虛擬仿真技術(shù)在《房屋建筑學(xué)》課程中的應(yīng)用

1、    虛擬仿真技術(shù)在房屋建筑學(xué)課程中的應(yīng)用    范香+韓記【摘要】基于我校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心平臺(tái)的建立，將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到房屋建筑學(xué)課程中，不僅使課程知識(shí)體系層次化、系列化；建筑構(gòu)造信息化、立體化；實(shí)驗(yàn)?zāi)M簡(jiǎn)單化，而且利于老師的教學(xué)管理，最終讓工程類課程教學(xué)體現(xiàn)出很強(qiáng)的情景性、過程性與互動(dòng)性，教學(xué)效果非常良好?！娟P(guān)鍵詞】虛擬仿真技術(shù) 房屋建筑學(xué) 建筑構(gòu)造tu-4；g642 a 2095-3089（2017）05-0023-01隨著各高校教育改革的需要，傳統(tǒng)的教學(xué)方法需要逐漸轉(zhuǎn)變。如何提高應(yīng)用性專業(yè)的實(shí)踐技能的需要，加強(qiáng)培養(yǎng)具有較強(qiáng)職業(yè)能力的學(xué)生成為工

2、程類專業(yè)中亟待解決的重要課題。虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用實(shí)施理論依據(jù)是以就業(yè)為導(dǎo)向，以提高學(xué)生技能為目的，成為工程類專業(yè)教學(xué)未來發(fā)展的趨勢(shì)。1-2房屋建筑學(xué)課程是建筑類專業(yè)應(yīng)修的基礎(chǔ)課程之一，它是一門承上啟下的實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程，需要學(xué)生識(shí)別各種房屋構(gòu)造圖。然而虛擬仿真技術(shù)不受時(shí)間、空間、地域條件的限制，以其安全性、交互性得到了廣泛的關(guān)注，并且應(yīng)用到教學(xué)3。利用虛擬仿真技術(shù)不僅能提高教學(xué)效果，更重要的是讓缺乏實(shí)踐和觀摩條件的學(xué)生不受時(shí)間、地點(diǎn)等多方面條件的限制，因此，本文立足于將虛擬仿真技術(shù)與房屋建筑學(xué)課程結(jié)合，為建筑類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程提供一定的借鑒意義。一、課題研究的軟件、硬件支撐虛擬仿真技術(shù)是

3、我校建筑與工程專業(yè)長(zhǎng)期探索研究課題之一，它涉及到revit、virtools、3dmax、bim5d、等相關(guān)軟件。目前我校已有bim虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室（60臺(tái)計(jì)算機(jī)機(jī)房+9款廣聯(lián)達(dá)bim軟件）、建筑仿真模型及虛擬教學(xué)系統(tǒng)（360臺(tái)工程結(jié)構(gòu)、建筑、施工、鋼筋教學(xué)仿真模型+多功能黑板+教學(xué)軟件）、vr虛擬仿真建筑與施工教學(xué)實(shí)訓(xùn)中心以及正在構(gòu)建的建筑與工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)，力爭(zhēng)“立足教學(xué)、教研融合、面向工程、開放共享”，輻射我校工程造價(jià)、工程管理、建筑學(xué)、建筑電氣智能化及其它相關(guān)專業(yè)，形成了“三層次、四模塊、五結(jié)合”的教學(xué)體系。其中“五結(jié)合”即為是與理論課程、與實(shí)體實(shí)驗(yàn)、與科研成果、與實(shí)際工程及與企

4、業(yè)實(shí)踐相結(jié)合，如圖1，其中建筑模型設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)房屋建筑學(xué)、建筑構(gòu)造、建筑構(gòu)成、房屋模型制作課程供良好的教學(xué)和實(shí)踐平臺(tái)。二、虛擬仿真技術(shù)在房屋建筑學(xué)課程中的應(yīng)用房屋建筑學(xué)課程是建筑類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，利用我校已有虛擬仿真技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)將該課程設(shè)置有層次化、系列化、模塊化以及實(shí)驗(yàn)體系連貫性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，這樣的教學(xué)和實(shí)踐項(xiàng)目不僅讓“課堂成為實(shí)驗(yàn)室”、“課外成為施工現(xiàn)場(chǎng)”，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。第一，使課程知識(shí)體系層次化、系列化、模塊化，最終實(shí)現(xiàn)構(gòu)造信息化。房屋建筑學(xué)課程主要核心部分即為建筑構(gòu)造，總共包括基礎(chǔ)與地下室、墻體（柱）、樓地坪、屋頂、樓電梯、門窗、零星構(gòu)造等七大構(gòu)造。針對(duì)不同的構(gòu)造利用虛擬

5、仿真技術(shù)建立房屋構(gòu)造模擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，形成20子模塊房屋構(gòu)造三維仿真模型。比如墻腳的防潮構(gòu)造，傳統(tǒng)的教學(xué)這部分一般通過圖集進(jìn)行講解，但是只要安裝了房屋構(gòu)造模擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，系統(tǒng)提供了勒腳在-0.06m處分別設(shè)置水泥砂漿防潮層、細(xì)石混凝土帶防潮以及卷材防潮層的動(dòng)畫做法，學(xué)生可以不受時(shí)間和空間限制，用電腦或手機(jī)刷屏進(jìn)行知識(shí)圖解，便于課程的預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，從而實(shí)現(xiàn)了構(gòu)造的信息化。第二，三維建模及模型優(yōu)化，使建筑構(gòu)造立體化。由于房屋建筑模型的數(shù)量眾多，利用房屋構(gòu)造模擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，可以讓場(chǎng)景虛擬變得更加真實(shí)。學(xué)生通過3d動(dòng)畫視頻學(xué)習(xí)，然后按照構(gòu)建房屋施工演示的反順序，讓學(xué)生360度直視建筑構(gòu)造，避免圖紙、規(guī)范上二

6、維的圖像，只能看到某一個(gè)部位的構(gòu)造，隱蔽構(gòu)造難以想象的局面。第三，“虛、實(shí)”實(shí)驗(yàn)的有機(jī)結(jié)合，完成較難完成的實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。房屋建筑學(xué)課程節(jié)能實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)定墻體及玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)，光的折射系數(shù)等，然而許多大學(xué)尚未建設(shè)建筑物理實(shí)驗(yàn)室，或者開設(shè)了此部分實(shí)驗(yàn)，但是由于實(shí)驗(yàn)很難精確的測(cè)定，所以大多數(shù)老師選擇只講概念，不講原理，慢慢地這部分知識(shí)就被淡忘。利用虛擬仿真技術(shù)，可在以有邏輯地解釋導(dǎo)熱的原理以及演示墻材傳熱的過程，在專門的教師指導(dǎo)下，學(xué)生可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)全過程的操作和體驗(yàn)，自主完成“虛、實(shí)”實(shí)驗(yàn)。同時(shí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都設(shè)置了人機(jī)交互的功能，學(xué)生甚至可以有意進(jìn)行“試錯(cuò)”實(shí)驗(yàn)，感受試驗(yàn)結(jié)果，并驗(yàn)證結(jié)

7、果的可靠性。第四，使教學(xué)管理簡(jiǎn)單化。虛擬仿真技術(shù)將房屋建筑學(xué)課程中理論知識(shí)聯(lián)系實(shí)際的橋梁，老師通過教學(xué)大綱進(jìn)行任務(wù)式實(shí)訓(xùn)。其目的在于使學(xué)生在仿真教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題，最終提高學(xué)生的職業(yè)道德與職業(yè)技能。第五，虛擬仿真技術(shù)與“互聯(lián)網(wǎng)+”地有效結(jié)合。隨著生活水平的提高，大多數(shù)家長(zhǎng)都會(huì)為學(xué)生購(gòu)買電腦，這樣教師和學(xué)生分別于不同的地點(diǎn)通過虛擬的教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行互動(dòng)，有利于多人協(xié)作完成房屋建筑的搭建工作。利用互聯(lián)網(wǎng)，應(yīng)用在遠(yuǎn)程教育和施工崗前培訓(xùn)中，開發(fā)成公共的資源供學(xué)習(xí)者下載學(xué)習(xí)。三、結(jié)語及展望沒有開發(fā)不出來的虛擬場(chǎng)景，只有想不到的創(chuàng)意空間。本文將虛擬仿真技術(shù)引入到房屋建筑學(xué)課程教學(xué)中來，在理論和實(shí)踐的研究中取得了上述可行性的結(jié)論。未來幾年，我校順應(yīng)當(dāng)今全民“互聯(lián)網(wǎng)+”信息化的潮流，將虛擬仿真技術(shù)推廣到施工技術(shù)建筑結(jié)構(gòu)、建筑力學(xué)等課程，開發(fā)其它課程的虛擬仿真系統(tǒng)，構(gòu)件我校的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，爭(zhēng)取將先進(jìn)的的技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)中，培養(yǎng)適應(yīng)建筑行業(yè)職業(yè)發(fā)展需要的創(chuàng)新應(yīng)用型人才。參考文獻(xiàn)：1王芳，關(guān)于新建本科院校師資隊(duì)伍建設(shè)的思考j.人力資源管理，2010（06