建筑工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)構(gòu)建

陳淑清

摘 ?要 由于土建類專業(yè)、行業(yè)特點(diǎn)影響，傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)存在很多不足與局限。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是土建類專業(yè)發(fā)展和應(yīng)用型人才培養(yǎng)的迫切需要。濱州學(xué)院建筑工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心根據(jù)專業(yè)整合共享、虛實(shí)結(jié)合、理論+實(shí)訓(xùn)+科研協(xié)同創(chuàng)新的原則，建立多層次、模塊化的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，形成建筑工程規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工、項(xiàng)目管理于一體的全過程實(shí)踐教學(xué)體系。

關(guān)鍵詞 虛擬仿真;實(shí)踐教學(xué);建筑工程;實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TP391.9 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2020）06-0056-03

Construction of Virtual Simulation Training Platform for Buil-ding Engineering//CHEN Shuqing

Abstract Due to the influence of civil engineering specialty and

industry characteristics， there are many shortcomings and limita-tions in traditional practice teaching. The construction of virtual simulation laboratory is an urgent need for the development of civil

engineering specialty and the cultivation of applied talents. Accor-ding to the principles of professional integration and sharing， virtual reality combination， theory + practical training + scientific research and collaborative innovation， Binzhou University Virtual Simulation Experiment Center has established a multi-level and modular virtual simulation training platform， forming a whole process practical tea-ching system integrating architectural engineering planning and design， construction and project management.

Key words virtual simulation; practical teaching; building enginee-ring; training platform

1 前言

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用研究的重要載體?！督逃畔⒒臧l(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》指出：“建設(shè)仿真實(shí)訓(xùn)基地等信息化教學(xué)設(shè)施，建設(shè)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)等關(guān)鍵業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理信息系統(tǒng)，建成支撐學(xué)生、教師和員工自主學(xué)習(xí)和科學(xué)管理的數(shù)字化環(huán)境?！盵1]高校建設(shè)專業(yè)虛擬仿真教學(xué)中心早已是勢(shì)在必行。

2 建筑工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)的必要性

土建類專業(yè)是應(yīng)用性較強(qiáng)的專業(yè)，實(shí)踐過程性、應(yīng)用性和綜合性較強(qiáng)。土建類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)，受建筑工程施工特點(diǎn)以及開展實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)等教學(xué)活動(dòng)所需場(chǎng)地、時(shí)間、經(jīng)費(fèi)等多種因素的制約[2]，主要問題表現(xiàn)為：實(shí)驗(yàn)時(shí)間不足，場(chǎng)地空間限制，儀器設(shè)備數(shù)量有限，以及工程建設(shè)過程難以完整體驗(yàn)等，不能讓每個(gè)學(xué)生得到充分的親自動(dòng)手操作機(jī)會(huì);實(shí)驗(yàn)耗材需求量大，費(fèi)用昂貴，制約實(shí)驗(yàn)的普及;傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)過程使學(xué)生缺乏系統(tǒng)動(dòng)態(tài)體驗(yàn)、工程全面認(rèn)識(shí)、綜合協(xié)同體驗(yàn)、失誤風(fēng)險(xiǎn)體驗(yàn)、大眾個(gè)性體驗(yàn)等[3]。利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)室硬件條件的不足和傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)的缺憾，解決抽象理論與工程化培養(yǎng)的矛盾，提高學(xué)生建筑工程全過程的實(shí)踐操作能力，同時(shí)可以減少實(shí)驗(yàn)室的經(jīng)費(fèi)投入。

3 虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)思路

濱州學(xué)院建筑工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心根據(jù)各專業(yè)學(xué)科特點(diǎn)和實(shí)踐能力培養(yǎng)需要，專業(yè)整合共享、虛實(shí)結(jié)合、理論+實(shí)訓(xùn)+科研協(xié)同創(chuàng)新，建立多層次、模塊化的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。根據(jù)工程建設(shè)程序與特點(diǎn)，仿真平臺(tái)共分建筑工程規(guī)劃設(shè)計(jì)、建筑工程施工、建筑工程項(xiàng)目管理三大虛擬仿真模塊;每個(gè)模塊根據(jù)相關(guān)理論與實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)需要包含多個(gè)二級(jí)模塊;每個(gè)二級(jí)模塊下設(shè)立多個(gè)驗(yàn)證演示性項(xiàng)目、綜合設(shè)計(jì)性項(xiàng)目、科研創(chuàng)新性項(xiàng)目。建筑工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)體系框架如圖1所示。

4 建筑工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系構(gòu)建

遵循專業(yè)整合共享的原則，按照土木工程、建筑學(xué)、城鄉(xiāng)規(guī)劃等專業(yè)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)需要，分設(shè)建筑工程規(guī)劃設(shè)計(jì)、建筑工程施工和工程項(xiàng)目管理仿真實(shí)訓(xùn)三個(gè)一級(jí)模塊，每個(gè)一級(jí)模塊又包含多個(gè)二級(jí)模塊，并配套建筑工程專業(yè)題庫系統(tǒng)、趣味案例拓展系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等。系統(tǒng)分管理員、教師、學(xué)生三種角色登錄，學(xué)生賬戶下模擬實(shí)訓(xùn)成績(jī)自動(dòng)匯總形成成績(jī)單，傳送至相應(yīng)教師名下。實(shí)訓(xùn)角色包括施工員、安全員、資料員、材料員、質(zhì)檢員五大角色。

建筑工程規(guī)劃設(shè)計(jì)虛擬仿真模塊 ?以Mars V2.0、PKPM、

BIM施工全過程虛擬仿真等軟件為基礎(chǔ)，運(yùn)用相關(guān)規(guī)劃設(shè)計(jì)理論及相關(guān)手法、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)，并通過設(shè)計(jì)輔助技術(shù)及軟件，完成相關(guān)設(shè)計(jì);將建筑設(shè)計(jì)、景觀設(shè)計(jì)、室內(nèi)設(shè)計(jì)、區(qū)域規(guī)劃、施工設(shè)計(jì)、識(shí)圖、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等從概念設(shè)計(jì)到虛擬仿真計(jì)算、成圖，并不斷改進(jìn)優(yōu)化，見圖2。

建筑工程施工虛擬仿真模塊 ?建筑工程施工全過程虛擬仿真旨在培養(yǎng)學(xué)生對(duì)建筑施工各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬實(shí)訓(xùn)練習(xí)，熟練掌握各環(huán)節(jié)的操作流程，培養(yǎng)學(xué)生綜合性專業(yè)能力和全局觀[4];設(shè)計(jì)不同的施工方案，提升學(xué)生創(chuàng)新能力。該模塊主要包括建筑工程全過程仿真模擬系統(tǒng)、建筑資源庫系統(tǒng)趣味案例拓展系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)四大內(nèi)容。建筑工程全過程仿真模擬系統(tǒng)以真實(shí)建筑為原型，拆分成施工前期準(zhǔn)備、地基與基礎(chǔ)、主體結(jié)構(gòu)、屋面工程、裝飾工程、項(xiàng)目驗(yàn)收等六大部分的若干項(xiàng)子任務(wù)（見圖3），具體內(nèi)容見表1。

建筑工程項(xiàng)目管理虛擬仿真實(shí)訓(xùn)模塊 ?建筑工程項(xiàng)目管理仿真教學(xué)系統(tǒng)中主要包括施工員、安全員、資料員、材料員、質(zhì)檢員五大角色在工程進(jìn)度中的工作內(nèi)容和技術(shù)要求（見圖4），培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工程建設(shè)全過程或分階段進(jìn)行專業(yè)化管理和服務(wù)活動(dòng)的實(shí)踐操作能力。具體實(shí)訓(xùn)內(nèi)容見表2。

5 結(jié)語

虛擬仿真實(shí)訓(xùn)主要為理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的輔助與補(bǔ)充，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要為工程性較強(qiáng)、較為抽象、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容[5]，如地基與基礎(chǔ)建設(shè)、主體結(jié)構(gòu)工程（混凝土澆筑、鋼結(jié)構(gòu)焊接搭建等）等。實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)可以重復(fù)練習(xí)、設(shè)計(jì)，不受時(shí)空、材料、經(jīng)費(fèi)和安全性限制，有助于學(xué)生理解理論知識(shí)、熟悉建筑工程各建設(shè)環(huán)節(jié)，對(duì)于培養(yǎng)土建類專業(yè)學(xué)生項(xiàng)目規(guī)劃、項(xiàng)目招投標(biāo)、工程設(shè)計(jì)、工程施工、工程監(jiān)理與工程咨詢等從業(yè)能力，適應(yīng)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，發(fā)揮了極大作用。

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