中职建筑材料仿真实验教学研究

孙燕

[摘           要]  在中职院校建筑材料教学中，仿真实验教学是一种常用的教学手段，利用形象的仿真技术，将建筑材料实验原理与规范以及材料性质测试融为一体，与实物实验相比来说有独特的优势。传统的中职建筑材料课程具有局限性，主要探讨中职建筑材料仿真实验教学的流程，详细阐述仿真实验的教学设计思路、系统的构成以及使用的效果，希望能够有效提升中职建筑材料实验课程的质量，给相关研究人员以借鉴和参考。

[关    键   詞]  中职教育;建筑材料;仿真教学

[中图分类号]  G712                 [文献标志码]  A            [文章编号]  2096-0603（2020）42-0022-02

建筑材料教学内容主要包括理论以及实验两部分。建筑材料实验教学是重要的实践环节，由于外部环境因素的影响，建筑材料实验教学所占用的学时比较少，但是内容又比较多;部分中职院校资金不足，建筑材料所使用的仪器设备以及场地等资源比较有限，难以完成建筑材料实验教学目标。同时中职院校招生规模不断扩大，给建筑材料实验教学带来了更为突出的影响。因此可以将仿真实验教学方式应用于建筑材料实验中，能够有效改变传统的以灌输式为主的建筑材料实验的教学模式，有效促进建筑材料实验教学的多元化，可以在较短的时间内让学生掌握更多的建筑材料知识。

一、传统中职建筑材料课程的局限性

（一）建筑材料实验课程内容较为单一

受到课程时间以及投入的资源和资金的限制，建筑材料课程实验教学内容比较单一，所得到的实验数据量比较小，缺乏有效的对比性，与前期所学到的课堂知识难以形成融会贯通的效果，就无法与中职学生研究问题、发现问题、解决问题的能力相挂钩，难以实现建筑材料课堂教学的多元化。

（二）教学模式基本为灌输式的课堂教育模式

中职院校建筑材料实验教学基本上以老师课堂上对实验进行讲解为主，在实验课程上按照分组进行验证性实验，挫伤了学生的积极性与兴趣。

（三）建筑材料教师教学的手段比较单一

在建筑材料实验课堂上，老师基本上以实验器材作为主要的道具进行简单讲述，其中重复性的劳动比较多，只是课堂的灌输，乏味枯燥，师生之间也缺乏必要的互动。

在传统建筑材料实验课程中所存在的问题，需要引起研究人员的反思。如何借助现代化科技来有效提升学生在建筑材料实验课程中的动手能力以及发现问题、解决问题的能力，使得中职院校学生成为全面的应用型人才，是摆在中职院校建筑材料老师面前一个非常重要的课题。

二、仿真实验教学的优势

为了有效克服传统建筑材料实验教学的弊端，在有限的资源条件下，建筑材料老师可以借助计算机来完成辅助性的实验课程教学，可以将建筑材料将原来的实验室搬到机房中，让学生在电脑上完成中职院校建筑材料的基本实验，包括水泥、钢筋、混凝土、沥青等，实现利用虚代替实，利用软代替硬，然后再与实物实验相结合，能够达到事半功倍的目的，使得中职院校建筑材料实验教学有着更高的效率。建筑材料仿真实验教学与实物实验相比之间相互配合，能够扬长避短，更好地达到自身教学的目的。

（一）仿真实验具有低耗高效性

建筑材料仿真实验由计算机上实验软件来完成，每一个学生都有实验的机会，这样就解决了在传统建筑材料实验中学生多而实验装置比较少的问题，使得每一个学生都能够参与到建筑材料实验中来。传统的实物实验方法优点是学生较为直观，但是也存在材料一次性利用、投入资金也比较大的问题。对于实验的全过程以及局部实验的现象难以进行直观的展示，同时对实验的过程也难以全过程了解。但是建筑材料仿真实验的软件可以直接在计算机上通过学生来完成实验操作，这样既不需要消耗实体的材料，对仪器也没有损耗，同时对实验也可以反复进行，有利于实验结果的巩固，同时仿真实验减少了建筑材料老师前期的繁重的准备工作和对于设备的维护压力，因此建筑材料仿真实验具有低耗和高效性。

（二）仿真实验具有较为生动形象的特点

利用图文动画，向学生形象生动地阐明某一材料的性质或者是在实践中应该注意的问题，以动画的形式展示整个实验的全过程。学生在做实物实验之前，就可以对整个建筑材料实验的全过程进行全面的了解，有效提升学生进行实验的积极性，对于比较重要的实验现象进行重要的提醒，使得中职学生能够重点关注这些内容。

（三）仿真实验系统具有开放以及可开发性

建筑材料仿真实验系统具有开放性，模块系统打包之后成为可执行文件，在每个模块中具有开放的接口，有效提升了软件的适应性和可开发性。

（四）系统模块结构具有与时俱进性

仿真实验的内容并不是一成不变的，会随着课程内容的改变而不断有所增减，使用的技术更为先进，在测试中也能够增加新的题目和实验的内容。

三、仿真实验教学的流程

（一）设计思路

在建筑材料实验学习中，仿真实验是学习的重点内容。部分中职学生理论水平不扎实，在进行建筑材料实验时，由于没有做好充分的准备，或者是知识上的欠缺，而导致手忙脚乱的现象发生。当实验需要做出调整时，往往显得手足无措，并没有什么思路。在进行实物实验之前，可以先利用软件进行仿真模拟实验，利用模拟实验能够让学生清楚地明白实验的重点难点内容，熟悉整个实验的流程，明确实验的目标要求。同时根据相应的规范要求计算好理论数据，在仿真实验中录入相关数据，利用实验软件验证所得到的结果验证是否正确。这样就能够有效避免由于理论计算错误而导致的实验失败现象。在仿真实验中，可以将几种常见的情况进行分类调整，学生针对不同的情景录入相应的数据信息，得到不同的实验结果，能够灵活考验学生应变的能力。

在建筑材料实验仿真教学中，国家相关的标准以及规范主要以文本的形式附录其中;实验过程中的操作步骤可以以实际录像的形式利用视频加字幕展示给学生，然后以动画的形式进行模拟，对数学模型进行仿真，并且通过对于控制材料数据库调用来获得和实物实验相同的结果，对于结果自动进行数据处理，生成实验操作记录，并且绘制后期的曲线。仿真实验基于Windows平台，并且采用模块化结构，提升了可开发性。

（二）系统构成以及功能

仿真系统包括原理规范、材料实验的展示以及材料的模拟实验，主要包含以下几个方面的内容：第一部分是原理规范，主要介绍每一个建筑材料实验的原理、实验的依据以及操作的程序形式，可以以文本为主，主要让学生熟悉操作的总体过程;第二部分是演示性操作，是在了解实验原理的基础上给学生一个可参考性的实验步骤，采用图文混合的形式有效分解实验过程，使得初学者快速了解实验的整体流程;第三部分是视频演示，主要是采用相关实验教学的录像资料，录像资料一般采用真实设备和实物材料进行实验，以真实的图像同步展示整个建筑材料实验的全过程，主要用于辅助学生材料实验;第四部分是模拟实验。模拟实验是整个仿真实验教学的核心，主要包括中职建筑类专业所涉及的水泥、混凝土、钢筋以及沥青等材料的实验。在进行模拟实验过程中系统对实验的步骤所发生的错误随时进行指示，而且可以做到修正，利用相应的处理软件对实际数据进行自动化处理，通过模拟实验使得中职学生不但能够掌握建筑材料实验的全过程以及实验的原理，同时也能够有效把控实验仪器的操作步骤。整体的实验数据与实物数据相比具有真实性，数据处理更加规范，同时在模拟实验教学中还设置了局部放大的功能，能够让学生较为清晰地观察建筑材料在加载的过程中应力的变化。从这个意义上讲，在进行模拟实验教学时，其中一部分是优于实物实验教学的。第五部分是线上及时交流功能，学生在操作过程中遇到的难点，可以随时与老师进行交流，老师也可以通过测试题来检验学生对建筑材料实验的掌握程度。

（三）使用效果分析

建筑材料实验仿真教学能够有效调动学生学习的主动性，同时也能够缓解目前中职院校实验经费及场地不足的难题。建筑材料仿真教学实验能够满足学生的实验教学需求，利用仿真软件在计算机上进行操作，不再发生因为装置设备少而使有的学生无法进行材料实验。

建筑材料的仿真实验过程能够用生动形象的图文形式向学生阐明，能够局部放大实验过程中的现象，也可以利用三维动画的软件对实验过程进行描绘。在仿真实验教学中，能够使用的材料实验组合也比较多，使用的量能根据学生自己的设定，因此实验可以多次进行，改变了传统实验每进行一次量的改变都要重新做一次实验的弊端。学生在做过一次实验之后，也可以进行多次的仿真实验，可以选择形成不同的材料，得出不同的实验数据，有助于学生进行探究性实验。在一些传统的实物实验中，有些实验记录的时间比较长，同时仅仅是简单重复的实验操作，这种耗时较长同时操作比较简单的都可以利用仿真实验来替代，比如耗时比较长的混凝土的凝结时间测定实验，就可以利用这个思路去进行仿真模拟，来达到相同的实验效果，这样就能够有效提升学生学习的兴趣，并且寓教于乐。

四、结束语

建筑材料实验对实物资源消耗比较大，同时所占用的设备场地比较多，难以达到实验教学目标。建筑材料的仿真实验教学能够有效满足新课程教学改革的目标，打破传统实验课程所产生的弊端，将其应用于建筑材料实验中，能够有效促进建筑材料实验教学的多元化，在较短的时间内能够完成更多的建筑材料实验教学内容，让学生掌握更多的建筑材料知识，因此有着重要的现实意义。

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◎编辑 张 慧