的挑战，学生没有实训场地和设备，只是知识理论学习和视频无法达到预期的教学效果，有虚拟仿真系统的辅助，可以很大程度提升教学效果。
二、虚拟仿真系统的不足
（一）虚拟无法取代现实
虚拟仿真始终是虚拟的操作过程，在实训过程中往往只需要使用鼠标、键盘，轻轻点一下就完成了一个操作，这无法让学生真切感受到实际的生产过程。例如，在钢结构的面板安装时，如果是虚拟仿真的话，学生只要点一下鼠标，就完成了自攻钉的钉入操作。但是实际工作中，自攻钉在钉入时，需要操作工人掌握力度，积累经验，保障完成钉入后板间有空间放置填充物。再比如说，虚拟仿真系统中的扭力扳手只需要点一下鼠标，人无法感受到现实操作中需要多大的力度才能完成。虚拟仿真容易让学生产生实际操作非常简单的错觉，不利于专业技能的提升，建筑技能人才的培养需要大量的现场实践经验，虚拟仿真系统无法满足。
（二）实训条件单一
研究发现，课堂上的手机等多媒体设备很难有效控制，不利于课堂教学，因此虚拟仿真系统一般只能在机房中进行，同时虚拟仿真系统往往容量较大，对于机房内的电脑要求较高，这给学校的教学资源安排造成了一定的困难。受各种条件的影响，学校的机房配备存在一定的限制，而建筑专业存在着大量的软件课程，比如说计算机、CAD、BIM、3DMAX等。如果我们的课程都采用虚拟仿真实训，全部安排在机房上课，这不太现实。
（三）虚拟仿真操作过程简单化，实训结果理想化
以钢结构施工过程中高程测量为例，高程测量在虚拟仿真操作平台中只需要根据实训要求选择适合的线路，选择采用的仪器设备，紧接着按照平台的提示，仪器安置在测量点的中间，仪器调平，尺子放垂直，看着显示器直接读数，按照平台提示填表计算等，即可完成实训操作，精度达到要求，最终得到点的高程数据。但是实际操作过程中，实操的每个操作过程中的微小失误都会造成误差和导致实训失败，无法得出数据。学生每一次失败都会伴随着一次反思和总结，学生在错过反思中发现问题，针对性地解决问题，这个反复循环的过程是一个很好的理解掌握过程，学生在循环过程中不断加深印象。而虚拟仿真的简单化会给学生造成错觉，实际上每一项技能的掌握，都是通过不断的试错和纠错过程掌握的。
三、虚实互补实训模式运用
传统的建筑专业实训模式，存在着实训周期长、成本高、效率低、学生兴趣不高等缺点。虚拟仿真系统可以有效解决这些问题，但是也存在着操作过程过于简单化、实训效果理想化、不能取代实操实训等缺点。有效把这两种模式结合起来，综合运用有利于大大提升实训效率。
（一）虚拟辅助，实操掌握
翻转课堂是现阶段比较常用的一种提高教学效率的方式，是指重新调整课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移到学生。在这种教学模式下，学生能够更专注于主动学习，共同研究解决问题，从而获得更深层次的理解。教师不再占用课堂的时间来讲授信息，这些信息需要学生在课前完成自主学习，他们可以通过观看视频讲座、听播客、阅读功能较强的电子书，还可以在网络上与别的同学讨论，教师也能有更多的时间与每个人交流。在课后，学生自主规划学习内容、学习节奏、风格和呈现知识的方式，教师则采用讲授法、协作法来满足学生的需要，并促成他们的个性化学习，其目标是为了让学生通过实践获得更真实的学习。互联网尤其是移动互联网催生“翻转课堂式”教学模式。虚拟仿真系统的存在很好地帮助学生解决实训课程的课前自学问题，学生在家利用终端就可以自学，进行模拟实训练习，让学生初步熟悉实训的流程，发现问题。上课时带着问题进行现场的实训练习，这样的学习方式更为高效，学生的印象也更加深刻。课后学生也可以利用仿真系统对所学的课程再次模拟练习，巩固掌握。
（二）虚实结合，适应环境
教学安排上，根据学校的各种教学资源情况，统一协调，现场实操实训和虚拟仿真实训结合起来，可以减少教学资源紧张带来的问题。
以钢结构的地脚螺栓安装实训为例，实训资源要求应该有：钢筋、模板、混凝土、地脚螺栓、定位板等。场地条件：平整的场地（可开挖）。实训正常的过程应该是使用测量仪器根据平面图定位，确定位置；
使用定位板辅助地脚螺栓安装；
绑扎钢筋；
制作模板；
澆筑混凝土养护。整个流程比较复杂，定位放样，绑扎钢筋、制作模板相对来说容易实现，混凝土浇筑硬化后很难拆除，不适合实训练习，而且如果让每个人、每个小组都完成一组这样的综合实训，实训的成本较高，实训结果也无法控制，很可能造成浪费的同时，也无法达成预期的实训效果。因此，这种类型的实训课程可以根据学校现有的实训资源，虚实结合在一起运用。有合适的资源适合实操实训的，我们可以进行现场的实操实训，没有场地资源和实训资源可以采用虚拟仿真系统配合。
（三）虚实合作，完善考核
对于注重技能掌握的职业类教学来说，实训部分所占的比重较大。对于课程的考核也一样，实训考核应该是在整个课程考核中占比较大。但是实训考核会受到场地、材料及课时等限制。学校中的资源可能无法全面满足实训考核的要求，以时间为例，专业课学习的课时往往都比较紧张，我们花费过多的时间在实训考核上（实训考试往往耗时较长），那用在课程教学的时间就会相应减少，造成得不偿失。但采用虚拟仿真教学有一定的问题，虚拟仿真系统在操作过程中会有一些提示信息帮助学生完成实训考核，客观地说，这是一种“作弊”，同时虚拟仿真系统往往评价方式比较单一，无法真实反映学生的水平，但虚拟仿真系统受客观因素影响较小，有利于提高考试效率。因此，评价可以采用虚实结合的方式，传统的试卷模式考核理论知识，虚拟仿真平台考核实训操作流程，辅助选择相对影响因素较少的重要实训知识点进行实操考核，三种方式配合使用，能够高效考查学生的掌握情况。
以钢结构施工课程中的平面控制测量考核为例，理论部分采用传统的试卷模式，尤其是后面重点的计算部分，考查学生的理论掌握情况。实训部分如果让学生进行一次平面控制测量的话，最少要三个点以上，教学时间很难满足现场实训考试要求。但通过分析发现，实际上平面控制测量的主要操作技能为距离测量和水平角测量，对于这两部分在教学中可以采用实操考核，学生测量一个水平角和两个对应水平距离不需要很长时间，场地也不需要太大，如果一起条件允许的话还可以同时操作，不会占用很多的授课时间。完整的平面控制测量考核可以采用虚拟仿真平台进行，实训考核基本操作技能，虚拟仿真考核整体流程，传统试卷模式考核理论知识，这种模式会保证考核结果更为客观。
为了提高教育教学能力，技能大赛是一种很好的形式，以赛促教。但是建筑类的技能大赛相对来说较少，场地条件的限制是主要影响因素之一，虚拟仿真系统不仅可以解决场地的问题，还可以让更多的学生参与进来，扩大覆盖面，让技能大赛的平台辐射到更多的人，让更多的学生受益。
（四）实操技能，虚拟流程
建筑类专业课程中的综合实训是综合课程的所学知识进行完整的实训操作学习，基于它的综合性概念，会涵盖多个知识点、多个实训点，采用实操实训会难度较大。以钢结构定位放线为例。钢结构的主轴线放线的过程，主要是利用全站仪等测量仪器把主轴线上任意两个点的位置确定下来，然后利用两点确定一条直线的原理，即可确定出主轴线的具体位置。完成整个过程所有点的确定，再连线耗时较长，同时也没有合适的实训场地，而整个实训过程中最重要的专业核心实训知识点就是坐标放样。对于这类综合实训，我们可以在实训设计中现场实操时要求学生完成一到两个点的放样实操，掌握核心知识点。其余过程利用虚拟仿真结合，从选择仪器设备到其余轴线交点的放样，再到点与点的连线确定主要轴线。仿真模拟操作简单，效率高，有效地保障学生在有限的时间里完成整个实训任务。同时在操作过程中，虚拟仿真有效帮助学生了解主轴线的定位放样的完成流程。虚拟互补，合作共赢，提高实训效率。
（五）实操重点，虚拟补充
职业教育的专业课程需依据教学大纲进行，教学大纲是根据学生的实际情况等因素形成的，大纲内容不可能做到专业的全覆盖。即使大纲内容比较全面，但实际教学过程中，受各种客观因素的影响，也几乎不可能高质量完成所有的专业知识教学。在此基础上，实训教学的影响因素更多，实训能够涵盖的内容更少，很多的专业实训教学只能集中覆盖到较为重要的，同时又有实训条件的教学内容，造成部分实训学习模块的缺失。虚拟仿真系统可以有效补充，虚拟仿真系统一般都是一平台支撑多个系统，系统对应着不同的知识点，一套完成的课程虚拟仿真系统可以包括几乎所有的专业实训内容，是实训教学内容缺失很好的补充。
虚拟仿真系统还有一个非常有用的功能——纠错功能，当学生操作发生错误时，系统可以及时提示错误，并可以设计体现出错误产生的后果、错误的原因、提供理论支持、给予正确的指引等。学生发生错误后，可以通过这一系列补充知识的学习，及时改正错误，保障实训继续下去，这种试错法也是一种非常有效的学习方式，能够帮助学生更好地掌握所学的专业知识。
虚拟仿真系统的另一个功能就是无条件地重复操作，现在职业教育专业教学中，学生的学习能力存在一些不确定性，往往一次实操完成后，学生还不能很好地理解和掌握所学的知识点，往往过几天就忘记了，虚拟仿真系统针对这个问题，可以做到无需其他补充条件让学生反复操作练习掌握，只要学生需要，有时间，反复练习，不断磨合提升，可以帮助学生加深理解和掌握。
新高職的建立，对我们的职业教学提出了新的要求，为了给社会培养出更多优秀的技能人才，需要我们从事职业教学的教师提升教学效率。而对于建筑专业的课程实训，实操实训对实训条件的要求较高，导致很多内容由于实训限制无法进行，虚拟仿真有效地进行了补充。建筑专业的性质决定了建筑专业实训离不开实地实训，但实地实训也存在着一些问题，虚实互补实训模式是提高教学质量的有效途径之一。
参考文献：
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◎编辑 鲁翠红
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