張同鈺（咸陽職業(yè)技術學院建筑學院，陜西 咸陽 712000）

《建筑施工技術》課程是中、高職院校建筑工程類專業(yè)主干課程之一，面向土建類建筑工程技術相關專業(yè)學生及行業(yè)學習者開設的，是一門理論面廣、實踐性強、技術發(fā)展迅速的綜合性課程，以土建工程施工流程為主線，主要培養(yǎng)學習者對認知、分析和解決工程常見問題的能力，為從事建筑工程技術與管理工作奠定基礎。隨著計算機建模、云課堂、虛擬仿真等技術的普及和發(fā)展，在建筑工程施工中采用智能方法極大地促進了施工技術和管理水平的提高，通過虛擬仿真技術對建筑工程施工進行教學和研究，將創(chuàng)造極大的經濟效益，促進技術的進一步發(fā)展。

1 建筑工程虛擬仿真實訓室建設的基本原則

基于虛擬仿真技術開發(fā)的各種建筑類專業(yè)實訓系統(tǒng)為高職院校建筑類專業(yè)實踐教學中面臨的問題給出了解決方案。通過虛擬仿真技術可以真實還原施工現場，使得學生或直接在虛擬現場中進行漫游，或俯瞰現場整體布置，或洞察詳細工藝流程，或模擬事故發(fā)生瞬間，或體驗整個工程從無到有的建造過程。學生在新穎多樣的實訓互動模式下，以主動方式對施工技術進行深刻認識、詳盡了解、充分體會，既可提升教學效果，亦可增強人才培養(yǎng)質量。

1.1 重視技能培養(yǎng)，注重素質提升

高職院校人才培養(yǎng)與企業(yè)需求相適應，在實踐過程中注重技能培養(yǎng)，將企業(yè)崗位規(guī)范嵌入其中，讓學生明晰企業(yè)崗位需求，緩解人才供需不對稱問題。因此，建筑工程虛擬仿真實訓室建設應該追求靈活的教學方法及全面的知識覆蓋，具備“教”“學”“訓”“考”全方位、一體化屬性，另輔之以虛擬場景、動畫、視頻等靈活的現代化教學手段，極大豐富教學內容，增強學生學習趣味。

1.2 規(guī)范真實原型，做好頂層設計

建筑工程虛擬仿真實訓室建設要以建筑企業(yè)真實工程為設計原型，以實際生產過程為開發(fā)依據，以企業(yè)標準生產工藝流程、崗位分工、安全規(guī)范、典型異常工況為研發(fā)基礎，結合一線工程師和技術專家的工作經驗，用目前流行的交互式虛擬仿真技術手段，完全1∶1地將生產一線搬到教室。同時，還應該做好系統(tǒng)定位，是作為教學輔助理論工具還是開展課程操作實訓，又或者是為了學生參加相應的比賽。根據想要其發(fā)揮的作用，選擇各類系統(tǒng)的功能模塊。

1.3 明確教學思路，深度結合實際

建筑工程虛擬仿真實訓室建設要以學校專業(yè)化的教學力量為依托，以企業(yè)成熟技術與先進技術應用為基礎，直擊教學難點，實訓系統(tǒng)以融入學校教、學、管、控的教學實踐運行模式為指導方針，實現多維仿真和真實場景模擬操作虛擬任務，在虛擬施工場景中的人機交互教學和漫游體驗，消除因環(huán)境、設備等條件不足引起無法直觀教學等教學難題。

2 建筑工程虛擬仿真實訓室建設內容及特色

2.1 建筑施工工藝仿真平臺

建筑施工工藝仿真平臺是基于建筑施工工藝流程和虛擬仿真技術開發(fā)的建筑施工工藝虛擬實訓系統(tǒng)，利用虛擬仿真技術強大的三維渲染功能，逼真再現了建筑施工場景及其工藝，展現土方工程、基礎工程、鋼筋混凝土工程、砌體工程、鋼結構工程、防水工程、裝飾裝修工程和節(jié)能工程等分部分項工程的施工流程。這部分主要用于建筑施工技術類及相關課程的授課、課內實踐和綜合實訓。建筑工程施工工藝仿真實訓平臺由工藝視頻、工藝實訓、工藝規(guī)范三部分組成。

（1）施工工藝視頻

施工工藝視頻主要通過三維動畫的形式展現施工工藝的操作細節(jié)，教師可以以施工節(jié)點為單位，結合工藝視頻對施工工藝進行講解，同學也可以通過反復觀看施工視頻加強理論知識學習。

（2）施工工藝實訓

施工工藝實訓是通過虛擬仿真技術展現施工工藝，教師和學生根據施工流程進行操作來完成工藝。一般將完整施工工藝拆分成多個工藝節(jié)點，完成當前節(jié)點流程才能解鎖下一工藝節(jié)點，每個工藝節(jié)點都會對具體工藝步驟和工藝要求進行詳細說明，通過逐一完成所有工藝節(jié)點任務提高整體施工工藝技術水平。

（3）施工工藝規(guī)范

系統(tǒng)內置施工工藝規(guī)范，對工藝操作過程中的技術要求進行輔助說明，也可以由教師將知識點和規(guī)范內容相結合，強化施工規(guī)范意識。

施工工藝仿真實訓系統(tǒng)重點展示各建筑施工過程中施工工藝技術，以單一的施工構件為展示目標，進行施工工藝技術的教學。同時，這個系統(tǒng)還可將完整的施工工藝根據知識點合理拆分成多個施工節(jié)點，教師在授課過程中以施工節(jié)點為單位進行知識點的講解。施工工藝仿真實訓系統(tǒng)操作包括以下內容：

（1）施工工藝實訓系統(tǒng)在操作時可以對界面進行縮放和移動，從而展現工藝細節(jié)。

（2）在工藝實訓操作過程中增加知識點試題互動，題目內容可針對工藝施工標準中需要學生掌握的知識點展開。

（3）系統(tǒng)中施工工藝操作過程中所用到的材料設備與實際工藝施工所用材料設備保持一致，材料設備均按照實際尺寸進行設計，真實再現工藝操作流程。

（4）工藝施工中各個工藝節(jié)點完成以后，學生可以通過重置功能對掌握程度較低的工藝節(jié)點進行重置，反復進行工藝練習，熟練工藝技能。

2.2 VR沉浸式安全體驗館

建筑工程是事故高發(fā)行業(yè)之一，抓好施工建設安全培訓工作至關重要。安全體驗實訓采用蛋椅＋VR眼鏡的外界設備進行，主要包括安全事故體驗、消防演示、安全防護裝備培訓、安全帽撞擊、安全帶使用、安全欄桿推倒、基坑坍塌、腳手架傾倒體驗、物體打擊體驗、高空墜落體驗等，基本覆蓋現場常見的大部分安全隱患。以實景模擬、圖片展示、案例警示、親身體驗等直觀方式，將施工現場常見的危險源、危險行為與事故類型具體化、實物化；使受訓人員通過視覺、聽覺、觸覺來體驗施工現場危險的發(fā)生過程和后果，感受事故發(fā)生瞬間的驚險，從而提高安全意識，增強自我保護意識，避免事故的發(fā)生，使學生達到自覺加強安全操作的學習目的。學生在體驗過程中既可感受現實施工環(huán)境，又可以了解到安全知識、應急方案措施、安全防護等。VR 沉浸安全體驗館項目的設立，對于培養(yǎng)、糾正施工管理人員安全管理意識有著非常重要的作用及意義。

2.3 裝配式建筑生產施工仿真室

裝配式建筑發(fā)展日益成熟，建設快而省時且綠色節(jié)能，目前已應用于社會各個領域，因而得到了長足的推廣。裝配式建筑虛擬仿真案例實訓平臺以實際案例為依托，用虛擬仿真的技術手段將工廠操作搬到實訓室，以三維虛擬仿真的表現形式展現給學生，并結合真實的指令操作臺來實現完整的操作過程，使學生能夠體驗到一線操作人員的生產裝配過程。

裝配式建筑虛擬仿真實訓在設計上突破了原有的建筑識圖、構造、施工和管理相互獨立的教學模式，以裝配式建筑一體化建造為主線，設置四大功能模塊：構件設計、構件生產、現場裝配和安全管理。學生通過體驗式、交互式的學習方式，有效地解決裝配式建筑施工的實訓場地缺乏、危險系數高、資源利用率低、受眾面窄等問題。通過實訓，可以鍛煉學生對裝配式建筑的識圖能力、構造解析能力、施工組織與管理能力，以及安全事故預防與控制能力，使學生走出校門就能適應裝配式建筑生產與裝配施工的多個崗位工作，快速成為行業(yè)熟手。

3 虛擬仿真實訓室的管理系統(tǒng)建設

在虛擬仿真的真實工程建設項目中，學生以個人或者團隊的形式扮演建筑八大員中的主要崗位角色，分工協作共同執(zhí)行各個崗位工作內容，決策不同而決定項目的虛擬施工結果不同，體驗真實建筑工程項目施工管理全過程，學生在虛擬仿真系統(tǒng)中通過接近真實的人機交互界面完成實訓，同時，提供虛擬實訓教學的一體化管理功能，最終能夠使學生熟悉掌握施工管理業(yè)務流程、崗位工作內容及方法，提高學生綜合職業(yè)能力。

與虛擬仿真實訓室同時建設的還有軟件相匹配的相關資源，包括搭建實訓指引、實訓課件、錄播視頻、互動教材、3D交互動畫、互動教材等閱讀、評價、推送、共建共享環(huán)境，這些資料一般要基于統(tǒng)一資源標準建模，提供對外開放資源接口，如資源管理系統(tǒng)、著錄系統(tǒng)、資源轉換與在線閱讀等工具，充分利用網絡通信技術開放共享，學生可以24h 隨時訪問虛擬仿真實訓室，滿足更多學生在平臺下自主學習、探究學習、協作學習的學習需求。

從實訓室管理角度來說，如果所設專業(yè)較多，學校資源建設有余力的情況下建議在應用虛擬化核心技術基礎之上，搭建校園面向各專業(yè)領域以及各類型實訓的網上虛擬實訓室，提供一整套虛擬實訓教學環(huán)境。該系統(tǒng)屬于實訓教學管理系統(tǒng)，其功能在于向教師提供終端，可進行在線的實訓計劃、實訓安排、實訓預約、實訓審批、實訓執(zhí)行、結果評價全流程，通過相關軟硬件結合實現對實訓過程監(jiān)控、錄播、互動交流，同時，兼容實體實訓室管理與教學流程。

為了建成合格的建筑工程虛擬仿真實訓室，還需要對人員進行足夠時長的培訓，如實訓室管理員、實訓教師、實訓學生，還有主管實訓的相關領導和其他負有監(jiān)督檢查的人員，培訓的內容包括設備的操作、軟件的注冊和使用、儀器的保養(yǎng)和維護、實訓的監(jiān)管條例、場所的安全檢查等，以便于教學過程中正確引導和出現問題及時解決。

4 虛擬仿真實訓教學平臺應用成效

4.1 學生層面

施工工藝虛擬仿真實訓系統(tǒng)的建設，將施工工藝通過虛擬模型動畫等形式表現出來，提高了學生對施工工藝理論與實際操作的結合度，多種多樣的交互形式也提高了學生的學習興趣和積極性，改變學生為學而學的被動學習模式，變成想學而學的主動學習模式。

4.2 教師層面

施工工藝虛擬仿真實訓系統(tǒng)的建設，實現了教學、仿真、考評三位一體，實訓可以通過仿真進行操作，同時，通過考評模式進行理論知識和實踐操作考核，成績可以自動計算并匯總到教師端，教師可以結合學生考核成績反饋的難點進行細致剖析并詳解，把握學生學習情況，從而調整教學進度。

4.3 社會層面

施工工藝虛擬仿真實訓系統(tǒng)的建設使學校與企業(yè)之間聯系更加緊密，學校培養(yǎng)的人才更加符合企業(yè)人才需求，招聘到的人才能盡快勝任所在的崗位工作，使學生能做到“畢業(yè)即能定崗”。