虚拟仿真实验教学中心建设必要性

 

虚拟仿真实验室是虚拟现实技术应用研究的重要载体。随着虚拟实验技术的成熟，人们开始认识到虚拟仿真实验室在教育领域的应用价值，它除了可以辅助高校的科研工作，在实验教学方面也具有如利用率高，易维护等诸多优点。近年来，国内的许多高校都根据自身科研和教学的需求建立了相应的专业虚拟仿真实验室。

 

国务院住建部发布的《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》将BIM技术作为行业“十二五”信息化发展的重点之一。

 

我国《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》（教高〔2012〕4号）提出，“加强实验室、实习实训基地、实践教学共享平台建设，重点建设一批国家级实验教学示范中心、国家大学生校外实践教育基地、高职实训基地。加强实践教学管理，提高实验、实习实训、实践和毕业设计（论文）质量。”等强化实践育人环节的措施。

 

《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》也指出，“建设仿真实训基地等信息化教学设施，建设实习实训等关键业务领域的管理信息系统，建成支撑学生、教师和员工自主学习和科学管理的数字化环境。”

 

随着我国高等教育体制的深化改革以及招生规模的不断扩大，学生规模急剧膨胀的普通高等院校普遍陷入实验教学的困境，实验室建设规模严重滞后于迅速膨胀的学生规模。如果仍然采用传统的实验教学方法，不仅要耗费巨额资金来扩大实验室的建设规模、增添大量的仪器设备，而且也要扩大实验管理人员以加强实验管理环节，尽量避免仪器设备磨损造成的经济损失，保证实验教学秩序良好进行。

 

现有的建筑与土木工程实验教学体系和教学手段已难以满足高质量建筑与土木工程人才培养的需要，这是因为：部分建筑与土木工程实验项目具有高危、高成本、高消耗或极端环境，具有不可及或不可逆的操作特点，如建筑施工模拟仿真系统、火灾疏散演示设计模拟仿真系统、城市给水处理仿真（污水处理工段仿真、污泥处理工段仿真、活性污泥单元工艺仿真、消化池单元工艺仿真、初沉池单元工艺仿真、氧化沟单元工艺仿真等）、城市排水处理仿真（给水工艺全流程仿真、V型快滤池单元工艺仿真等）、污染物迁移仿真、给排水管道系统仿真教学实验课程，由于高校受条件限制，依靠常规的实验设备又无法开展实验教学工作，对学生掌握相关的知识和技能带来很大的不便，而建设建筑与土木工程虚拟仿真实验室，就可以完全实现上述实验项目，拓展学生的知识面。

 

建设建筑与土木工程虚拟仿真实验教学中心，可达到教学互动、资源共享、不受时空限制、全天候的信息化实验教学目的，每年受益学生约3500人次，对提高我校及周边高校建筑与土木类人才培养质量起到了很好的促进作用。

1）开放性

虚拟实验可以彻底打破空间的限制，在任何地点任何时间给任何实验者提供学习、工作和研究的实验场所的虚拟实验室，便于实验教学和科学研究的进行。

2）经济性

虚拟设备不存在磨损、破坏问题，可反复使用，既满足了教学要求，又能节省实验经费、提高办学效益。

3）灵活性

虚拟实验室尽量采用易扩充、易维护的组件。用户可根据自己的实验需要构造新的实验模块、添加新的实验仪器或在已有的功能模块的基础上用改进、组合或混合方法构建新的模块。

4）安全性

对一些危险性比较高的实验，对高危险、高成本、破坏性或极端环境的实验，可在虚拟实验室完成。

5）交互性

在虚拟实验中实验者可根据自身的要求利用虚拟实验室提供的虚拟器件搭建、设计具体实验，同时在实验中提供控制实验的过程并对实验者的操作提供反馈信息。

6）抗干扰性

可以避免硬件实验带来的实验目的的无关的干扰，如接触不良、仪器故障等所造成的影响。