摘 要：分析了建筑材料虚拟仿真实验系统的模块和功能，在此基础上阐述了如何在建筑材料实验教学过程中应用虚拟仿真实验系统，并对教学效果进行了分析研究。旨在为高职教学实验建设提供新思路、新方法和新途径。
关键词：虚拟仿真;建筑材料实验;实验教学;应用效果
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.23.164
《教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》中指出：“人才培养模式改革的重点是教学过程的实践性、开放性和职业性，实验，实训，实习是三个关键环节。”[1]《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010～2020年）》指出：“信息技术对教育发展具有革命性的影响，必须予以高度重视。”作为提高学生职业技能的重要手段的实验实训教学，也必须应用现代信息技术加以改进，使之更适合于教学实施，提升教学质量。故虚拟仿真实验得到了大力的发展与广泛的应用。
在实验实训教学中应用虚拟仿真实验，可以促进教学模式的改革，改变传统的教学方法和手段;可以提升学生的实验实训学习兴趣;可以有效缓解实验场地、仪器设备不足引起的学生实际动手操作训练不够的矛盾;可以进一步推广虚实结合的实验实训教学理念。
1 建筑材料虚拟仿真实验系统简介
建筑材料虚拟仿真实验系统根据国家建筑材料试验相关试验规范、检测标准，国家教育部发布的有关课程与行业标准，结合专业发展趋势，完成建筑材料类课程仿真实训方案，优化课程与实训相结合的教学体系，开发仿真实训项目，培养学生规范操作的职业意识，提高学生分析问题、解决问题的应用能力。
建筑材料虚拟仿真实验软件注重教学设计，以实验活动为载体，以工作领域为学习范围，以高交互为行为导向，贯彻取样、实验、分析处理的项目教学全过程，充分展现做中学，学中做的仿真情景式教学。
建筑材料虚拟仿真实验系统主要功能见表1。
2 利用虚拟仿真实验系统开展建筑材料实验教学的实施方法
（1）坚持以建筑材料检测实际动手操作为主，虚拟仿真实验为辅。建筑材料课程作为建筑工程相关各专业的专业基础课程，建筑材料的性能检测是学生必须掌握的一项必备能力。通过建筑材料性能检测试验，使学生掌握建筑材料的验收，储存和运输等方面的基本知识和方法;具有进行建筑材料试验、检验及其质量评定的基本技能。
在建筑材料性能检测试验教学过程中，我们根据实验课程的教学要求，坚持以学生实际动手操作进行试验的传统教学模式为主，以在计算机上进行虚拟仿真实验为辅，采用虚实结合的实验教学手段，以更好地实现教学效果。
（2）虚实结合开展建筑材料实验教学的实践。虚拟仿真教学属于现代教学模式，与传统教学模式不同。两者的区别体现在教学指导思想、教学理论依据、教学着眼点和教学手段上。传统教学模式是一种基于老师为中心的“传递—接受”模式，而虚拟仿真教学是一种基于学生为中心的“探究—发现”模式[2]。
课程教学的基本程序是课前预习（包括复习旧课）—课堂讲授新知识—课后复习及练习检测。传统现场实操实验教学和虚拟仿真实验教学在这三个阶段发挥的作用是各有优劣的。在进行课程教学设计时，不能为使用虚拟仿真教学而使用虚拟仿真教学，而应该充分考虑这两种教学方法各自的优缺点，合理安排教学内容和教学方式，充分发挥两种教学方法的优势，提高教学质量。
1）课前预习阶段。传统的实验教学环节中，往往只重视实验过程的实际动手操作环节，而现实的建筑材料性能检测不仅仅只包含动手实验过程，还包括材料的现场取样、送检等重要环节，而这些环节在传统课堂中基本无法呈现。故在课前预习阶段，要求学生利用虚拟仿真实验系统，通过动画展示的虚拟情境，了解现场背景、现场取样及送检的实际情境，对建筑材料性能检测的相关程序有一定了解。同时，要求学生在预习阶段，必须通过虚拟仿真实验系统，掌握本试验的目的及试验标准。利用虚拟仿真实验系统丰富的图文、动画手段，初步了解所使用的实验仪器设备，初步进行虚拟仿真操作，遇到问题可寻求老师的指导。
2）虚拟仿真课堂教学。在进行了课前预习的基础上，由教师组织，利用计算机开展虚拟仿真的课堂教学。在老师的引导下，首先利用虚拟仿真实验系统的演示功能，观看整个实验过程的开展情况，做到对实验过程的初步认知。然后利用虚拟仿真实验系统的操作功能，用互动式的三维动画模式，进行互动的实验操作，按规范要求，按步骤地进行虚拟操作，进一步加深对实验过程的了解与掌握。在此过程中，教师通过巡视、观看学生操作过程，了解学生对实验的掌握程度。学生可在计算机上重复进行训练，提高实验操作的熟练度。完成虚拟仿真实验操作后，在老师的指导下，利用虚拟仿真实验系统展示真实的实验报告，教会学生识读实验报告、填写实验报告。
3）实验室实操教学。在进行虚拟仿真实验教学完成的基础上，利用实验室进行实际动手操作教学。因为已经利用虚拟仿真实验系统进行了课前预习及课堂仿真教学，故在实验室实操教学中，对实验设备的介绍、实验过程的讲解、老师演示等环节都可以大大节约教学时间，把更多的教学时间用来给学生进行实际动手操作。
4）课后复习。在完成传统实验教学需完成的实验报告基础上，可以利用虚拟仿真实验系统，进行模拟考核，并可进行答题回顾，及时回看答题情况，查漏补缺。对在实际操作过程中不熟练甚至是错误操作，可以利用虚拟仿真实验系统，反复进行虚拟操作，进一步提升操作能力。
3 虚拟仿真实验系统的教学效果分析
利用虚拟仿真实验系统，虚实结合开展建筑材料实验教学，已经在工程造价、城市轨道交通工程技术等多个专业的建筑材料课程中实施。为检验教学效果，对随机的100名学生进行了问卷调查。
通过对调查问卷进行整理分析，有如下结论：
24%的学生认为虚拟仿真实训对实验教学效果有很大帮助，73%的学生认为有一定帮助，2%的学生认为帮助不大，1%的學生认为没有帮助。可以看出，绝大多数学生对虚拟仿真实验的认可度还是比较高的。
在对虚拟仿真实验系统的功能性调查中，86%的学生认为仿真实验对实验教学的作用更大，而只有14%的学生认为虚拟情境和模拟考核发挥更大作用。说明学生在实验教学中，还是更看重与实验过程的理解和掌握。
在针对实验教学方式的有效性调查中，虚拟仿真实验、教师现场演示、书本文本介绍三个选项中，92%的学生选择了教师现场演示，8%的学生选择了虚拟仿真实验，没有选择书本文本介绍的。说明虚实结合开展实验教学时，必须坚持以实际动手操作为主，虚拟仿真实验为辅。
4 结语
虚拟仿真实验系统对提高建筑材料实验教学效果起到了积极的作用，对提高学生学习兴趣、丰富实验教学手段等方面都发挥着重要作用。在实验教学开展过程中，需进一步完善虚实结合的方式与手段，以提高建筑材料实验教学的教学质量和学生的动手实践能力。
参考文献：
[1]秦溱.论虚拟实训的价值[J].高教论坛，2012（04）：92-93.
[2]李雄，孙路遥.虚拟仿真教学的内涵、设计及应用[J]，中国教育信息化，2019（03）：21-24.
作者简介：周昕（1977-），男，江苏宿迁人，硕士，讲师，研究方向：建筑材料。