高职工程识图课程虚拟仿真教学探讨

沈新福　易斌

【摘 要】分析工程识图虚拟仿真教学的实际意义，构建工程识图虚拟仿真教学的目标，提出工程识图虚拟仿真教学的可行性措施。

【关键词】高职 工程识图 虚拟仿真教学

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2015）11C-0162-02

工程识图是建筑人才的基本技能。工程图被喻为“工程界的语言”，识图能力的培养对建筑工程技术专业学生来说非常重要，高职院校建筑工程专业培养高技能型人才，首先是要求其能够看懂工程图纸。识图教学旨在培养学生的空间想象能力和空间构形能力，它是“图—物”和“物—图”转化的质的飞跃过程。目前在识图课程教学中，存在着诸多问题，高职学生普遍对空间想象能力比较差。譬如学生对传统施工图纸无法直观理解，学生无法根据图纸完成更深入的知识学习等，不仅影响相关专业课程的学习，而且会使他们在今后的实际工作中也面临诸多困难。对此，笔者提出整体仿真识图概念，探索利用现代仿真数字技术手段，突破传统识图教学方式，以进程式教学理念开创信息化教学新时代。

一、工程识图虚拟仿真教学的实际意义

虚拟仿真技术是一种用一个系统模仿另一个真实系统的技术，这种技术依托计算机手段，对人的视觉、触觉、听觉等进行现实情况的再现，所以也称为模拟现实。逼真性和实时交互性是虚拟仿真资源的本质，它使人们沉浸其中，形成具有交互效能多维化的一个立体化信息环境。

建筑虚拟仿真区别于视频等其他教学资源的特点在于其仿真性。一方面，虚拟环境给人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。具体来说，就是能够用立体化的建筑构件来代替传统教学平面化的建筑构件，更符合高职学生的学习特点。

那么，仿真数字技术对教学的实际意义何在呢？首先，传统识图时代教学意味着就是平面设计蓝图，是依靠平面图纸进行识图，识图过程不直观，理解能力差的高职学生较难接受。后来到了仿真识图初级时代，采用的是单构件仿真识图方法，依靠单体构件三维仿真进行构件识图，学习过程无串联。而现在，现代仿真识图时代是采用进程式仿真识图方法，紧密结合学生学习过程和课程知识，识图过程全面、直观、深入、整体。

总之，工程识图虚拟仿真教学的实践意义可以归纳成下面几个层面：第一，学生层面可以提高学习效率，增强岗位核心竞争力；第二，学校层面可以加强职业教育能力，推动教学模式改革；第三，教师层面可以使教学方式多样化，促进教学模式改革；第四，社会层面可以促进校企互助，提高行业人才培养水平。

二、工程识图虚拟仿真教学的目标

建成过程健全的教学应用系统，建成教学资源完整的知识库，完成考、评、学交互平台的建设。

以“进程式”的教学方式，从学生对房屋建筑结构的整体认识开始，从简单的多层砖混结构房屋到复杂的框架高层建筑，通过教学、自学、管理、考核为一体的功能特色，逐步让学生做到“了解图、看懂图、会画图、应用图”。教学总体目标是培养学生的认识能力、了解能力、再到深度掌握识图能力的全过程，完成课程的系统性学习，提升知识应用能力。这实际上是把识图能力培养上升到更高的层次，全面解决系统性教学难点，这也是工程识图课程改革的最终目的所在。

三、工程识图虚拟仿真教学的可行性措施

（一）研究进程式开发思路，深度完善教学知识体系

充分考虑教师和学生的“教、学”需求，从产品开发源头锁定开发目标，以产品主体人群即学生的学习过程为依据，将知识深化作为开发线索，帮助教师进行课内外的教学，彻底解决学生学习不深入、知识结构体系不完整的问题。

（二）采用全三维识图模式，教学从此“立体化”

三维式的“立体化”教学，从360度展示全方位施工图各个知识细节，其形式更加直观、生动，不但可以实现传统图纸的平面看图功能，同时可以进行部件的旋转、透视、缩放等特定功能，让学生在学习知识过程中对整体建筑和单体构件都可以有全面而深入的了解。

（三）设计情景式漫游，体验沉浸式学习乐趣

完成从单体识图向整体识图变革的步伐，其情景式漫游成为一大标志。学生可以自主成为学习的“主角”，通过角色代入，在虚拟仿真的建筑之间进行行走观测、认知学习、任务实践等等，有效提升了学生学习的积极性和主动性。

（四）引入“游戏任务”教学手段，让学习寓教于乐

基于“游戏”教学的产品特色，将学习任务转化为“游戏关卡”，学生可以通过不同的学习任务得到自己的详细成绩。这种学习方式使学生深度学习构造认识，领悟图纸分析，理解识图建模，激发学习主动性，最大限度提高教学适用性。当然，这种“游戏任务”必须精心构思，巧妙地把专业知识点与游戏结合在一起。

（五）扩容强劲，共享虚拟仿真教学管理平台

作为行业颠覆性的教学管理平台，可以实现资源的自由配置、课程的自主定制、考核的系统操作。不单纯作为独立软件应用，其接口更可以与其他教学管理平台相链接，让教师在授课过程中，根据学生特色完成个性化的识图课程教学。

（六）开发教学应用系统，建立相应资源库

在建筑识图虚拟仿真教学实践中，教师可以采用同一套完整、合适的建筑工程图纸，对涉及的施工方法进行整合，以工程案例的形式实现仿真教学。

1.虚拟工地寻物。作为识图学习的热身学习模块，带着提升识图学习趣味性、熟悉三维模拟的工地场景和熟悉三维软件操作等目的，可以设计包括模块说明、任务操作和退出场景功能在内的软件，通过找到全部的工具箱作为任务完成。

虚拟建筑物每层随机在不同的几个位置出现工具箱，打开工具箱可以获得不同的奖励。奖励物品包括各种制图工具，帮助学生了解各种工具用途的同时，也包括增加模块趣味性的任务道具。

2.构造结构认识。作为识图学习的入门学习模块，构造认识包括模块说明、外瞻模式、实体模式和退出场景功能。学生通过对建筑内、外的观察，可以了解该建筑的各构件信息。在外瞻模式中，则可以通过建筑拆分和三维旋转对节点进行辨识，让学生熟悉建筑外部形状。而三维漫游则可以将“学生”传送到建筑内部，通过定位楼层对建筑内部构件进行一一解读，让学生了解内部布置、构件构造，掌握构件作用及特征。

3.工程图纸分析。图纸分为建筑施工图和结构施工图两大类，学生可以通过三维模型解读平面图纸，学习过程包括三维动画演示、图纸查看模式和三维漫游模式。模型和图纸之间可以百分百等信息转换，让学生实时了解知识要点，同时图纸具备放大、拖动、旋转、透视等查看功能，做到每个知识点都可以详细观察和解读。在学生完成图纸基本解读之后，还能根据图纸上不同的学习节点，选择相应的三维漫游进入建筑内部直接观看相关信息，让识图真正做到串联、立体、具象。

4.简单识图建模。作为识图学习的练习模块，识图建模包括模块说明、任务存档载入和楼层关卡选择功能，根据用户需要选择存档继续练习或者重新选择关卡进行练习。通过动手能力将各个构件配置相应的参数，组装三维房屋模型，并在建好的三维模型上，能够继续漫游。识图建模设置了相关题目来加强知识点的巩固，每完成一个阶段的任务后都会有一个总结报告进行总结和分析，他可以培养学生最直接的建筑感知认知，有助于学生学习好建筑材料、建筑构造和建筑结构等各门专业课。

5.建立共享资源库。具体包括：（1）施工图纸图库：具有多种类型的施工图纸，每张图纸具有详细的解说，并且在查看过程中可以通过6种不同的关键词进行搜索，方便调取使用。（2）建筑构件库：储存大量构件，可以指导学生系统性的了解每种构件知识，构件库中包含了构件的定义以及信息描述。同时还能进一步进行构件查看，包括三维构件动画、三维旋转、详细信息以及图纸查看。（3）基础知识库：可提供查看相关识图基础的文献资料，分制图基本知识、投影知识、图集三类。基础知识库可以通过模型道具的方式增强建筑工程整体框架的空间想象能力，从而加强学生识图的能力，并提供专业技能规范标准的评判标准，提高教学的规范性；建筑图集是为了提供标准的建筑做法和设计，以节省设计人员的工作，以及规范建筑设计，可作为学生识图的依据。所有文献资料均可直接点击在线阅读。（4）练习习题库：支持教学资源的自主编辑与管理，教师可以配置习题资源，学生则可以在习题库中进行考核。该功能嫁接于既有专业资源平台，作为扩容完善整个教学练环节。

四、结束语

提高学习效率，增强学生识图能力；丰富教学手段，提升教学效果；完善专业信息化建设体系；实现校企互助，提高专业的社会服务能力。利用现代仿真数字技术手段解决建筑识图教学中的问题，提出整体仿真识图概念，突破传统识图方式，从而提高学生识图水平，是建筑专业教学改革的一项有益尝试。

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[6]宋达.虚拟现实技术在教育领域中的应用与设计[D].长春：东北师范大学，2005

【作者简介】沈新福（1975- ），男，柳州铁道职业技术学院 高级工程师、全国注册监理工程师、一级建造师，研究方向：建筑设计与施工技术教学；易 斌（1967- ），男，柳州铁道职业技术学院学士，高级工程师、副教授、一级建造师，研究方向：建筑施工技术与教学。

（责编 何田田）