建筑安装工程仿真实训平台的构建

潘桂英 曾思媛 张维露 赵雪萍 吉方慧 霍海娥

[摘 要] 建筑安装工程包含系统繁杂，涉及给排水、暖通和电气三大板块，学生学习过程中因为缺乏空间想象力，不能很好地理解和掌握教学内容。对此，通过二维CAD图纸绘制、三维BIM建模以及实体模型的搭建，利用其空间关联性，构建建筑安装工程仿真实训平台，将“以课堂为中心”的教学方式转变为“课堂和实践场所相结合”沉浸体验。使学生能够将理论与工程实际相结合，从而取得更好的教学效果。

[关键词] 建筑安装工程;仿真实训;实践教学

[基金项目] 2018年国家级大学生创新创业训练计划项目（201810636183）

[作者简介] 潘桂英（1999—），女，广东湛江人，四川师范大学工学院学生，研究方向：工程造价;霍海娥（1974—），女，山西代县人，博士，四川师范大学工学院副教授（指导教师），主要从事绿色建筑理论与技术研究。

[中图分类号] G642.4    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）29-0376-02    [收稿日期] 2019-10-09

一、安装工程施工课程的专业地位

“安装工程施工”是工程造价本科专业的一门专业核心必修课，是专业核心能力——安装工程计量与计价的理论基础，也是培养学生工程意识，提高学生工程素养和积累安装施工经验的平台和桥梁。本课程的教学应该与工程实际紧密结合，凸显其工程应用背景和实践性操作性强的特点。

二、安装工程施工课程学习中存在的问题

建筑安装工程是建筑类专业必学的内容，其内容繁杂，系统组成较多，包括给排水工程、空调工程和电气工程等，各系统有自己的特点，而且各系统之间联系较少，系统间相互独立，学习起来难度较大。目前，安装工程的课程在教学中有以下比较突出的问题。

（一）理论与实际脱节

施工课程实践性强的特点决定了安装工程施工课程必须注重理论与实际相结合。但随着越来越多的学校开设了安装工程专业，招生规模不断扩大，学生人数越来越多[1]。

（二）实习场地不规范

随着時代的发展，应用型本科及新工科的出现，本科教育对学生的实践能力提出了更高的要求。但是，实践基地的建设需要投入大量的资金，一般不容易在短时间内建成。部分高校缺乏固定的实习场地，教师只能把校园作为实习场地，导致实习内容与实际工程结合度不高，没有真实感，学生处理实际问题的能力缺乏，实习效果不佳[2]。

（三）教材建设滞后

现阶段安装工程施工类教材种类较少，且大多数内容陈旧，没有很好地更新知识，比如近年来出现的太阳能热水系统、地源热泵系统、空气源热泵系统、太阳能发电系统、雨水回收系统、智能家居系统、装配式机电系统以及最新的绿色建材等内容都没有进入教材和课堂，导致学生不能及时地了解并掌握新成果（新技术、新工艺、新材料、新设备），不能适应当今社会的发展需求。

（四）教学方式单一

安装工程施工课程在教学过程中，主要采用的方法依旧是传统的课堂讲授。而课程中识图和施工工艺内容都应该与工程紧密联系，需要多种呈现方式和教学方法，才能让学生深刻理解教学内容。但是由于教学方法单一，学生在课堂上难以建立三维空间想象，对于讲授内容难以理解和接受，没有做到理论与实践的有机结合。而且由于其方式的单一和不变性，极易让学生失去上课的乐趣和耐心[3]。

（五）教学内容偏多

安装工程施工课程的教学内容范围广，包括给排水、暖通、电气以及设备安装等工作内容，但课时却非常有限，在有限的课时之内，常见的教学方法就是满堂灌，老师喋喋不休地在讲台上讲，学生无奈地在教室内瞪着PPT，教与学之间形不成互动，也没什么教学效果可言。

三、安装工程施工仿真平台的构建方法及实施效果

本文基于多年教学经验及教学改革实践，开发了安装工程仿真实训平台，目的在于加强理论与实践的联系，强化学生对理论知识的理解，培养学生的工程意识和实践操作能力，为理论知识和工程实践之间搭建一座桥梁。

（一）构建方法

本文主要针对工程造价专业的“安装工程施工”课程进行专业技能仿真实训平台的开发，构建方法如下。

1.安装工程包括建筑给排水工程、通风与空调工程、建筑消防工程、建筑采暖工程、建筑电气工程、建筑智能化工程、建筑安防系统、建筑防雷与接地工程等主要系统，本平台首先需对专项技能训练满足综合的理论知识内容、广度及深度进行设计，并注意专业理论知识与专业能力之间的联系、重构与分解。

2.仿真实训平台训练项目的开发与设计。与时俱进，将工程中近年来出现的新结构、新技术、新材料、新工艺与实训仿真平台相融合，并研究在实训过程中如何激发学生创新能力的途径与方法。

3.仿真实训平台的实现与功能优化。研究不同模块、不同层次间的相互交叉和融合渗透，借助实训仿真平台完整再现安装施工工艺及管理过程。

（二）仿真实训平台训练项目的设计

在进行安装工程仿真实训平台的构建之前，首先要合理设计平台的训练项目。

1.针对各系统进行CAD设计。针对安装工程不同系统的特点，选择有代表性的工程案例进行二维CAD施工图设计，注重节点、细部做法与展示。

2.基于CAD设计图纸进行BIM三维模型创建。以已完善的CAD图纸为基础，利用BIM软件构建三维模型，展现各系统各构建之间的空间关联关系，为实体模型的构建提供参照。

3.实体模型的制作与开发。根据CAD图纸及三维模型，选择合适材料进行实体模型制作，将抽象模型具体化。通过实体模型制作，学生模拟完成了安装工程中各系统完整的施工工艺过程，旨在加深学生对理论知识的理解和实践能力的培养。

（三）项目实施效果

本项目通过两年的实施与应用，取得的效果如下。

1.安装工程施工仿真实训平台的研发与建设不需要增加实训场地，不需要投入大型设备，也不会产生大量废弃物，不会给学校带来任何经济负担，也不会产生建筑垃圾，具有绿色、环保、可移动、经济性好的特点。

2.将安装工程各个系统实体化，能够代替认识实习安装部分的内容，不仅为学校节约了教学投入成本，而且有利于培养学生的专业素养，积累工程经验，不存在任何安全问题。

3.虚拟仿真教学是在具有良好的开放性、广域性、实时性和交互性的虚拟环境中进行的教学活动，学习者完全不受施工现场时间与空间限制，完全不受施工现场危险性大的安全问题限制，它能够以灵活、便捷的形式为学习者所接受。

4.教师精心设计技能仿真实训教学平台项目，有助于培养学生的专业能力、实践动手能力和创新能力。本实训仿真平台可以承载“安装工程施工”“房屋建筑学——安装部分”“土木工程CAD——安装部分”“认识实习——安装部分”“生产实习——安装部分”的实训和实践任务，每年惠及学生约300余人次，能够开展安装工程制图与识图实训、安装施工工艺实训、安装工程认识实习、安装工程生产实习等实践性教学。

四、结语

针对安装工程施工课程教学过程中存在的理论知识与工程实践脱节的问题，本文提出一种安装工程仿真实训平台的构建方法。该平台采用二维CAD施工图设计以及三维BIM建模手段，重点构建各系统各部分的空间联系，学生在此基础上完成实体模型制作，模拟完成安装工程中各系统完整的施工工艺过程。

参考文献

[1]孙宗丹.土木工程施工课程教学模式改革分析[J].建材与装饰，2018（2）：154-155.

[2]王雪锋.浅谈电力工程施工测量课程教学研究[J].广东职业技术教育与究，2018（6）：72-74.

[3]曾祥.关于土木工程施工课程教学改革的思考与探索[J].居舍，2018（22）：197.