楊潤(rùn)豐　楊?lèi)稹￡悤詫?/p>

一、引言

針對(duì)理工學(xué)科教學(xué)、實(shí)訓(xùn)、職業(yè)技能培訓(xùn)等所面對(duì)的設(shè)備短缺、場(chǎng)地不足、時(shí)間安排不夠、教學(xué)難點(diǎn)等問(wèn)題，利用三維虛擬仿真技術(shù)開(kāi)發(fā)的各種虛擬實(shí)驗(yàn)或?qū)嵱?xùn)系統(tǒng)來(lái)輔助傳統(tǒng)教學(xué)，已經(jīng)成為研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)，在職業(yè)教育領(lǐng)域尤為突出。建筑智能化工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)對(duì)教學(xué)和實(shí)踐需要功能齊全的實(shí)訓(xùn)基地作為保障[1]。通過(guò)建設(shè)建筑智能化工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)虛實(shí)融合實(shí)訓(xùn)基地，探討虛實(shí)融合實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的搭建，有效解決教學(xué)內(nèi)容與實(shí)操脫節(jié)、虛擬和實(shí)操不能統(tǒng)一等突出問(wèn)題。

二、虛擬仿真教學(xué)的特點(diǎn)與普及?

在虛擬仿真教學(xué)中，場(chǎng)景、儀器、耗材、過(guò)程等都可以通過(guò)虛擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)，節(jié)省實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的投入，降低實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)和運(yùn)行管理成本，解決軟硬件條件與實(shí)踐教學(xué)需求不斷提高之間的矛盾。實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的改革、調(diào)整和優(yōu)化不再受設(shè)備性能的制約，有效解決傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)周期長(zhǎng)、投入大、設(shè)備功能單一、設(shè)備老化、更新補(bǔ)充不到位等問(wèn)題。

隨著信息化技術(shù)的迅猛發(fā)展，虛擬仿真教學(xué)的信息化綜合應(yīng)用越來(lái)越普及。目前，在虛擬仿真教學(xué)中主流的信息技術(shù)主要有多媒體技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、可視化技術(shù)、仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、虛擬世界、3D打印技術(shù)、遙現(xiàn)技術(shù)等。一些發(fā)達(dá)國(guó)家在建設(shè)具有完備數(shù)字化學(xué)習(xí)條件和虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室[2]，如新加坡南洋理工大學(xué)的虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)的主動(dòng)學(xué)習(xí)樓等。

三、建筑智能化工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)虛實(shí)融合實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)的必要性

1.傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)基地不能滿(mǎn)足專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)需求

建筑智能化工程技術(shù)是多學(xué)科跨行業(yè)的系統(tǒng)工程，它是把建筑、電子、自控、通信、計(jì)算機(jī)等方面的先進(jìn)技術(shù)相互融合、集成優(yōu)化為一個(gè)整體，使建筑體的使用滿(mǎn)足信息社會(huì)需要并且具有安全、高效、舒適、便利等優(yōu)勢(shì)。建筑智能化工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)對(duì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)要求高，涉及的設(shè)備多、配套產(chǎn)品和技術(shù)繁雜，包括消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)、溫感系統(tǒng)、煙感系統(tǒng)、自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)、對(duì)講系統(tǒng)、門(mén)禁系統(tǒng)、電子監(jiān)控系統(tǒng)、綜合布線(xiàn)系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)及信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)等[3]。傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)方式是按課程需求把實(shí)訓(xùn)室做到小而全，功能單一，還使用了較多的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所，導(dǎo)致在新建實(shí)踐基地時(shí)無(wú)法滿(mǎn)足場(chǎng)地條件的需求。

2.虛實(shí)融合的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)滿(mǎn)足建筑智能化系統(tǒng)集成的需求

通過(guò)虛實(shí)融合的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)取代功能單一的實(shí)訓(xùn)室硬件教學(xué)設(shè)備，滿(mǎn)足建筑智能化系統(tǒng)集成的需求。保留建筑智能化系統(tǒng)中核心硬件設(shè)備作為實(shí)操主要控制對(duì)象，以虛擬場(chǎng)景取代作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，通過(guò)虛擬系統(tǒng)便可直觀地觀察到操作真實(shí)設(shè)備所產(chǎn)生的結(jié)果或效果。使學(xué)生通過(guò)在虛擬場(chǎng)景的身臨其境和自主控制的人機(jī)交互獲取外界的反應(yīng)。

3.運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)營(yíng)造真實(shí)和仿真相結(jié)合的職業(yè)環(huán)境

運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，突破傳統(tǒng)建筑智能化實(shí)訓(xùn)室的限制，在實(shí)踐教學(xué)中可以根據(jù)教學(xué)項(xiàng)目，選擇適合的工作任務(wù)內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)和實(shí)操。這種模擬的實(shí)訓(xùn)有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，使學(xué)生主動(dòng)探索獲得知識(shí)，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力。虛擬實(shí)訓(xùn)環(huán)境大大增加了實(shí)訓(xùn)時(shí)間和內(nèi)容，減少了實(shí)際實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)耗材的使用。在虛擬場(chǎng)景的訓(xùn)練中不會(huì)產(chǎn)生任何危險(xiǎn)，學(xué)生可以反復(fù)練習(xí)，直至掌握操作技能和達(dá)到技術(shù)要求為止。系統(tǒng)還可演示一些復(fù)雜的、抽象的、不宜在平面直接觀察的工作過(guò)程和現(xiàn)象，全方位、多角度地展示教學(xué)內(nèi)容，從而極大豐富課堂的教學(xué)內(nèi)容。

4.虛實(shí)融合教學(xué)平臺(tái)節(jié)約有限的教育成本

虛擬各種實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備、實(shí)訓(xùn)環(huán)境和操作過(guò)程，使大多數(shù)課程可以在實(shí)訓(xùn)室中進(jìn)行，大多數(shù)的技能可以在虛擬實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景中進(jìn)行訓(xùn)練，可避免實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的損壞、訓(xùn)練材料的消耗等問(wèn)題，從而減少購(gòu)置昂貴實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)硬件設(shè)備的數(shù)量。節(jié)約大量教學(xué)經(jīng)費(fèi)和場(chǎng)地的使用，從而有效節(jié)約教育成本。

四、建筑智能化工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)虛實(shí)融合實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)與管理

1.基地規(guī)劃與系統(tǒng)組成

基地布局科學(xué)合理，與現(xiàn)代生產(chǎn)服務(wù)場(chǎng)景相接近，符合相關(guān)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)安全隱患，滿(mǎn)足使用面積和實(shí)訓(xùn)工位數(shù)量的要求?；貒@建筑機(jī)電設(shè)備及其自動(dòng)化系統(tǒng)（BAS）、消防自動(dòng)化系統(tǒng)（FAS）、安全防范自動(dòng)化系統(tǒng)（SAS）、通訊自動(dòng)化系統(tǒng)（CAS）、管理自動(dòng)化系統(tǒng)（MAS）、智能家居系統(tǒng)（HAS），分實(shí)訓(xùn)屋、工作站、開(kāi)放式中控管理區(qū)的方式進(jìn)行配置。在實(shí)訓(xùn)屋中實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)的高度集成應(yīng)用，單個(gè)實(shí)訓(xùn)室綜合通信網(wǎng)絡(luò)、布線(xiàn)、智能抄表、門(mén)禁、監(jiān)控、報(bào)警、廣播、消防聯(lián)動(dòng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、電源開(kāi)關(guān)控制、智能家居等多個(gè)子系統(tǒng)。工作站的建設(shè)圍繞群控電梯系統(tǒng)、暖通控制系統(tǒng)、智能停車(chē)場(chǎng)系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)等。每個(gè)工作站既能實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制，也以聯(lián)網(wǎng)的方式對(duì)其他系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。供配電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)既是實(shí)訓(xùn)設(shè)備，也能對(duì)實(shí)訓(xùn)室供電進(jìn)行控制和能耗統(tǒng)計(jì)。

基地按照虛實(shí)結(jié)合、相互補(bǔ)充、能實(shí)不虛的建設(shè)原則，以提高學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神為核心，在建筑智能化工程技術(shù)虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)中，以完整的實(shí)訓(xùn)教學(xué)項(xiàng)目為基礎(chǔ)，應(yīng)用工程施工和設(shè)施管理所必需的實(shí)際設(shè)備，把工作場(chǎng)景和大型工程設(shè)施虛擬化，不僅能實(shí)現(xiàn)虛擬操作和過(guò)程場(chǎng)景演示，直觀、真實(shí)地再現(xiàn)工作原理、設(shè)備連接和運(yùn)行過(guò)程，而且能聯(lián)動(dòng)設(shè)備實(shí)體進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練。虛實(shí)融合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)充分考慮學(xué)生需求，具有開(kāi)放性、擴(kuò)展性、兼容性和前瞻性。

2.建立虛實(shí)融合實(shí)訓(xùn)教學(xué)新體系

專(zhuān)業(yè)課程分為應(yīng)用類(lèi)和工程類(lèi)課程，并分別在這兩類(lèi)課程上建立設(shè)施維管、工程技術(shù)兩個(gè)發(fā)展方向，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)建筑智能化系統(tǒng)安裝、調(diào)試、運(yùn)行與維護(hù)的職業(yè)能力，立足工作崗位。對(duì)應(yīng)的專(zhuān)業(yè)虛實(shí)融合實(shí)訓(xùn)教學(xué)新體系以理實(shí)一體教學(xué)模式開(kāi)展項(xiàng)目化教學(xué)[4]，有利于增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。實(shí)踐教學(xué)資源豐富，滿(mǎn)足實(shí)踐教學(xué)需要。實(shí)訓(xùn)教材體現(xiàn)職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，反映建筑智能化工程的新技術(shù)、新工藝。此外，建設(shè)與實(shí)訓(xùn)內(nèi)容相配套的信息化教學(xué)資源庫(kù)，積極探索線(xiàn)上線(xiàn)下教學(xué)相結(jié)合的個(gè)性化、智能化、泛在化實(shí)訓(xùn)教學(xué)新模式。

3.教師教學(xué)水平建設(shè)

每個(gè)實(shí)訓(xùn)室和實(shí)訓(xùn)平臺(tái)由專(zhuān)業(yè)老師負(fù)責(zé)，要求教學(xué)水平與科研水平兼?zhèn)?。選拔骨干教師為核心實(shí)訓(xùn)教學(xué)和管理隊(duì)伍，提高整體隊(duì)伍的綜合素質(zhì)。根據(jù)工作需要和崗位規(guī)劃，吸引不同學(xué)歷、不同能力、不同技術(shù)特點(diǎn)的企業(yè)骨干作為兼職教師，優(yōu)化師資隊(duì)伍的組成結(jié)構(gòu)。建立科學(xué)合理的青年教師培養(yǎng)計(jì)劃，發(fā)揚(yáng)傳幫帶的優(yōu)良傳統(tǒng)，確保實(shí)訓(xùn)基地長(zhǎng)期有序的建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展。

4.基地管理機(jī)制

基地內(nèi)部管理制度健全，崗位職責(zé)清晰，管理規(guī)范有序，經(jīng)費(fèi)專(zhuān)款專(zhuān)用。要保證虛實(shí)融合實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)資源的開(kāi)放共享和充分使用，建成包含實(shí)驗(yàn)室資產(chǎn)、設(shè)備維護(hù)、課程體系管理、實(shí)驗(yàn)室日常管理等內(nèi)容的信息化管理平臺(tái)，構(gòu)筑教育信息化體系。注重對(duì)相關(guān)實(shí)訓(xùn)教學(xué)項(xiàng)目自有或共有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，注重對(duì)學(xué)生個(gè)人信息等的保護(hù)，嚴(yán)格遵守我國(guó)教育、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、互聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)法律法規(guī)。

5.共享平臺(tái)構(gòu)建

建立穩(wěn)定安全的開(kāi)放運(yùn)行模式，積極探索在線(xiàn)虛實(shí)融合實(shí)訓(xùn)教學(xué)項(xiàng)目可持續(xù)運(yùn)行的有效模式。面向全校學(xué)生開(kāi)放，也面向社會(huì)提供科研和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的服務(wù)。依托互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用普及，建立基地優(yōu)質(zhì)資源共享系統(tǒng)，構(gòu)造出開(kāi)放性的教學(xué)環(huán)境，拓展課程受益面，成為一種非常迅速、有效、值得推廣的教育資源輻射形式。形成校企合作的長(zhǎng)效機(jī)制，與行業(yè)企業(yè)建立長(zhǎng)期穩(wěn)定的緊密型合作關(guān)系并開(kāi)展全面、深入的合作。

五、結(jié)束語(yǔ)

虛實(shí)融合實(shí)訓(xùn)教學(xué)基地的建設(shè)結(jié)合實(shí)際的建筑智能化工程項(xiàng)目應(yīng)用，規(guī)劃虛擬仿真實(shí)訓(xùn)及教學(xué)平臺(tái)，將各個(gè)建筑智能化實(shí)訓(xùn)子系統(tǒng)和實(shí)訓(xùn)設(shè)備有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在虛擬仿真系統(tǒng)中建立起與真實(shí)世界一致的關(guān)系。解決建筑智能化工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)設(shè)備的缺乏和受實(shí)踐條件制約而影響教學(xué)的困難，節(jié)省和減少實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備的更新?lián)Q代和重復(fù)投資。虛實(shí)融合實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果顯著，受益面大，學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣濃厚，自主學(xué)習(xí)能力明顯增強(qiáng)，實(shí)踐創(chuàng)新能力明顯提高。對(duì)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)和運(yùn)行管理具有一定的指導(dǎo)意義，并有助于優(yōu)化實(shí)訓(xùn)條件、提高教學(xué)質(zhì)量、彰顯職業(yè)教育特色。

[課題項(xiàng)目：2017年廣東省高職教育建筑與房地產(chǎn)類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)教學(xué)改革項(xiàng)目，建筑智能化工程技術(shù)公共實(shí)訓(xùn)中心體系建設(shè)與實(shí)踐，項(xiàng)目編號(hào)：JZZD201709;2017-2018年度東莞市職業(yè)技術(shù)教育發(fā)展研究會(huì)“十三五”規(guī)劃課題，建筑智能化工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)虛實(shí)融合實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)研究，項(xiàng)目編號(hào)：DZH1718010。]

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責(zé)任編輯 何麗華