梁 博 張 偉 孫藝鍵

（中國建筑科學(xué)研究院建筑工程軟件研究所，北京 100013）

土木工程學(xué)科虛擬實(shí)驗(yàn)室的整體框架研究和軟件系統(tǒng)開發(fā)

梁 博 張 偉 孫藝鍵

（中國建筑科學(xué)研究院建筑工程軟件研究所，北京 100013）

在我國高校普遍存在實(shí)驗(yàn)室資源不足的背景下，本文對(duì)建設(shè)土木工程學(xué)科虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行探索研究。提出了土木工程學(xué)科虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)思路、架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)部署模型及虛擬實(shí)驗(yàn)課程框架等土木工程學(xué)科虛擬實(shí)驗(yàn)室整體框架。并開發(fā)了土木工程學(xué)科虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，還對(duì)建筑認(rèn)知實(shí)驗(yàn)課程、工程施工管理類實(shí)驗(yàn)課程、PKPM建筑全生命系列實(shí)訓(xùn)課程等典型虛擬實(shí)驗(yàn)課程的開發(fā)和應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)介紹。該系統(tǒng)已在國內(nèi)幾十家高校中得到應(yīng)用，為國內(nèi)土木工程學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了新思路。

土木工程學(xué)科；虛擬實(shí)驗(yàn)室；整體框架；建筑認(rèn)知實(shí)驗(yàn)；輔助評(píng)標(biāo)系統(tǒng)

1 引言

1.1 我國高校普遍存在實(shí)驗(yàn)室資源不足的困境

隨著我國高等教育由精英教育轉(zhuǎn)為大眾教育，高校的招生人數(shù)突飛猛進(jìn)。全國高校招生人數(shù)已經(jīng)從2000年的220萬，發(fā)展到2010年的657萬。

高校擴(kuò)招的同時(shí)，高校教育資源特別是價(jià)格高昂的實(shí)驗(yàn)設(shè)備沒有得到相應(yīng)的發(fā)展。導(dǎo)致在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備質(zhì)量、數(shù)量存在大量不足，實(shí)驗(yàn)時(shí)間、空間、條件等限制，有些實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行［1］。高校教學(xué)中實(shí)踐環(huán)節(jié)的缺乏已經(jīng)成為突出問題。

1.2 工程實(shí)驗(yàn)在土木工程學(xué)科教育中的重要性

土木工程等相關(guān)專業(yè)，作為面向?qū)嵺`應(yīng)用的工科專業(yè)，主要培養(yǎng)掌握各類土木工程學(xué)科的基本理論和基本知識(shí)，能在工程建設(shè)領(lǐng)域從事規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、管理和研究工作的高級(jí)工程技術(shù)人才，要求在工程制圖、工程測量、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、專業(yè)實(shí)驗(yàn)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工實(shí)踐等方面進(jìn)行基本實(shí)踐訓(xùn)練，更需要重視實(shí)踐環(huán)節(jié)。

傳統(tǒng)教學(xué)手段下，需要大量的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員。目前由于受到經(jīng)費(fèi)限制［2］，在全國200多所有土木工程專業(yè)的高校中，還有不少院校沒有結(jié)構(gòu)工程實(shí)驗(yàn)室。即使是有結(jié)構(gòu)工程實(shí)驗(yàn)室的院校，也因?yàn)閷?shí)驗(yàn)花費(fèi)昂貴，僅能為學(xué)生提供參觀或演示，較少有機(jī)會(huì)給學(xué)生提供真正的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。

因此，根據(jù)《教育部關(guān)于進(jìn)一步深化本科教學(xué)改革全面提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》進(jìn)行教學(xué)改革，“高度重視實(shí)踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生實(shí)踐能力”，“把信息技術(shù)作為提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段”，是目前高校教學(xué)工作急需解決的問題之一。

1.3 虛擬實(shí)驗(yàn)室為加強(qiáng)土木工程學(xué)科實(shí)踐環(huán)節(jié)提供了機(jī)遇

虛擬實(shí)驗(yàn)室［3］是一種特別的、分布式的解決問題的環(huán)境，是提供給用戶的一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)、技術(shù)交流、共同研究、協(xié)同工作的平臺(tái)，是一種基于計(jì)算機(jī)虛擬原型系統(tǒng)的全新的科學(xué)研究與工程設(shè)計(jì)方法，是除理論與實(shí)物實(shí)驗(yàn)之外的第三種研究設(shè)計(jì)手段和形式。

虛擬實(shí)驗(yàn)室的研究和應(yīng)用得到許多研究機(jī)構(gòu)及軟件供應(yīng)商的重視［3］，在我國高校中多個(gè)學(xué)科得到了應(yīng)用［4-8］。土木工程學(xué)科領(lǐng)域也對(duì)結(jié)構(gòu)工程虛擬實(shí)驗(yàn)室的開發(fā)進(jìn)行了探索和嘗試［2］，但缺少對(duì)土木工程學(xué)科各種虛擬實(shí)驗(yàn)的全面研究和應(yīng)用。

圖1 虛擬實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)部署模型

2 土木工程學(xué)科虛擬實(shí)驗(yàn)室的整體框架

2.1 土木工程學(xué)科虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)思路

土木工程虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的目的是在實(shí)驗(yàn)室資源不足、學(xué)生的實(shí)踐環(huán)節(jié)受時(shí)間和空間條件限制的背景下，提供一個(gè)基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等信息技術(shù)的模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以使高校土木工程學(xué)科的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)擺脫時(shí)空限制，提供了一個(gè)有效進(jìn)行各類實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐模擬的工具，可以讓學(xué)生將所學(xué)的多種課程進(jìn)行綜合集成實(shí)踐模擬。

虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)包括硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)兩部分。

硬件平臺(tái)提供虛擬實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)設(shè)施，以滿足遠(yuǎn)程教學(xué)為主要目的。包括服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和用戶終端等，硬件平臺(tái)建設(shè)具體內(nèi)容參見2.2節(jié)。

軟件平臺(tái)主要是指實(shí)驗(yàn)課程體系的構(gòu)建，也包括實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行制度與機(jī)制的設(shè)計(jì)。目標(biāo)是構(gòu)建一個(gè)面向建筑學(xué)、工程設(shè)計(jì)、工程管理、工程造價(jià)等土木工程相關(guān)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)體系，實(shí)現(xiàn)專業(yè)建設(shè)、學(xué)科建設(shè)與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的良性互動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)課程體系主要包括以下幾種類型：1）認(rèn)知型實(shí)驗(yàn)：按照課程學(xué)習(xí)要求，準(zhǔn)備一系列圖片、文字、動(dòng)畫等實(shí)驗(yàn)素材供學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)，最后以單項(xiàng)選擇題的方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核。系統(tǒng)提示學(xué)生按正確的步驟進(jìn)行，并最后對(duì)學(xué)生的考核情況自動(dòng)給出分?jǐn)?shù)，反饋給教師；2）交互型實(shí)驗(yàn)：開發(fā)相關(guān)的人機(jī)交互模擬軟件程序，學(xué)生模擬實(shí)際實(shí)驗(yàn)情況，進(jìn)行操作，最后由系統(tǒng)記錄其操作并自動(dòng)生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師審閱后給出分?jǐn)?shù)；3）設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)：根據(jù)課程教學(xué)的需要，給學(xué)生指定設(shè)計(jì)題目，學(xué)生自行設(shè)計(jì)，最后提交電子形式的設(shè)計(jì)報(bào)告，上傳至系統(tǒng)。教師需要準(zhǔn)備設(shè)計(jì)題目，審閱學(xué)生的設(shè)計(jì)報(bào)告并打分；4）操作型實(shí)驗(yàn)：學(xué)生按照指定實(shí)驗(yàn)的要求，進(jìn)行操作或者演習(xí)。教師需要準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)題目，并根據(jù)學(xué)生的實(shí)際表現(xiàn)進(jìn)行考核。

2.2 虛擬實(shí)驗(yàn)室架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)部署模型

虛擬實(shí)驗(yàn)室的平臺(tái)和大部分應(yīng)用采用B／S架構(gòu)，部分采用C／S架構(gòu)。虛擬實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)部署模型見圖1。

學(xué)生可以在學(xué)校機(jī)房、宿舍甚至家里通過局域網(wǎng)、校園網(wǎng)或者廣域網(wǎng)（Internet）連接來訪問虛擬實(shí)驗(yàn)室的各種服務(wù)。

2.3 虛擬實(shí)驗(yàn)課程框架

虛擬實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計(jì)主要基于以下幾點(diǎn)考慮：

（1）彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)資源不足，掌握相關(guān)實(shí)驗(yàn)技能

這類虛擬實(shí)驗(yàn)課程以工程力學(xué)、建筑材料等基礎(chǔ)課程類實(shí)驗(yàn)為代表。為解決實(shí)驗(yàn)室資源不足造成日常教學(xué)中無法進(jìn)行課程計(jì)劃內(nèi)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)的困境，提供一個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以擺脫實(shí)驗(yàn)資源、時(shí)間、空間限制，便于更多的學(xué)生學(xué)習(xí)和使用，并可以相互協(xié)同、互相交流，節(jié)省了教學(xué)資源。

以學(xué)生掌握相關(guān)實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技術(shù)為主要目的，通過實(shí)驗(yàn)錄像的視頻教學(xué)、仿真／虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)虛擬計(jì)算機(jī)環(huán)境下學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)步驟，并使其掌握獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的能力。

（2）與傳統(tǒng)實(shí)踐環(huán)節(jié)結(jié)合，提供基于信息技術(shù)的新型實(shí)踐環(huán)境

這類虛擬實(shí)驗(yàn)課程以工程造價(jià)、施工組織設(shè)計(jì)、土木工程認(rèn)知、各類課程設(shè)計(jì)等專業(yè)技能課程類實(shí)驗(yàn)為代表。傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師會(huì)組織學(xué)生深入施工現(xiàn)場了解各類工程進(jìn)行土木工程認(rèn)知實(shí)踐；安排概預(yù)算案例課程、施工組織設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等各種課程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，這些實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)可以基于虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行，體驗(yàn)一種基于信息技術(shù)的新型實(shí)踐環(huán)境。例如：學(xué)生可以不用四處走訪工地，更加安全地了解更多的各類工程實(shí)例，增加對(duì)土木工程的認(rèn)知性；基于當(dāng)前工程設(shè)計(jì)、工程施工實(shí)際使用的計(jì)算機(jī)工具軟件，各類課程設(shè)計(jì)實(shí)踐可以在更貼近實(shí)際工作環(huán)境的情況下進(jìn)行，教學(xué)實(shí)踐與社會(huì)需求更加一致，避免教學(xué)與社會(huì)需求脫節(jié)。

虛擬實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)的整體框架見圖2。

3 土木工程學(xué)科虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)開發(fā)

3.1 土木工程學(xué)科虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

中國建筑科學(xué)研究院設(shè)計(jì)開發(fā)的土木工程學(xué)科虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)模塊見圖3。

土木工程學(xué)科虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)包括四個(gè)子系統(tǒng)：

（1）實(shí)驗(yàn)管理子系統(tǒng)，包括實(shí)驗(yàn)課程維護(hù)管理、實(shí)驗(yàn)課程安排、實(shí)驗(yàn)成績管理及實(shí)驗(yàn)綜合查詢等，主要供虛擬實(shí)驗(yàn)室管理人員使用。

（2）實(shí)驗(yàn)中心子系統(tǒng)，是虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的核心子系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了覆蓋基礎(chǔ)性課程實(shí)驗(yàn)、施工管理類課程實(shí)驗(yàn)、工程設(shè)計(jì)類課程實(shí)驗(yàn)及全生命周期工程設(shè)計(jì)軟件教學(xué)在內(nèi)的二十余項(xiàng)虛擬實(shí)驗(yàn)課程。

（3）師生互動(dòng)平臺(tái)子系統(tǒng)，是教師與學(xué)生進(jìn)行信息溝通的信息交流平臺(tái)，包括網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)通知、電子郵件、手機(jī)短信及實(shí)驗(yàn)室論壇等多種途徑。

（4）控制平臺(tái)子系統(tǒng)，是實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的后臺(tái)控制系統(tǒng)，主要供開發(fā)人員和系統(tǒng)管理員使用，包括業(yè)務(wù)定制系統(tǒng)、系統(tǒng)權(quán)限管理、系統(tǒng)流程管理及功能菜單維護(hù)等內(nèi)容。

下文對(duì)實(shí)驗(yàn)中心子系統(tǒng)的若干虛擬實(shí)驗(yàn)課程的開發(fā)與應(yīng)用進(jìn)行介紹。

圖2 虛擬實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)的整體框架

圖3 土木工程學(xué)科虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)模塊圖

圖4 建筑認(rèn)知實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計(jì)思想

3.2 建筑認(rèn)知實(shí)驗(yàn)課程開發(fā)與應(yīng)用

為使學(xué)生全面掌握建筑的整體知識(shí)體系，即鋼筋混凝土構(gòu)件的內(nèi)部鋼筋構(gòu)造、建筑基本構(gòu)件類型、典型建筑結(jié)構(gòu)及實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)案例，建筑認(rèn)知實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)了四個(gè)部分的認(rèn)知實(shí)驗(yàn)。建筑認(rèn)知實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計(jì)思想見圖4。

建筑認(rèn)知實(shí)驗(yàn)課程主要通過四種方式輔助建筑認(rèn)知教學(xué)。其中建筑結(jié)構(gòu)實(shí)際案例庫主要是來自我國當(dāng)前建筑實(shí)踐中的典型案例，學(xué)生通過PKPM建筑認(rèn)知軟件可以實(shí)現(xiàn)對(duì)該結(jié)構(gòu)模型的各種瀏覽操作，包括以平面、透視、漫游等多視角形式查看模型；通過顯示開關(guān)來選擇部分基本構(gòu)件顯示來了解該結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件組成；通過樓層顯示（分層、全樓、動(dòng)態(tài)模型等）來了解結(jié)構(gòu)的樓層結(jié)構(gòu)組成。由于PKPM建筑認(rèn)知軟件與主流建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件PKPM的前處理模塊操作方式一致，也可以培養(yǎng)學(xué)生使用軟件的技能。

3.3 工程施工管理類實(shí)驗(yàn)課程開發(fā)與應(yīng)用

工程施工管理類課程依托中國建筑科學(xué)研究院的工程造價(jià)系列軟件、網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃軟件、施工方案圖庫軟件、三維現(xiàn)場平面圖軟件等軟件產(chǎn)品，包括三個(gè)部分內(nèi)容：工程造價(jià)課程實(shí)驗(yàn)、施工組織設(shè)計(jì)課程實(shí)驗(yàn)、輔助評(píng)標(biāo)管理模擬實(shí)驗(yàn)。典型的虛擬實(shí)驗(yàn)課程包括：

（1）工程造價(jià)管理電算化的實(shí)戰(zhàn)模擬實(shí)驗(yàn)

該模擬實(shí)驗(yàn)依托工程造價(jià)軟件系統(tǒng)和輔助評(píng)標(biāo)軟件系統(tǒng)共同完成。工程造價(jià)管理電算化的實(shí)戰(zhàn)模擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用場景見圖5。

圖5 工程造價(jià)管理電算化的實(shí)戰(zhàn)模擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用場景

圖6 計(jì)算機(jī)輔助施工組織設(shè)計(jì)的實(shí)戰(zhàn)模擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用場景

實(shí)驗(yàn)步驟：①教師使用系統(tǒng)提供的工程預(yù)算實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，或者根據(jù)教學(xué)需要自行準(zhǔn)備工程預(yù)算指導(dǎo)書，給學(xué)生布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)；②學(xué)生根據(jù)工程預(yù)算實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求，上機(jī)使用工程造價(jià)軟件系統(tǒng)完成工程預(yù)算書編制，并把結(jié)果文件上交教師；③教師把學(xué)生完成的工程預(yù)算書電子文件導(dǎo)入輔助評(píng)標(biāo)軟件系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)已配置好的標(biāo)底（系統(tǒng)提供的若干套供實(shí)戰(zhàn)模擬的工程資料的預(yù)算參考答案）或者自行導(dǎo)入標(biāo)底（自行準(zhǔn)備工程預(yù)算指導(dǎo)書者需要自行編制標(biāo)底并導(dǎo)入），利用輔助評(píng)標(biāo)軟件系統(tǒng)的自動(dòng)校對(duì)標(biāo)記功能，快速評(píng)估學(xué)生的實(shí)驗(yàn)質(zhì)量并給出實(shí)驗(yàn)成績。

（2）計(jì)算機(jī)輔助施工組織設(shè)計(jì)的實(shí)戰(zhàn)模擬實(shí)驗(yàn)

該模擬實(shí)驗(yàn)依托網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃軟件、施工方案圖庫軟件、三維現(xiàn)場平面圖軟件等施工系列軟件系統(tǒng)和輔助評(píng)標(biāo)軟件系統(tǒng)共同完成。學(xué)生使用施工系列軟件系統(tǒng)完成施工組織設(shè)計(jì)，教師可以使用輔助評(píng)標(biāo)系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)評(píng)標(biāo)子系統(tǒng)輔助測評(píng)學(xué)生成績。計(jì)算機(jī)輔助施工組織設(shè)計(jì)的實(shí)戰(zhàn)模擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用場景見圖6：

實(shí)驗(yàn)步驟：①教師使用系統(tǒng)提供的計(jì)算機(jī)輔助施工組織設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，或者根據(jù)教學(xué)需要自行準(zhǔn)備施工組織設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，給學(xué)生布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)；②學(xué)生根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求，上機(jī)使用施工系列軟件系統(tǒng)（包括進(jìn)度計(jì)劃軟件、施工平面圖軟件、三維現(xiàn)場平面圖軟件等）完成工程施工組織設(shè)計(jì)任務(wù)書編制，并把結(jié)果文件（包括電子文件和紙質(zhì)文件）上交教師；③教師使用輔助評(píng)標(biāo)軟件系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)評(píng)標(biāo)子系統(tǒng)評(píng)價(jià)學(xué)生完成的技術(shù)標(biāo)書，并給出實(shí)驗(yàn)成績。

（3）招投標(biāo)管理的實(shí)踐認(rèn)知模擬實(shí)驗(yàn)

招投標(biāo)管理的實(shí)踐認(rèn)知模擬實(shí)驗(yàn)是在完成前面的工程造價(jià)管理電算化的實(shí)戰(zhàn)模擬實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)輔助施工組織設(shè)計(jì)的實(shí)戰(zhàn)模擬實(shí)驗(yàn)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的選修實(shí)驗(yàn)。該模擬實(shí)驗(yàn)依托輔助評(píng)標(biāo)軟件系統(tǒng)完成。學(xué)生若干人一組，分組使用輔助評(píng)標(biāo)系統(tǒng)協(xié)作完成一個(gè)招投標(biāo)管理流程模擬實(shí)驗(yàn)，可以不給出實(shí)驗(yàn)成績。招投標(biāo)管理的實(shí)踐認(rèn)知模擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用場景見圖7。

實(shí)驗(yàn)步驟：①學(xué)生以管理員身份完成一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)配置，包括工程信息設(shè)置、投標(biāo)單位設(shè)置、評(píng)標(biāo)專家設(shè)置；②學(xué)生把小組成員在工程預(yù)算電算化的實(shí)戰(zhàn)模擬實(shí)驗(yàn)完成的工程預(yù)算書（商務(wù)標(biāo)）導(dǎo)入到輔助評(píng)標(biāo)系統(tǒng)中，使用輔助評(píng)標(biāo)系統(tǒng)的自動(dòng)校核功能完成數(shù)據(jù)校對(duì)工作；③為每個(gè)學(xué)生分配一個(gè)專家?guī)ぬ?hào)，以專家身份對(duì)在計(jì)算機(jī)輔助施工組織設(shè)計(jì)的實(shí)戰(zhàn)模擬實(shí)驗(yàn)完成的技術(shù)標(biāo)進(jìn)行打分評(píng)價(jià)，并對(duì)商務(wù)標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)；④每個(gè)學(xué)生根據(jù)自己的打分和評(píng)價(jià)情況，推薦中標(biāo)的單位（某一學(xué)生完成的技術(shù)標(biāo)和商務(wù)標(biāo)）；⑤匯總專家意見（學(xué)生模擬），按照評(píng)標(biāo)管理辦法確定最終中標(biāo)單位，完成招投標(biāo)管理流程模擬實(shí)驗(yàn)；⑥學(xué)生也可以自行對(duì)軟件中內(nèi)置的招投標(biāo)案例進(jìn)行瀏覽、操作以加強(qiáng)認(rèn)知。

圖7 招投標(biāo)管理的實(shí)踐認(rèn)知模擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用場景

3.4 PKPM建筑全生命系列實(shí)訓(xùn)課程開發(fā)與應(yīng)用

該在線課程依托中國建筑科學(xué)研究院在建筑工程軟件領(lǐng)域豐富的職業(yè)培訓(xùn)教材和資源。整個(gè)PKPM建筑全生命系列課程提供了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、園林規(guī)劃、建筑設(shè)備設(shè)計(jì)和節(jié)能、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系列軟件、建筑工程量和鋼筋統(tǒng)計(jì)、建筑工程造價(jià)、施工技術(shù)系列、施工管理系列、鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計(jì)共十大類共計(jì)132個(gè)課件，而且在不斷擴(kuò)展和更新中。

系統(tǒng)采用了流媒體展示的形式，通過對(duì)大量建筑工程系列軟件學(xué)習(xí)課件的分類展示，提供一個(gè)互動(dòng)地學(xué)習(xí)平臺(tái)，可使學(xué)生在短期內(nèi)迅速對(duì)常用的建筑工程設(shè)計(jì)、施工軟件有初步的了解。

4 結(jié)語

本文在我國高校普遍存在實(shí)驗(yàn)室資源不足的背景下，對(duì)土木工程學(xué)科虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)進(jìn)行研究，提出了土木工程學(xué)科虛擬實(shí)驗(yàn)室的整體框架并進(jìn)行了開發(fā)了土木工程學(xué)科虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)。目前，該系統(tǒng)已經(jīng)在國內(nèi)幾十家著名高校中得到應(yīng)用，為國內(nèi)土木工程學(xué)科的實(shí)驗(yàn)課程發(fā)展提供了新的發(fā)展思路。

［1］姚芳，李哲等.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建研究［J］.長春師范學(xué)院學(xué)報(bào)（人文社會(huì)科學(xué)版），2008，（10）.

［2］汪德江，葉志明.結(jié)構(gòu)工程虛擬實(shí)驗(yàn)室的開發(fā)探索［J］.力學(xué)與實(shí)踐，2004，（6）.

［3］劉筱蘭，張薇等.虛擬實(shí)驗(yàn)室的類型及發(fā)展趨勢［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2004，（11）.

［4］韓強(qiáng)，郝忠民.虛擬實(shí)驗(yàn)室在高校實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用與研究［J］.吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，（6）.

［5］魏雯，趙展.基于高職院校電子類虛擬實(shí)驗(yàn)室的研究［J］.內(nèi)江科技，2009，（12）.

［6］唐永芬，王斌.基于協(xié)同工作的虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建［J］.甘肅聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，（2）.

［7］陳艷麗，馬華等.基于SOA的開放式遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)框架［J］.計(jì)算機(jī)時(shí)代，2010，（4）.

［8］楊世洲，吳敏.基于Web的虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2010，（3）.

Framework Research and Development of Virtual Laboratory Software System for Civil Engineering

Liang Bo，Zhang Wei，Sun Yijian
（Institution of Building Engineering Software，China Academy of Building Research，Beijing 100013，China）

As the resources of university laboratory is limited，the paper focuses on research of virtual laboratory for civil engineering education in China.It proposes a framework of virtual laboratory software system for civil engineering，including its deployment ideas，network deployment model and curriculum framework for virtual experiments.The virtual laboratory software system is also introduced in the article.Development and application of some typical virtual laboratory courses are given dentally，including building cognitive course，virtual experiment course in construction management，a series of training courses for whole-life building software called PKPM.The virtual laboratory software system has been applied in dozens of Chinese universities，and it provides a new reference for experiment education in civil engineering.

Discipline of Civil Engineering；Virtual Laboratory；The Overall Framework；Building Cognitive Experiments；Supporting System for Bidding

TU201.4；TP391.9

A

1674－7461（2010）04－0034－06

梁博（1980－），男，工學(xué)博士。主要研究方向：工程建設(shè)信息化、施工企業(yè)管理信息化。E-mail：liangshikong＠126.com