建筑安裝工程仿真實訓平臺的構建

潘桂英 曾思媛 張維露 趙雪萍 吉方慧 霍海娥

[摘 要] 建筑安裝工程包含系統繁雜，涉及給排水、暖通和電氣三大板塊，學生學習過程中因為缺乏空間想象力，不能很好地理解和掌握教學內容。對此，通過二維CAD圖紙繪制、三維BIM建模以及實體模型的搭建，利用其空間關聯性，構建建筑安裝工程仿真實訓平臺，將“以課堂為中心”的教學方式轉變為“課堂和實踐場所相結合”沉浸體驗。使學生能夠將理論與工程實際相結合，從而取得更好的教學效果。

[關鍵詞] 建筑安裝工程;仿真實訓;實踐教學

[基金項目] 2018年國家級大學生創新創業訓練計劃項目（201810636183）

[作者簡介] 潘桂英（1999—），女，廣東湛江人，四川師范大學工學院學生，研究方向：工程造價;霍海娥（1974—），女，山西代縣人，博士，四川師范大學工學院副教授（指導教師），主要從事綠色建筑理論與技術研究。

[中圖分類號] G642.4 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）29-0376-02 ? ?[收稿日期] 2019-10-09

一、安裝工程施工課程的專業地位

“安裝工程施工”是工程造價本科專業的一門專業核心必修課，是專業核心能力——安裝工程計量與計價的理論基礎，也是培養學生工程意識，提高學生工程素養和積累安裝施工經驗的平臺和橋梁。本課程的教學應該與工程實際緊密結合，凸顯其工程應用背景和實踐性操作性強的特點。

二、安裝工程施工課程學習中存在的問題

建筑安裝工程是建筑類專業必學的內容，其內容繁雜，系統組成較多，包括給排水工程、空調工程和電氣工程等，各系統有自己的特點，而且各系統之間聯系較少，系統間相互獨立，學習起來難度較大。目前，安裝工程的課程在教學中有以下比較突出的問題。

（一）理論與實際脫節

施工課程實踐性強的特點決定了安裝工程施工課程必須注重理論與實際相結合。但隨著越來越多的學校開設了安裝工程專業，招生規模不斷擴大，學生人數越來越多[1]。

（二）實習場地不規范

隨著時代的發展，應用型本科及新工科的出現，本科教育對學生的實踐能力提出了更高的要求。但是，實踐基地的建設需要投入大量的資金，一般不容易在短時間內建成。部分高校缺乏固定的實習場地，教師只能把校園作為實習場地，導致實習內容與實際工程結合度不高，沒有真實感，學生處理實際問題的能力缺乏，實習效果不佳[2]。

（三）教材建設滯后

現階段安裝工程施工類教材種類較少，且大多數內容陳舊，沒有很好地更新知識，比如近年來出現的太陽能熱水系統、地源熱泵系統、空氣源熱泵系統、太陽能發電系統、雨水回收系統、智能家居系統、裝配式機電系統以及最新的綠色建材等內容都沒有進入教材和課堂，導致學生不能及時地了解并掌握新成果（新技術、新工藝、新材料、新設備），不能適應當今社會的發展需求。

（四）教學方式單一

安裝工程施工課程在教學過程中，主要采用的方法依舊是傳統的課堂講授。而課程中識圖和施工工藝內容都應該與工程緊密聯系，需要多種呈現方式和教學方法，才能讓學生深刻理解教學內容。但是由于教學方法單一，學生在課堂上難以建立三維空間想象，對于講授內容難以理解和接受，沒有做到理論與實踐的有機結合。而且由于其方式的單一和不變性，極易讓學生失去上課的樂趣和耐心[3]。

（五）教學內容偏多

安裝工程施工課程的教學內容范圍廣，包括給排水、暖通、電氣以及設備安裝等工作內容，但課時卻非常有限，在有限的課時之內，常見的教學方法就是滿堂灌，老師喋喋不休地在講臺上講，學生無奈地在教室內瞪著PPT，教與學之間形不成互動，也沒什么教學效果可言。

三、安裝工程施工仿真平臺的構建方法及實施效果

本文基于多年教學經驗及教學改革實踐，開發了安裝工程仿真實訓平臺，目的在于加強理論與實踐的聯系，強化學生對理論知識的理解，培養學生的工程意識和實踐操作能力，為理論知識和工程實踐之間搭建一座橋梁。

（一）構建方法

本文主要針對工程造價專業的“安裝工程施工”課程進行專業技能仿真實訓平臺的開發，構建方法如下。

1.安裝工程包括建筑給排水工程、通風與空調工程、建筑消防工程、建筑采暖工程、建筑電氣工程、建筑智能化工程、建筑安防系統、建筑防雷與接地工程等主要系統，本平臺首先需對專項技能訓練滿足綜合的理論知識內容、廣度及深度進行設計，并注意專業理論知識與專業能力之間的聯系、重構與分解。

2.仿真實訓平臺訓練項目的開發與設計。與時俱進，將工程中近年來出現的新結構、新技術、新材料、新工藝與實訓仿真平臺相融合，并研究在實訓過程中如何激發學生創新能力的途徑與方法。

3.仿真實訓平臺的實現與功能優化。研究不同模塊、不同層次間的相互交叉和融合滲透，借助實訓仿真平臺完整再現安裝施工工藝及管理過程。

（二）仿真實訓平臺訓練項目的設計

在進行安裝工程仿真實訓平臺的構建之前，首先要合理設計平臺的訓練項目。

1.針對各系統進行CAD設計。針對安裝工程不同系統的特點，選擇有代表性的工程案例進行二維CAD施工圖設計，注重節點、細部做法與展示。

2.基于CAD設計圖紙進行BIM三維模型創建。以已完善的CAD圖紙為基礎，利用BIM軟件構建三維模型，展現各系統各構建之間的空間關聯關系，為實體模型的構建提供參照。

3.實體模型的制作與開發。根據CAD圖紙及三維模型，選擇合適材料進行實體模型制作，將抽象模型具體化。通過實體模型制作，學生模擬完成了安裝工程中各系統完整的施工工藝過程，旨在加深學生對理論知識的理解和實踐能力的培養。

（三）項目實施效果

本項目通過兩年的實施與應用，取得的效果如下。

1.安裝工程施工仿真實訓平臺的研發與建設不需要增加實訓場地，不需要投入大型設備，也不會產生大量廢棄物，不會給學校帶來任何經濟負擔，也不會產生建筑垃圾，具有綠色、環保、可移動、經濟性好的特點。

2.將安裝工程各個系統實體化，能夠代替認識實習安裝部分的內容，不僅為學校節約了教學投入成本，而且有利于培養學生的專業素養，積累工程經驗，不存在任何安全問題。

3.虛擬仿真教學是在具有良好的開放性、廣域性、實時性和交互性的虛擬環境中進行的教學活動，學習者完全不受施工現場時間與空間限制，完全不受施工現場危險性大的安全問題限制，它能夠以靈活、便捷的形式為學習者所接受。

4.教師精心設計技能仿真實訓教學平臺項目，有助于培養學生的專業能力、實踐動手能力和創新能力。本實訓仿真平臺可以承載“安裝工程施工”“房屋建筑學——安裝部分”“土木工程CAD——安裝部分”“認識實習——安裝部分”“生產實習——安裝部分”的實訓和實踐任務，每年惠及學生約300余人次，能夠開展安裝工程制圖與識圖實訓、安裝施工工藝實訓、安裝工程認識實習、安裝工程生產實習等實踐性教學。

四、結語

針對安裝工程施工課程教學過程中存在的理論知識與工程實踐脫節的問題，本文提出一種安裝工程仿真實訓平臺的構建方法。該平臺采用二維CAD施工圖設計以及三維BIM建模手段，重點構建各系統各部分的空間聯系，學生在此基礎上完成實體模型制作，模擬完成安裝工程中各系統完整的施工工藝過程。

參考文獻

[1]孫宗丹.土木工程施工課程教學模式改革分析[J].建材與裝飾，2018（2）：154-155.

[2]王雪鋒.淺談電力工程施工測量課程教學研究[J].廣東職業技術教育與究，2018（6）：72-74.

[3]曾祥.關于土木工程施工課程教學改革的思考與探索[J].居舍，2018（22）：197.