沈新福　易斌

【摘 要】分析工程識(shí)圖虛擬仿真教學(xué)的實(shí)際意義，構(gòu)建工程識(shí)圖虛擬仿真教學(xué)的目標(biāo)，提出工程識(shí)圖虛擬仿真教學(xué)的可行性措施。

【關(guān)鍵詞】高職 工程識(shí)圖 虛擬仿真教學(xué)

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2015）11C-0162-02

工程識(shí)圖是建筑人才的基本技能。工程圖被喻為“工程界的語言”，識(shí)圖能力的培養(yǎng)對(duì)建筑工程技術(shù)專業(yè)學(xué)生來說非常重要，高職院校建筑工程專業(yè)培養(yǎng)高技能型人才，首先是要求其能夠看懂工程圖紙。識(shí)圖教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和空間構(gòu)形能力，它是“圖—物”和“物—圖”轉(zhuǎn)化的質(zhì)的飛躍過程。目前在識(shí)圖課程教學(xué)中，存在著諸多問題，高職學(xué)生普遍對(duì)空間想象能力比較差。譬如學(xué)生對(duì)傳統(tǒng)施工圖紙無法直觀理解，學(xué)生無法根據(jù)圖紙完成更深入的知識(shí)學(xué)習(xí)等，不僅影響相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，而且會(huì)使他們?cè)诮窈蟮膶?shí)際工作中也面臨諸多困難。對(duì)此，筆者提出整體仿真識(shí)圖概念，探索利用現(xiàn)代仿真數(shù)字技術(shù)手段，突破傳統(tǒng)識(shí)圖教學(xué)方式，以進(jìn)程式教學(xué)理念開創(chuàng)信息化教學(xué)新時(shí)代。

一、工程識(shí)圖虛擬仿真教學(xué)的實(shí)際意義

虛擬仿真技術(shù)是一種用一個(gè)系統(tǒng)模仿另一個(gè)真實(shí)系統(tǒng)的技術(shù)，這種技術(shù)依托計(jì)算機(jī)手段，對(duì)人的視覺、觸覺、聽覺等進(jìn)行現(xiàn)實(shí)情況的再現(xiàn)，所以也稱為模擬現(xiàn)實(shí)。逼真性和實(shí)時(shí)交互性是虛擬仿真資源的本質(zhì)，它使人們沉浸其中，形成具有交互效能多維化的一個(gè)立體化信息環(huán)境。

建筑虛擬仿真區(qū)別于視頻等其他教學(xué)資源的特點(diǎn)在于其仿真性。一方面，虛擬環(huán)境給人的各種感覺與所模擬的客觀世界非常相像，一切感覺如同在真實(shí)世界一樣；另一方面，當(dāng)人以自然的行為作用于虛擬環(huán)境時(shí)，環(huán)境做出的反應(yīng)也符合客觀世界的有關(guān)規(guī)律。具體來說，就是能夠用立體化的建筑構(gòu)件來代替?zhèn)鹘y(tǒng)教學(xué)平面化的建筑構(gòu)件，更符合高職學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)。

那么，仿真數(shù)字技術(shù)對(duì)教學(xué)的實(shí)際意義何在呢？首先，傳統(tǒng)識(shí)圖時(shí)代教學(xué)意味著就是平面設(shè)計(jì)藍(lán)圖，是依靠平面圖紙進(jìn)行識(shí)圖，識(shí)圖過程不直觀，理解能力差的高職學(xué)生較難接受。后來到了仿真識(shí)圖初級(jí)時(shí)代，采用的是單構(gòu)件仿真識(shí)圖方法，依靠單體構(gòu)件三維仿真進(jìn)行構(gòu)件識(shí)圖，學(xué)習(xí)過程無串聯(lián)。而現(xiàn)在，現(xiàn)代仿真識(shí)圖時(shí)代是采用進(jìn)程式仿真識(shí)圖方法，緊密結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)過程和課程知識(shí)，識(shí)圖過程全面、直觀、深入、整體。

總之，工程識(shí)圖虛擬仿真教學(xué)的實(shí)踐意義可以歸納成下面幾個(gè)層面：第一，學(xué)生層面可以提高學(xué)習(xí)效率，增強(qiáng)崗位核心競(jìng)爭(zhēng)力；第二，學(xué)校層面可以加強(qiáng)職業(yè)教育能力，推動(dòng)教學(xué)模式改革；第三，教師層面可以使教學(xué)方式多樣化，促進(jìn)教學(xué)模式改革；第四，社會(huì)層面可以促進(jìn)校企互助，提高行業(yè)人才培養(yǎng)水平。

二、工程識(shí)圖虛擬仿真教學(xué)的目標(biāo)

建成過程健全的教學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)，建成教學(xué)資源完整的知識(shí)庫，完成考、評(píng)、學(xué)交互平臺(tái)的建設(shè)。

以“進(jìn)程式”的教學(xué)方式，從學(xué)生對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)的整體認(rèn)識(shí)開始，從簡(jiǎn)單的多層磚混結(jié)構(gòu)房屋到復(fù)雜的框架高層建筑，通過教學(xué)、自學(xué)、管理、考核為一體的功能特色，逐步讓學(xué)生做到“了解圖、看懂圖、會(huì)畫圖、應(yīng)用圖”。教學(xué)總體目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)識(shí)能力、了解能力、再到深度掌握識(shí)圖能力的全過程，完成課程的系統(tǒng)性學(xué)習(xí)，提升知識(shí)應(yīng)用能力。這實(shí)際上是把識(shí)圖能力培養(yǎng)上升到更高的層次，全面解決系統(tǒng)性教學(xué)難點(diǎn)，這也是工程識(shí)圖課程改革的最終目的所在。

三、工程識(shí)圖虛擬仿真教學(xué)的可行性措施

（一）研究進(jìn)程式開發(fā)思路，深度完善教學(xué)知識(shí)體系

充分考慮教師和學(xué)生的“教、學(xué)”需求，從產(chǎn)品開發(fā)源頭鎖定開發(fā)目標(biāo)，以產(chǎn)品主體人群即學(xué)生的學(xué)習(xí)過程為依據(jù)，將知識(shí)深化作為開發(fā)線索，幫助教師進(jìn)行課內(nèi)外的教學(xué)，徹底解決學(xué)生學(xué)習(xí)不深入、知識(shí)結(jié)構(gòu)體系不完整的問題。

（二）采用全三維識(shí)圖模式，教學(xué)從此“立體化”

三維式的“立體化”教學(xué)，從360度展示全方位施工圖各個(gè)知識(shí)細(xì)節(jié)，其形式更加直觀、生動(dòng)，不但可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)圖紙的平面看圖功能，同時(shí)可以進(jìn)行部件的旋轉(zhuǎn)、透視、縮放等特定功能，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)過程中對(duì)整體建筑和單體構(gòu)件都可以有全面而深入的了解。

（三）設(shè)計(jì)情景式漫游，體驗(yàn)沉浸式學(xué)習(xí)樂趣

完成從單體識(shí)圖向整體識(shí)圖變革的步伐，其情景式漫游成為一大標(biāo)志。學(xué)生可以自主成為學(xué)習(xí)的“主角”，通過角色代入，在虛擬仿真的建筑之間進(jìn)行行走觀測(cè)、認(rèn)知學(xué)習(xí)、任務(wù)實(shí)踐等等，有效提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

（四）引入“游戲任務(wù)”教學(xué)手段，讓學(xué)習(xí)寓教于樂

基于“游戲”教學(xué)的產(chǎn)品特色，將學(xué)習(xí)任務(wù)轉(zhuǎn)化為“游戲關(guān)卡”，學(xué)生可以通過不同的學(xué)習(xí)任務(wù)得到自己的詳細(xì)成績(jī)。這種學(xué)習(xí)方式使學(xué)生深度學(xué)習(xí)構(gòu)造認(rèn)識(shí)，領(lǐng)悟圖紙分析，理解識(shí)圖建模，激發(fā)學(xué)習(xí)主動(dòng)性，最大限度提高教學(xué)適用性。當(dāng)然，這種“游戲任務(wù)”必須精心構(gòu)思，巧妙地把專業(yè)知識(shí)點(diǎn)與游戲結(jié)合在一起。

（五）擴(kuò)容強(qiáng)勁，共享虛擬仿真教學(xué)管理平臺(tái)

作為行業(yè)顛覆性的教學(xué)管理平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)資源的自由配置、課程的自主定制、考核的系統(tǒng)操作。不單純作為獨(dú)立軟件應(yīng)用，其接口更可以與其他教學(xué)管理平臺(tái)相鏈接，讓教師在授課過程中，根據(jù)學(xué)生特色完成個(gè)性化的識(shí)圖課程教學(xué)。

（六）開發(fā)教學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)，建立相應(yīng)資源庫

在建筑識(shí)圖虛擬仿真教學(xué)實(shí)踐中，教師可以采用同一套完整、合適的建筑工程圖紙，對(duì)涉及的施工方法進(jìn)行整合，以工程案例的形式實(shí)現(xiàn)仿真教學(xué)。

1.虛擬工地尋物。作為識(shí)圖學(xué)習(xí)的熱身學(xué)習(xí)模塊，帶著提升識(shí)圖學(xué)習(xí)趣味性、熟悉三維模擬的工地場(chǎng)景和熟悉三維軟件操作等目的，可以設(shè)計(jì)包括模塊說明、任務(wù)操作和退出場(chǎng)景功能在內(nèi)的軟件，通過找到全部的工具箱作為任務(wù)完成。

虛擬建筑物每層隨機(jī)在不同的幾個(gè)位置出現(xiàn)工具箱，打開工具箱可以獲得不同的獎(jiǎng)勵(lì)。獎(jiǎng)勵(lì)物品包括各種制圖工具，幫助學(xué)生了解各種工具用途的同時(shí)，也包括增加模塊趣味性的任務(wù)道具。

2.構(gòu)造結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)。作為識(shí)圖學(xué)習(xí)的入門學(xué)習(xí)模塊，構(gòu)造認(rèn)識(shí)包括模塊說明、外瞻模式、實(shí)體模式和退出場(chǎng)景功能。學(xué)生通過對(duì)建筑內(nèi)、外的觀察，可以了解該建筑的各構(gòu)件信息。在外瞻模式中，則可以通過建筑拆分和三維旋轉(zhuǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行辨識(shí)，讓學(xué)生熟悉建筑外部形狀。而三維漫游則可以將“學(xué)生”傳送到建筑內(nèi)部，通過定位樓層對(duì)建筑內(nèi)部構(gòu)件進(jìn)行一一解讀，讓學(xué)生了解內(nèi)部布置、構(gòu)件構(gòu)造，掌握構(gòu)件作用及特征。

3.工程圖紙分析。圖紙分為建筑施工圖和結(jié)構(gòu)施工圖兩大類，學(xué)生可以通過三維模型解讀平面圖紙，學(xué)習(xí)過程包括三維動(dòng)畫演示、圖紙查看模式和三維漫游模式。模型和圖紙之間可以百分百等信息轉(zhuǎn)換，讓學(xué)生實(shí)時(shí)了解知識(shí)要點(diǎn)，同時(shí)圖紙具備放大、拖動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、透視等查看功能，做到每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都可以詳細(xì)觀察和解讀。在學(xué)生完成圖紙基本解讀之后，還能根據(jù)圖紙上不同的學(xué)習(xí)節(jié)點(diǎn)，選擇相應(yīng)的三維漫游進(jìn)入建筑內(nèi)部直接觀看相關(guān)信息，讓識(shí)圖真正做到串聯(lián)、立體、具象。

4.簡(jiǎn)單識(shí)圖建模。作為識(shí)圖學(xué)習(xí)的練習(xí)模塊，識(shí)圖建模包括模塊說明、任務(wù)存檔載入和樓層關(guān)卡選擇功能，根據(jù)用戶需要選擇存檔繼續(xù)練習(xí)或者重新選擇關(guān)卡進(jìn)行練習(xí)。通過動(dòng)手能力將各個(gè)構(gòu)件配置相應(yīng)的參數(shù)，組裝三維房屋模型，并在建好的三維模型上，能夠繼續(xù)漫游。識(shí)圖建模設(shè)置了相關(guān)題目來加強(qiáng)知識(shí)點(diǎn)的鞏固，每完成一個(gè)階段的任務(wù)后都會(huì)有一個(gè)總結(jié)報(bào)告進(jìn)行總結(jié)和分析，他可以培養(yǎng)學(xué)生最直接的建筑感知認(rèn)知，有助于學(xué)生學(xué)習(xí)好建筑材料、建筑構(gòu)造和建筑結(jié)構(gòu)等各門專業(yè)課。

5.建立共享資源庫。具體包括：（1）施工圖紙圖庫：具有多種類型的施工圖紙，每張圖紙具有詳細(xì)的解說，并且在查看過程中可以通過6種不同的關(guān)鍵詞進(jìn)行搜索，方便調(diào)取使用。（2）建筑構(gòu)件庫：儲(chǔ)存大量構(gòu)件，可以指導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)性的了解每種構(gòu)件知識(shí)，構(gòu)件庫中包含了構(gòu)件的定義以及信息描述。同時(shí)還能進(jìn)一步進(jìn)行構(gòu)件查看，包括三維構(gòu)件動(dòng)畫、三維旋轉(zhuǎn)、詳細(xì)信息以及圖紙查看。（3）基礎(chǔ)知識(shí)庫：可提供查看相關(guān)識(shí)圖基礎(chǔ)的文獻(xiàn)資料，分制圖基本知識(shí)、投影知識(shí)、圖集三類。基礎(chǔ)知識(shí)庫可以通過模型道具的方式增強(qiáng)建筑工程整體框架的空間想象能力，從而加強(qiáng)學(xué)生識(shí)圖的能力，并提供專業(yè)技能規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，提高教學(xué)的規(guī)范性；建筑圖集是為了提供標(biāo)準(zhǔn)的建筑做法和設(shè)計(jì)，以節(jié)省設(shè)計(jì)人員的工作，以及規(guī)范建筑設(shè)計(jì)，可作為學(xué)生識(shí)圖的依據(jù)。所有文獻(xiàn)資料均可直接點(diǎn)擊在線閱讀。（4）練習(xí)習(xí)題庫：支持教學(xué)資源的自主編輯與管理，教師可以配置習(xí)題資源，學(xué)生則可以在習(xí)題庫中進(jìn)行考核。該功能嫁接于既有專業(yè)資源平臺(tái)，作為擴(kuò)容完善整個(gè)教學(xué)練環(huán)節(jié)。

四、結(jié)束語

提高學(xué)習(xí)效率，增強(qiáng)學(xué)生識(shí)圖能力；豐富教學(xué)手段，提升教學(xué)效果；完善專業(yè)信息化建設(shè)體系；實(shí)現(xiàn)校企互助，提高專業(yè)的社會(huì)服務(wù)能力。利用現(xiàn)代仿真數(shù)字技術(shù)手段解決建筑識(shí)圖教學(xué)中的問題，提出整體仿真識(shí)圖概念，突破傳統(tǒng)識(shí)圖方式，從而提高學(xué)生識(shí)圖水平，是建筑專業(yè)教學(xué)改革的一項(xiàng)有益嘗試。

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【作者簡(jiǎn)介】沈新福（1975- ），男，柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 高級(jí)工程師、全國注冊(cè)監(jiān)理工程師、一級(jí)建造師，研究方向：建筑設(shè)計(jì)與施工技術(shù)教學(xué)；易 斌（1967- ），男，柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)士，高級(jí)工程師、副教授、一級(jí)建造師，研究方向：建筑施工技術(shù)與教學(xué)。

（責(zé)編 何田田）