建筑施工實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)的研究

耿興軍

（江蘇城鄉(xiāng)建設(shè)職業(yè)學(xué)院 江蘇常州 213000）

1 引言

根據(jù)高職院校建筑施工實(shí)訓(xùn)課程開展情況調(diào)查可知，因受教學(xué)條件限制，很難對施工工藝和質(zhì)量檢查的每個(gè)環(huán)節(jié)都進(jìn)行真實(shí)環(huán)境下的實(shí)訓(xùn)?；诖?，建筑施工實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)的構(gòu)建具有必要性與緊迫性，其通過虛擬儀器、虛擬環(huán)境和虛擬操作，實(shí)現(xiàn)施工生產(chǎn)全過程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，彌補(bǔ)了教學(xué)條件的不足，節(jié)省了教育投資成本，也有利于避免真實(shí)實(shí)訓(xùn)或操作所帶來的各種危險(xiǎn)。

2 建筑施工實(shí)訓(xùn)課程在土建類專業(yè)中的定位

在高職土建類專業(yè)教學(xué)中，建筑施工綜合實(shí)訓(xùn)是一個(gè)重要課程，也是發(fā)展學(xué)生綜合應(yīng)用能力、鞏固專業(yè)基礎(chǔ)與專業(yè)技術(shù)能力的重要方式。在高職院校土建類專業(yè)教學(xué)中，通過建筑施工實(shí)訓(xùn)課程的學(xué)習(xí)，主要解決以下兩大問題：

（1）鞏固學(xué)生已有的理論知識、技術(shù)能力，在進(jìn)行綜合實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)前，學(xué)生基本已經(jīng)完成了相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)知識、技能的學(xué)習(xí)，通過綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目可促進(jìn)這些知識、能力的融會(huì)貫通，令學(xué)生們明確自身所掌握的知識應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目的何處、起著何種效果，同時(shí)也可通過實(shí)訓(xùn)激發(fā)學(xué)生們的興趣[1]。

（2）培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)，建筑施工實(shí)訓(xùn)課程的教學(xué)是建立在實(shí)際項(xiàng)目的基礎(chǔ)上的，其可培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)際走上崗位后所需職業(yè)素養(yǎng)，包括專業(yè)素養(yǎng)、社會(huì)素養(yǎng)以及職業(yè)德道等等，切實(shí)為社會(huì)、為企業(yè)輸送高素質(zhì)人才。

綜上，建筑施工實(shí)訓(xùn)課程在土建類專業(yè)教學(xué)中占據(jù)著重要地位，但由于高職院校教學(xué)條件有限，不少實(shí)訓(xùn)課程開展效率不高、效果不佳?；诖?，文章從信息技術(shù)角度出發(fā)，通過構(gòu)建建筑施工實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動(dòng)的高效、高質(zhì)量開展。

3 建筑施工實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)的構(gòu)建分析

3.1 功能需求

建筑施工實(shí)訓(xùn)虛擬系統(tǒng)主要有以下5個(gè)功能：

（1）增強(qiáng)教學(xué)模式的形象生動(dòng)性；

（2）開展現(xiàn)實(shí)條件下無法落實(shí)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動(dòng)；

（3）實(shí)訓(xùn)教學(xué)不受時(shí)間、空間限制，可通過多次重復(fù)練習(xí)，達(dá)到鞏固教學(xué)效果的目的；

（4）可實(shí)現(xiàn)對虛擬實(shí)訓(xùn)場景細(xì)致描繪，根據(jù)實(shí)訓(xùn)目標(biāo)針對性的設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)對象；

（5）可通過鼠標(biāo)與可視化實(shí)訓(xùn)對象交互，方便快捷的完成實(shí)訓(xùn)操作。

3.2 開發(fā)思路

建筑施工實(shí)訓(xùn)虛擬系統(tǒng)開發(fā)思路如圖1所示，主要是通過職業(yè)教育專家、專業(yè)帶頭人、骨干教師、行業(yè)企業(yè)專家、計(jì)算機(jī)專業(yè)技術(shù)人才等構(gòu)成項(xiàng)目開發(fā)團(tuán)隊(duì)，對相關(guān)職業(yè)崗位、教材、課程、學(xué)習(xí)情境等等進(jìn)行調(diào)查分析，確保建筑施工實(shí)訓(xùn)虛擬系統(tǒng)構(gòu)建成果與實(shí)際教學(xué)需求相符。

3.3 系統(tǒng)架構(gòu)

建筑施工實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)采用云計(jì)算硬件架構(gòu)與SOA面向服務(wù)軟件架構(gòu)方式，確保系統(tǒng)可擴(kuò)展性、通用性均較好，采用了3層結(jié)構(gòu)瀏覽器/服務(wù)器（B/S）開發(fā)模式，具體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 開發(fā)思路

圖2 建筑施工實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

3.4 功能模塊

為了保證系統(tǒng)的交互性、實(shí)用性，構(gòu)建了2大模塊：素材資源庫和虛擬實(shí)訓(xùn)室，具體如下：

（1）資源庫素材庫構(gòu)建：收集全國各地的施工案例，涵蓋建筑材料、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造、檢測與試驗(yàn)、測量儀器、施工機(jī)具設(shè)備、腳手架、施工工藝、工程管理案例、建筑震害與加固、現(xiàn)行建筑法規(guī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。資源庫素材可分為文本、圖片、動(dòng)畫、視頻等形式，支持檢索查找，實(shí)現(xiàn)素材的快速、精確調(diào)取。

（2）虛擬實(shí)訓(xùn)室構(gòu)建：此部分可細(xì)分為8大模塊：砌體結(jié)構(gòu)施工仿真與質(zhì)量檢測；框架結(jié)構(gòu)施工仿真與質(zhì)量檢測；鋼結(jié)構(gòu)施工仿真與質(zhì)量檢測；單層廠房施工仿真與質(zhì)量檢測。

3.5 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

（1）系統(tǒng)資源素材庫建設(shè)：系統(tǒng)資源素材庫的建設(shè)，將自制或是收集好的素材進(jìn)行分類保存，不斷完善，為后期教學(xué)取用提供便利。

（2）實(shí)體模型設(shè)計(jì)：根據(jù)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目分析實(shí)訓(xùn)場景、實(shí)訓(xùn)儀器，從而確定實(shí)體模型，主要采用Java3D技術(shù)構(gòu)建模型[2]。

（3）動(dòng)畫的制作：多數(shù)演示動(dòng)畫采用Flash制作的二維動(dòng)畫，部分可采用Java3D制作三維動(dòng)畫。

（4）人機(jī)實(shí)時(shí)交互實(shí)現(xiàn)：演示型實(shí)訓(xùn)，交互方面的設(shè)計(jì)提供對演示過程的控制；操作型的實(shí)訓(xùn)，則需增加對學(xué)生操作步驟的提示。

（5）系統(tǒng)集成：系統(tǒng)中素材資源庫、虛擬實(shí)訓(xùn)室均為單獨(dú)構(gòu)建，實(shí)訓(xùn)場景、實(shí)訓(xùn)儀器也是單獨(dú)構(gòu)建的實(shí)體模型，為進(jìn)一步完善系統(tǒng)，還需配以音效、動(dòng)畫、視頻等，并開展系統(tǒng)整合集成。

4 建筑施工實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)的應(yīng)用分析

在建筑施工實(shí)訓(xùn)課程中，通過建筑施工實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)的應(yīng)用貫徹理論實(shí)踐一體化教學(xué)，全面鞏固學(xué)生專業(yè)知識。實(shí)訓(xùn)課程中，建筑施工實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)的應(yīng)用如下：

（1）學(xué)生在教師的指導(dǎo)下填寫用戶名稱、用戶密碼、選擇用戶身份、驗(yàn)證碼，登陸系統(tǒng)。

（2）進(jìn)入虛擬實(shí)訓(xùn)室，根據(jù)教師要求，選擇具體實(shí)訓(xùn)安排的模塊，以砌體結(jié)構(gòu)施工仿真模塊為例，其包括腳手架工程、垂直運(yùn)輸設(shè)施、砌體材料與施工準(zhǔn)備工作、磚砌體施工等八大建筑施工環(huán)節(jié)組成，可合理選擇相應(yīng)環(huán)節(jié)開展實(shí)訓(xùn)教學(xué)。

（3）選擇模塊下任一的施工環(huán)節(jié)后，進(jìn)入該環(huán)節(jié)下子界面，按照功能欄排列順序，依次進(jìn)行教學(xué)實(shí)訓(xùn)：了解實(shí)訓(xùn)所需儀器的名稱、功能以及具體操作方式；觀看操作演示，掌握實(shí)訓(xùn)關(guān)鍵技術(shù)；點(diǎn)擊“我的實(shí)訓(xùn)”進(jìn)行模式實(shí)訓(xùn)，學(xué)生可通過鼠標(biāo)、鍵盤進(jìn)行操作。

（4）成績管理：教師可通過系統(tǒng)查看學(xué)生提交的實(shí)訓(xùn)情況、實(shí)訓(xùn)成績，并對相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)報(bào)告進(jìn)行批改，有效提高評價(jià)效率。

通過建筑施工實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)建筑施工過程的虛擬再現(xiàn)，方便、高效地幫助學(xué)生提高對各種知識點(diǎn)、技能點(diǎn)的深入學(xué)習(xí)和掌握，對高職院校土建類專業(yè)教學(xué)質(zhì)量的提高能起到重要的推進(jìn)作用。

5 結(jié)束語

綜上所述，通過現(xiàn)代信息化技術(shù)的應(yīng)用，緊密結(jié)合建筑施工教學(xué)資源，構(gòu)建建筑施工實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)，有利于彌補(bǔ)高職院校教學(xué)條件的不足，切實(shí)提高學(xué)生實(shí)踐訓(xùn)練的便利性，大幅降低校內(nèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)成本，真正發(fā)揮實(shí)訓(xùn)教學(xué)應(yīng)有的效果，為社會(huì)發(fā)展、國家建設(shè)培養(yǎng)出“一專多能”的高端技能型專門人才。

[1]羅素英.閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑施工實(shí)訓(xùn)管理系統(tǒng)的研究與分析[D].昆明：云南大學(xué)，2016.

[2]李和珊.建筑施工實(shí)訓(xùn)虛擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué)，2010.