RPG实训平台在土木工程施工技术教学中的应用

崔秀琴，苏万鑫，曾武华，黄晶晶

（三明学院 建筑工程学院，福建 三明 365004）

“土木工程施工技术”是工程造价专业、土木工程专业学生的一门主要专业课，是通过对建筑工程各主要工种施工工艺原理和施工方法的研究，培养学生具有选择经济、合理施工方案的能力的课程[1]。土木工程施工技术所讲授的知识是应用型本科院校工程造价专业、土木工程专业的学生工作以后所需的主要专业知识，为后续的建筑工程计量与计价、毕业设计、毕业实习等课程打下良好基础。对学生的就业以及以后职业发展至关重要，因此学好土木工程施工技术课程对工程造价专业、土木工程专业的学生具有特别的意义。

1 土木工程施工技术课程教学特点和存在的问题

在土木工程施工技术课程具有综合性强、实践性强和应用性强的特点[2]。由于建筑施工课程的知识比较离散，并且与工程实际联系比较紧密，因此，学生在学习这门课程过程中，常常感到知识点较多，比较繁杂、抽象，从而产生枯燥、乏味的感觉。在以往的教学中，虽然采用了多媒体教学，增加了现场图片、视频、动画、录像等内容的比重[3]，并且达到了一定的效果，但仍存在学生参与程度相对较少、课堂互动不够、个别学生兴趣不高的问题。

为了提高教学效果，目前许多学校都建立了实验（实训）中心，这无疑方便了学生的实践教学实习。然而土木专业实验（实训）中心也存在以下问题：

⑴ 实验（实训）教学平台往往在不同时期投入不同的建设项目，从而缺乏整体可持续可扩展规划，存在重复内容，资源整合困难。

⑵ 实验（实训）教学平台教学中，学生的许多精力往往被耗费在与课程知识点不相关的具体操作过程（甚至是体力操作过程）当中，从而不能有效调动学生学习积极主动性。而且过多的强调操作技能是职业院校的培养重点，与应用型本科的培养目标不符。

⑶ 实验（实训）教学平台资源消耗相对比较大，也存在安全风险。

⑷ 教师对实验（实训）过程的跟踪定位指导困难。

随着计算机虚拟仿真技术的发展，依托虚似现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术，构建高度仿真的虚拟环境和实验对象，实现身临其境效果的辅助教学形式是解决上述问题的较佳手段[4]。目前，许多学校都建立了这种虚拟仿真实验教学中心[5-7]。

建筑工程学生RPG实训平台正是其中一种应用型本科院校在土木工程施工技术课中的比较适合的辅助教学手段。RPG即角色扮演游戏 （Role Play Game）的简称。在RPG中，通常由操作者扮演游戏中的一个或数个角色，接受来自系统发布的任务并且通过学习来完成任务。建筑工程学生RPG实训平台仿真系统具有代入感强，场景逼真，寓教于乐，互动性强、角色扮演等特点。这些特点可以很好地弥补传统土木工程施工技术课的不足，并且成本相对低廉。

土木工程施工技术具有实践性比较强的特点，非常适合运用虚拟仿真技术，并在一定程度上解决其在应用和教育当中存在的问题。因其具有投入小，维护成本低、操作简单、操作风险低的特点，也将成为实验课程设计的主要技术实现之一。

2 土木工程施工技术仿真演练中心介绍

建筑工程学生RPG实训平台是广联达公司出品的一款虚拟仿真软件。其软件包括土木工程施工技术仿真演练中心、工程识图三维仿真实训系统、房屋建筑构造仿真实训展馆、安全文明施工工地仿真实训系统等模块。每一个模块都可以做为一个独立的软件来安装、使用。该系列软件具有角色扮演、多人同时在线、多种学习模式、实训任务引导、3D/4D互动教学、趣味考核等特点。

土木工程施工技术仿真演练中心是广联达建筑工程学生RPG实训平台中的一个有关土木工程施工技术教学的模块，由学生端、教师端和后台三部分组成。

在学生端，老师可以通过任务引导学生在多人同时在线的模式下学习掌握施工工艺的操作，并完成工艺当中的考核（如图1），以及任务模式下的组队、自主考核（如图 2）。

图1 学习施工工艺的操作功能界面Figure 1 Functional interface for process

图2 学习自主考核操作功能界面Figure 2 Functional interface for learning construction learning self-assessment

在教师端，老师可通过4D微课或者边操作、边讲解模式对学生进行分解讲解工艺。老师可通过后台对学生的成绩、正确率等进行查询和导出Excel，方便老师分班级、分专业的成绩管理（如图3）。

图3 教学端成绩管理操作功能界面Figure 3 Performancemanagement function interface at the teaching end

3 土木工程施工技术仿真演练中心在教学中实践

我院2015级、2016级工程造价专业、2015级土木工程专业学生已开设土木工程施工技术仿真实训，学生通过扮演实习生角色、工作岗位角色，在自由练习模式下，学生进入学习场景，自由学习和练习，通过4D微课学习掌握相关知识点；任务考核模式下，学生按照任务引导，依次完成任务，掌握施工工艺的操作。

结合土木工程施工技术仿真实训的特点，提出任务驱动式实训教学模式。实训一般为分为实训前、实训中、实训后三个部分。

（1）实训前阶段

实训前阶段主要是教师的实训内容准备以及学生自主学习。教师根据要学习的内容选择相应的实训的具体内容、方案。教师在实训前将实训内容相关资料（视频、课件、参考书）在超星学习通平台发布。学生根据这些相关资料进行预习，对所要实训内容有一定的知识了解，以免实训时不知所措。

(2)实训中阶段

实训活动从提出实训任务开始，比如“基坑开挖的具体流程？”来引导学生进入实训主题。进入实训主题后，教师首先简要回顾一下实训主题相关的施工技术理论知识点，然后进行仿真实训阶段。首先教师采取讲解练习模式发放任务，让学生对实训主题相关知识进行练习，这是实训过程的主要阶段，同时学生问题也会比较多，教师随时进行讲解、答疑。讲解练习实训模式以后，教师发放自由练习模式实训任务，对刚才学生对所学知识点进行复习，并使学生稍微放松休息一下，控制实训节奏。最后进行任务考核模式，学生按照任务引导，依次完成任务，并且最终形成成绩单。

(3)实训后阶段

实训后进行总结、交流、反馈，进一步巩固实训效果。实训后通过超星学习通进行在线交流讨论。讨论采取主要由学生自主讨论，教师加以一定的引导方式，并指定学委进行记录和管理。

4 土木工程施工技术仿真演练中心在教学中的教学效果和存在的不足

通过前面介绍可以看到，土木工程施工技术仿真演练中心系统是一款功能比较齐全的仿真互动软件。将其应用于土木工程施工技术课程的教学中，确实可以提高学生学习建筑施工课程的学习兴趣，寓教于乐。学生在虚拟仿真系统中能够直观的看到建筑施工全过程，从而对建筑施工过程有一个直观的了解。

通过实训中对教师发放的实训任务的完成，使学生对施工过程中的施工技术的关键知识点、施工工艺、施工过程都有相当熟练的掌握。通过仿真实训以后，学生对施工现场施场的认识有明显的提高，从而为建筑工程计量与计价课程教学打下良好基础。2017年10月，2015级工程造价专业学生陈霞、黎小宁、陈珏如组队，参加了中国建设教育协会主办的全国高等院校BIM应用技能比赛中的建筑工程岗位从业技能仿真大赛，获得三等奖。2018年10月，由2015级、2016级工程造价专业学生陈霞、李钊杰、龚美琪组队，2015土木工程专业学生赖玲、林君、洪乐阳组队，参加中国建设教育协会主办的建筑工程岗位从业技能仿真大赛。获得单项第一名4项，团体奖三等奖1项。通过参加建筑工程岗位从业技能仿真大赛，参赛学生对建筑工程施工工艺掌握更加熟练，增强学生实践能力。

但在教学过程中需要注意，因为实训平台融入了RPG游戏元素，因此在使用实训平台过程中，有时学生会将注意力转移到学习以外的操作上，上课时老师要留意学生动态，及时提醒学生。

虽然土木工程施工技术仿真演练中心系统在用于土木工程施工技术课程的教学中总体的效果良好，但在教学过程中，个人体会土木工程施工技术仿真演练中心软件存在以下不足：

(1)因软件加密问题，学生端需要在实验室机房中使用，而实验室机房还要安排其他课程教学，所以学生不可能灵活安排时间来使用学生端来进行练习，从而限制了软件的使用。

(2)仿真系统虽然可以通过选择章节模块来选择教学内容，但章节模块分类仍过于粗糙。在大类下的一些小的章节内容不能取舍，从而使教学内容灵活性不够。

(3)考核内容过于偏重实际工程指标性知识，而对基本概念和基本原理内容考核不够。

(4)软件有些功能只能通过快捷键来完成，而不能通过软件界面来实现，用户友好程度还需改进。

(5)用户名最多9位字符，而一些学校的学生学号往往超过9位，从而不能用完整的学号做为用户名，使用户管理不便。

(6)学生在完成任务时不允许“出错”，学生在某一步骤出错后不会继续下一步的施工，这与实际情况有一定的差别。

5 结论

通过2015级、2016级工程造价专业、2015级土木工程专业开设土木工程施工技术仿真实训课程，将以RPG为特点的土木工程施工技术仿真演练中心模块引入土木工程施工技术课程教学中，弥补了传统课堂教学互动不足的缺点，是辅助教学手段的重要内容，实践教学手段的重要补充，使学生熟练掌握建筑工程施工岗位从业技能，增强学生的实践能力。虽然该软件存在一些缺点和不足，仍然具有很大的改进空间，但仍不失为目前应用型本科学校土木工程专业学生学习土木工程施工技术课程时的一种经济易行的教学辅助手段。