摘  要：土木工程施工实训教学一直面临诸多现实难题，如实训场地紧张、高危工序实操风险高、教学成效评价标准缺失等。本研究引入虚拟仿真技术，搭建全新混合式实训教学模式，同步优化实训内容框架与多维度评价机制，并从校企协同、区域化资源共建共享、教师数字化教学能力三个方面入手，给出土木工程基于虚拟仿真技术的施工实训教学改革路径，以及促进土木工程施工实训的数字化转型，为应用型土木工程专业人才的培养筑牢实践教学根基。

关键词：虚拟仿真技术；土木工程施工；实训教学；教学改革

一、引言 

土木工程施工实训是连接专业理论知识与工程现场实践的关键纽带，也是培育应用型土木工程人才的重要途径[1]。现阶段，我国基础设施建设行业正朝着高质量发展方向迈进，行业对从业者的实践操作能力、工程职业道德与创新思考能力的要求也在不断提高。但当前土木工程施工实训教学仍存在诸多明显短板，直接影响实训教学质量，一定程度上阻碍了应用型人才的培养[2]。本研究将虚拟仿真技术融入土木工程施工实训教学，从教学模式构建、实训内容设计、评价机制完善三个方面探索改革方向，并进一步从行业协同配合与教学资源建设的角度，分析改革落地的路径，以期为其他工科类实训课程的优化升级提供参考。

二、当前土木工程施工实训教学存在的问题

（一）场地资源短缺

从实训资源配置的整体情况来看，多数高校都存在实训场地与专业设备同时紧缺的现实状况，现有规模有限的实训基地难以承载大批量土木专业学生同时参与实训教学的实际需求，多数院校只能采取分组轮流实训的授课方式，大幅压缩了学生实际动手操作的有效时长，也让学生难以完成完整连贯的专业技能训练流程；市面上各类大型施工机械有着偏高的购置费用与昂贵的后期养护开支，高校办学经费很难支撑大批量设备的采购投放，只能保留少量的设备存量，直接减少了每位学生可以上手实操的练习机会，很多专业核心设备的操作流程只能依靠教师现场示范讲解，学生缺少独立亲身动手练习的充足条件，很难在有限课堂时间里熟练掌握设备运行与规范操作的核心要领，也会间接影响后续专业实践能力 的稳步提升。

（二）实训内容脱节

实训内容与行业发展存在明显脱节，传统实训课程多聚焦于基础施工工序的讲解与模拟，对装配式建筑施工、绿色施工技术、BIM技术等行业前沿内容涉及较少，导致学生所学知识与岗位实际需求存在偏差，毕业后需要很长时间的岗前培训才能适应工作要求。同时，实训内容重流程模仿、轻原理探究的问题突出，学生只能机械记忆施工步骤，对操作背后的工程力学原理、结构设计逻辑理解不深，难以形成解决复杂工程问题的能力，在面对实际工程中的突发情况时往往束手无策。

（三）高危工序受限

安全风险的管控矛盾成为实训教学的突出难题。土木工程施工中的高空作业、深基坑支护、焊接作业等高危工序，由于存在较高的安全隐患，在实训环节被严格限制甚至取消，学生无法全程参与完整施工流程的训练，导致这块训练缺失，技能体系存在短板。即使有部分院校尝试开展此类工序的实训，也因为安全防护措施的限制，难以让学生充分体验真实施工场景中的操作要点，实训效果大打折扣。而传统实训的安全警示教育多以理论讲解为主，缺乏沉浸式体验，学生的安全责任意识难以真正树立。

（四）教学组织与评价机制不完善

在教学组织上，由于学生人数多、实训场地分散，教师无法对每个学生的操作过程进行实时指导和纠正，只能采取集中演示、统一要求的粗放式教学模式，不能满足学生的个性化学习需求，一定程度上影响了教学效果。在评价机制上，传统实训评价多以最终的技能操作结果为核心，采用单一的考核方式，缺乏对学生学习过程、理论知识掌握程度、职业素养养成等方面的综合考量。评价标准模糊、量化程度低，难以客观、准确地反映学生的实际能力水平，也无法为教学改进提供科学依据。

三、虚拟仿真技术适配土木工程施工实训

教学的核心优势

虚拟仿真技术融合了计算机图形学、虚拟现实、增强现实等多项前沿技术，能够搭建起高度贴近现实状态的工程施工虚拟实训环境[3]，这项技术本身也和土木工程施工实训教学有着天然的契合度与适配度，当下土木工程专业办学规模持续扩大，传统线下实训还普遍存在场地扩建难度大、大型设备采购维护成本偏高、高危工序难以组织全员实操练习等现实痛点，而虚拟仿真技术的应用恰好可以化解这类教学瓶颈，丰富土木工程施工实训的整体教学形式，拓宽实训教学的覆盖范围。

第一点，虚拟仿真平台能够完整还原土方开挖、混凝土浇筑、钢结构安装等多种典型施工场景，学生借助普通终端设备就能随时开展常态化实训练习，彻底打破实体实训场地空间、大型施工机械设备数量带来的各类束缚；虚拟仿真场景还具备重复利用和持续迭代升级的优势，既提升了各类实训物资的利用效率，又缩减了实训环节耗费的时间投入与物资开支，还能有效化解各大高校实训资源长期紧缺的现实难题，让有限的教学资源发挥出更大的育人价值。

第二点，虚拟仿真技术可以构建出高空焊接、深基坑支护等危险施工工序的零风险操作空间，完全规避实体现场操作潜藏的各类安全隐患，学生能在虚拟环境里反复演练专业核心操作流程，熟练吃透各类高危施工工序的实操技巧与规范要求，还能从源头杜绝真实实训场景中安全事故的发生概率，进一步拉高整体实训环节的安全保障程度，也给专业实训教学留出更大的实操探索空间。

第三点，虚拟仿真平台自带智能纠错和学习数据追踪记录的相关功能，能够实时捕捉学生实训操作里出现的偏差与失误细节，同步给出针对性的整改建议与规范操作指引；平台还能结合每位学生原有学习基础和日常学习的进阶节奏，精准推送适配自身能力层次的专属实训任务与学习内容，有效弥补传统实训一刀切统一化教学模式存在的明显短板，充分满足不同基础、不同进度学生的个性化学习成长需求，助力分层化教学在实训课堂落地实施。

四、基于虚拟仿真技术的土木工程施工实训

教学改革模式

（一）混合式实训教学模式的构建逻辑与实施框架

为了解决传统实训中理论与实践脱节的普遍问题，本研究设计了一套混合式实训教学模式。这一模式包含三个阶段：先在虚拟仿真中预演，再到现场动手实操，最后回到虚拟仿真中进行复盘。在教学实施过程中，虚拟仿真预演阶段，教师会在平台上传施工原理、操作规程等学习资料，学生通过自主完成虚拟施工全流程，进行预演训练。系统将自动记录操作数据，并生成相应的预习分析报告。进入现场实操阶段后，教学重点转向对学生解决实际问题能力的个性化培养。教师会依据预习报告中反映的典型问题，如钢筋绑扎间距不准、混凝土振捣方式不当等，进行集中演示与讲解，并针对不同学生的具体情况开展个别指导。最后的虚拟仿真复盘阶段，学生需在平台上对照虚拟预演和现场实操的流程差异，分析实操中出现问题的原因，并通过重新模拟优化施工方案。

（二）实训教学内容的数字化重构

面向土木工程施工行业的实际用人需求，对照课程教学标准，本研究引入虚拟仿真技术，对现有实训教学内容实施数字化重构，最终搭建起核心工序与前沿技术两大模块组成的实训内容体系。核心工序模块依托虚拟仿真技术，把基础施工、主体结构施工、装饰装修施工等传统工序的操作细节完整还原出来，帮助学生真正掌握各项施工要点。前沿技术模块则将装配式建筑施工、绿色施工、BIM技术应用等行业前沿内容纳入教学实训范畴，比如对装配式构件的吊装、拼接与灌浆全过程进行模拟，让学生直观掌握这类新型施工技术的具体应用方法。传统实训教学多偏重操作流程的讲解，对背后的工程原理有所忽略，这正是本次实训内容数字化重构需要解决的问题。借助虚拟仿真技术的可视化特性，学生不仅能熟练掌握施工的具体步骤，还能进一步理解每步操作对应的工程原理。

（三）建立知识能力素养多元评价体系

本研究搭建起知识、能力、素养三位一体的实训效果多元评价体系。知识维度的评估主要针对施工规范、工艺原理等核心理论内容设计考题，以此判断学生对基础理论的掌握程度。能力维度的评价则采用虚实结合的思路，既提取虚拟操作过程中的客观数据，比如操作正确率、工序完成效率这类关键指标，同时也结合现场实操表现，重点关注学生工艺执行的精准度以及实际问题的处置能力，通过两方面内容的综合研判得出能力评价结果。至于素养维度，评价的落脚点放在职业素养培育上，围绕团队协作能力、安全责任意识与工匠精神等核心素养，整合小组互评、教师评价以及企业导师反馈的意见，最终形成全面客观的素养评价结论。

五、虚拟仿真技术赋能实训教学改革

的实施路径

（一）完善校企协同的实训资源开发机制

虚拟仿真实训资源的品质好坏，直接关系到教学改革实践的最终成效，而校企协同的合作模式，恰好是提升这类资源实践应用价值的核心路径。高校应当主动对接本地施工企业，建立深度融合的合作关系，借助企业长期积累的工程实例与技术储备，一起研发贴合行业实际的虚拟仿真实训项目。企业在建的市政工程、房屋建筑工程等真实项目，都可以转化为虚拟实训场景，让学生直面工程现场的各类实际问题，像复杂地质条件下的基础施工技术要点、高层建筑钢结构安装的操作规范，都能在虚拟场景中得到呈现。同时，邀请企业一线工程师深度参与虚拟实训内容的设计与审核，能保障实训内容和行业现行标准、岗位实际需求精准对标。

（二）打造区域化虚拟实训资源共建共享平台

单所高校在人力、技术及资金等资源建设上存在局限，推动区域内高校搭建虚拟实训资源共建共享机制，也就成了突破资源瓶颈、提升实训教学质量的必然选择[4]。这一机制的落地，可由区域内工科特色突出、实训建设底子扎实的院校牵头，联合本区域的职业技术学院与本地施工企业，共同组建虚拟实训资源建设联盟，再以联盟为抓手，合力打造覆盖多专业、多场景的虚拟仿真实训资源库。依托云计算技术搭建一体化的区域化虚拟实训平台，就能打破校际间的资源壁垒，让优质虚拟实训资源实现跨校高效共享。

（三）构建教师数字化教学能力培养体系

教师是虚拟仿真教学改革的核心驱动力，其数字化教学能力直接关系到各项改革举措的落地质量与实际成效[5]。高校需要构建系统化的教师能力培养体系。首先从技术实操层面入手，邀请平台开发方的技术骨干开展专项实训，通过手把手教学，帮助教师理解平台功能逻辑，摸索出契合课程特点的教学设计思路与实操技巧。同时，高校还应搭建教师企业挂职锻炼通道，安排教师深入合作企业的工程一线，近距离观察技术应用实况，这样才能让后续的实训内容设计更具靶向性与实用性[6]。此外，设立数字化教学改革专项课题也很有必要，鼓励教师围绕虚拟仿真教学的痛点难点开展研究与实践，以课题攻关带动数字化教学方法的迭代创新。

六、结语

虚拟仿真技术的引入为土木工程施工实训教学改革开辟了全新路径，能够在一定程度上化解传统实训教学面临的资源短缺、安全风险偏高、评价方式单一等现实难题。而校企协同的资源开发机制、区域化的资源共享模式，针对教师的数字化能力培养体系，则进一步为这项改革打通了落地的关键环节。这些举措不仅有助于提升学生的专业实践能力，更能精准匹配应用型土木工程人才的培养需求。

参考文献

[1]李亚军,徐能雄,张彬.基于计算机辅助学习的土工试验虚拟仿真实验教学设计与方法[J].中国地质教育,2020,29(03):116-122.

[2]罗勇,李咏梅,蒲成志.新工科背景下土木工程施工组织课程教学改革探讨[J].高教学刊,2021,7(35):18-21.

[3]张明媛,袁永博.论虚拟仿真技术与群体支持系统在工程管理中联合应用[J].建筑管理现代化,2005(01):26-29.

[4]王素裹,范冰辉,关振长,等.融合虚拟仿真教学的智能建造专业毕业设计教学指导创新与探索—以房建方向为例[J].高等建筑教育,2026,35(01):88-97.

[5]朱绪林,张永,林明强,等.虚拟仿真技术在土木工程实践教学中的应用[J].实验室科学,2025,28(02):111-114.

[6]张永成,孙峻,钟波涛.新发展理念下工程管理专业虚拟仿真教学平台建设与探索[J].建筑经济,2023,44(S1):441-446.

基金项目：甘肃省自然科学基金、湿陷性黄土场地增湿变形条件下的桩土相互作用机理研究（23JRRA768）；兰州理工大学高等教育研究项目（GJ2023B-33）