1)实验效果
在土木工程虚拟仿真实验教学平台上,使得学生有身临其境的感觉,真实性强,虚拟教学可以实现现场实习的教学目的。通过将实验内容和表现形式生动立体化设计,与学生形成良好的互动模式,以此达到传授学生知识、提高学生能力、拓展学生视野的实验目的。在本实验项目中,需要学生掌握构件与仪表的选择及布置、学会仔细观察构件的破坏形态及裂缝发展过程,了解半刚性钢框架的受力破坏特点,以及抗震性能,结合实验与工程实际,讨论如何合理设计钢框架。
通过三维立体化实验展示可以极大地拓展学生视野,使学生对半刚性钢框架拟静力试验有更全面更生动的认识。实验内容立体化设计包括点与面相结合,既要展示整体过程,又要突出重要细节;虚与实相结合,采用虚拟仿真技术展示实际应用场景和过程;实验与演示相结合,既有实验操作来锻炼学生的实验技能,又有应用演示来增强学生的直观了解和兴趣;主动传授与引导思考相结合,通过知识介绍和问答形式直接传授原理方法与基本知识,通过设置实验环节引导学生主动思考和分析问题。
通过虚拟仿真技术、动画技术、实物展示技术等多样化表现形式,提高实验项目的直观展示性和参与互动性。教学实践表明,该虚拟仿真实验教学方法,可以最大限度地激发学生的学习兴趣和探索欲望,具有良好的实施效果。
学生通过完成教学项目,能有效调动学习的积极性,既掌握实践技能,又掌握相关理论知识,既学习了课程,又学习了工作方法帮助解决问题能够充分发掘学生的创造潜能,提高学生解决实际问题的综合能力。
2)实验效果
(1)创造与实际环境相似度非常高的环境,有利于学生快速学习。依托虚拟仿真、人机交互技术建立起来的虚拟体验系统,可以逼真的模拟土木工程实验操作的流程。高度逼真的体验环境,使得学生能够获得生动直观的感性认识,增进对抽象的原理的理解。
(2)节省时间和成本。比起传统的实物实景教学以及单纯的实物现场实习或体验,虚拟仿真系统能够大大缩短建立实物和获取环境的时间,而且一套虚拟仿真系统可以多人同时、多次使用,实现在更短的时间和更小的成本内培养更高素质人才的目标。
(3)增加安全可靠性。虚拟仿真系统使得体验过程不再带来人身伤害和环境危害,也不会浪费任何财力、物力,体验者可以通过虚拟仿真熟练掌握知识原理和操作流程,这种过程还可以无限制的进行重复,强化知识学习过程。
(4)手段新颖,直观性强,学生学习兴趣高。采用3D仿真技术,模拟真实操作环境,实现人机交互操作等,都能在虚拟的三维现实环境下,实现协同模拟操作。该系统采用虚拟现实、3D动画、人机交互等先进技术,手段新颖,直观性强,能达到良好的教学效果。