《建筑施工仿真实训》是一门综合实训课程,基于数字化资源的共建和共享,开发的具有仿真课堂、试卷批阅、资源分享、课后辅导、答题竞赛等多功能的综合实训平台。
面对国家推进新型城镇化的重大战略决策和建筑业产业升级的内在发展要求,对建筑专业的人才培养提出了更高的要求,意味着专业教育不但要更加强调实践创新能力,还要求具备在建设全过程的资源整合能力和系统思维。为满足专业教育特点和适应行业发展需求,建筑工程系一直在探索、强化理论教学和实验教学环节的有效途径,并引导学生积极参加各类创新、创业活动,其中建立建筑施工仿真实训操作系统是行之有效的措施,营造能够模拟实际工程的规划、设计、施工、造价、预算、监理等环节的有关技术、管理等问题的系统环境。
一、全面的教学内容
仿真实训基于知筑平台,设有六大核心功能:知筑课堂、资源中心、考评中心、拓展案例、教学管理、仿真应用。
知筑课堂
依托中国建设职业教育信息化开放平台(院校端),可以根据自身需求自由配置课程进度和内容,满足多样化的教学思路。课程可以实现对中国建设职业教育信息化开放平台(院校端)资源的任意调用,突破资源应用的限制。
资源中心
资源中心配备有完善的教学视频、PPT课件、建筑规范标准等内容,可以根据资源名称、资源类型进行管理,还能按照资源的适用课程进行快速检索,方便师生使用,提高学习效率。
考评中心
考评中心提供智能化的教学测验,具备单人练习、随机答题、自定义答题、多人竞赛等多种考试形式。
拓展案例
拓展案例包含与课程配套的各种仿真实践任务,由学生自主操作完成任务目标,将理论知识和实践应用结合,在强化学生对知识点的理解的同时提升动手能力。
教学管理
教学管理是知筑的教务管理和数据分析中心,可以实现对教务信息和教学情况的统筹管理,从而完全掌控教学情况。
仿真应用
仿真应用主要包括五大模块:土建施工准备、地基与基础、主体结构、建筑屋面、建筑装饰装修。每一模块根据构筑物的组成内容、结构形式和构造差异,分解为不同数量的实训章节,具体章节如下:
地基与基础:降水工程、土方支护、桩基工程、基础工程、地下防水工程、地基处理等;
主体结构:测量工程、砌体工程、混凝土结构工程、钢结构工程、起重设备工程、脚手架工程等;
建筑装饰装修:楼地面工程、墙柱面装饰工程、门窗工程、吊顶工程、幕墙工程、隔墙工程、水电工程等。
每章节下安排多项具体的实训项目,举例如下:
混凝土结构工程的实训项目
基础工程的实训项目
系统以一个完整的典型工程施工全过程为例,内容包括多个实训考核项目,具备了如下功能:三维动画演示;配有综合测试、查询成绩(教师)、修改题目(教师);技术交底的介绍与操作;机具选择练习;基本施工工艺的介绍;能进行人机互动操作等。同时,系统可通过不同用户身份(管理员、教师用户及学生用户)的设置实现不同功能。
二、新颖的教学方法
实训手段采用学生喜闻乐见的“3D”动画漫游的形式贯穿于实训全过程,具有动态实时、全面综合、过程协同的特点。
与传统的实训教学相比,具有以下优点:
(1)增强系统动态体验。建筑施工过程无法在实验室内建造,而工地现场的实习也只能对个别或某些工序有直观感受,短期实习难以跟踪分部工程和单位工程的施工过程。
(2)增强工程全面认识。无论是实验室教学还是工程实习,都无法在短期内让学生认识众多类型、不同专业的实践知识。
(3)增强综合协同体验。工程建设既是业主方、设计方、监理方、施工方、供应商、咨询方和相关政府职能部门协作的结果,又是人员、材料、机械、技术方法和环境的综合作用形成;现有实训和实习方式,要么独自完成,要么作为旁观者察看,无法体验沉浸其中的协同沟通和工作。
(4)增强失误风险体验。工地实习也只能训练学生“顺着学、照着做”,极少让学生有机会现场感受建设失误带来的严重后果。
(5)增强大众个性体验。各种比赛和技能大赛是为克服上述缺陷而迈出的有益尝试,但竞赛的性质决定了只有少数人能参加,属于“小众化”的实验教学,建筑施工虚拟仿真则激发了“大众化”学生的积极主动参与。
通过虚拟仿真技术模拟建设全过程,并进而建设建筑施工虚拟仿真实验教学,将促进土建类专业实验与实践教学技术、方法、手段和管理的创新,全面提升土建类专业人才培养质量。
三、良好的教学效果
经过前几届学生的教学运行与完善,建筑施工虚拟仿真实训系统具有以下特色:
(1)“技术、管理”虚拟仿真实验的有效整合,适应了虚拟仿真实验教学的“以技术为纲、以管理为目”的行业发展需求。
(2)真实虚拟过程。虚拟仿真实验项目由长期兼职从事工程实践的教师进行策划,真实体现工程操作过程,完善了教学软件的许多模糊和不合理之处。
(3)“虚、实”实验的有机结合。原有实训课程要么采用静态的制图和大型作业,要么采用工地实习,亦即实践教学出现部分真实,部分太虚。虚拟仿真实验教学与原有实体实验相结合,真实实现了“以实为本、虚实结合”的实践教学要求;此外,中心在虚拟仿真实验项目建设时,进一步采用了“可进行物理仿真的,不采用数值仿真”的原则,使得仿真实验尽量做到实体感。
(4)“交互式、体验式”的过程操作。室内仿真实验主要由学生在一定的教师指导下自主完成,学生可以进行实验全过程的操作和体验,而其他虚拟仿真实验项目都设置了人机交互的功能,学生甚至可以有意进行“试错”实验,感受试验结果。
(5)以真实的工程内容为依托,开展虚拟学习。以实际工程项目为依托,突出技能训练,强调职场场景,在三维场景下完成施工技术和施工工艺仿真训练,具有很强的职业性、情景性、过程性与互动性。重视教学设计,不同的知识单元含有诸如教学资源、技术规范、安全交底、技术交底、工程图纸、工作记录、项目进程、工具准备、技术分析等多种情境和技能训练教学模块。