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土木工程虚拟仿真实验教学体系探索与构建

一、引言

虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设

的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物[1]。虚拟仿真实

验教学以全面提高高校学生创新精神和实践能力为宗旨，以共享优质

实验教学资源为核心，以建设信息化实验教学资源为重点，持续推进

实验教学信息化建设，推动高等学校实验教学改革与创新[2]。

西安建筑科技大学土木工程虚拟仿真实验教学中心坚持以学生为主

体，全面促进学生知识、能力、素质协调发展，理论、实践、创新全

面提高，理论教学和实验教学统筹协调，实验教学环节突出基础、突

出综合、突出开放、突出创新，突出课内课外一体教学，虚拟教学与

实体教学相结合，虚拟对象与实体对象相结合，虚拟技术与现实技术

相结合，形成以“基础—综合—研究创新”为主线的等多次、立体化、

开放式、虚实结合的教学体系。

二、虚拟仿真实验教学体系内涵

虚拟实验教学旨在培养学生的实践能力、研究能力、创新能力和综

合素质等方面，是学科专业与信息技术深度融合的产物，是高等院校

培养高素质合格人才的重要实践性环节。西安建筑科技大学土木工程

虚拟仿真实验教学中秉承“科学规划、共享资源、突出重点、提高效

益、持续发展”的理念，以共享优质实验教学资源为核心，以建设信

息化实验教学资源为重点，持续推进实验教学信息化建设，全面提升

我校学生创新精神和实践能力。

1.基本概况

西安建筑科技大学土木工程虚拟仿真实验教学中心成立于2010年

6月，是在土木工程仿真实验室(建于1982年)的基础上建立的，依托

于土木工程国家级实验教学示范中心，结构工程与抗震教育部重点实

验室以及土木工程(一级学科)博士后流动站和土木工程一级学科博士点，

“结构工程”国家重点学科，“土木工程”国家级特色专业、陕西省

特色专业，“土木工程省级”人才培养模式创新实验区等。同时作为

国家级土木工程实验教学示范中心的对外窗口，是西北地区土木工程

实验教学示范基地。

中心现有专职实验教学和技术管理人员31人，其中正高职称9人，

副高职称9人；中心人员均具有硕士学位，其中具有博士学位19人；

中心主任由国家级实验教学示范中心主任兼任，全面负责中心的日常

管理，中心实行校、院两级管理，面向全校服务。中心下设有工程结

构仿真教学室、土木工程管理仿真教学室，土木工程实验技术仿真实

验室和智能建筑与信息技术实验室，主要承担土木工程及相关15个专

业的虚拟仿真实验教学任务。

中心现有实验教学及科研用房430余m2，仪器设备140余台(套)，

总值500余万元，其中配有价值上千万元的美国CSI结构设计系列软

件SAP2000、ETABS及SAFE和SECTIONBUILDER等软件；图形工

作站主机型号DELLT7400，配置：Intel(R)Xeon(R)E5405处理器，

16GB内存，500GB硬盘，DELL液晶显示器；数据手套

5DTGlove14/W；位置跟踪器AscensionFlockofBirds；虚拟现实仿

真软件EON6.0等；中心还配有目前国际最先进的混合仿真软件

OPENSEES等虚拟仿真教学系统，使中心的虚拟仿真实验教学处于国

内土木工程实验教学领域领先水平。

2.建设理念

西安建筑科技大学土木工程虚拟仿真实验教学中心将紧贴学科发展

的现实需求，全面开展“虚拟仿真实验+校企合作实践”模式的实践教

学形式改革，注重能力培养与社会需求相结合的教学内容改革[3]。要

打破传统实验室的建设模式和思路，构建大平台、大数据、跨专业共

建、多学科协同创新的一体化实验中心设计框架，通过跨专业共建与

多学科协同创新，实现信息共享、数据互通、教学创新、技术领先、

人才培养等目的。

3.建设思路

(1)土木工程虚拟仿真实验教学中心通过提供全方位仿真性实验提升

多学科专业实验室的服务能力，提升实验教学的层次。着力将现有知

识结构层次分为单项性知识点实验、课程综合实验、专业综合实验、

模拟实习等递进层次，实现学生多视觉、多角度、多领域的掌握和学

习专业知识。

(2)土木工程虚拟仿真教学中心建设可以为教学、科研和实践有机结

合创建平台，成为产学研结合的新形式，实现多学科、多专业的交叉

融合与实践。促使实验室仿真