建筑施工實訓管理系統的研究

耿興軍

（江蘇城鄉建設職業學院 江蘇常州 213000）

1 引言

根據高職院校建筑施工實訓課程開展情況調查可知，因受教學條件限制，很難對施工工藝和質量檢查的每個環節都進行真實環境下的實訓。基于此，建筑施工實訓管理系統的構建具有必要性與緊迫性，其通過虛擬儀器、虛擬環境和虛擬操作，實現施工生產全過程的實訓教學，彌補了教學條件的不足，節省了教育投資成本，也有利于避免真實實訓或操作所帶來的各種危險。

2 建筑施工實訓課程在土建類專業中的定位

在高職土建類專業教學中，建筑施工綜合實訓是一個重要課程，也是發展學生綜合應用能力、鞏固專業基礎與專業技術能力的重要方式。在高職院校土建類專業教學中，通過建筑施工實訓課程的學習，主要解決以下兩大問題：

（1）鞏固學生已有的理論知識、技術能力，在進行綜合實訓課程教學前，學生基本已經完成了相關專業基礎知識、技能的學習，通過綜合實訓項目可促進這些知識、能力的融會貫通，令學生們明確自身所掌握的知識應用于實際項目的何處、起著何種效果，同時也可通過實訓激發學生們的興趣[1]。

（2）培養學生職業素養，建筑施工實訓課程的教學是建立在實際項目的基礎上的，其可培養學生在實際走上崗位后所需職業素養，包括專業素養、社會素養以及職業德道等等，切實為社會、為企業輸送高素質人才。

綜上，建筑施工實訓課程在土建類專業教學中占據著重要地位，但由于高職院校教學條件有限，不少實訓課程開展效率不高、效果不佳。基于此，文章從信息技術角度出發，通過構建建筑施工實訓管理系統，實現實訓教學活動的高效、高質量開展。

3 建筑施工實訓管理系統的構建分析

3.1 功能需求

建筑施工實訓虛擬系統主要有以下5個功能：

（1）增強教學模式的形象生動性；

（2）開展現實條件下無法落實的實訓教學活動；

（3）實訓教學不受時間、空間限制，可通過多次重復練習，達到鞏固教學效果的目的；

（4）可實現對虛擬實訓場景細致描繪，根據實訓目標針對性的設計實訓對象；

（5）可通過鼠標與可視化實訓對象交互，方便快捷的完成實訓操作。

3.2 開發思路

建筑施工實訓虛擬系統開發思路如圖1所示，主要是通過職業教育專家、專業帶頭人、骨干教師、行業企業專家、計算機專業技術人才等構成項目開發團隊，對相關職業崗位、教材、課程、學習情境等等進行調查分析，確保建筑施工實訓虛擬系統構建成果與實際教學需求相符。

3.3 系統架構

建筑施工實訓管理系統采用云計算硬件架構與SOA面向服務軟件架構方式，確保系統可擴展性、通用性均較好，采用了3層結構瀏覽器/服務器（B/S）開發模式，具體系統結構如圖2所示。

圖1 開發思路

圖2 建筑施工實訓管理系統結構示意圖

3.4 功能模塊

為了保證系統的交互性、實用性，構建了2大模塊：素材資源庫和虛擬實訓室，具體如下：

（1）資源庫素材庫構建：收集全國各地的施工案例，涵蓋建筑材料、結構與構造、檢測與試驗、測量儀器、施工機具設備、腳手架、施工工藝、工程管理案例、建筑震害與加固、現行建筑法規技術標準等內容。資源庫素材可分為文本、圖片、動畫、視頻等形式，支持檢索查找，實現素材的快速、精確調取。

（2）虛擬實訓室構建：此部分可細分為8大模塊：砌體結構施工仿真與質量檢測；框架結構施工仿真與質量檢測；鋼結構施工仿真與質量檢測；單層廠房施工仿真與質量檢測。

3.5 系統實現

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

（2）實體模型設計：根據實訓項目分析實訓場景、實訓儀器，從而確定實體模型，主要采用Java3D技術構建模型[2]。

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

（4）人機實時交互實現：演示型實訓，交互方面的設計提供對演示過程的控制；操作型的實訓，則需增加對學生操作步驟的提示。

（5）系統集成：系統中素材資源庫、虛擬實訓室均為單獨構建，實訓場景、實訓儀器也是單獨構建的實體模型，為進一步完善系統，還需配以音效、動畫、視頻等，并開展系統整合集成。

4 建筑施工實訓管理系統的應用分析

在建筑施工實訓課程中，通過建筑施工實訓管理系統的應用貫徹理論實踐一體化教學，全面鞏固學生專業知識。實訓課程中，建筑施工實訓管理系統的應用如下：

（1）學生在教師的指導下填寫用戶名稱、用戶密碼、選擇用戶身份、驗證碼，登陸系統。

（2）進入虛擬實訓室，根據教師要求，選擇具體實訓安排的模塊，以砌體結構施工仿真模塊為例，其包括腳手架工程、垂直運輸設施、砌體材料與施工準備工作、磚砌體施工等八大建筑施工環節組成，可合理選擇相應環節開展實訓教學。

（3）選擇模塊下任一的施工環節后，進入該環節下子界面，按照功能欄排列順序，依次進行教學實訓：了解實訓所需儀器的名稱、功能以及具體操作方式；觀看操作演示，掌握實訓關鍵技術；點擊“我的實訓”進行模式實訓，學生可通過鼠標、鍵盤進行操作。

（4）成績管理：教師可通過系統查看學生提交的實訓情況、實訓成績，并對相應的實訓報告進行批改，有效提高評價效率。

通過建筑施工實訓管理系統的應用，實現了整個建筑施工過程的虛擬再現，方便、高效地幫助學生提高對各種知識點、技能點的深入學習和掌握，對高職院校土建類專業教學質量的提高能起到重要的推進作用。

5 結束語

綜上所述，通過現代信息化技術的應用，緊密結合建筑施工教學資源，構建建筑施工實訓管理系統，有利于彌補高職院校教學條件的不足，切實提高學生實踐訓練的便利性，大幅降低校內實訓教學成本，真正發揮實訓教學應有的效果，為社會發展、國家建設培養出“一專多能”的高端技能型專門人才。

[1]羅素英.閩西職業技術學院建筑施工實訓管理系統的研究與分析[D].昆明：云南大學，2016.

[2]李和珊.建筑施工實訓虛擬系統的設計與實現[D].成都：電子科技大學，2010.