(3)BIM技术应用虚拟仿真模块。该模块主要将BIM技术应用于土木工程毕业设计综合训练及土木工程复杂结构的综合认知训练,实现对常规综合实训中难以完成的建筑环境认知、建造模拟、构造分解及项目管理等项目的有效替代和拓展,提高学生熟练运用BIM虚拟仿真技术进行工程设计优化、协同施工、虚拟建造、工程量计算、创新工程项目管理应用的能力,培养和锻炼学生的沟通能力、团队协同创新能力,可设置如下实验:①BIM协同应用虚拟仿真实验。基于产学研合作项目,学生利用BIM软件,进行土建模型翻模、形成钢筋工程计算文件、土建工程量计算文件和土建招标控制价文件;利用BIM施工现场布置软件,设计基础、主体、装饰三个阶段的虚拟三维现场布置;利用BIM模板、脚手架设计软件,设计工程项目模板、脚手架的虚拟搭设实验;利用BIM进度计划编制软件,编制施工进度计划表,虚拟实现工程进度管理;基于BIM5D平台,开展项目施工虚拟建造实验和碰撞规避虚拟实验;最终形成涵盖建筑设计、工程量计算、工程项目施工招(投)标、协同施工、虚拟建造和工程造价管理的BIM协同应用虚拟仿真实验平台。②土木工程复杂结构BIM模型综合认知仿真实验。建立土木工程复杂结构的BIM虚拟信息模型,剖析其内部的各个系统,学生可以在虚拟环境中完成工程结构进行拆解和组装等实际动手操作训练,从而认知包括建筑结构、电力、给排水、暖通等各个专业工程的系统构成原理,并提高应用BIM工具进行辅助设计的能力。
4中心发展历程与教学成效
土木工程虚拟仿真实验教学中心发展始于1984年开始招生的工业与民用建筑专业实验室;1991年组建土木建筑系实验室;2003年,整合原有的建材、力学、土工等实验室,成立土木工程实验教学中心,由建筑工程实验室、结构工程实验室和道路交通工程实验室等建制实验室组成;2006年建筑工程实验室批准为湖南省普通高校基础课示范实验室,2009年通过评估验收;2015年1月获批国家级土木工程实验教学示范中心;2016年9月获批省级虚拟仿真实验教学中心。通过近年的建设和改革,中心主要教学成效如下:
(1)提升了学生的创新能力、专业实践能力、信息化应用能力和综合素质。近年来,土建类学生依托中心各个教学平台完成“大学生研究性学习与创新性实验计划”国家级项目10多个,省级项目60多个,校级项目100多个;参加省级以上竞赛获奖150多项,其中,在国家级竞赛中获奖20多次、省级竞赛中获奖120多次;学生参与教师的横向课题和工程实践项目200多项,累计合同金额2000多万元;学生署名发表学术论文30多篇(EI、CSCD收录多篇);参与仪器制作或专利设计多项;大部分学生获各类执业技能证书,基于土木工程虚拟仿真分析的常用软件(如Midas、YJK、PKPM、VISSIM、ANSYS等)进行辅助设计、结构计算和项目管理的工程实践能力得到增强。
(2)整合实验教学资源,提供良好实验教学平台,构建“基础型、专业型及综合型”虚拟仿真教学资源体系,覆盖建筑工程、道路桥梁工程、城市地下空间工程、岩土工程、交通工程及水利水电工程等土建类专业,克服实体实验的诸多限制,提高了实验教学质量,给学生提供从工程认知学习到专业实践、综合应用训练多层次能力提升路径,有效提升了学生的工程执业能力。
(3)借助虚拟仿真实验教学中心网络管理平台及高速的校园网络条件,土木工程虚拟仿真实验教学可覆盖到校园内的教室、学生宿舍、图书馆及校外等网络终端,将实验教学拓展到无限的网络实验空间,实现虚拟仿真教学和校外实习教学的互补,提高了土建类专业校外实习的质量,升华了实验教学理念和实验教学效果,丰富了实验教学手段,完善了实验教学体系,提高了学生自主实验学习的兴趣和解决工程实际问题的能力,拓宽了学生的专业视野;逐步形成“理论教学、实体实验教学和虚拟仿真实验教学相结合”的立体化实验教学模式,促进了实验教学管理体系的改革和实验教学队伍信息化水平的提高。
(4)提升了专业建设和社会服务水平,促进应用型人才培养,毕业生“学得好”“用得上”“下得去”“干得好”“留得住”。多家国有大中型企业主动与学校建立长期的用人关系,学生就业率高达97%以上,土建类专业办学现已形成应用型特色与品牌,被授予湖南省普通高等学校毕业生就业工作“一把手”工程优秀单位和“全国毕业生就业典型经验高校”;近年来承担20多项教学改革与质量工程项目建设工作,获得国家级教学成果二等奖1项,湖南省教学成果一等奖1项,湖南省教学成果二等奖2项;参与企业重大技术难题攻关多项,产生良好的经济及社会效益。
5结语
虚拟仿真实验教学是应用型人才培养与现代信息技术深度融合的产物。实践表明,虚拟仿真实验教学应用于土木工程人才培养,可以解决传统土木工程实践教学与现代应用型人才培养之间的一些突出矛盾。应用型高校应紧密对接产业发展和行业需求、找准学校人才培养定位、面向工程实践,校企合作开发“层次化、模块化、体系化”的土木工程虚拟仿真实验教学资源,构建“高度仿真、虚实结合、开放共享”的应用型虚拟仿真实验系统,建设“专兼结合”的“双师双能型”虚拟仿真实验管理与教学团队,依托虚拟仿真实验网络管理平台及信息化校园条件,积极开展土木工程虚拟仿真实验教学,提升学生的创新能力、专业实践能力、信息化应用能力、综合素质和自主实验学习的兴趣,提高应用型人才培养成效。