唐 捷

（麗水學(xué)院工學(xué)院，浙江麗水323000）

0 引言

當(dāng)前我們所處的社會已迎來了包括虛擬仿真技術(shù)在內(nèi)的第四次工業(yè)革命，這是一場全新的技術(shù)革命。在此背景下，教育部于2017年正式提出了要在工程教育中積極培育“新工科”的理念，其中重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)要利用虛擬現(xiàn)實(shí)和仿真技術(shù)對當(dāng)前的工程實(shí)踐教學(xué)方式進(jìn)行改革創(chuàng)新，這為大力推進(jìn)工程教育改革創(chuàng)新和工科應(yīng)用型人才的培養(yǎng)提供了良好契機(jī)[1-2]。同時(shí)，國內(nèi)外對建筑業(yè)的發(fā)展也提出了新的改革要求，鼓勵(lì)把最新的虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際工程項(xiàng)目的建設(shè)當(dāng)中。在建筑工程虛擬實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)中，要充分運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)、虛擬仿真、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、體感互動等先進(jìn)技術(shù)，從而保證虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)資源建設(shè)手段的先進(jìn)性、創(chuàng)新性。為了更好地解決傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)中遇到的問題，利用虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)的方式，對實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行新的拓展和改進(jìn)，突出了實(shí)踐教學(xué)“互動、自主、體會”的效果。因此，構(gòu)建建筑工程虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)體系，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義[3]。

1 構(gòu)建建筑工程虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)體系的意義

1.1 實(shí)現(xiàn)建筑工程實(shí)踐教學(xué)理念創(chuàng)新

建筑工程虛擬仿真實(shí)踐平臺建成后，在新的實(shí)踐平臺運(yùn)營模式和建設(shè)理念下，實(shí)踐平臺將處于動態(tài)的開放性狀態(tài)，并將不斷與外界交換信息和資料，從而不斷產(chǎn)生積極的反饋。最初的依賴路徑被改變，并達(dá)到整體水平的上升，可以實(shí)現(xiàn)校內(nèi)分享、校際交流和各方聯(lián)動。例如，開放的教學(xué)和培訓(xùn)系統(tǒng)，用戶不僅限于一個(gè)專業(yè)或?qū)W院的學(xué)生，而且可以在多學(xué)科、多專業(yè)和多學(xué)院之間共享資源，最大限度發(fā)揮實(shí)踐平臺的作用，并成為微觀社會正常運(yùn)作的載體。一是科研平臺：科研平臺建設(shè)可以帶來更多升級需求，引進(jìn)尖端科技成果；二是社會服務(wù)：社會服務(wù)是學(xué)校被社會賦予的一項(xiàng)重要任務(wù)，通過鼓勵(lì)參與社會服務(wù)，將使實(shí)踐平臺能夠直接接受社會的考驗(yàn)，積累資金進(jìn)行升級和發(fā)展。因此，在升級需求的指導(dǎo)下，隨著自籌資金的積累和外部資源的大力支持，引入更新的設(shè)備和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自我更新的目的[4]。

1.2 創(chuàng)新建筑工程實(shí)踐教學(xué)和人才培養(yǎng)模式

建筑工程虛擬仿真實(shí)踐平臺將成為學(xué)校為社會提供服務(wù)的一個(gè)重要窗口，使其不只是一所學(xué)校，也不只是在校生進(jìn)行實(shí)踐的場地，而是一個(gè)社會所擁有的學(xué)習(xí)平臺，是整個(gè)社會人員都可以參加學(xué)習(xí)和提高技能水平的地方。不斷創(chuàng)新合作途徑與交流方式，力爭成為學(xué)校與企業(yè)之間的紐帶，不斷實(shí)現(xiàn)新技術(shù)與實(shí)踐教學(xué)平臺的密切結(jié)合，結(jié)合企業(yè)的實(shí)際需求和先進(jìn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，積極進(jìn)行各種開放式的教學(xué)實(shí)踐，培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新型人才。

2 建筑工程虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)

根據(jù)本行業(yè)人才培養(yǎng)的定位（能力要求、培養(yǎng)方案等），構(gòu)建一個(gè)“三個(gè)階段”“四個(gè)層次”“五個(gè)結(jié)合”及“一體化”的建筑工程實(shí)踐教學(xué)體系。在建筑工程實(shí)踐教學(xué)體系的總體設(shè)計(jì)和安排的基礎(chǔ)上，積極開發(fā)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，并結(jié)合各實(shí)踐教學(xué)階段的教學(xué)特點(diǎn)和要求，著重在虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)資源的先進(jìn)性與典型性等方面進(jìn)行建設(shè)[5]。麗水學(xué)院土木工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室秉承“合理規(guī)劃，重點(diǎn)突出，持續(xù)發(fā)展”的建設(shè)理念，優(yōu)先選擇了實(shí)驗(yàn)成本高、實(shí)驗(yàn)難度大、危險(xiǎn)性較強(qiáng)的一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以創(chuàng)新性工程應(yīng)用型專業(yè)人才培養(yǎng)為目標(biāo)，整合校內(nèi)外的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，重點(diǎn)建設(shè)了教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目“土木工程虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)實(shí)訓(xùn)室”、校級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目“基于BIM的土木工程施工與管理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”，并與上海維啟科技公司等企業(yè)進(jìn)行校企合作，研發(fā)了“建筑施工扣件式鋼管腳手架虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”（見圖1）、“塔式起重機(jī)操作虛擬仿真訓(xùn)練和考核系統(tǒng)”等實(shí)驗(yàn)平臺，系統(tǒng)規(guī)劃了“基本規(guī)范型實(shí)踐—綜合分析型實(shí)踐—研究探索型實(shí)踐—?jiǎng)?chuàng)新實(shí)踐”四個(gè)層次的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。

圖1 建筑施工扣件式鋼管腳手架虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

2.1 “三個(gè)階段”的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容

第一階段是學(xué)科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)階段，該階段有工程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和建筑工程通識教育實(shí)驗(yàn)等。教學(xué)目標(biāo)要求學(xué)生掌握學(xué)科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基本規(guī)律和常識，建筑工程通識教育實(shí)驗(yàn)的基本內(nèi)容和方法。例如，注重對鋼筋混凝土梁的彎曲與剪切性能仿真實(shí)驗(yàn)和鋼筋混凝土柱受壓性能仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行建設(shè)，在對復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)、高層建筑結(jié)構(gòu)的組成構(gòu)件受力性能進(jìn)行理論論證的基礎(chǔ)上，結(jié)合虛擬仿真手段，讓學(xué)生能夠更好地掌握各種工程結(jié)構(gòu)的工作原理、操作規(guī)程、數(shù)據(jù)分析方法以及典型的故障診斷和排除方法。

第二階段是專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)階段，該階段學(xué)生第一次接觸土建工程類實(shí)踐項(xiàng)目。本行業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)要求強(qiáng)調(diào)對學(xué)生的工程實(shí)踐過程意識、過程敏感性分析、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)完整操作流程、事故判斷與預(yù)防控制措施，以及節(jié)能環(huán)保意識與過程強(qiáng)化意識的培養(yǎng)。重點(diǎn)建設(shè)施工工藝仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K、項(xiàng)目管理仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K和建筑構(gòu)造仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K。結(jié)合專業(yè)有針對性地開發(fā)屬于自身專業(yè)的虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可反復(fù)操作，簡單易上手，使學(xué)生快速掌握整個(gè)流程、能夠快速三維模擬可視化有關(guān)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果、能夠感性認(rèn)識已學(xué)的抽象概念，為學(xué)生牢牢掌握專業(yè)知識奠定了基礎(chǔ)。

第三階段是專業(yè)實(shí)踐和工程模擬實(shí)訓(xùn)階段，該階段為土建類專業(yè)培養(yǎng)提供“土建類專業(yè)實(shí)踐”和“實(shí)際工程模擬實(shí)訓(xùn)”課程。教學(xué)目標(biāo)側(cè)重于工藝優(yōu)化，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的連續(xù)性、過程性和準(zhǔn)工業(yè)化，適當(dāng)采取“模擬工作參與角色”的教學(xué)形式，讓學(xué)生扮演不同角色進(jìn)行分工協(xié)作，培養(yǎng)學(xué)生的工程團(tuán)隊(duì)意識和分工協(xié)作意識。

2.2 “四個(gè)層次”的遞進(jìn)式實(shí)踐教學(xué)主線

在建筑工程虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)體系的建設(shè)中，形成“基本規(guī)范型實(shí)踐—綜合分析型實(shí)踐—研究探索型實(shí)踐—?jiǎng)?chuàng)新實(shí)踐”遞進(jìn)式實(shí)踐教學(xué)主線[6]。

基本規(guī)范型實(shí)踐層次，側(cè)重于擴(kuò)展和補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，打破課內(nèi)學(xué)時(shí)和實(shí)驗(yàn)室空間的限制，學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)課程之外，通過教學(xué)平臺進(jìn)行更多的操作訓(xùn)練。此外，可以面向社會開放有關(guān)的教學(xué)資源。例如，為企業(yè)在職員工提供操作技能培訓(xùn)等。

綜合分析型實(shí)踐層次，強(qiáng)調(diào)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的模塊化和可拼拆性，使學(xué)生能夠“化整為零”和“合零為整”。

研究探索型實(shí)踐層次，重點(diǎn)關(guān)注高危險(xiǎn)或極端環(huán)境和高成本高消耗的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，為學(xué)生的研究探索活動打開方便之門。

創(chuàng)新實(shí)踐層次，強(qiáng)調(diào)第一課堂與第二課堂之間的協(xié)同互補(bǔ)作用。全面發(fā)揮虛擬實(shí)踐平臺的優(yōu)勢，開拓學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐基地，推動建設(shè)國家、省、學(xué)校、企業(yè)多層次、全方位的學(xué)生課外綜合實(shí)踐體系[7]。建筑工程虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)應(yīng)在創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)上，開放共享資源中心系統(tǒng)，為學(xué)生創(chuàng)造強(qiáng)有力的課外綜合實(shí)踐條件。學(xué)生的課外綜合實(shí)踐可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，牽引專業(yè)實(shí)踐課程教學(xué)水平大幅度提升。

2.3 “五個(gè)結(jié)合”的實(shí)踐教學(xué)原則

（1）教為主導(dǎo)與學(xué)為主體相結(jié)合。在虛擬實(shí)踐教學(xué)中，準(zhǔn)確把握教為主導(dǎo)與學(xué)為主體的教育理念，對學(xué)生在實(shí)踐過程中遇到的問題，教師要實(shí)時(shí)進(jìn)行指導(dǎo)，讓學(xué)生主動參加到實(shí)踐活動中，二者可以有機(jī)結(jié)合。

（2）校內(nèi)虛擬實(shí)踐與校外企業(yè)實(shí)訓(xùn)相結(jié)合。虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)要從專業(yè)崗位實(shí)際的工作任務(wù)著手，充分借助虛擬仿真技術(shù)，在校內(nèi)虛擬實(shí)踐教學(xué)中真實(shí)地模擬實(shí)際工作情境。每年暑假前可安排短學(xué)期實(shí)踐教學(xué)周，讓學(xué)生到校外實(shí)習(xí)基地開展實(shí)訓(xùn)，通過融“教、學(xué)、做”于一體的方式，大力開展校企合作協(xié)同育人[8]。

（3）適用性與針對性相結(jié)合。虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)要注重對學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)進(jìn)行全面分析，對專業(yè)崗位進(jìn)行分解分析，有針對性地采用教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段等，建設(shè)虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目。同時(shí)，采用的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐教學(xué)方法和手段等也要對應(yīng)于專業(yè)崗位實(shí)際工作任務(wù)的需要，以便可以更好地安排虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，促進(jìn)對學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（4）先進(jìn)性與典型性相結(jié)合。虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)要從典型的設(shè)備儀器和先進(jìn)的技術(shù)工藝著手，通過對典型任務(wù)選取，使學(xué)生對工作過程、工作對象及工作崗位任務(wù)要求有完整、清晰的了解，能運(yùn)用實(shí)踐中學(xué)到的知識解決實(shí)際工作任務(wù)中遇到的復(fù)雜問題，為將來能更好地適應(yīng)工作崗位需求打好基礎(chǔ)。

（5）理論性與實(shí)踐性相結(jié)合。在虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)中，要結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況和具體特點(diǎn)，借助虛擬仿真技術(shù)，從學(xué)生已掌握的實(shí)際專業(yè)基礎(chǔ)理論知識和實(shí)踐操作技能出發(fā)，合理選擇教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段，將抽象問題形象化、具體化，讓學(xué)生能夠熟練地掌握各項(xiàng)實(shí)踐操作技能，在強(qiáng)化實(shí)踐性的同時(shí)，又能使學(xué)生掌握好專業(yè)基礎(chǔ)理論知識，達(dá)到讓學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)理論知識和實(shí)踐操作技能的一體化提升的目的[9]。

2.4 “一體化”的實(shí)踐教學(xué)模式

“一體化”的實(shí)踐教學(xué)模式包括：一是教學(xué)思想的一體化，凸顯出“綠色化引導(dǎo)”和“創(chuàng)新主導(dǎo)”；二是教學(xué)內(nèi)容的一體化，凸顯出“科學(xué)教育與工程教育的全局設(shè)計(jì)和一體化結(jié)合”；三是教學(xué)方法的一體化，凸顯出“開放式、個(gè)性化”和“寓教于樂、寓教于研”[10]。

加強(qiáng)虛擬仿真技術(shù)與工程的融合，將學(xué)科基礎(chǔ)與專業(yè)實(shí)訓(xùn)緊密結(jié)合，以某一“任務(wù)”或“項(xiàng)目”為紐帶，建設(shè)建筑工程一體化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目組群。在學(xué)科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)階段，注重對學(xué)科基本規(guī)律和常識的探索（比如：制備物質(zhì)材料的方法、材料混合反應(yīng)的機(jī)理等等）；在專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)階段，重點(diǎn)關(guān)注每個(gè)單元操作的工程技術(shù)基礎(chǔ)（比如：不同操作方法的對比和影響因素等等）；在專業(yè)實(shí)踐和工程實(shí)訓(xùn)階段，重點(diǎn)關(guān)注單元操作的組合運(yùn)用[11]。

3 建筑工程虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)資源建設(shè)

3.1 建筑結(jié)構(gòu)仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法一般只能對各類建筑的某些結(jié)構(gòu)構(gòu)件的某些性能進(jìn)行對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，不能完全把專業(yè)課程中涉及到的知識點(diǎn)呈現(xiàn)出來。建筑結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)中存在著實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備時(shí)間長、勞動強(qiáng)度大、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后試件絕大部分報(bào)廢、實(shí)驗(yàn)費(fèi)用高等特點(diǎn)，學(xué)生普遍不具有實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，極易因誤操作造成實(shí)驗(yàn)失敗，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)資源的浪費(fèi)。為了解決這一難題，可以采用建筑結(jié)構(gòu)仿真實(shí)驗(yàn)，對理論課中涉及的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開展虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)，通過本實(shí)驗(yàn)?zāi)K的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能夠更好地對專業(yè)基礎(chǔ)知識進(jìn)行有效的拓展，達(dá)到提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的目的。本模塊實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要有：一是鋼筋混凝土梁的彎曲與剪切性能仿真實(shí)驗(yàn)。鋼筋混凝土梁的彎曲和剪切試驗(yàn)對于工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有非常重要的參考指導(dǎo)意義。但是，目前傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能全面地展現(xiàn)少筋梁、超筋梁的性能狀態(tài)。為此，有必要開展本仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以通過仿真實(shí)驗(yàn)自行設(shè)計(jì)鋼筋混凝土簡支梁，調(diào)節(jié)配筋率來實(shí)現(xiàn)超筋梁等三種破壞形態(tài)以及進(jìn)行簡支梁的受剪性能試驗(yàn)。二是鋼筋混凝土柱受壓性能仿真實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)難度較大，實(shí)驗(yàn)成本較高，對實(shí)驗(yàn)場地要求較為苛刻。因此，開展大、小偏（軸）心受壓混凝土柱的仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃寣W(xué)生觀察鋼筋混凝土柱的破壞特征、研究其強(qiáng)度變化規(guī)律及其影響因素等，從而加深學(xué)生對鋼筋混凝土柱受壓力學(xué)機(jī)理的認(rèn)識。該實(shí)驗(yàn)屬于高消耗高成本實(shí)驗(yàn)類型，在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法中難以反復(fù)展開，因此設(shè)計(jì)出鋼筋混凝土柱受壓性能仿真實(shí)驗(yàn)將具有明顯的優(yōu)勢，也有利于學(xué)生直觀全面地了解柱結(jié)構(gòu)的受壓性能。

3.2 施工工藝仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K

由于工程實(shí)際的限制，對建筑施工工藝的學(xué)習(xí)難以滿足學(xué)生一一進(jìn)行現(xiàn)場考察與學(xué)習(xí)。本實(shí)驗(yàn)?zāi)K可以采用交互式的虛擬仿真方式開展教學(xué)，其具有很強(qiáng)的情境性、過程性、系統(tǒng)性和交互性，能使學(xué)生更好地理解各類建筑的分項(xiàng)分部工程施工工藝特點(diǎn)，達(dá)到良好的教學(xué)效果。本模塊實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要包括：地基與基礎(chǔ)工程施工工藝仿真實(shí)驗(yàn)、混凝土工程施工工藝仿真實(shí)驗(yàn)、腳手架工程施工工藝仿真實(shí)驗(yàn)、屋面工程施工工藝仿真實(shí)驗(yàn)、建筑裝飾工程施工工藝仿真實(shí)驗(yàn)等。

各類建筑的建造過程往往會涉及到多個(gè)分項(xiàng)分部工程施工工藝，其真實(shí)實(shí)驗(yàn)難以開展，并且進(jìn)行實(shí)體實(shí)驗(yàn)的成本較高，開展本系列虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，能夠解決上述因?qū)嵱?xùn)操作場地、實(shí)訓(xùn)操作成本等問題無法進(jìn)行實(shí)際操作的實(shí)驗(yàn)，能夠幫助學(xué)生更加深入地理解各類建筑建造過程中各分項(xiàng)分部工程施工工藝。學(xué)生通過自主的互動操作，可以形象直觀地學(xué)習(xí)建筑施工過程。通過該實(shí)驗(yàn)使學(xué)生掌握建筑施工的一般過程和主要的分項(xiàng)分部工程[12]。

3.3 項(xiàng)目管理仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K

本仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K借助Revit等相關(guān)軟件，使實(shí)驗(yàn)表演者（參與者）能夠輕松融入整個(gè)施工管理過程，通過對實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對有關(guān)課程知識的掌握。本模塊實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目介紹如下：

（1）施工平面布置仿真實(shí)驗(yàn)：本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行擬建建筑物、施工道路、施工圍擋、施工水電、生產(chǎn)性和非生產(chǎn)性臨時(shí)設(shè)施的布置以及各種工藝參數(shù)的設(shè)置，從而讓學(xué)生能夠深入了解建設(shè)平面布置的內(nèi)容，并加深對施工圖紙的理解。

（2）重點(diǎn)部位施工指導(dǎo)仿真實(shí)驗(yàn)：本仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K借助Revit等相關(guān)軟件，搭建重點(diǎn)部位模型，讓學(xué)生加深對施工圖紙的理解，感受設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收過程信息的有效傳遞，提高學(xué)生施工組織實(shí)踐操作技能。

（3）施工質(zhì)量管理仿真實(shí)驗(yàn)：通過本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生進(jìn)入根據(jù)真實(shí)工程模擬的施工現(xiàn)場，通過虛擬漫游的方式，從各個(gè)視角觀察各分部分項(xiàng)工程出現(xiàn)的典型質(zhì)量問題，分析造成質(zhì)量問題的原因，掌握質(zhì)量問題的防治措施，增強(qiáng)學(xué)生在施工現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)、分析及解決質(zhì)量問題的實(shí)踐能力。

（4）施工安全管理仿真實(shí)驗(yàn)：本實(shí)驗(yàn)?zāi)M真實(shí)的施工現(xiàn)場，讓學(xué)生任職專職安全員角色，在已有建筑結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上進(jìn)行不同模塊的安全知識學(xué)習(xí)，進(jìn)行危險(xiǎn)源的識別和危險(xiǎn)因素的消除，對現(xiàn)場安全施工進(jìn)行快速正確的處理[13]。

（5）工程造價(jià)管理仿真實(shí)驗(yàn)：本實(shí)驗(yàn)主要基于魯班造價(jià)等相關(guān)軟件的開發(fā)，根據(jù)實(shí)際施工圖紙以及人機(jī)協(xié)同工作原理，為建筑工程技術(shù)和工程造價(jià)等相關(guān)學(xué)生開展教學(xué)。通過本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可以使學(xué)生體驗(yàn)各類工程量的計(jì)算，加深對造價(jià)行業(yè)的理解。

（6）招投標(biāo)管理仿真實(shí)驗(yàn)：本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目采用模擬場景角色扮演，結(jié)合人機(jī)交互手段，讓學(xué)生扮演不同的建設(shè)參與方模擬招投標(biāo)的整個(gè)流程，以提高學(xué)生對全過程招投標(biāo)知識的掌握和實(shí)際操作能力。

（7）施工進(jìn)度管理仿真實(shí)驗(yàn)：本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以使學(xué)生了解實(shí)際的施工流程，減少實(shí)際施工返工，及時(shí)調(diào)整子項(xiàng)目的施工時(shí)間，對項(xiàng)目施工進(jìn)度進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。

3.4 建筑構(gòu)造仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K

可由專任教師選取典型的建筑案例，與有關(guān)合作企業(yè)共同聯(lián)合開發(fā)，對建筑重要構(gòu)件開展互動展示，學(xué)生可進(jìn)行自主的互動操作，模擬再現(xiàn)建筑的建造過程，學(xué)生可以直觀地學(xué)習(xí)各類建筑的建造技術(shù)。本模塊實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要有：一是多層磚混結(jié)構(gòu)建筑的構(gòu)造仿真實(shí)驗(yàn)和高層框架結(jié)構(gòu)建筑的構(gòu)造仿真實(shí)驗(yàn)。該虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生對多層磚混結(jié)構(gòu)建筑和高層框架結(jié)構(gòu)建筑的構(gòu)造及組成有一個(gè)直觀的體驗(yàn)感受，進(jìn)一步加深對各節(jié)點(diǎn)細(xì)部構(gòu)造差異和梁柱連接構(gòu)造的理解。二是古建筑構(gòu)造仿真實(shí)驗(yàn)。古建筑的建造過程和細(xì)節(jié)屬于不可及實(shí)驗(yàn)，且具有標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)。本仿真實(shí)驗(yàn)利用虛擬仿真技術(shù)手段，對古建筑的建造全過程進(jìn)行模擬再現(xiàn)，學(xué)生可以通過該教學(xué)實(shí)驗(yàn)形象直觀地學(xué)習(xí)古人的美學(xué)思想和建筑技術(shù)，讓學(xué)生可以深入學(xué)習(xí)古代建筑的精髓，服務(wù)于古建筑的修繕及現(xiàn)代建筑創(chuàng)作。

綜上所述，可以建設(shè)4個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K，包括17個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，具體如圖2所示。建筑工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目體系的實(shí)驗(yàn)?zāi)K設(shè)置比較全面、層次合理，充分結(jié)合學(xué)校的辦學(xué)資源，致力于提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力[14]。

圖2 建筑工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目體系

4 結(jié)語

建筑工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的建設(shè)在資源共享方面能夠更好地服務(wù)于各領(lǐng)域的使用對象，開放性實(shí)驗(yàn)室的使用將從單一專業(yè)擴(kuò)展到多學(xué)科專業(yè)，例如，信息技術(shù)專業(yè)、建筑工程管理專業(yè)、計(jì)算機(jī)專業(yè)等等。實(shí)驗(yàn)平臺從提供給學(xué)校內(nèi)部使用擴(kuò)展至其他兄弟院校、企業(yè)員工等等。在教學(xué)資源方面，也不僅依賴于實(shí)驗(yàn)室原有教師的單一資源，還可以整合更新更多的學(xué)術(shù)和行業(yè)資源等。另外在人才培養(yǎng)層面，也涵蓋了多方位的人才輸出模式。

綜上所述，建筑工程虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)體系的建設(shè)，對實(shí)踐教學(xué)體系的重新構(gòu)建，對實(shí)踐教學(xué)綜合效果的有效提高及實(shí)踐教學(xué)方式的綜合變革都有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。建設(shè)面向應(yīng)用的建筑工程虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)體系，統(tǒng)籌規(guī)劃虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、人員、設(shè)備等資源，形成與現(xiàn)代虛擬現(xiàn)實(shí)仿真科學(xué)技術(shù)優(yōu)化集成、和諧統(tǒng)一特性相匹配的實(shí)驗(yàn)室組織、管理、運(yùn)行機(jī)制。依托虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)管理團(tuán)隊(duì)，對虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)核心資源進(jìn)行有效管理，對建筑工程虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)體系項(xiàng)目資源進(jìn)行數(shù)字化建設(shè)，提高學(xué)生自主實(shí)踐創(chuàng)新的能力，從而積極推進(jìn)“新工科”建設(shè)向前發(fā)展[15]。