楊 寧，趙美霞

（1.江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221116；2.建筑工業(yè)化與信息化應(yīng)用技術(shù)研究所，江蘇 徐州 221116）

一、引言

高職院校實(shí)訓(xùn)室和實(shí)訓(xùn)場地對于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)操能力至關(guān)重要，是步入工作崗位之前的崗位演練，為培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才起到了積極的作用。正因如此許多高職院校建設(shè)了大量的實(shí)訓(xùn)場地，積極有效的保證了人才培養(yǎng)質(zhì)量。筆者所在的建筑工程技術(shù)專業(yè)為江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院的龍頭專業(yè)，先后經(jīng)過了國家示范建設(shè)、江蘇省品牌專業(yè)建設(shè)及江蘇省高水平專業(yè)群建設(shè)，實(shí)訓(xùn)室條件得到了有效提升和改善，目前正在進(jìn)行的雙高建設(shè)將進(jìn)一步推動(dòng)和提升實(shí)訓(xùn)室種類、功能和場地的建設(shè)工作。盡管如此，隨著建筑工程技術(shù)專業(yè)學(xué)生數(shù)量的增多以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)科技的進(jìn)步對建筑工程技術(shù)專業(yè)發(fā)展中諸如新崗位、智能化、學(xué)習(xí)碎片化等的新變化和新要求，實(shí)訓(xùn)室的發(fā)展現(xiàn)狀與廣大師生的需求出現(xiàn)了矛盾，已不能滿足廣大師生的現(xiàn)實(shí)要求，特別是以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、BIM 技術(shù)等為代表的智能化教學(xué)的快速發(fā)展為實(shí)訓(xùn)室的發(fā)展帶來了新挑戰(zhàn)和新機(jī)遇。眾所周知，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有交互性、可感知性、高逼真性、構(gòu)想性等優(yōu)勢，可給人身臨其境的體驗(yàn)和感受。鑒于此，很多研究者研究了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在課程教學(xué)中的應(yīng)用。李里[1]將土建類專業(yè)課程作為引例，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)從課程模式、教學(xué)體系、教學(xué)方法等方面提出了建議。李成[2]將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到了土木工程專業(yè)成人教育課程教學(xué)中，有效克服了學(xué)生課堂體驗(yàn)不佳等問題。邱瑩瑩[3]梳理知網(wǎng)論文分析了虛擬、增強(qiáng)及混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及遇到的挑戰(zhàn)，并對未來提出了展望。王宏[4]探究了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在種植設(shè)計(jì)課程教學(xué)中的應(yīng)用。王爽[5]將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)教學(xué)中進(jìn)行了應(yīng)用效果良好。馮文[6]將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在數(shù)控技術(shù)課程中進(jìn)行了應(yīng)用，教學(xué)改革效果良好。劉溪辰[7]提出了將VR技術(shù)在高職旅游專業(yè)教學(xué)中進(jìn)行應(yīng)用的具體方法。劉向暉[8]提出利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)突破建筑動(dòng)畫光效表現(xiàn)等教學(xué)難點(diǎn)的方法。楊寧[9]提出了將桌面虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融入《建筑識圖與繪圖》的思路和方法。楊寧[10]從應(yīng)用成本、傳統(tǒng)教學(xué)平臺和模式等方面分析了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)應(yīng)用中的制約并提出了應(yīng)對措施。同時(shí)，很多研究者研究了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在專業(yè)實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用。陳淑清[11]構(gòu)建了濱州學(xué)院多層的建筑工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺。唐昊[12]從實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源、軟件系統(tǒng)資源、微課慕課資源、題庫資源等方面提出了建筑工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)思路。胡力勤[13]提出一種基于校園網(wǎng)絡(luò)平臺的虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)并在建筑智能化工程專業(yè)實(shí)訓(xùn)中進(jìn)行應(yīng)用。鄢維峰[14]從虛擬企業(yè)、場景、設(shè)備以及虛擬工程項(xiàng)目等方面出發(fā)構(gòu)建仿真實(shí)驗(yàn)室。張學(xué)鋼[15]從總體設(shè)計(jì)、業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)及技術(shù)設(shè)計(jì)方面研究了利用虛擬仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑工程虛擬實(shí)訓(xùn)的思路。姚金偉[16]介紹了浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用。

綜上所述，對于虛擬實(shí)訓(xùn)的研究雖然已經(jīng)取得了一定的成果，但主要聚焦在虛擬技術(shù)在教學(xué)課程中的應(yīng)用。對于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在專業(yè)實(shí)訓(xùn)中的研究雖有所涉及，但針對智能化虛擬實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的架構(gòu)研究特別是基于建筑工程技術(shù)專業(yè)核心技能視角的智能化虛擬實(shí)訓(xùn)架構(gòu)研究涉及較少。論文針對當(dāng)下建筑工程技術(shù)專業(yè)實(shí)訓(xùn)的特點(diǎn)，基于建工專業(yè)的五項(xiàng)核心技能，從建筑構(gòu)造模塊、施工專項(xiàng)模塊、工程施工管理模塊、工程造價(jià)模塊、核心技能模塊等方面架構(gòu)智能化虛擬實(shí)訓(xùn)具有重要意義。

二、當(dāng)下建筑工程技術(shù)專業(yè)實(shí)訓(xùn)的特點(diǎn)

筆者所在的建筑工程技術(shù)專業(yè)經(jīng)過前期的建設(shè)取得了一定的規(guī)模和成績，但是仍然不能滿足當(dāng)下師生對于實(shí)訓(xùn)的個(gè)性化需要，同時(shí)科技的快速發(fā)展以及學(xué)生學(xué)情的變化對建筑工程技術(shù)專業(yè)實(shí)訓(xùn)提出了新要求。在此背景下，當(dāng)下的建筑工程技術(shù)專業(yè)實(shí)訓(xùn)呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：第一，學(xué)生多而場地有限，需分批實(shí)訓(xùn)，實(shí)訓(xùn)儀器設(shè)備調(diào)試拆裝花費(fèi)時(shí)間多，實(shí)訓(xùn)效率較低；第二，實(shí)訓(xùn)人流量大，儀器器材設(shè)備損耗大故障多，維護(hù)經(jīng)費(fèi)大；第三，實(shí)訓(xùn)場地時(shí)間安排擁擠，實(shí)訓(xùn)時(shí)間有限，學(xué)生無法利用零散時(shí)間自由實(shí)訓(xùn)；第四，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容單一，綜合性實(shí)訓(xùn)不好實(shí)現(xiàn)；第五，危險(xiǎn)性的實(shí)訓(xùn)無法開設(shè)；第六，實(shí)訓(xùn)場地建設(shè)好后實(shí)訓(xùn)內(nèi)容不能做到與時(shí)俱進(jìn)，不能隨著建筑工程技術(shù)專業(yè)發(fā)展中出現(xiàn)的新技術(shù)、新崗位而適時(shí)的改變；第七，師生比不足，教師不能兼顧到每位同學(xué)，每位同學(xué)不能保證全程高效參與實(shí)訓(xùn)活動(dòng)，實(shí)訓(xùn)效果不佳；第八，實(shí)訓(xùn)服務(wù)周邊企事業(yè)單位的作用和能力有限。

三、智能化虛擬實(shí)訓(xùn)架構(gòu)

筆者梳理建筑工程技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，在人才培養(yǎng)方案的制定和執(zhí)行中緊緊圍繞識圖與繪圖、工程測量、鋼筋算量、BIM 建模、施工進(jìn)度計(jì)劃編制這五項(xiàng)核心技能展開。鑒于現(xiàn)階段虛擬實(shí)訓(xùn)的研究現(xiàn)狀、建筑工程技術(shù)專業(yè)實(shí)訓(xùn)的特點(diǎn)以及建筑工程技術(shù)專業(yè)的五項(xiàng)核心技能，智能化虛擬實(shí)訓(xùn)擬從以下幾個(gè)方面進(jìn)行架構(gòu)。

（一）建筑構(gòu)造模塊

剛?cè)雽W(xué)的新生對于建筑的概念比較模糊，對于建筑構(gòu)造僅僅停留在課本教學(xué)的層面上，或僅見過部分的圖片，管中窺豹，不具有現(xiàn)實(shí)感知性，缺乏對建筑構(gòu)造的整體概念和把握，學(xué)習(xí)印象不夠深刻。建筑構(gòu)造的深刻把握可為《建筑識圖與繪圖》及后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，因此設(shè)置建筑構(gòu)造模塊非常重要。建筑構(gòu)造模塊的架構(gòu)包括磚混結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)以及古建筑構(gòu)造子模塊，滲透有建筑工程技術(shù)專業(yè)中BIM 建模的核心技能。學(xué)生可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)進(jìn)入到對應(yīng)的子模塊開展實(shí)訓(xùn)任務(wù)，以游覽者的身份或者游戲角色進(jìn)入建筑內(nèi)部和外部進(jìn)行漫游和參觀，對建筑構(gòu)造的特定部位進(jìn)行準(zhǔn)確識別和確認(rèn)。系統(tǒng)可給出正確的答案，會(huì)根據(jù)參與者的識別情況進(jìn)行分?jǐn)?shù)的計(jì)算和匯總，并給出評價(jià)、分析和建議。教師后臺可以查看獲取學(xué)生學(xué)習(xí)情況，了解學(xué)習(xí)過程中的易錯(cuò)點(diǎn)和混淆點(diǎn)進(jìn)而做出教學(xué)的適度調(diào)整和安排。

（二）施工專項(xiàng)模塊

施工專項(xiàng)模塊的架構(gòu)基于建筑工程技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中的施工類課程，貫穿建筑工程施工的全過程。涉及的主要課程包括《建筑識圖與繪圖》、《建筑工程施工測量》、《建筑結(jié)構(gòu)》、《建筑力學(xué)》、《建筑材料與檢測》、《水電圖紙識讀》、《建筑工程施工準(zhǔn)備》、《基礎(chǔ)工程施工》、《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工》、《砌體結(jié)構(gòu)工程施工》、《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工》、《鋼結(jié)構(gòu)工程施工》、《建筑裝飾與防水工程施工》、《BIM 建?！返?。該模塊將明確的工作任務(wù)作為虛擬實(shí)訓(xùn)的項(xiàng)目，該工作任務(wù)來源于工程現(xiàn)場，并基于現(xiàn)場工程和專業(yè)發(fā)展而適時(shí)調(diào)整。

施工專項(xiàng)模塊在上述課程基礎(chǔ)上劃分為建筑結(jié)構(gòu)和工程結(jié)構(gòu)施工子模塊兩大部分。建筑結(jié)構(gòu)子模塊主要包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件的模擬計(jì)算和結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析兩部分虛擬實(shí)訓(xùn)，虛擬實(shí)訓(xùn)在實(shí)施過程中融入識圖與繪圖、BIM 建模兩項(xiàng)建筑工程程技術(shù)專業(yè)核心技能。工程結(jié)構(gòu)施工子模塊包括識圖與繪圖虛擬實(shí)訓(xùn)、施工工程準(zhǔn)備虛擬實(shí)訓(xùn)、基礎(chǔ)工程施工虛擬實(shí)訓(xùn)、混凝土結(jié)構(gòu)工程施工虛擬實(shí)訓(xùn)、鋼結(jié)構(gòu)工程施工虛擬實(shí)訓(xùn)等。該子模塊虛擬實(shí)訓(xùn)實(shí)施過程中囊括了識圖與繪圖、BIM 建模、工程測量、鋼筋算量、施工進(jìn)度計(jì)劃編制五項(xiàng)核心技能。每個(gè)子模塊下的虛擬實(shí)訓(xùn)任務(wù)均需要參與者以虛擬角色的身份模擬完成，完成前和完成過程中有規(guī)范和正確的引導(dǎo)和說明，參與者開始任務(wù)之前可以提前進(jìn)行學(xué)習(xí)和了解任務(wù)完成的規(guī)則。在開始虛擬實(shí)訓(xùn)的過程中，參與者按照引導(dǎo)進(jìn)行，若操作錯(cuò)誤可點(diǎn)擊顯示正確的方法。操作全程的記錄、數(shù)據(jù)及結(jié)果可以量化表示，老師可以參看學(xué)生的個(gè)人表現(xiàn)和綜合數(shù)據(jù)，并對課程及實(shí)訓(xùn)的重難點(diǎn)、知識點(diǎn)及易錯(cuò)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。

（三）工程施工管理模塊

該模塊基于人才培養(yǎng)方案中工程施工管理類課程，貫穿于工程施工管理的全過程。涉及的主要課程包括《建筑工程竣工驗(yàn)收與資料管理》、《建筑工程安全技術(shù)與管理》、《BIM 施工管理》、《國際工程項(xiàng)目管理》、《建筑施工模板與腳手架安全技術(shù)》、《建筑施工現(xiàn)場臨時(shí)用電安全技術(shù)》、《建筑施工機(jī)械與吊裝安全技術(shù)》、《建筑工程安全文明施工與評分標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑工程質(zhì)量檢查與管理》、《見證取樣與材料檢測》等。

結(jié)合涉及上述課程的課內(nèi)實(shí)訓(xùn)、實(shí)訓(xùn)課程及課程教學(xué)，將工程施工管理模塊劃分為材料質(zhì)檢管理、資料填寫與管理、工程安全管理子模塊。材料質(zhì)檢管理子模塊主要包括材料管理和質(zhì)量管理。資料填寫與管理子模塊主要包括了資料填寫和資料管理。工程安全管理子模塊包括模板與腳手架安全技術(shù)、施工現(xiàn)場臨時(shí)用電安全技術(shù)、施工機(jī)械與吊裝安全技術(shù)、文明施工和綠色施工等。該模塊虛擬實(shí)訓(xùn)實(shí)施過程中同時(shí)強(qiáng)化BIM 建模核心技能。工程施工管理模塊下所有虛擬實(shí)訓(xùn)任務(wù)的完成過程同施工專項(xiàng)模塊。

（四）工程造價(jià)模塊

該模塊基于人才培養(yǎng)方案中造價(jià)預(yù)算類課程，貫穿于工程預(yù)算的全過程，特別適用于預(yù)算造價(jià)崗位。涉及的主要課程包括《施工項(xiàng)目承攬與合同管理》、《BIM 算量》、《裝飾工程計(jì)價(jià)》、《水電工程計(jì)價(jià)實(shí)務(wù)》、《土建工程計(jì)價(jià)實(shí)務(wù)》、《鋼筋三維計(jì)量》等。

在上述課程的基礎(chǔ)上，結(jié)合崗位實(shí)訓(xùn)及崗位能力的需要，將工程造價(jià)模塊劃分為工程招投標(biāo)、土建工程計(jì)價(jià)、水電暖工程計(jì)價(jià)、裝飾工程計(jì)價(jià)子模塊。該模塊虛擬實(shí)訓(xùn)強(qiáng)化識圖與繪圖、BIM 建模、鋼筋算量核心技能。該模塊下所有虛擬實(shí)訓(xùn)任務(wù)的完成過程同施工專項(xiàng)模塊。

（五）核心技能強(qiáng)化模塊

該模塊是針對建筑工程技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中強(qiáng)化建筑工程技術(shù)專業(yè)核心技能的目標(biāo)而設(shè)置的，同時(shí)也響應(yīng)了培養(yǎng)方案設(shè)置的《核心技能訓(xùn)測》課程。該模塊主要包括識圖與繪圖、BIM建模、工程測量、鋼筋算量、施工進(jìn)度計(jì)劃編制五部分。該虛擬實(shí)訓(xùn)模塊是針對前面幾個(gè)模塊中滲透的建筑工程技術(shù)專業(yè)的五項(xiàng)核心技能的進(jìn)一步強(qiáng)化和夯實(shí)，是落實(shí)核心技能人人過關(guān)的重要部分。該模塊下所有虛擬實(shí)訓(xùn)任務(wù)的完成過程同施工專項(xiàng)模塊。

以上各模塊以虛擬實(shí)訓(xùn)任務(wù)為出發(fā)點(diǎn)，以工作過程為導(dǎo)向，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容緊貼現(xiàn)場實(shí)踐且可隨著技術(shù)和崗位的發(fā)展進(jìn)行更新，實(shí)訓(xùn)過程生動(dòng)形象兼具游戲體驗(yàn)特征，實(shí)訓(xùn)任務(wù)可進(jìn)行中途暫停和繼續(xù)，可利用碎片化時(shí)間完成。各虛擬實(shí)訓(xùn)模塊構(gòu)建了從單項(xiàng)、專項(xiàng)到綜合、強(qiáng)化的實(shí)訓(xùn)體系，貫穿整個(gè)人才培養(yǎng)方案，滲透全部課程及實(shí)訓(xùn)課程，形成以建筑工程專業(yè)核心技能為中心的虛擬實(shí)訓(xùn)體系。

四、結(jié)語

建筑工程技術(shù)專業(yè)智能化虛擬實(shí)訓(xùn)和現(xiàn)場實(shí)訓(xùn)是相輔相成的，是現(xiàn)場實(shí)訓(xùn)的有效補(bǔ)充，對于促進(jìn)專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量、提升學(xué)生的專業(yè)核心技能至關(guān)重要。同時(shí)智能化虛擬實(shí)訓(xùn)的架構(gòu)不是一籌而就的，而需要保持一個(gè)開放的端口，實(shí)現(xiàn)隨專業(yè)發(fā)展、學(xué)生個(gè)性化發(fā)展、技術(shù)發(fā)展及崗位發(fā)展需求的及時(shí)更新，并且在實(shí)踐反饋中持續(xù)改進(jìn)。