建筑工程虛擬仿真實訓平臺構建

陳淑清

摘 ?要 由于土建類專業、行業特點影響，傳統實踐教學存在很多不足與局限。虛擬仿真實驗室建設是土建類專業發展和應用型人才培養的迫切需要。濱州學院建筑工程虛擬仿真實驗中心根據專業整合共享、虛實結合、理論+實訓+科研協同創新的原則，建立多層次、模塊化的虛擬仿真實訓平臺，形成建筑工程規劃設計、施工、項目管理于一體的全過程實踐教學體系。

關鍵詞 虛擬仿真;實踐教學;建筑工程;實訓平臺

中圖分類號：TP391.9 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：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

虛擬仿真實驗室是虛擬現實技術應用研究的重要載體。《教育信息化十年發展規劃（2011—2020年）》指出：“建設仿真實訓基地等信息化教學設施，建設實習實訓等關鍵業務領域的管理信息系統，建成支撐學生、教師和員工自主學習和科學管理的數字化環境。”[1]高校建設專業虛擬仿真教學中心早已是勢在必行。

2 建筑工程虛擬仿真實訓平臺建設的必要性

土建類專業是應用性較強的專業，實踐過程性、應用性和綜合性較強。土建類專業實踐教學，受建筑工程施工特點以及開展實習、實訓等教學活動所需場地、時間、經費等多種因素的制約[2]，主要問題表現為：實驗時間不足，場地空間限制，儀器設備數量有限，以及工程建設過程難以完整體驗等，不能讓每個學生得到充分的親自動手操作機會;實驗耗材需求量大，費用昂貴，制約實驗的普及;傳統實驗過程使學生缺乏系統動態體驗、工程全面認識、綜合協同體驗、失誤風險體驗、大眾個性體驗等[3]。利用虛擬仿真實驗，可以彌補實驗室硬件條件的不足和傳統實訓的缺憾，解決抽象理論與工程化培養的矛盾，提高學生建筑工程全過程的實踐操作能力，同時可以減少實驗室的經費投入。

3 虛擬仿真實訓平臺建設思路

濱州學院建筑工程虛擬仿真實驗中心根據各專業學科特點和實踐能力培養需要，專業整合共享、虛實結合、理論+實訓+科研協同創新，建立多層次、模塊化的虛擬仿真實訓平臺。根據工程建設程序與特點，仿真平臺共分建筑工程規劃設計、建筑工程施工、建筑工程項目管理三大虛擬仿真模塊;每個模塊根據相關理論與實驗課程教學需要包含多個二級模塊;每個二級模塊下設立多個驗證演示性項目、綜合設計性項目、科研創新性項目。建筑工程虛擬仿真實訓平臺體系框架如圖1所示。

4 建筑工程虛擬仿真實訓教學體系構建

遵循專業整合共享的原則，按照土木工程、建筑學、城鄉規劃等專業實驗、實訓需要，分設建筑工程規劃設計、建筑工程施工和工程項目管理仿真實訓三個一級模塊，每個一級模塊又包含多個二級模塊，并配套建筑工程專業題庫系統、趣味案例拓展系統、數據管理系統等。系統分管理員、教師、學生三種角色登錄，學生賬戶下模擬實訓成績自動匯總形成成績單，傳送至相應教師名下。實訓角色包括施工員、安全員、資料員、材料員、質檢員五大角色。

建筑工程規劃設計虛擬仿真模塊 ?以Mars V2.0、PKPM、

BIM施工全過程虛擬仿真等軟件為基礎，運用相關規劃設計理論及相關手法、自然科學、工程基礎和專業知識，并通過設計輔助技術及軟件，完成相關設計;將建筑設計、景觀設計、室內設計、區域規劃、施工設計、識圖、結構設計等從概念設計到虛擬仿真計算、成圖，并不斷改進優化，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學生對建筑施工各個環節進行模擬實訓練習，熟練掌握各環節的操作流程，培養學生綜合性專業能力和全局觀[4];設計不同的施工方案，提升學生創新能力。該模塊主要包括建筑工程全過程仿真模擬系統、建筑資源庫系統趣味案例拓展系統、數據管理系統四大內容。建筑工程全過程仿真模擬系統以真實建筑為原型，拆分成施工前期準備、地基與基礎、主體結構、屋面工程、裝飾工程、項目驗收等六大部分的若干項子任務（見圖3），具體內容見表1。

建筑工程項目管理虛擬仿真實訓模塊 ?建筑工程項目管理仿真教學系統中主要包括施工員、安全員、資料員、材料員、質檢員五大角色在工程進度中的工作內容和技術要求（見圖4），培養學生對工程建設全過程或分階段進行專業化管理和服務活動的實踐操作能力。具體實訓內容見表2。

5 結語

虛擬仿真實訓主要為理論與實驗教學的輔助與補充，實驗項目主要為工程性較強、較為抽象、傳統實驗難以實現的內容[5]，如地基與基礎建設、主體結構工程（混凝土澆筑、鋼結構焊接搭建等）等。實訓環節可以重復練習、設計，不受時空、材料、經費和安全性限制，有助于學生理解理論知識、熟悉建筑工程各建設環節，對于培養土建類專業學生項目規劃、項目招投標、工程設計、工程施工、工程監理與工程咨詢等從業能力，適應科學技術進步和社會經濟發展需求，發揮了極大作用。

參考文獻

[1]彭海英.土建虛擬仿真實驗教學體系建設分析[J].陜西教育：高教，2018（1）：54，62.

[2]楊廣武，胡松青，張亞萍，等.建設四類實驗資源 構建“分層次遞進式”實驗教學體系[J].實驗室研究與探索，2016，35（2）：159-162，166.

[3]路勇，馬修真，高峰，等.船舶動力技術虛擬仿真實驗教學資源建設與實踐研究[J].實驗技術與管理，2016，33（3）：117-119.

[4]丁萬東，范雪松，路遙.實驗教學公共資源內涵式建設與發展[J].實驗技術與管理，2016，33（2）：124-126.

[5]馬文頂，吳作武，萬志軍，等.采礦工程虛擬仿真實驗教學體系建設與實踐[J].實驗技術與管理，2014（9）：14-18.