陳麗麗，周建群

21 世紀(jì)以來，房地產(chǎn)行業(yè)逐步發(fā)展成為我國國民經(jīng)濟的一個重要增長點，作為房地產(chǎn)的配套服務(wù)，物業(yè)管理行業(yè)也獲得迅猛發(fā)展.物業(yè)管理由最初的“房屋修繕、設(shè)備維護”的1.0 時代發(fā)展到“物的管理和人的服務(wù)相齊并重”的2.0 時代，隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，物業(yè)管理正步入智能化時代［1］.十九大報告提出，支持傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級，加快發(fā)展現(xiàn)代服務(wù)業(yè)［2］，在政策導(dǎo)向和行業(yè)轉(zhuǎn)型升級背景下，市場對高層次的物業(yè)管理專業(yè)人才的需求將會與日俱增.

在此背景下，高校物業(yè)管理專業(yè)將著重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，而實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的有效途徑，虛擬仿真實驗教學(xué)是實體實驗教學(xué)的延伸、拓展、補充和提升［3-4］.WANG J 等利用虛擬現(xiàn)實軟件Unity 3D 建立了交互式火星探測車虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)［5］；英國開放大學(xué)從2006 年開始，應(yīng)用基于互聯(lián)網(wǎng)的三維虛擬世界“第二人生”開展教學(xué)［6］.國外學(xué)者ALKHALDI T 經(jīng)過實證研究，證實了虛實結(jié)合的實訓(xùn)平臺對于學(xué)生掌握知識和技能方面具有優(yōu)勢［7］.我國在 1998 年首次提出“信息技術(shù)與課程整合”.近幾年教育部相繼發(fā)文大力支持和鼓勵各地高校建設(shè)虛擬仿真中心和申報項目，教育部《關(guān)于2017—2020 年開展示范性虛擬仿真實驗教學(xué)項目建設(shè)的通知》要求“深入推進信息技術(shù)與高等教育實驗教學(xué)的深度融合，不斷加強高等教育實驗教學(xué)優(yōu)質(zhì)資源建設(shè)與應(yīng)用”［8-9］，各高校已經(jīng)相繼開展相關(guān)的探索和建設(shè).

福建江夏學(xué)院近年來依托省級應(yīng)用型示范本科和工商管理專業(yè)群實驗教學(xué)中心，積極建設(shè)模塊化、系列化物業(yè)管理虛擬仿真實驗平臺，平臺以“虛實結(jié)合”為總體思想，基于Unity 3D 技術(shù)，把虛擬仿真技術(shù)運用到物業(yè)管理法律糾紛案例中，開發(fā)了具有交互性和沉浸式的虛擬仿真實驗平臺.在今年疫情特殊時期，該平臺發(fā)揮了應(yīng)有的實驗教學(xué)功能并實現(xiàn)了開放共享，有效提升了物業(yè)管理專業(yè)教學(xué)理念，改進了教學(xué)方式和方法，豐富了教學(xué)內(nèi)容，擴展了實驗的時間與空間，逐步形成教學(xué)成效顯著、運行良好和開放共享的實驗教學(xué)體系，為物業(yè)管理專業(yè)培養(yǎng)應(yīng)用型人才提供了一條新途徑.

1 物業(yè)管理虛擬仿真實驗平臺設(shè)計

物業(yè)管理虛擬仿真實驗平臺在軟件實現(xiàn)上以3D 效果為主，主要分為：①基于Unity 3D技術(shù)進行網(wǎng)頁設(shè)計；②在場景的設(shè)計中運用3DS Max 軟件進行建模，再將兩者結(jié)合起來進行專業(yè)的實訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計.系統(tǒng)設(shè)計堅持以學(xué)生為主體，兼顧功能性、人性化、兼容性、可擴展性、穩(wěn)定性和安全性的原則，在此基礎(chǔ)上整合教學(xué)資源、數(shù)據(jù)資源和系統(tǒng)資源，構(gòu)建多樣化、自主性的虛擬仿真平臺，物業(yè)虛擬仿真實驗平臺設(shè)計分為平臺管理、軟件架構(gòu)、核心代碼和平臺功能四個模塊.

1.1 平臺管理

平臺管理提供統(tǒng)一的實驗入口，包含教務(wù)管理、教師管理、用戶管理和學(xué)生管理.平臺管理的搭建可為師生提供全方位的無縫對接的學(xué)習(xí)路徑，圖1 為物業(yè)管理虛擬仿真實驗平臺管理功能［10］.

圖1 物業(yè)管理虛擬仿真實驗平臺功能

平臺用戶分為教務(wù)、教師、學(xué)生和管理者四個角色，不同的角色對應(yīng)不同的子系統(tǒng).教務(wù)模塊是連接校內(nèi)教學(xué)事務(wù)的橋梁，包括與校內(nèi)教務(wù)計劃對接、開課對接，各類教務(wù)信息的查詢等；教師是教學(xué)活動的發(fā)起者，與實驗教學(xué)相關(guān)的任務(wù)發(fā)布、作業(yè)管理、互動答疑，以及成績管理均在教師模塊發(fā)布；學(xué)生是參與實驗最直接的體驗者，學(xué)生模塊與教師模塊功能相似，針對教師所發(fā)布的任務(wù)進行實驗，提交實驗報告；管理員是平臺的維護人員，基本不涉及教學(xué)任務(wù)，主要負責(zé)后臺的資源管理、賬號管理等事務(wù)［11-12］.

1.2 軟件架構(gòu)

平臺使用虛擬仿真技術(shù)，采用Unreal Engine 4虛擬現(xiàn)實開發(fā)引擎，以“Html5+WebGL”相結(jié)合的網(wǎng)頁一體化開發(fā)方式，構(gòu)建B/S 模式虛擬仿真平臺，其功能實現(xiàn)主要分為服務(wù)端和客戶端，這種部署方式有別于傳統(tǒng)的B/S 模式，網(wǎng)頁展示具有較強的3D 圖形效果（用戶只需要安裝Flash 插件即可），具體實現(xiàn)如圖2.

服務(wù)端.負責(zé)對服務(wù)、數(shù)據(jù)的集中管理.對教師、學(xué)生上課數(shù)據(jù)進行存儲，同時提供數(shù)據(jù)通信服務(wù)、云端部署和軟件版本的維護.服務(wù)器程序和IIS 服務(wù)都需要服務(wù)端來管理，相應(yīng)的通信協(xié)議有：Http、WebSocket、Web API等.

圖2 軟件架構(gòu)圖

客戶端.客戶端的開發(fā)是基于JavaScript腳本，只需要通過瀏覽器和通信配置即可完成訪問工作，在需要展示3D 處理的圖形效果時安裝瀏覽器的插件WebGL.B/S 模式的客戶端訪問方法相對簡單，也基本能滿足3D 效果要求，比傳統(tǒng)的虛擬仿真軟件的客戶端軟件（C/S 模式）維護簡單、方便.

1.3 平臺核心代碼

鏡頭切換是網(wǎng)頁3D 編程中的核心內(nèi)容，在一個網(wǎng)頁中構(gòu)建三維物體時一般是構(gòu)建三維向量（x，y，z）來表示一個點，為了方便矩陣描述這種三維變換，通常是再增加一維w即（x，y，z，w）表示一個向量點，多數(shù)實現(xiàn)上使用（x/w，y/w，z/w）來表示，即不改變?nèi)S定義又可以提升三維變換程序?qū)崿F(xiàn)的方便性.所有的變換組合起來就是一個3D 變換設(shè)計的過程，常用變換有以下三種.

平移變換.分別用movex、movey、movez表示向量點（x/w，y/w，z/w）在X軸、Y軸、Z軸方向上各自移動的距離，因此各維平均變換后的點為(x/w+movex,y/w,z/w)、(x/w,y/w+movey,z/w) 、(x/w,y/w,z/w+movez) ，同理三維一起變換后的點為move，參看公式（1）.

縮放變換.分別用sizex、sizey、sizez表示向量點（x/w，y/w，z/w）在X軸、Y軸、Z軸觀察方向上縮小或放大的倍數(shù)，因此各維縮放變換后的點為 (x/w×sizex,y/w,z/w) 、(x/w,y/w×sizey,z/w)、(x/w,y/w,z/w×sizez)，同理三維縮放變換后的點為size=(x/w×sizex,y/w×sizey,z/w×sizez) ，根據(jù)多項式相等的原理，求得縮放矩陣點也可以表示為

旋轉(zhuǎn)變換.旋轉(zhuǎn)變換由于受到旋轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)角度等不同旋轉(zhuǎn)方式的影響，因此這種變換比上述平移和縮放變換復(fù)雜.具體旋轉(zhuǎn)的參數(shù)為：旋轉(zhuǎn)軸（X軸、Y軸、Z軸）、旋轉(zhuǎn)方向（左、右）和旋轉(zhuǎn)角度（0°～90°）.旋轉(zhuǎn)變換主要是根據(jù)一個旋轉(zhuǎn)軸進行操作，正常沒有多個一起旋轉(zhuǎn).以X軸為旋轉(zhuǎn)軸向左旋轉(zhuǎn)30°為例，即X軸正半軸沿著X軸正方向進行觀測，Y軸和Z軸都圍繞X軸轉(zhuǎn)，而X軸不變則旋轉(zhuǎn)矩陣分別如下：

網(wǎng)頁中瀏覽一個3D 場所景時，需要提供以上平移、縮放和旋轉(zhuǎn)的交互操作，而這些組合就構(gòu)成了3D 模型變換的效果.在圖形學(xué)的范疇當(dāng)中，仿射變換分為了剛體變換（平移變換、旋轉(zhuǎn)變換）和線性變換（縮放變換、旋轉(zhuǎn)變換），仿射變換也可以看成投影變換，即形成3D 旋轉(zhuǎn)、線性運動、鏡頭切換等完整的流程.以下為當(dāng)前視角經(jīng)上述組合變換后的鏡頭切換的程序?qū)崿F(xiàn)：

輸入

Inputs：view：當(dāng)前視角，

change：組合變換.

輸出

Outputs：Camera：變換后的鏡頭.

過程

var pos=link.getPointAt（view）；

workflowSphere.p（pos）；

billboard.p（pos.clone（）.add（new mono.Vec3（change）））；

var camera=main.sceneManager.3d.getCamera（）；

camera.lookAt（pos）；

return Camera；

1.4 平臺功能

平臺功能設(shè)計.在物業(yè)管理虛擬仿真實驗平臺中，實驗教學(xué)是核心，平臺功能設(shè)計堅持以教學(xué)大綱為準(zhǔn)則，以實驗?zāi)_本為基石，兼顧實驗課程功能性、實用性、互動性和趣味性，包含事件演練設(shè)計——基于對案例事件的還原.學(xué)習(xí)模式設(shè)計——對于知識點的回顧與學(xué)習(xí).隱患整改設(shè)計——對于管理問題的整改，以及法律法規(guī)的掌握程度.訓(xùn)練考核設(shè)計——對學(xué)生實驗過程的掌握情況，以及實驗結(jié)果的呈現(xiàn).

事件演練設(shè)計.事件的演練設(shè)計是為了讓學(xué)生更直觀地發(fā)現(xiàn)問題.比如將火災(zāi)出現(xiàn)的起因（如某嫌疑人故意縱火導(dǎo)致火災(zāi)）、經(jīng)過（由于感應(yīng)器年久老化且未按時檢修，業(yè)主錯過最佳逃離時間，當(dāng)致電求救時，消防通道卻因為被改建而受阻，消防員徒步到17 樓才取得消防栓去救援）、結(jié)果（因物業(yè)管理種種漏洞，導(dǎo)致業(yè)主被吞沒在火海里）等進行三維立體展示，梳理出因物業(yè)管理疏忽及漏洞所導(dǎo)致的安全隱患和物業(yè)糾紛.

圖3 上圖呈現(xiàn)的是整個事件所發(fā)生的背景：某小區(qū)發(fā)生火災(zāi)，由于物業(yè)缺乏規(guī)范管理，比如消防救援通道被堵、物業(yè)消防人員無證上崗、物業(yè)公司未按要求巡檢等；圖3 下圖呈現(xiàn)的是由于某嫌疑人縱火而導(dǎo)致的火災(zāi)，小區(qū)內(nèi)報警出險請求救援，卻由于消防通道改造成綠化帶導(dǎo)致救援受阻.通過事件演練的設(shè)計，將整個物業(yè)安全隱患及糾紛案例呈現(xiàn)在師生面前，將不可逆事件回歸還原，讓學(xué)生在3D 立體環(huán)境中體驗現(xiàn)實無法實驗的場景.

圖3 事件演練圖

學(xué)習(xí)模式設(shè)計.實驗的最終目的是讓學(xué)生學(xué)到知識，并學(xué)以致用.學(xué)習(xí)模式設(shè)計的飽滿程度關(guān)系到學(xué)生是否能夠吸收完整的知識點.通過事件演練還原暴露出的物業(yè)管理問題，并根據(jù)該問題所涉及的法律法規(guī)，針對性地學(xué)習(xí)訓(xùn)練，可以達到事半功倍的效果.例如小區(qū)樓道內(nèi)的消防栓被封堵于大理石墻內(nèi)，消防員耗費一定時間才取出消防栓，導(dǎo)致救援被拖延.這一事例違反了《中華人民共和國消防法》第16 條和第28 條明確規(guī)定：任何單位、個人不得損壞、挪用或者擅自拆除、停用消防設(shè)施、器材等；必須落實消防安全責(zé)任制，定期組織檢驗、維修，確保消防設(shè)施完好有效等.通過該學(xué)習(xí)模式的設(shè)計與呈現(xiàn)，學(xué)生將更直觀地獲取到法律知識.

圖4 上圖展現(xiàn)的是在小區(qū)的四個方位（消控室、小區(qū)全景、小區(qū)通道、房間），因為物業(yè)管理不當(dāng)所發(fā)生的問題并觸及相關(guān)法律法規(guī)；圖4 下圖具體展現(xiàn)的是房間內(nèi)大火迅速蔓延開來，是由于室內(nèi)裝飾材料的防火性未達到國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).學(xué)習(xí)模式的設(shè)計，可以將知識點系統(tǒng)化、模塊化，讓學(xué)生能夠全面快速地掌握實驗要求.

圖4 學(xué)習(xí)模式圖

隱患整改設(shè)計.在對糾紛事件進行還原并了解其所觸及的法律法規(guī)的基礎(chǔ)上，完成對糾紛事件中所暴露的安全隱患的整改.安全隱患整改設(shè)計是對學(xué)生物業(yè)糾紛法律法規(guī)運用能力、技能掌握情況的考核，檢驗學(xué)以致用所達到的效果.比如小區(qū)樓道內(nèi)的消防栓，因為水泵接合器生繡無法接水，導(dǎo)致救援被延遲，根據(jù)整改要求，物業(yè)公司必須定期檢修小區(qū)內(nèi)所有消防設(shè)備設(shè)施、實行定期巡檢制度，確保設(shè)施能夠正常使用.隱患整改是解決物業(yè)管理漏洞的有效途徑，也是完善物業(yè)管理的必要路徑.

圖5 上圖展現(xiàn)的是從小區(qū)場景中找出1處隱患——消防通道被改造成綠化帶后導(dǎo)致消防車道受阻，需嚴(yán)格按照規(guī)定，留出消防通道，以水泥或更適宜的材質(zhì)建設(shè)消防通道；圖5 下圖展現(xiàn)的是在消控室找出2 處隱患——消防中心值班員沒有消防證書，以及物業(yè)公司未按要求對消防設(shè)施進行日常巡檢，需替換有證人員，并要求物業(yè)公司嚴(yán)格進行每日巡檢.隱患整改的設(shè)計，是對學(xué)生實驗效果的檢驗，對于物業(yè)管理和法律法規(guī)知識點的考核應(yīng)全面合理.

圖5 隱患整改圖

訓(xùn)練考核設(shè)計.為了更科學(xué)地檢驗學(xué)生對于物業(yè)管理漏洞的分析能力，以及對所涉及的法律法規(guī)知識的學(xué)習(xí)效果，并及時、在線給出相關(guān)反饋信息，需要設(shè)計實驗訓(xùn)練考核評價體系（見圖6）.評價體系建立在注重過程、結(jié)果可比、客觀分析的原則上，內(nèi)容涉及學(xué)生對于事件演練的考察能力、物業(yè)管理和法律糾紛知識點的掌握能力和隱患整改的處理能力的考核，評分細則的分?jǐn)?shù)權(quán)重包括：①過程評價（60%）.包括原理檢驗、問題處理能力、應(yīng)急處理能力和整改方案評價等.②終極評價（40%）.包括實驗考核測試和實驗報告完整性.老師可以隨時提取和掌握學(xué)生實驗數(shù)據(jù)，進行實驗效果分析與教學(xué)反饋.

圖6 實驗訓(xùn)練考核評價體系

平臺各個功能具有層層遞進的關(guān)系，首先讓學(xué)生在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中發(fā)現(xiàn)問題，接著進行知識點的梳理，最后去解決問題.訓(xùn)練考核模塊是對各個功能學(xué)習(xí)效果的檢測.

2 物業(yè)管理虛擬仿真實驗平臺效果分析

2.1 平臺運行情況

物業(yè)管理虛擬仿真實驗平臺是省級虛擬仿真實驗教學(xué)平臺，服務(wù)全校3 個院部、5 個本科專業(yè)、近2 000 余名本科生.平臺建設(shè)以來，以提升學(xué)生能力為目標(biāo)，利用信息化手段，推進實驗云端化、交互可視化，促進物業(yè)、法學(xué)學(xué)科的建設(shè)，推進實驗中心的發(fā)展［13-14］.表1 是平臺近年來部分學(xué)生實驗記錄.

2.2 平臺使用評價

針對使用過該平臺的師生發(fā)放調(diào)查問卷，發(fā)放問卷調(diào)查150 份，收回有效問卷148份，其中2 份不完整作廢.分別從交互性、考核模式、平臺功能、能動學(xué)習(xí)方面進行評價，大部分師生認為平臺對于學(xué)生實驗技能方面有明顯的提升作用（見表2）.

從表2 可以看出，師生們對物業(yè)管理虛擬仿真實驗平臺及教學(xué)效果的認可度較高，普遍反饋平臺在對于知識點的展現(xiàn)、學(xué)生掌握內(nèi)容的考核上較新穎，平臺的使用讓學(xué)生不再枯燥地體驗物業(yè)管理及法律糾紛知識點，比如通過“找茬”“通關(guān)”的交互方式、增強互動效果，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性.當(dāng)然平臺還需要進一步完善，比如師生們反饋平臺在實驗報告的設(shè)計上較單薄、報告內(nèi)容呈現(xiàn)得不夠充分，另外物業(yè)法律糾紛只局限于火災(zāi)事件，還未涉及到人事糾紛事件等，仍需不斷完善.

表1 部分學(xué)生實驗記錄表

表2 師生對物業(yè)虛擬仿真平臺的評價

2.3 平臺效果分析

物業(yè)管理虛擬仿真實驗平臺再現(xiàn)了物業(yè)管理事件中發(fā)生但不可再現(xiàn)的場景，目前該實驗項目已經(jīng)在校內(nèi)、校際實現(xiàn)了共享，其在人才培養(yǎng)、學(xué)科進步和資源共享等方面具有顯著的效果.

提高了人才培養(yǎng)質(zhì)量.通過虛擬仿真實驗場景的交互，增強了學(xué)生對物業(yè)管理的理解和對法律法規(guī)的敬畏，提升了對法律法規(guī)基本知識點的理解和運用，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，強化了學(xué)習(xí)效果.特別在今年疫情特殊時期，響應(yīng)了教育部提倡的“停課不停學(xué)”的號召，學(xué)生在家利用該教學(xué)資源參與實驗活動，在教學(xué)效果上獲得了良好評價.

進一步促進教學(xué)相長.專業(yè)教師積極參與平臺開發(fā)，并將研究成果用于虛擬仿真教學(xué)，豐富了實驗教學(xué)內(nèi)容.教師積極開展多項實驗教學(xué)改革項目；學(xué)生踴躍參與各類技能賽事.僅在2019 年，學(xué)生參與的各類學(xué)科和技能競賽中，獲得國家級獎項的有18 項，省級獎項的有8 項，促進了學(xué)生技能培養(yǎng).

促進資源共享和成果推廣.虛擬仿真實驗每年為學(xué)校法學(xué)和物業(yè)管理專業(yè)學(xué)生提供直接實驗，同時，為其他法學(xué)與物業(yè)管理專業(yè)高級本科生及廣大企業(yè)從業(yè)人員提供優(yōu)質(zhì)線上課程資源共享，課程質(zhì)量和水平獲得了認可；在原有專業(yè)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，學(xué)校正以此教學(xué)成果來推動更多專業(yè)實現(xiàn)實驗教學(xué)改革，以促進實驗教學(xué)資源的開發(fā)和推廣.

3 結(jié)語

虛擬仿真實驗是應(yīng)用型高校人才培養(yǎng)的需要，是與現(xiàn)代信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物，是未來實驗教學(xué)改革的趨勢.物業(yè)管理虛擬仿真實驗平臺的建設(shè)，不僅降低了實驗教學(xué)成本，解決了突發(fā)事件不可復(fù)原的困難，更重要的是通過對物業(yè)管理糾紛案例傳統(tǒng)教學(xué)模式、方法和手段的改革，使學(xué)生足不出戶就能了解物業(yè)管理問題及法律糾紛，增加了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的空間，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實踐能力，提升了學(xué)生的信息化應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)，提高了應(yīng)用型人才培養(yǎng)成效，同時也推動了物業(yè)管理和法學(xué)等專業(yè)融合培養(yǎng)，有效提升了這些專業(yè)的教學(xué)水平.下一階段，平臺將重點進行提升實驗教學(xué)質(zhì)量和虛擬實驗項目的共享程度方面的研究，努力建成案例完備、情景逼真、開放共享的實驗平臺.