建筑工程虚拟仿真实训平台构建

    陈淑清

    

    

    

    摘 ?要 由于土建类专业、行业特点影响，传统实践教学存在很多不足与局限。虚拟仿真实验室建设是土建类专业发展和应用型人才培养的迫切需要。滨州学院建筑工程虚拟仿真实验中心根据专业整合共享、虚实结合、理论+实训+科研协同创新的原则，建立多层次、模块化的虚拟仿真实训平台，形成建筑工程规划设计、施工、项目管理于一体的全过程实践教学体系。

    关键词 虚拟仿真;实践教学;建筑工程;实训平台

    中图分类号：TP391.9 ? ?文献标识码：B

    文章编号：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

    虚拟仿真实验室是虚拟现实技术应用研究的重要载体。《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》指出：“建设仿真实训基地等信息化教学设施，建设实习实训等关键业务领域的管理信息系统，建成支撑学生、教师和员工自主学习和科学管理的数字化环境。”[1]高校建设专业虚拟仿真教学中心早已是势在必行。

    2 建筑工程虚拟仿真实训平台建设的必要性

    土建类专业是应用性较强的专业，实践过程性、应用性和综合性较强。土建类专业实践教学，受建筑工程施工特点以及开展实习、实训等教学活动所需场地、时间、经费等多种因素的制约[2]，主要问题表现为：实验时间不足，场地空间限制，仪器设备数量有限，以及工程建设过程难以完整体验等，不能让每个学生得到充分的亲自动手操作机会;实验耗材需求量大，费用昂贵，制约实验的普及;传统实验过程使学生缺乏系统动态体验、工程全面认识、综合协同体验、失误风险体验、大众个性体验等[3]。利用虚拟仿真实验，可以弥补实验室硬件条件的不足和传统实训的缺憾，解决抽象理论与工程化培养的矛盾，提高学生建筑工程全过程的实践操作能力，同时可以减少实验室的经费投入。

    3 虚拟仿真实训平台建设思路

    滨州学院建筑工程虚拟仿真实验中心根据各专业学科特点和实践能力培养需要，专业整合共享、虚实结合、理论+实训+科研协同创新，建立多层次、模块化的虚拟仿真实训平台。根据工程建设程序与特点，仿真平台共分建筑工程规划设计、建筑工程施工、建筑工程项目管理三大虚拟仿真模块;每个模块根据相关理论与实验课程教学需要包含多个二级模块;每个二级模块下设立多个验证演示性项目、综合设计性项目、科研创新性项目。建筑工程虚拟仿真实训平台体系框架如图1所示。

    4 建筑工程虚拟仿真实训教学体系构建

    遵循专业整合共享的原则，按照土木工程、建筑学、城乡规划等专业实验、实训需要，分设建筑工程规划设计、建筑工程施工和工程项目管理仿真实训三个一级模块，每个一级模块又包含多个二级模块，并配套建筑工程专业题库系统、趣味案例拓展系统、数据管理系统等。系統分管理员、教师、学生三种角色登录，学生账户下模拟实训成绩自动汇总形成成绩单，传送至相应教师名下。实训角色包括施工员、安全员、资料员、材料员、质检员五大角色。

    建筑工程规划设计虚拟仿真模块 ?以Mars V2.0、PKPM、

    BIM施工全过程虚拟仿真等软件为基础，运用相关规划设计理论及相关手法、自然科学、工程基础和专业知识，并通过设计辅助技术及软件，完成相关设计;将建筑设计、景观设计、室内设计、区域规划、施工设计、识图、结构设计等从概念设计到虚拟仿真计算、成图，并不断改进优化，见图2。

    建筑工程施工虚拟仿真模块 ?建筑工程施工全过程虚拟仿真旨在培养学生对建筑施工各个环节进行模拟实训练习，熟练掌握各环节的操作流程，培养学生综合性专业能力和全局观[4];设计不同的施工方案，提升学生创新能力。该模块主要包括建筑工程全过程仿真模拟系统、建筑资源库系统趣味案例拓展系统、数据管理系统四大内容。建筑工程全过程仿真模拟系统以真实建筑为原型，拆分成施工前期准备、地基与基础、主体结构、屋面工程、装饰工程、项目验收等六大部分的若干项子任务（见图3），具体内容见表1。

    建筑工程项目管理虚拟仿真实训模块 ?建筑工程项目管理仿真教学系统中主要包括施工员、安全员、资料员、材料员、质检员五大角色在工程进度中的工作内容和技术要求（见图4），培养学生对工程建设全过程或分阶段进行专业化管理和服务活动的实践操作能力。具体实训内容见表2。

    5 结语

    虚拟仿真实训主要为理论与实验教学的辅助与补充，实验项目主要为工程性较强、较为抽象、传统实验难以实现的内容[5]，如地基与基础建设、主体结构工程（混凝土浇筑、钢结构焊接搭建等）等。实训环节可以重复练习、设计，不受时空、材料、经费和安全性限制，有助于学生理解理论知识、熟悉建筑工程各建设环节，对于培养土建类专业学生项目规划、项目招投标、工程设计、工程施工、工程监理与工程咨询等从业能力，适应科学技术进步和社会经济发展需求，发挥了极大作用。

    参考文献

    [1]彭海英.土建虚拟仿真实验教学体系建设分析[J].陕西教育：高教，2018（1）：54，62.

    [2]杨广武，胡松青，张亚萍，等.建设四类实验资源 构建“分层次递进式”实验教学体系[J].实验室研究与探索，2016，35（2）：159-162，166.

    [3]路勇，马修真，高峰，等.船舶动力技术虚拟仿真实验教学资源建设与实践研究[J].实验技术与管理，2016，33（3）：117-119.

    [4]丁万东，范雪松，路遥.实验教学公共资源内涵式建设与发展[J].实验技术与管理，2016，33（2）：124-126.

    [5]马文顶，吴作武，万志军，等.采矿工程虚拟仿真实验教学体系建设与实践[J].实验技术与管理，2014（9）：14-18.