基于新工科背景的高校測(cè)繪工程中虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用研究

周晨虹

摘要：伴隨工業(yè)化進(jìn)程加快的大環(huán)境下，社會(huì)對(duì)各類(lèi)測(cè)繪人才需求不斷增加。面對(duì)新工科發(fā)展形勢(shì)，如何轉(zhuǎn)變測(cè)繪工程教學(xué)形式、創(chuàng)新專(zhuān)業(yè)教學(xué)方法，提升測(cè)繪人才的工程實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐能力，成為高校面臨的重要挑戰(zhàn)。通過(guò)實(shí)現(xiàn)虛擬仿真技術(shù)與測(cè)繪工程教學(xué)的融合，能夠?qū)⒁痪€工程場(chǎng)景、項(xiàng)目實(shí)例引入教學(xué)中，降低學(xué)生認(rèn)知、理解難度?；诖耍疚慕Y(jié)合測(cè)繪工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)實(shí)際，重點(diǎn)分析虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用策略。

關(guān)鍵詞：新工科;高校測(cè)繪工程;虛擬仿真技術(shù)

在數(shù)字化時(shí)代下，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成為助力工程教育改革的利器，為培養(yǎng)擁有卓越工程實(shí)踐能力人才提供了技術(shù)支持。在當(dāng)前測(cè)繪工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)中，存在大量原理性、實(shí)踐性強(qiáng)的知識(shí)，只有重視實(shí)物演示、實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生結(jié)合工程參觀情況、生產(chǎn)實(shí)習(xí)所見(jiàn)，才能順利理解相關(guān)工程原理、工程應(yīng)用實(shí)例和技術(shù)。但是，上述實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)容易受儀器設(shè)備、實(shí)踐場(chǎng)地的影響，學(xué)生很難真正了解具體工程技術(shù)。而基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持，教師可將測(cè)繪工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)與虛擬仿真技術(shù)結(jié)合起來(lái)，不僅能夠全面呈現(xiàn)相關(guān)實(shí)景，幫助學(xué)生理解原理，還能有效降低教學(xué)成本，保證理論和實(shí)踐教學(xué)的安全性?；诖?，本文結(jié)合測(cè)繪工程專(zhuān)業(yè)實(shí)際，探索虛擬仿真教學(xué)策略。

一、開(kāi)發(fā)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源

測(cè)繪地理信息能夠?yàn)榻處熖峁┐罅块_(kāi)放性的軟件，憑借這些開(kāi)源軟件，教師可結(jié)合專(zhuān)業(yè)課程修改軟件，為教學(xué)演示提供豐富的資源。以全站儀模擬器為例，專(zhuān)業(yè)教師可結(jié)合課程教學(xué)需求，選取不同型號(hào)的模擬器，組織學(xué)生操作儀器積累操作經(jīng)驗(yàn)，提升其操作熟練度。同時(shí)，憑借高校測(cè)繪工程專(zhuān)業(yè)的發(fā)展特色，教師可積極轉(zhuǎn)化現(xiàn)有科研成果，如工程項(xiàng)目類(lèi)、軟件類(lèi)成果。通過(guò)修改和轉(zhuǎn)化，形成適用于專(zhuān)業(yè)教學(xué)的虛擬仿真教學(xué)資源、軟件系統(tǒng)。在當(dāng)前諸多大型工程監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中，多需要遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的支持，形成了一系列監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。對(duì)此，教師可通過(guò)校企融合、產(chǎn)學(xué)融合途徑，獲取一批真實(shí)的項(xiàng)目數(shù)據(jù)，為虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供保障。

二、運(yùn)用虛擬技術(shù)仿真實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景

在運(yùn)用虛擬技術(shù)開(kāi)展測(cè)繪工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)活動(dòng)時(shí)，教師需要運(yùn)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為學(xué)生提供模擬真實(shí)項(xiàng)目的場(chǎng)景，使其能夠結(jié)合理論去展開(kāi)操作，為專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)提供豐富實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)資源。在虛擬技術(shù)的支持下，學(xué)生可獲取與理論知識(shí)對(duì)應(yīng)的實(shí)踐項(xiàng)目，根據(jù)虛擬軟件呈現(xiàn)的動(dòng)畫(huà)內(nèi)容、教師的原理解析，自主學(xué)習(xí)、了解動(dòng)畫(huà)中的概念，加深對(duì)項(xiàng)目知識(shí)的印象。同時(shí)，教師也可發(fā)揮Web技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，引入開(kāi)放式虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，組織學(xué)生建立虛擬測(cè)量小組，以虛擬的方式完成相關(guān)測(cè)量任務(wù)。比如，教師可綜合運(yùn)用3dsMax、VRML編程語(yǔ)言，以建模的方式構(gòu)建真實(shí)場(chǎng)景。這樣，在虛擬技術(shù)提供的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景中，學(xué)生可直觀感知虛擬工程環(huán)境，明確專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，在教師的幫助下實(shí)施實(shí)驗(yàn)步驟，提升自身學(xué)習(xí)效果。

三、實(shí)施理實(shí)虛擬一體化教學(xué)

在測(cè)繪工程專(zhuān)業(yè)課程中，諸多基礎(chǔ)知識(shí)和原理與空間信息相關(guān)，若直接分析和闡述原理性?xún)?nèi)容，學(xué)生很難從多角度想象和聯(lián)想。通過(guò)引入虛擬軟件，教師可專(zhuān)門(mén)構(gòu)建虛擬空間環(huán)境，一邊呈現(xiàn)虛擬交互動(dòng)畫(huà)，一邊呈現(xiàn)基本原理、空間關(guān)系，幫助學(xué)生降低學(xué)習(xí)困難。同時(shí)，對(duì)于存在一定危險(xiǎn)性的項(xiàng)目，如變形監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，若仍按照工程參觀的方式，不僅很難在有限時(shí)間內(nèi)獲取數(shù)據(jù)，還會(huì)影響項(xiàng)目施工。為了打破實(shí)踐教學(xué)的限制，教師可引入工程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)室服務(wù)器的對(duì)接，在校內(nèi)分析現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為學(xué)生學(xué)習(xí)提供仿真教學(xué)實(shí)例。例如，教師可結(jié)合區(qū)域內(nèi)施工項(xiàng)目，通過(guò)校企合作渠道獲取相關(guān)項(xiàng)目資源，利用軟件系統(tǒng)獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以虛擬的方式獲得施工平面，讓學(xué)生能夠接觸和了解項(xiàng)目變形監(jiān)測(cè)的實(shí)際數(shù)據(jù)，提升理實(shí)虛一體化教學(xué)成效。

四、運(yùn)用虛擬技術(shù)延伸工程資源

在測(cè)繪工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)中，高?？蒲腥藛T、教師應(yīng)加強(qiáng)聯(lián)系與合作，共同引入先進(jìn)的虛擬技術(shù)，再將測(cè)繪工程前沿的技術(shù)融入虛擬仿真教學(xué)中，轉(zhuǎn)化為課程教學(xué)資源。這樣，在專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)中，行業(yè)人員、科研人員和教師可共同融合行業(yè)知識(shí)、教學(xué)內(nèi)容，形成一批拓展類(lèi)的線上虛擬課程，為工程測(cè)量教學(xué)提供條件。同時(shí)，教師可聯(lián)系行業(yè)人員，結(jié)合航空測(cè)繪、雷達(dá)仿真實(shí)驗(yàn)、洞穴激光測(cè)量等課程，開(kāi)發(fā)微課程，為學(xué)生課外學(xué)習(xí)提供資源。其中，在拓展相關(guān)課程時(shí)，教師應(yīng)抓住重點(diǎn)、難點(diǎn)，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、虛擬技術(shù)呈現(xiàn)，為設(shè)計(jì)工程教學(xué)資源、培養(yǎng)卓越工程人才提供條件。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，虛擬仿真技術(shù)與高校測(cè)繪工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)的融合，影響著專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)改革、學(xué)生理論認(rèn)知能力、工程實(shí)戰(zhàn)能力。因此，教師應(yīng)認(rèn)識(shí)到虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，通過(guò)開(kāi)發(fā)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源、引入虛擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景、實(shí)施理實(shí)虛一體化教學(xué)、延伸虛擬教學(xué)資源等方式，優(yōu)化傳統(tǒng)教學(xué)的現(xiàn)狀，以直觀、形象的方式開(kāi)展理論和實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力，促使其成為符合新工科測(cè)繪工程要求的人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]齊慶會(huì).虛擬仿真技術(shù)在測(cè)繪工程學(xué)科教學(xué)中應(yīng)用研究[J].測(cè)繪與空間地理信息，2020，43（6）：40-43.

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