仿真模拟技术在建筑材料实验教学中的运用

王展

[摘 要] 建筑材料模拟仿真实验教学是许多中职院校采用的一种教学方法，该方法利用仿真模拟技术，形成了集原理规范、实验演示、测试习题等为一体的有机系统，具备了一些替代甚至超过实物实验的新功能。通过多年的实践教学研究，发现在教学过程中运用此系统，对提高实验教学效果，解决当前建筑材料实验教学的问题具有重要的作用。

[关 键 词] 仿真模拟技术；建筑材料实验教学；中职

[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2017）32-0173-01

目前，建筑材料课是我国工科院校土木和建筑类专业学生必修的专业基础课。该课程不仅要求学生掌握一定的理论知识，更需要具备较强的实验操作能力，因此在该学科的科目设置方面设置一定数量的实验教学课程符合职业学生的培养目标。目前，我国的建筑材料课实验教学方面取得了显著的进步，但也存在着诸多的弊端，如实验项目多、消耗大、费用多、占用场地较多等，该弊端的出现与建筑材料的多种类和建筑材料实验具备多样性和破坏性紧密相关。针对这些问题，将计算机仿真模拟技术应用在建筑材料实验教学中是该行业教师多年实践和研究的重要成果，该方法可以改变传统的以灌输式为主的建筑材料实验教学模式，使实验方法更丰富，对提升课堂教学效率，助力学生轻松掌握更多的知识和技能具有重要作用。

一、建筑材料实验教学仿真模拟技术概述

建筑材料模拟仿真实验教学是实验教学的新方式，通过对建筑材料实验场地的转换，即从实验室搬到机房，来完成实验教学的目的。该教学系统使学生在局域网上也可以做水泥、沥青等多种建材实验，改变了传统的实验方法，实现了以虚拟代替实物的操作。在教学过程中，将该教学系统与真实的实物实验相结合，使建筑材料实验教学迈入了新的发展阶段。

建筑材料模拟仿真系统具有诸多的优势，如功能齐全，具有实验原理、数据处理工具等功能，其系统内容不论是广度和深度都非常契合建筑材料实验教学大纲的基本要求。除此之外，建筑材料涉及的众多实验项目均可通过该系统来完成。集众多优势为一身的建筑材料模拟仿真系统不仅可以取代甚至超过传统的实物实验，甚至还能培养学生的动手能力和创新能力。

二、仿真模拟技术在建筑材料实验教学中的运用

仿真模拟技术在建筑材料实验教学中的运用主要是通过仿真模拟系统来实现，该系统主要是由原理规范、实验演示、模拟实验等模块组成。通过研究发现，仿真模拟系统建立了辅助教学和即时交流的新模式，这对提升学生学习兴趣和课堂教学效率具有举足轻重的作用，因此受到了各中职院校的极大重视，其具体运用可分为以下几个方面：

（一）原理规范文本解读

每个实验都要讲求科学的方式方法，因此中职土木和建筑类专业学生在运用该系统进行实验前，教师会要求学生通过主界面，观察其主要的运用程序，之后便选择进入原理规范文本解读模块，该模块内容包括每个实验的实验原理、实验步骤等，通过阅读文本形式的原理规范，使学生在实验操作前更加有的放矢。

（二）模拟实验的强大优势

模拟仿真系统最核心的功能便是模拟实验，这也是其存在的基础。集多种建筑材料为一体的互动实验是该模块的重要实验形式之一，其建筑材料主要包括沥青、钢筋、水泥等，以如此多样的建筑材料进行实验，为中职学生日后从事该方面的工作打下了坚实的基礎。在模拟实验过程中，系统会对实验步骤的错误之处进行处理，通过模拟实验，学生不仅掌握了实验原理、实验步骤，也对仪器操作更为熟悉和了解，其通过对错误之处的查漏补缺，逐渐掌握仪器的使用方法。如，对最常见的建筑材料——钢筋进行实验，教师可将学生分为两组，一组为仿真模拟实验，一组为实物实验。模拟仿真实验小组的学生进入模拟界面后，可对钢筋进行各种变形实验，如拉伸或弯曲，在拉伸过程中，教师引导学生观察系统数据的变化情况，随着荷载数据的加大，其应力——应变图也在发生变化，学生通过观察可以发现，其数据与实物实验小组得出的数据相吻合，由此可见该系统不仅可以保持实验数据的真实性，其数据处理也呈现出规范化特点。除此之外，该系统还具有对局部进行放大的功能，使学生可以观察到实物实验肉眼所不能见的现象，如挂件在加载过程中的变形情况等。此外，教师还可对两组学生实验操作的难易程度及对材料的使用耗损等进行对比，可发现系统仿真教学系统的优势之处。

（三）创新了辅助教学方式和即时交流的功能

中职学生在实验操作过程中，如遇到疑难点可与学生进行交流或向老师请教，老师也可以通过发送测试题来检验学生的掌握程度，该模块创新了辅助教学方式和即时交流的功能，提高了建筑材料实验教学的有效性。

三、小结

通过笔者多年的研究，随着仿真模拟技术在建筑材料实验教学中运用成熟度的提升，其对解决当前建筑材料实验教学的问题起到了药到病除的作用，通过对该系统的运用，不仅调动了学生的学习积极性，还对当前实验经费和场地不足提供了解决方案，对实验教学顺利开展具有重要意义。

参考文献：

[1]骆艳洁，刘延俊.液压传动辅助多媒体实验探讨[J].液压与气动，2012（8）：8-10.

[2]李金云.浅谈高校化工原理实验教学中的计算机辅助教学：仿真实验[J].潍坊学院学报，2012，2（2）：103-104.