建筑虚拟仿真在实践教学中的应用

董远林

（威海职业学院建筑工程系 山东 威海 264200）

根据国家教育事业发展第十二个五年规划“加快职业教育教学改革。实施中等职业教育改革创新行动计划。根据社会经济发展需要，更新职业教育专业目录，加强专业课程、教材体系建设，变革教学内容、方法、过程和技术手段。制定职业教育人才培养标准，推动课堂教学、实践教学的改革。推动建设技能教室、标准化厂房、开放式实习基地和虚拟仿真实训系统。”结合建筑专业实践教学，特别是高职教育急需虚拟仿真资源。

1 建筑专业开发虚拟仿真资源的必要性

首先，由于建筑专业的特殊性，建筑专业的学生在上完理论课之后，要带领学生去工地参观学习，可能工地的施工项目内容还没开始或者已经超过理论学习的进度，导致后期的实践教学效果差。也许有人要说，可以通过观看相关视频来弥补，但是视频的这种平面性，学生是无法感受到真实的职场环境。

其次，高职教育中特别强调学生的实践操作性，有些实训项目，例如：墙面抹灰、钢筋绑扎等比较简单的实训可以完成实践操作，但是，整个工程项目的施工流程实训是无法完成的，并且，有些高职院校的实训条件有限，建筑材料无法循环使用，导致实训成本过高。

再次，带领学生去联系好的工地参观，第二天可能由于天气等原因，工地停工，学生无法进行参观学习。而且，建筑工地危险因素多，不允许很多人进入施工现场。

2 虚拟仿真在实践教学中的运用

那么，什么是虚拟仿真呢？虚拟（Virtual Reality），仿真（simulation），或称为模拟现实，就是用一个系统模仿另一个真实系统的技术。虚拟仿真依托计算机，可以通过人的视觉、触觉、听觉等进行现实情况的再现。其逼真性和实时交互性为虚拟仿真资源的本质。虚拟仿真可以应用在房地产行业，城市规划、景点宣传、模拟古建筑、游戏等方面。使人们能沉浸其中，出入自然，形成具有交互效能多维化的信息环境。建筑虚拟仿真区别于视频等其他教学资源的特点在于：仿真性，一方面，虚拟环境给人的的各种感觉与所模拟的客观世界非常相像，一切感觉如同在真实世界一样；另一方面，当人以自然的行为作用于虚拟环境时，环境做出的反应也符合客观世界的有关规律。如当给虚幻物体一个作用力，该物体的运动就会符合力学定律，会沿着力的方向产生相应的加速度；当它遇到障碍物时，会被阻挡；虚幻性，既可以模拟客观世界中以前存在过的或是现在真实存在的环境，也可模拟出客观世界中当前并不存在的但将来可能出现的环境，还可模拟客观世界中并不会存在的而仅仅属于人们幻想的环境；交互性，虚拟仿真系统中，不仅环境能够作用于人，人也可以对环境进行控制，而且人是以近乎自然的行为（自身的语言、肢体的动作等）进行控制的，虚拟环境还能够对人的操作予以实时的反应。例如：当我们去设计一个轻钢龙骨吊顶施工工艺时，我们可以把施工的机具、材料等放在屏幕的左边，施工区域放在屏幕的右边，这样我们模拟吊顶实训室时，就可拿左边的工具，在右边施工现场进行操作练习；沉浸性，虚拟仿真系统中，使用者可获得视觉、听觉、嗅觉、触觉、运动感觉等多种感知，从而获得身临其境的感受。理想的虚拟仿真系统应该具有能够给人所有感知信息的功能。

鉴于以上因素，根据建筑专业实训的特点，我们可以通过虚拟仿真技术来解决实训时因为工期进度不一致、天气、危险因素、实训成本过高等方面的弊端，进行研发我们的建筑虚拟仿真资源，资源完成后，教师在讲授完知识点后，可以直接带领学生在机房内进行实训，学生既可以在实训室中模拟施工现场，进行“现场”操作，又可以增加学习的趣味性。通过一套完整的虚拟仿真系统，学生可以在跟岗、顶岗之前进行反复的模拟，帮助学生对学过的知识点进行巩固，为岗前的工作做好准备。那么，教师也可以把虚拟仿真系统应用到课堂教学中，有些核心课程，理论本身非常枯燥，导致学生上课时听不懂、分心，甚至会睡觉。那么，教师通过上课演示，把知识点融入到仿真教学中去，可以大大提高课堂效率，在教、学、做的过程中让学生领悟知识点，也有利于通过行动导向进行课程改革。

3 研发虚拟仿真资源的几点体会

第一，前期论证阶段。虚拟仿真开发哪些资源？如何研发？都需要我们好好的论证，避免有些仿真资源做了一半而前功尽弃，浪费人力物力。有些课程特别是动手强的课程，不但需要研发虚拟仿真资源，而且要在教学内容深度中好好研发，例如：建筑施工技术、建筑装饰施工技术等核心课程，理论本身抽象、学生不容易理解、课程本身具有很强的实践性，就需要大量开发仿真资源，我们不能为了研发仿真资源而研发仿真资源，那样的话就失去了做仿真资源的意义了。那么，我们我们论证好的仿真资源，就需要在界面设计、实现形式、按钮摆放等方面好好考虑下。

第二，编写脚本阶段。仿真资源的研发首先要有自己的研发团队，特别是精通3D Max、VRP等软件。硬件方面：如果要实现三维效果，在前期资源的制作中特别是3DMax建模阶段，要注意尽量减少面，否则一般的机器是要“罢工”的。设计人员在建模、动画编辑等方面要及时进行跟踪。软件方面：首先对自己研发出来的资源有预期的效果，避免盲目性，注意仿真资源和视频的本质区别，体现仿真资源的互动性、环境的真实性、“游戏”性，特别是施工工艺脚本编写注意前后的逻辑，要把主要的知识点融入到仿真资源中去，不能面面俱到。

第三，仿真资源研发后的演练阶段。仿真资源研发完成后如果想要达到好的教学效果，就要模拟演练，可以找五六个学生进行“试玩”，在演练的过程中找到存在的问题，有时，可以在一个施工知识点的部位添加声音，有些可以添加视频等这样效果会更好。从教师、学生的角度不断完善实训仿真资源。

总之，加快职业教育教学改革，通过虚拟仿真来推动教学手段改革、推动课堂改革、推动教学内容改革，这种方法是行之有效的。虚拟仿真资源的研发，不但是国家教育方针大力倡导的，而且可以切切实实的提高高职院校的实训效果。