【摘  要】虚拟现实技术在教学的运用，为道路桥梁施工类课程的教学效果提升提供了新的手段。它将抽象的施工过程形象化，趣味化，可实现“沉浸式”的虚拟施工环境、虚拟技能操作，帮助学生主动融入学习过程，增强学习兴趣，激发学习动机，提升教学质量。本文以《桥梁结构施工》课程为例，依托虚拟仿真教学平台通过任务驱动方式开展教学实施，取得了较好的教学效果。

【关键词】虚拟现实技术;交互式;桥梁施工;教学应用

虚拟现实技术作为教育领域新兴的信息化技术作为一种信息化教学手段在教学实施中的运用，为交通类专业路桥施工类课程的教学效果提升提供了新的手段。它帮助学生从被动的“填鸭式”教学变为主动融入，增强了学生的学习兴趣，激发了学习动机，提升了学习效果。

1.施工类课程传统教学存在问题

交通类专业路桥施工类课程属于实践性较强的课程，为了达到使学生熟练掌握施工工艺、技术和质量控制的教学目标需要针对不同类型结构营造与施工现场类似的多个学习场景进行现场实践教学。但传统教学，首先在教学环境上受于实训场地和资金限制难以搭建出多个逼真环境，教学实施局限性大;其次，在教学实施的手段上主要依靠图纸、照片、视频等教学素材进行讲解难以引起学生注意，激发学生学习兴趣;再次，教材的更新滞后于行业的发展，最新的施工技术和施工工艺在教材里没有体现或阐述不深，无法体现出最新的施工过程，与现实差距较大。

所以仅仅采用传统教学方法实施教学是不够的，必须提供一种和施工现场相似的学习情境，在类真实的场景里让学生主动操作、反复锻炼来掌握施工工艺和技术的要点，提升技能水平。

本文以高职路桥专业的核心课程《桥梁结构施工》为例对虚拟现实技术在本课程的教学运用进行分析，并总结实施效果。

2.《桥梁结构施工》课程教学分析

路桥专业旨在培养面向施工一线懂设计、精施工、会管理的适应交通行业发展需求的高素质技能技术人才。学生毕业后从事的岗位以路桥工程施工企业一线施工员为主。《桥梁结构施工》课程主要讲述桥梁及其附属构筑物的施工工艺及工序质量控制与管理，要求学生掌握构筑物基本组成、施工工艺、施工质量控制关键点及施工方案的编制。桥梁结构施工具有工艺复杂、工序多、周期长、精度要求高的特点;且施工工艺的选用受施工现场环境影响大，不同的施工工艺和方法采用的施工方案和质量控制关键点亦不同，桥梁结构施工实践操作性强的特点决定了需要通过实际工程项目进行反复锻炼，才能使学生能力达到胜任施工操作的水平。

目前许多院校无法通过实体结构的搭建实现实际工程项目演练，致使很多施工工艺的操作难以开展，而虚拟现实技术恰好能解决这一问题。基于山东省教育科学十三五规划课题研究，我校路桥专业引进了睿格致公司的虚拟仿真在线教学平台，平台由资源云库、仿真实训课程和知识云库及教学（学习）管理组成。通过实施交互式的任务驱动教学，学生可以在虚拟的施工场景中进行学练考一体化操作，学习效果良好。

3.虚拟现实技术在教学中的应用

3.1 教学策略

我校的桥梁结构施工课主要采用线上线下混合式教学方式，课前利用教学平台布置预习任务，课中依托虚拟仿真平台通过任务驱动方式将真实、具体的施工过程向教学环节的情景化、模块化转变，通过人机交互方式学生主动参与知识点和技能点的学习，课后学生通过教学平台继续开展练习，完成课后任务。

3.2 教学资源

我校的虚拟仿真教学平台有关于桥梁结构施工课程所有施工知识点。教学过程中学生可详细查看知识点所对应的图文、视频、4D微课、3D模型等资源，平台的交互环境可分项模拟整个桥梁的施工过程，强化学生对桥梁施工工艺的理解和掌握。

3.3 教学实施

在桥梁施工课中应用虚拟现实技术开展教学实施主要分为“分部结构认识、施工工艺展示，施工专项方案编制，施工过程模拟操作”五个环节。

3.3.1 分部结构认识

分部结构的认识主要采用了教学平台里的3D 模型系统。课上让学生利用该系统对桥梁的各分部工程进行360°的遨游学习，并可局部放大结构的重要部位进行细部观察以及剖析结构内部钢筋绑扎等细节，通过这种深入交互式体验来加强感官认识，巩固学习效果。

3.3.2 施工工艺展示

在掌握桥梁的结构组成后，通过图文、视频、4D 微课来讲解各分部工程的施工工艺流程，学生利用3D 互动练习模块进行可视化的练习，进一步掌握施工工艺。

3.3.3 施工专项方案编制

分组组织学生编制一个真实项目各分部工程的专项施工方案，小组成员完成方案的编制、汇报和上传课程平台等任务，然后开展小组互评、教师评价。本环节通过组织学生编制真实项目施工方案，进行自评、他评、互评来突破教学难点[1]。

3.3.4 施工过程模拟操作

小组完成施工专项方案后，选派一名学生利用平台里的3D 互动考核模块将所编制的施工专项方案进行现场模拟实施，老师与其余小组同学通过屏幕分享可实时观看施工模拟操作过程，并给与纠正。该环节通过虚实结合技术最大限度地还原了施工操作，与传统施工教学相比学生的操作技能得到了很大提升。

4.教学中的实施效果与总结

4.1 虚拟现实技术可融入到每个教学环节

虚拟现实技术与其他信息化教学手段的结合，将抽象的施工过程形象化，趣味化，“沉浸式”的虚拟施工环境、虚拟技能操作，较大地激发了学生的学习兴趣，学生通过完成各项教学任务，潜移默化地将知识升华为自身技能。

4.2 虚拟现实技术的应用可完善学生学习路径

依托虚拟仿真系统可对桥梁工程的施工方案进行推演、模拟，通过施工操作的模拟实施可诊断方案中存在的问题，并及时改进方案，最后实现成功实施，这是一套完整的学习路径，对学生深刻认识施工过程的严谨性有积极的促进作用。

4.3 虚拟现实技术的应用存在的问题

虚拟现实技术在教学中的实施虽然教学效果显著，但是也存在经费投入大、学生自主学习空间大，课堂管理难度大、对专业教师要求高等问题。笔者认为应将其与传统教学方式有机结合，不断完善教学方式与手段，取长补短，才能使其发挥出最大价值。

参考文献

[1]蒋梦雅，白洋，王彬彬.虚拟现实技术在《桥梁上部结构施工》教学中的应用研究[J].创新创业理论研究与实践，2019，10（20）：48-49.

基金项目：2019年山东省教育科学十四五规划课题《虚拟现实技术在桥梁结构工程施工课创新教学中的应用与实践研究》（项目编号：YC2019189）