基于VR/AR技术的建筑类专业虚拟仿真实验教学平台建设与实践

倪天予

摘 要：新兴的科学技术手段为高校的实验教学体系开辟了崭新的路径，虚拟仿真实验教学已在各高校的实践教学改革的浪潮中掀起了不小的波澜，本着与时俱进、勇于开辟先路的原则，结合建筑类专业的特点与实际情况，积极探索基于VR/AR技术的建筑类专业虚拟仿真实验教学平台建设与实践，对建筑类专业的实践教学具有重要意义。

关键词：VR;AR;虚拟仿真实验教学;平台建设

近年来，随着我国综合国力和人民生活水平的日益提升，教育逐渐成为人民关注的重点问题之一，围绕部分高校“双一流”建设背景，加快“新工科”建设的研究与实践，深入开展产教融合、产学合作、协同育人项目建设对新形势下高校培养出顺应经济社会发展、具备专业知识基础与实践创新能力的复合型人才具有重要意义。以此为契机，积极探索基于VR/AR 技术的建筑类专业虚拟仿真实验教学平台的建设与研究，通过本次研究，在实践教学过程中加强学生对专业知识的领会、提升学生的实际操作与实践创新能力的同时，又能够进一步深化实验教学改革，加强学校专业与产业的全方位合作，新兴的虚拟仿真技术也为原有的实验实践教学模式开辟了崭新的路径，能更好的满足高校培养复合型专业人才的目标与需求。

一、当前建筑类专业实验教学平台面临的问题

随着新形势下大数据数字化信息时代的日益崛起，使得传统的实验教学模式受到了一定的冲击，原有的实验教学设备与管理模式已俨然满足不了当下高校对人才教育培养的新要求，因此以往的建筑类专业实验教学平台也面临着许多的问题。

1、实验条件受限，诸多建筑类的专业实验无法实际操作。建筑类专业的许多实验具有高消耗、难度大、可操作性低的特点，比如隧道爆破试验、盾构隧道施工监测实验等难以在现实中进行实际操作，传统的实验教学平台的实践实验设备条件和平台空间等使诸如此类的大型试验受到制约，导致在现实中无法操作，授课教师只能靠自身讲解和播放短片等手段进行讲解灌输，学生也只能凭靠设想对其进行进一步的理解，但是这种传统的实践教学模式并不能很好的使学生充分理解实践内容，无法切身体会。

2、实验教学优质资源共享不足，高校之间的学习交流受限。我们不难发现当前的实验教学资源和课程种类繁多，这些实验教学的资源中也难以避免存在良莠不齐的现象，仅凭学生的自身能力难以对其进行辨别。其次，众多的课程资源中也存在着不少内容相似的情况，因而一些比较优秀的实验教学优质资源可能会因此而被埋没。除此之外，传统的实验教学平台受到了时间和空间的制约，导致各高校之间关于实验教学的交流受到了一定的限制，高校师生之间彼此交流有限，存在“孤岛”问题。

3、师生进行实验操作存在一定的安全问题。以往的建筑类专业的实验平台虽然都设立了实验室安全管理制度和相关的管理台账等等，但是师生在进行实验操作时也存在因操作不当、对仪器的熟悉程度不高等原因造成不可逆的安全问题，存在着一定的安全隐患。

二、基于VR/AR技术的建筑类专业虚拟仿真实验教学平台建设的主要内容

基于VR/AR技术的建筑类专业虚擬仿真实验教学平台建设将对信息网络技术、虚拟仿真技术、VR、AR技术等进行深度融合，打造一个集网络管理平合、终端、内容、实验操作为一体的实践教学平台，为师生营造一个可交互沉浸式的学习范围，促进实验教学资源的开放共享，加强日常管理和支持服务的信息化平台，包含了集教学系统、虚拟仿真实验设计操作系统、开放资源共享系统、管理系统与多人协作系统等多个系统于一体的全方位虚拟仿真实验教学平台。此建筑类专业的虚拟仿真实验教学平台利用了新兴的科学技术手段进行全面创新的建设，建成以后将应用于建筑类专业的实验实践教学与教学管理任务之中，同时此实验教学平台将面向其他高校开放，有效实现各高校实验实践教学资源的共享，促进各高校之间的交流。

三、基于VR/AR技术的建筑类专业虚拟仿真实验教学平台建设的特色与创新之处

1、弥补了传统实验教学的不足之处，最大限度的提升了实验资源共享：基于VR/AR技术的虚拟仿真实验平台建设能够打破以往实验教学过程中受实验室和实验条件的限制、可操作性低的难题，让学生可以利用VR/AR技术通过虚仿仿真实验进行模拟实验。建筑类专业的很多实验，比如隧道爆破、结构抗火、工程结构抗震等实验的危险性极高，无法让师生通过传统的实践教学进行实验，就可以应用此虚拟仿真实验平合，通过前期设计、模拟实验等环节提高实验实践教学的安全性与可操作性。

2、丰富了建筑类专业的实验教学资源，有效实现教学资源的开放共享：虚拟仿真实验教学平台的建设能够从很大程度上丰富建筑类专业的实验教学资源，有效整合各类实验教学资源，借助VR/AR技术推动网络信息技术与实践教学的深度融合，加强建筑类专业虚拟仿真实验教学资源管理教学服务以及体系管理等实验教学环节的信息化建设，有效实现教学资源的开放共享，打破各高校之间虚拟仿真实验教学的壁垒，加强沟通学习与合作交流。

3、提升实验教学效果，提升师生实验操作能力：通过使用VR/AR技术的虚拟仿真实验平台能够使师生在实验前通过虚拟技术模仿设计实验思路，更加深入直观的感受实验环节，优化实验方案，提高实验的可操作度与成功的概率，有效解决实验的危险性过高、消耗量大、受时间与空问的制约等难以克服的问题，通过虚拟仿真实验平台可以使建筑类专业师生的实验实践教学的体会与感受更加直观，能够有效的提高师生的动手操作能力，让实践教学更具真实感，使师生更具参与感。

四、基于VR/AR技术的建筑类专业虚拟仿真实验教学平台建设的预期目标

1、改善建筑类专业的实验教学环境，搭建基于VR/AR技术的建筑类专业虚拟仿真实验教学平台，提升教师与学生利用虚拟仿真实验平台的实践教学能力与实验操作创新水平。

2、创建基于VR/AR技术并满足建筑类专业进行专业教学、实验与实训、日常管理的完备的虚拟仿真实验教学平台，便于师生的教育学习与日常管理，以服务师生为中心，使虚拟仿真实验教学体系更加完善，有益于广大师生。

3、有效实现教育教学资源共享，合理整合实验资源，让各高校建筑类专业的师生打破时间与空间的制约，克服可操作度低、成本过高、消耗过大等实际难题，利用本实验平台最大限度的实现资源共享，助力形成共享范围广泛、学习交流影响深远的效果。

五、结语

在市场经济和科技高速发展的今天，社会对高素质复合型人才的需求逐渐增多，实践教育在高校的人才培养环节中也占据了主要的引领地位，积极探索实践教育的新方法、新模式对于全面提高高校人才培养质量的意义重大。基于VR/AR技术的建筑类专业虚拟仿真实验教学平台的建设与研究为高校的实践教育模式开辟了崭新的路径，有效弥补了传统实验教学平台的不足之处，丰富了实践教学体系的综合性应用的同时也优化了实验教学与管理模式，有利于提高学生的实际操作与实践创新能力。

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