虚拟仿真施工技术
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虚拟仿真施工技术范文第1篇
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
我国在将虚拟仿真技术应用在房建施工方面，有许多成功的案例，比如中央电视台新址、上海的环球金融中心以及广州珠江新城西塔等等。在房建施工中，应用虚拟仿真技术具有很多的优势，可以对其进行推广和应用。
1、虚拟仿真技术
虚拟仿真技术指的是人们借助于计算机技术、传感技术、仿真技术以及多媒体技术等，来研究外界环境感知模型。以往的系统仿真技术很少涉及到这个领域，因此，可以说虚拟仿真技术是一项重大的科技突破。
2、虚拟仿真技术在房建施工中的应用
虚拟施工技术的应用研究：从理论层面上来讲，依据相关的要求来将施工设计图具体的实施，是非常简单的过程，但是，在实际的施工中，这个过程却是十分困难的。因为，在具体的施工中，会遇到各种各样的地质情况，会选择各种各样的施工方法，那么在施工的过程中，必然会遇到一些突发的事情。在以往，我们遇到困难的时候，总是依靠施工经验来进行解决，优化施工方法和施工组织，但是施工经验会有一定的局限存在，那么在局限的经验下指导施工，就很可能出现一些失误。特别是随着建筑风格和结构的多样化，这种全新的建筑是没有经验可循的，如果依然走过去那种老路，就会产生很多的问题，施工的质量和施工的安全得不到保证，此外，还会增加施工成本和能源资源消耗。
在建筑施工中应用虚拟施工技术，就可以有效的解决这些问题；利用虚拟施工技术，可以依据相关的工程情况来建立几何模型，有着高度的仿真性和交互性。工作人员可以依据相关的要求来进行模拟施工，在施工中寻找最为合适的方法和手段。相对于传统的方法，这种方法可以有效的降低施工成本，缩短工期，并且还可以有效的提升施工质量。目前，很多的企业都开始应用虚拟施工技术，他们只需要建立一个三维模型，可视化模拟施工的全过程，在实际施工之前，就可以对各种构件的关系和位置进行准确的把握，这样施工安全控制参数就可以依据比对来有效地的出来。
仿真技术在建筑施工中的应用研究：在建筑施工中应用仿真技术，主要的作用就是让虚拟的建筑物更加的真实。应用仿真技术，可以让建筑物周围环境的外景十分逼真。只需要按照设计图纸的样本来进行建筑物的施工，就可以建模渲染建筑物和周围的各种元素，比如周围的建筑、场景和道路等等。在仿真场景中，任何一个物体的高度都和现实中一样，并且有静有动，有着十分强烈的真实感，让人仿佛身临其境。设计人员要想体验其中，只需要从多个角度来观察仿真环境即可。目前，在很多的建筑中都应用了这种仿真技术，并且取得了不错的效果。
虚拟仿真技术在复杂空间钢结构施工中的应用：现代建筑中钢结构施工十分常见，它非常重要，并且十分复杂；它的复杂性指的是钢结构并不是一下子完成的，需要一个部分一个部分来进行，在不同的施工阶段，会有着不同的结构形态、受力特性、边界条件和负载情况，那么下一个环节施工的时候，平衡状况可能就达不到相应的要求。并且，再接着进行下一个阶段的施工时，新的平衡又会产生。也就是说，接下来的每一个阶段都需要重新寻找平衡。要想保证这么复杂的工程质量，就需要在实施的过程中认真的把握每一个微小细节，对所有的因素进行综合的考虑。钢结构工程对建筑整体十分的重要，如果在这个工程的施工分析中出现了问题，那么就不能有效的指导具体的施工，从而增加资源浪费和施工成本，还有可能导致一些重大安全事故的发生。如果依然采用的是传统的施工方法和经验，那么就不能保证这个工程的质量，针对这种情况，就可以采用虚拟仿真技术；通过实践研究证明，在工程施工中采用虚拟仿真技术，可以全程跟踪分析复杂的空间钢结构施工，这样比较危险的阶段就可以及时的找出来，从而采取一系列的措施来进行控制和防范，降低事故发生的几率。
虚拟仿真的三维动画在施工中的应用：在以往，分析研究工程进度的时候，依据的是主观的判断和经验，这样研究出来的结果也不具备指导意义，因为它没有足够的科学性。而在建筑施工中应用了虚拟仿真技术中的三维动画，就可以科学合理的分析施工的全过程。采用虚拟仿真技术的三维动画，可以详细的表现出施工过程中的每一个细节；那么设计员、业主和专家就可以迅速的找到工程施工中的一些重难点、关键环节以及注意事项等等；并且依据具体的需要来及时的调整和修改施工方案。虚拟仿真技术不需要投入大量的资金，也没有很大的难度，因此，可以进行积极的推广和应用。
虚拟仿真技术在施工安全方面的应用：主要体现在两个方面，一是可以实现施工安全控制方案的最优化；如果采用传统的模式，很可能会遗漏一些安全隐患；而采用虚拟仿真技术就不会出现这个问题，因为它可以模拟演练各种各样的施工安全管理方案，对演练效果进行分析，采用科学的手段来综合比较施工中不安全的人、物以及可能存在的一些安全隐患等等，制定出合理的施工方案，既能够减小安全事故发生几率，又可以保证工程施工的质量。二是可以实现安全预防和演练的最优化，首先依据虚拟仿真模拟，工程师就可以及时发现一些可能存在安全隐患的环节和部位，并且，三维动态仿真模型的建立，也可以起到协助的作用，总结本次现场模拟的分析和演示结果，避免日后发生类似的事故；其次，紧急逃生可以用三维动态仿真模型来进行有效的模拟，现场人员可以依据在模型中出现的建筑物事故模型，来充分的了解并且有效的选择事故发生现场的应急措施、自救方式以及逃生路线，从而在很大程度上降低事故所造成的损失。
3、结语
通过大量的实践研究表明，在建筑施工中应用虚拟仿真技术，可以有效的控制施工成本和安全风险，提高施工质量。随着时代的发展和社会经济的进步，虚拟仿真技术的应用范围将会越来越广。本文简要分析了虚拟仿真技术在房建施工中的应用，希望可以提供一些有价值的参考意见。
参考文献：
[1]严勇.建筑施工中虚拟仿真技术的实践应用探究[J].建筑与文化，2012,2（3）：123-125.
[2]范振学.浅谈虚拟仿真技术在建筑施工中的应用[J].城市建设理论研究，2013,2（4）：87-89.
虚拟仿真施工技术范文第2篇
摘 要：虚拟仿真技术是利用硬件的在仿真技术和计算机虚拟现实技术建立仿真平台，实现对机械制动效果的可视化分析。利用仿真平台对机械工程实验中的操作舱、机械制动器等机型动力学建模，为机械工程的实践生产提供技术基础。该文通过分析虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的应用，研究实验中各种设备的规划和改革，旨在为虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的应用提供发展的方向。
关键词：虚拟仿真技术 机械工程 实验教学
中图分类号：G421 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）07（a）-0153-02
高校工科类专业中，操作实践是教学中重要的组成部分，我国大部分院校都设立了工科类的专业操作实验室，为学生动手能力和创新能力的提高创造条件。在传统的机械工程实验教学中，使用仪器设备的密集程度非常的高，使得实验的复杂程度大大增加。很多仪器设备的价值昂贵，体积结构为实验的操作带来极大不便。学生只能在教材知识的基础上刻板地进行实验的操作，在这种情况下学生的创新能力和主观能动性就不能得到发挥。众多高校在实验室的更新建设中，因为受到资金的限制，会继续使用旧的仪器设备，这些设备在长期的使用过程中出现机能老化，已经不能满足当前机械工程实验教学的需要。在计算机技术不断发展的基础上，虚拟仿真技术的应用成为现在机械工程实验教学中普遍的教学手段。
1 机械工程实验室的虚拟实验改进
现在高校实验教学中的问题越来越突出，制约着教学效率和质量，突出体现在很多院校的实验基地和实验单位的建设能力非常有限，不能满足学生自己动手操作要求，不能实现对学生进行基础理论知识深化和了解。很多院校为了节省资金，减少出现实验设备的安全问题等，在进行实验教学的时候，主要是以参观和讲座的形式进行实践培训，学生基本没有实践动手的机会。在这种情况下，就会造成学生毕业后，参加相关工作没有机械设备操作的经验，无法独立完成工作的内容。尤其在是实验教学的过程中，学生会逐渐失去对实验知识的学习动力和兴趣，对学生长远发展造成负面影响。所以在科学技术不断发展的今天，机械工程该实验室教学要转变传统的教学模式，采用先进的科学技术更新教学理念和教学手段，实现实验教学方法和教学的完善。在院校的机械教学中，实验教学是学生进行知识学习和巩固的重要手段，是学生实践操作能力培养的根本方法，是当今院校机械制造专业教学中最为重要的环节，是现代化机械人才培养的基本途径。通过现代化的教学方式可以最大程度提高学生实践动手能力，保证学生在实验动手操作的基础上对基本理论知识进行理解和完善。通过这样的实践实验教学，可以使学生合理将基础知识理论与实践内容相结合，在动手实践过程中逐渐形成独特的自我知识技能认知能力。现在大多数院校利用的是CAD机房，然后在此硬件设施的基础上，实现部分实验室教学方式的改革。并且引进虚拟仿真技术对现有的实验设备进行更新和改进。在机械工程实验室教学中应用虚拟仿真技术，不但可以避免在实验教学过程中出现设备的故障隐患，还能最大程度提高学生的实践动手能力，为学生专业理论知识的学习提供科学实践依据。对实验室部分设备装置进行传动性能实验、数控加工仿真实验和减速器装配实验，最大程度提高了机械工程实验教学的效率和质量。
2 虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的典型应用
2.1 带传动性能测试实验
带传动性能测试实验是机械工程专业实验室教学中的一个重要组成部分，其主要是让学生能够直观地观察带传动的弹性滑动和打滑现象，还能有效地对实验中的相关机电设备的承载能力进行分析，根据分析的数据参数实现对带动问题的控制。进行传动性能测试实验的时候，需要利用的机械设备有力传感器、电动机、转矩力测杆、光电测速装置、发电机等。这些实验机械设备主要通过人工实现传动性能测试，这样的测试方式主要的特点是人工费用会高于设备使用的费用。在虚拟仿真技术的基础上，进行带传动性能测试系统的设计可以最大程度提升机械工程实验教学效率和教学质量。
2.2 数控加工仿真实验
数字加工技术是现代制造业中一个核心的技术，在现代制造业的进步和发展过程中发挥着至关重要的作用。数字加工技术是综合计算机应用技术中的微电子技术和机械加工技术。现在众多院校的机械自动化成为一门重要的专业，这门专业的核心内容是在数控机床的操作中利用数控加工技术。但是数控机床的价格非常高，设备运作形式单一，并且运行程序的设置相当复杂，不能实现对每一位学生实验操作需求的满足，这种复杂性的实验操作，只能满足极少部分学生的需求，严重制约了机械工程实验教学的效率。虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的应用，可以实现让每一位学生加入到具体的机械工程实验中来，对机械机床加工环境和流程才形成一个系统认知。
2.3 减速器装配实验
机械设计的一个基础项目是减速器在机械设备中的使用。在传统的减速器实验教学中，都会利用实物代替减速器的教学方法。虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的应用，实现了通过实物模拟模型的拆卸，进行减速器的构成结构的直观讲解。
3 虚拟实验室建设的构想
在进行虚拟实验室建设思路设计的时候，首先，可以不考虑实验室应用设备的操作性，也就是保证实验室需要操作实践的目标和任务与相关机械工程专业知识系统相统一，然后再研究实验设备的稳定性。其次，要构思虚拟仿真平台的建设，例如：机械操作平台中的仿真器、ECU和虚拟演示平台等。在整个虚拟仿真系统框架的设计中，主要是满足院校机械工程类专业学生实验操作的需要，所以一定要保证虚拟仿真实验结果的精确性，才能确保学生对理论知识的掌握和巩固。一般构建虚拟实验室要进行仿真计算，观察相关系数，观察预先系数与实际操作系统是否统一。再次，仿真器的构建设计，随着计算机软件技术在机械工程实验中的应用，虚拟仿真器代替了原来操作实验中的实物操作，最大程度简化了实验步骤。并且仿真器可以利用USB实现与虚拟演示平台的链接，在实验的过程中可以保证虚拟演示平台及时接收到虚拟实验仿真信号，通过PWM模块实现向ECU传输一定频率的方波，在多媒体上模拟机械设备的工作原理，在虚拟实验进行的时候仿真器利用USB将仿真实验得到的数据传送到模拟演示平台，实现学生实验操作的参数需要。最后，建立虚拟仿真系统，利用相关的计算机应用软件，编辑建立应用模块，结合相关的3Dmax建模工具建立虚拟演示平台中的技术模块，将模块中的内容以特定的文件格式导入虚拟演示平台中，最终让学生在虚拟演示平台中进行相关机械工程实验操作。
4 结语
综上所述，虚拟仿真技术在现代院校机械工程专业实验教学中的应用，可以克服传统实验中的众多实验问题，保证学生能够主动参与到实验操作中来，提高机械工程实验教学的质量。所以，院校应该重视对机械工程实验室的虚拟实验改进，以及虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的具体应用手段和方法，对传统的实验教学进行更新和补充。虚拟实验要紧密结合现代科学技术和先进的计算机应用技术，满足机械工程专业学生实验操作要求的同时，适应院校实验室敬爱教学的改革和发展。
参考文献
[1] 蔡卫国.虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的应用[J].实验技术与管理，2011（8）：76-78，82.
[2] 张立松，闫相祯，杨秀娟，等.虚拟仿真技术在复杂工程力学问题实验教学中的应用[J].实验技术与管理，2014（9）：102-105.
虚拟仿真施工技术范文第3篇
1 环境工程学的特点及传统教学中存在的问题
随着环境控制技术迅速发展，污染控制工程理论和实践的知识量也越来越多，知识点的更新速度也越来越快。我国各理工科院校的环境科学专业基本都开设有环境工程学课程，但纵观课程的教学现状，存在诸多不尽如人意的地方。
1.1 教学内容多且广泛
环境工程学包含废水污染控制、大气污染控制、固体废物处理以及噪声控制等，内容多而杂，容易造成学生对知识的掌握广而不深，学而不精。对应的专业教材知识更新慢；理论课程课时过多，实践课程课时少，专业技能训练难以保证[1]。
1.2 实习实训教学效果差
环境工程课程实习实训都是集中将学生带到某个与专业相关的单位比如污水处理厂，学生只能参观某些处理单元，不得随便操作任何设备、仪器，对于如何控制管理水处理工艺的运行、如何解决运行问题等，仍然得不到学习和锻炼。实习实训教学现场通常比较嘈杂，学生对参观的内容往往是“走马观花”，不能达到实习实训的目的。
1.3 实验项目偏少且单一
环境工程实验作为环境工程学理论课程的后续实验课程，该课程不仅能加深、巩固学生对环境工程基本理论的理解，同时还可增强分析问题和进行科学实验的独立工作能力；有利于掌握有关环境工程实验研究方法和实验技巧，培养整理、分析数据能力，提高环境工艺、工程方面的科研思维能力和创新意识。但是目前环境工程实验教学仅限于几个固定实验，比如：活性污泥实验、大气除尘演示实验、氧传递系数测定实验等，实验项目偏少。教学方式大多是在教师讲解之后，学生“依样画葫芦”进行实验，学生对实验目的和步骤理解得不够透彻，在整个实验过程中处于一种被动的地位。另外，学生对实验设备缺乏感性认识，即使把实验指导书中对设备的基本构造、使用方法和注意事项看了多遍，仍不得要领，甚至不能正确地操作设备。另外，某些实验项目受到设备数量、品种、成本等方面的限制而无法开展。
2 虚拟仿真技术在环境工程学理论及实验教学中的应用
虚拟仿真教学是指利用实物和计算机软件共同模拟出真实的情境，让学生在模拟的情境下进行探究和学习。随着科学技术的迅猛发展，虚拟仿真技术越来越广泛地被应用于各领域的专业教学，如自动化[2]、水电机组监测与故障诊断等[3]。虚拟仿真教学可以根据教学的实际需要和效果，对教学内容进行动态的组织和修改，具有很强的针对性和互动性，能够充分发挥学生的主动思维[4]。
2.1 虚拟仿真技术水污染控制的运用
虚拟仿真技术教学可以提升学生对城市生活废水、工业废水处理系统的认识，提高教学效果。在仿真系统中，学生按照时间操作规程的要求对各个工艺参数进行调整，最终确定处理后的废水与污泥能否与实际设计的标准要求相符[5]。学生可根据提示熟悉虚拟水厂构筑物分布和水厂概况，查看主要动力设备的知识点，了解水厂主要动设备能耗和药剂成本，了解污水处理厂的相关工作规定和安全章程等。比如：虚拟仿真水厂包含巡检项目和事故预案工况等，分别是正常工况巡检、出水总氮超标、出水总磷超标、出水COD超标、反应池曝气量调节、初沉池排泥撇渣、内回流的调节、SVI调节，从而掌握污水处理厂常见事故的应急处理预案和解决措施。
2.2 虚拟仿真技术在大气污染控制的运用
虚拟仿真施工技术范文第4篇
关键词：虚拟仿真实验；实验教学；土木工程；实验室建设；
作者简介：徐明(1972—)，男，黑龙江大庆，博士，研究员级高级工程师，实验教学中心副主任，主要研究方向为实验教学及实验技术
1土木工程专业的实验教学特点
土木工程专业的实验与实践教学具有行业的特殊性。
(1)空间体量巨大。土木工程的服务对象是建筑物、桥梁、隧道，一般体量巨大。现在世界最高的建筑物高度超过800m，桥梁的最大跨度达1991m，超高层建筑物的单根柱子、单根桩基的承载能力上万吨。进行这些结构或构件的实体实验几乎是不可能的，即使是缩尺实验，也存在实验构件及加载设备体量大、实验环境恶劣、实验费用高的问题，限制了学生的参与。
(2)施工周期长。土木工程的建设周期一般比较长，世界最高建筑物———迪拜塔的建设历时6年，通常一幢普通的住宅楼施工工期也需要1年以上。由于时间的限制，学生的认识实习和生产实习无法得到工程建设全过程的体验。
(3)工程参与方多。土木工程存在不同的建设参与方(建设方、设计方、施工方、监理方等)，在学生认识实习和生产实习过程中，往往只能体验其中某一方的工作，无法从不同参与方的视角去感受和经历工程。
(4)危险性高。土木工程实验很多是破坏性试验，并且是脆性破坏，具有一定的突然性，学生在实验过程中的安全问题十分突出。同时，由于施工现场工序复杂、人员众多，而很多学生又缺乏施工经验和对危险源的判别能力，这使得很多施工单位在安排学生的认识实习和生产实习时存在顾虑。
(5)实验难度大。在土木工程的实验中，灾害环境(如台风、火灾、地震、滑坡和泥石流等)的模拟设备造价高(大型地震模拟振动台的造价上亿元、大型风洞的造价几千万元)。灾害环境实验难度大、危险性大、费用高。
为解决土木工程传统理论教学与学生工程化培养之间的矛盾，拓展实验及实践教学的深度和广度，提高实验教学的实效，实现理论教学与实践教学的紧密结合，特别是进行灾害环境对土木工程影响的分析、解决重大工程的防灾问题，尽可能减少实验成本和潜在危害，东南大学在课堂理论教学、原有实体实验、认识实习和生产实习的基础上，利用专业的仿真软件，采用多媒体技术以及网络通信平台，构建了具有高度真实感、直观性和精确性的虚拟仿真实验教学平台，作为实体实验及实践教学的有益补充和创新［1－5］。
2实验教学资源建设
早在2005年“工程结构设计原理”与2006年“建筑结构设计”国家精品课程建设期间，东南大学就开始组建土木工程计算机辅助结构设计实验室，此后结合“土木工程施工”、“工程合同管理”、“结构力学”及“工程结构抗震与防灾”几门国家精品课程和其他相关课程的建设，又相继成立了土木工程施工虚拟仿真实验室、土木工程管理信息化等实验室。2013年通过资源整合，依托国家级土木工程实验教学示范中心，成立了东南大学土木工程虚拟仿真实验教学中心。
中心面向土木工程、建筑学、交通工程及其他相关专业，形成了“三层次、四模块、五结合”的教学体系。
(1)三层次：按照人才培养需求与教学规律，将实验教学内容划分为基础训练、提高训练和创新训练；
(2)四模块：按专业知识体系与工程实践规律，搭建土木工程设计、施工、管理、创新实践4个虚拟仿真实验平台；
(3)五结合：与理论课程相结合、与实体实验相结合、与科研项目相结合、与实际工程相结合、与企业实践相结合。
其中，四模块的18门实验课程支撑8门专业主干课程与12门实体实验实践课程，辐射其他16门专业课程，基本覆盖了土木工程专业的主要专业课。
2.1土木工程结构分析与设计虚拟仿真模块
模块主要包括：(1)基本构件虚拟仿真、楼盖设计虚拟仿真及单层工业厂房设计虚拟仿真等基础训练层次的虚拟仿真实验项目；(2)建筑结构抗震虚拟仿真、高层建筑结构设计虚拟仿真、大跨空间结构设计虚拟仿真及桥梁结构设计虚拟仿真等提高训练层次的虚拟仿真实验项目；(3)复杂结构虚拟仿真、基于MTS混合实验、大跨桥梁抗风虚拟仿真、结构构件抗火虚拟仿真等创新训练层次的虚拟仿真实验项目，是“工程结构设计原理”、“建筑结构设计”与“工程结构抗震与防灾”这3门国家级精品资源共享课的重要建设内容。
结构分析与设计虚拟仿真实验项目充分体现了CDIO(conceive-design-implement-operate)的工程教育理念［6－7］，是从工程的构思到概念设计，再进行仿真分析，根据仿真分析结果对概念设计进行优化调整，最后按优化后结构进行施工图设计的全过程虚拟仿真实验，实现虚实结合的实践教学。
以特色实验项目“基于MTS系统混合模拟实验平台”为例，传统的建筑物抗震防灾实验大多数是对整个结构进行的，由于整体实验成本较高且实验项目较多，导致实验场地和实验时间安排紧张。为了提高实验项目的实际效果和设备的有效利用，将结构的大部分替换为数值子结构并采用计算机进行仿真，而只有小部分结构在实验室进行足尺实验(见图1)。仿真实验具有参数可调、实验方案可扩展、不存在硬件损耗的特点，能够加深学生对实验的理解；实体实验具有真实可靠、直观性强的特点，能够提高学生的动手能力和观察能力。采用计算机仿真实验与实体实验相结合的手段，可以有效提高学生综合应用所学知识的能力。同时，实时混合实验作为目前最先进的抗震防灾实验手段之一，有助于培养学生的创新意识，提高学术水平。
2.2土木工程施工虚拟仿真模块
该模块主要包含基本施工技术虚拟仿真、复杂工程施工技术虚拟仿真及关键施工技术仿真分析3部分。基本施工技术虚拟仿真主要包括土方、桩基础、模板、钢筋工程等施工过程的虚拟仿真，是模块的基础训练部分；复杂工程施工技术虚拟仿真主要是针对超高层建筑结构、大跨空间结构、大跨桥梁结构等典型工程施工全过程的虚拟仿真，向学生介绍最新的施工技术和复杂工程的施工组织，它是模块的提高训练部分；关键施工技术仿真分析部分主要针对全新的施工技术，通过对施工过程中关键部分的仿真分析，确保施工的顺利和安全，它是模块的创新训练部分。
以典型实验项目“大跨桥梁结构施工虚拟仿真”为例，该实验项目以铜陵长江大桥工程为案例，与中铁大桥局集团和柳州欧维姆机械股份有限公司合作完成。对该工程的施工全过程进行了虚拟仿真，包含桩基础施工、沉井施工、主塔施工、钢桁梁吊装施工、斜拉索施工等子系统(见图2)。通过该项目的学习，学生可以了解大跨斜拉桥施工的主要步骤、施工工艺、技术措施等。
2.3土木工程管理虚拟仿真模块
该模块包含工程项目管理、工程造价管理、工程合同管理和工程管理BIM综合4个部分。传统的信息技术类课程教学模式比较注重信息系统管理知识的介绍和基础软件操作，但是存在信息技术类知识体系在不同部分之间的割裂问题，使学生难以形成结构化、模块化的专业信息技术能力和素质。土木工程管理虚拟仿真实验平台对传统课程设置模式进行了改革，根据多学科对信息技术的应用需求，注重学生专业核心能力的培养，形成信息技术类实验课程平台。
以典型实验项目“工程管理BIM综合虚拟仿真”为例，该项目根据给定的工程项目设计(包括建筑、结构、设备等)方案、相应的城市规划条件以及有关的地理环境数据，从施工单位、设计单位或咨询单位的角度进行项目建筑设计方案的多维可视化仿真(见图3)，并利用BIM模型进行辅助施工管理，包括项目的日照分析、建筑能耗分析、绿色建筑评价、建筑体量计算等。
2.4土木工程创新实践虚拟仿真模块
本模块主要分为基于创新训练计划的虚拟仿真和基于学生参加科技竞赛的虚拟仿真两部分，以满足学生课外研学课程的需要，在实验项目的设计上充分体现CDIO的工程教育理念。学生根据项目的要求，利用已学的专业知识，对结构进行概念设计，然后运用仿真分析软件进行模型计算分析，根据仿真分析结果对模型设计进行优化，完成实体模型的制作，将制作好的模型进行加载或让其完成特定功能。通过本模块实验项目的训练，可以加深学生对各类结构体系、设计分析的理解和认识，使学生在知识运用能力、创新能力、动手能力、团队协作精神等方面得到全面提升［8－9］。
以典型实验项目“创新结构体系虚拟仿真实验”为例(见图4)，要求学生设计并制作创新结构模型，以反映学生的力学概念、结构概念和创新思维。实验项目鼓励节能减排、循环经济的创新思路，旨在通过指导学生对结构概念设计、基本构件受力状态、空间结构体系及特点、典型工程案例分析等内容的学习，培养学生勤于观察与思考，并动手制作结构模型的能力，使学生能够从结构整体上把握建筑物的结构体系及受力特点，并通过学习报告、制作模型及加载体验的方式提高学生的动手实践能力和创新意识。
3教学特色
3.1依托优质教学资源建设虚拟仿真实验平台
土木工程虚拟仿真实验教学中心长期坚持实体实验项目建设和虚拟仿真项目建设相结合，通过国家级教学团队的规划，完善了实验教学体系，并将学生实验训练的学时数比例由总学时的19%增加到25%。中心依托国家级土木工程实验教学示范中心，与理论教学紧密结合，进行虚实结合的实验教学资源建设，有力地支撑了6门国家精品课程、5门国家级精品资源共享课程和1门国家级视频公开课的建设，提升了课程建设和专业建设的水平。2013年，土木工程专业以优秀成绩第4次通过住建部高等教育土木工程专业评估委员会的评估，在2012年的全国学科评估中，东南大学土木工程学科名列全国第三。
3.2来源于科研项目，面向创新能力培养
中心依托“国家预应力工程技术中心”、“混凝土与预应力混凝土教育部重点实验室”等国家和部省级科研基地，不断地将最新科研成果转化为虚拟仿真实验项目。通过把科研成果转化为实验教学内容，把科研方法融入实验教学活动，向学生传授科研理念、科研文化、科研价值，使学生了解科技最新发展和学术前沿动态，激发科研兴趣，启发科研思维，培养科研道德，提升学生科学研究和科技创新能力。
3.3来源于工程实践，面向工程实践能力培养
中心的大量虚拟仿真实验项目来自于真实的工程实例，是以实际工程为背景，解决工程实际问题为目标的“实战型”项目。通过真实项目的演练，指导学生综合运用专业知识，进一步培养学生的工程素质和实践能力，为社会输送合格的“来之能战”的毕业生。
已将典型重大工程转化为实验项目的实例有：
(1)山东博物馆屋盖薄壁箱型结构虚拟仿真；
(2)广州南站大跨空间结构温度应力虚拟仿真；
(3)广州白云机场复杂铸钢节点虚拟仿真；
(4)润扬长江大桥大跨桥梁抗风虚拟仿真；
(5)深圳大运会体育馆钢结构安装施工虚拟仿真；
(6)沪通长江大桥桥梁沉井施工全过程虚拟仿真。
3.4面向防灾减灾，开展灾害虚拟仿真
现代土木工程的最大威胁来自于各种自然灾害和人为灾害———地震、台风、海啸、火灾、爆炸、泥石流等。各种灾害因其巨大的时空尺度而难以再现，因其复杂的生成原因而无法重复，所以要借助现代虚拟仿真技术进行演示。中心依托云计算中心每秒37万亿次峰值浮点计算能力，运用大型虚拟仿真分析软件，开展地震、台风、火灾及爆炸等灾害的模拟，提升学生防灾意识和减灾水平。
虚拟仿真施工技术范文第5篇
摘要：分析建筑施工技术课程教学目标，阐述建筑施工技术课程虚实一体化教学整体设计的理 念、原则，进行虚实一体化教学内容设计、教学模式设计、培养模式设计以及虚拟教学平台的开发，以提高教学质量和教学效果，提升学生的职业技能。
关键词：虚实一体；建筑施工技术
《建筑施工技术》课程是建筑工程技术专业群的一门实践性和综合性非常强的核心课程，也是从事施工员、质检员、监理员等岗位的必要专业技能。在《建筑施工技术》课程教学改革的推进过程中，如何实现学生在做中学、学中做的做学一体化教学目标，任务的可动手操作性成了关键因素。由于建筑施工本身体量大、施工环境复杂，安全隐患大等特点使得学生在典型任务的动手完成上遇到了困难，故目前的教学形式，不能很好地激发学生的自主学习兴趣，不能很好地培养学生的动手操作能力，学习效果不够理想。BIM技术的出现，将引发建筑业的一次革新，同样也为《建筑施工技术》课程教学改革提供了新的思路。就建筑工程技术类专业的核心职业技能课程建筑施工技术教学而言，应进行课程整体设计和改革，在整合职业标准要求、课程体系、技能考核内容和考核方式的基础上，实施虚实结合的一体化教学。这样能够将培养和提高学生的职业技能和素质作为核心组成部分，以岗位能力为基 础，大大提高学生的实践能力、创造能力、就业能力和创业能力。本文试分析建筑工程技术课程教学目标，阐述建筑施工技术课程虚实一体化教学整体设计的理念、原则以及虚实一体化教学的培养模式，并提出教学内容及课程考核内容。
理实一体化课程对课程教学模式提出新的要求，传统的老师讲、学生听课程教学模式已不能适应新的课程教学要求，改革课程教学模式、探索并尝试多种教学方法、应用现代教育技术对理实一体化课程教学目标的实现具有重要意义。[1]
一、课程教学目标
1、能力目标
（1）核心目标
①能够编写技术交底文件，并实施技术交底。
②能够确定施工质量控制点、施工安全防范重点，实施质量、安全和环境交底。
③能负责施工作业的质量、环境与职业健康安全过程控制。
（2）一般目标
①能够参与编制专项施工方案。
②能够识别、分析、处理施工质量缺陷和危险源。
2、知识目标
（1）核心目标
①掌握技术交底文件、专项施工方案的内容和编制方法。
②熟悉工程施工工艺和方法。
（2）一般目标
①熟悉建筑构造、建筑结构和建筑设备的基本知识。
②熟悉建筑信息施工软件的应用知识。
3、素质目标
（1）核心目标
①培养学生自觉遵守职业道德和行业规范的意识。
②培养学生严谨的工作作风、爱岗敬业的工作态度、自觉学习的良好习惯。
（2）一般目标
①培养学生的团队意识和分析解决问题的能力。
②培养学生树立质量和安全意识，以满足专业岗位的要求。
二、建筑施工技术课程虚实一体化教学整体设计
《建筑施工技术》是建筑工程技术专业的一门专业核心课程。课程通过虚实一体化以建筑施工技术方案的编写、交底、实施为核心，以实际工程为载体通过5个模块来组织教学内容，是一门培养学生建筑施工技术应用能力的项目化课程。每个教学以工程项目中所将遇见的常见施工内容为主线，从图纸开始，逐步分析讲解致完成图纸要求的内容，在这个过程中，着重于施工工艺，强调质量和成本控制能力，兼顾成本和工期控制。通过这种设计，学生可以在立足施工员的基础上，较好的拓展到质检员、安全员、材料员、监理员等相关岗位。
1、虚实一体“五融合”创新理念
“五融合”内涵：虚拟与真实生产性实训一体化融合；虚拟与真实的施工一体化融合；虚拟与真实职业、实训环境一体化融合；虚拟与真实实训工位一体化融合；虚拟与真实仿真教学系统和教学工厂一体化融合。
2、以岗位“六对接”为原则
虚实一体岗位仿真教学模式是虚实一体实训基地（或“校中厂”）的实训教学模式。以“虚拟仿真教学平台”为核心的虚实一体实训基地，其教学模式应该而且必须是岗位式的仿真教学模式。[2]
所谓的虚实岗位的“六对接”即：虚拟与实际岗位角色规范对接；虚拟与实际岗位工作过程对接；虚拟与实际岗位工作内容对接；虚拟与实际岗位技术规程对接；虚拟与实际岗位工作质量标准对接；教学中的师生关系与实际岗位中工作关系对接。
3、以某典型工程为载体展开项目化教学
在教学环节的设计中应以施工员的技能能力为核心，兼顾其它岗位的技能能力。教学中以某典型工程为载体设计项目，为此，每个教学环节为设计为：施工图纸提出施工任务，分析图纸完成所需材料、设备、人员安排等内业工作，学习施工工艺流程并明确施工工艺要点、施工质量控制、施工安全控制等外业工作，兼顾施工成本控制、施工工期控制等能力的培养，在此基础上，编制施工方案并进行交底。
三、教学内容设计
建筑施工技术课程教学以模块化教学展开，具体见表
四、教学培养模式设计
在高职生职业技能及素质培养模式中引入虚实一体化理念，就是充分利用现代信息技术，通过学生与校内实训设备、校外企业设备和管理等教学资源间的虚实结合以及教学环境、教学方法、教学过程的虚实结合，再实施以真实工作任务、社会产品或就业环境为载体的教学方法的同时，有效地融合并使用虚拟实现技术手段，积极开拓虚拟实验实训、虚拟创业与职业生涯规划等体验性学习和活动，从而有力提高职业技能素质，促进职业能力的发展，为就业和创业提供保障。其具有以下方面的特征：（1）职业特征。实现了实践教学和就业目标要求的高度一致。（2）应用特征。注重技能，在学中做、做中学。（3）职业拓展特征。学生可获得多种职业通用的知识和经验，在提高专业能力的同时，进一步提高社会适应能力，为顺利转岗转行打下基础。（4）学生角色转换特征。学生是实践教学的中心，可以在虚实结合的实践活动中扮演几种职业角色，以个别化方式接受实践教学指导。
五、虚拟实训平台开发
虚拟实践主要适用于一些真实实训操作较为困难或更有利于提高学生职业技能素质的场合。如：危险性较大的操作（基坑开挖作业、架子工作业等）；投入费用太高的项目（塔吊安装、设备拆装等）；重复实施困难的情境（混凝土浇筑等）；弥补因教师少、学生多而导致的不能一对一实施个性化实训过程指导的不足；解决现有实训场地和内容开放性欠缺的问题；实现对实训全过程的智能化跟踪与远程监控等。对校内实训基地建设中由于资金、场地、技术等原因不能建设的生产工艺、设备、材料等，通过建立虚拟的场景和图像予以补充；另一方面，要通过虚实结合提高实训效果，充分发挥虚拟技术直观、形象的功能，提高生产工艺与设备的透明度，使复杂的工艺与设备问题简单化，从而促使学生在有限的空间和时间内掌握更多的实践知识，使知识传授的速度和强度大大提高。
高职院校需要通过校企深度融合，不断完善校内实训基地的虚实一体化建设，实现多样化功能。目前开发虚拟仿真实训平台的公司有不少，如浙江太学科技有限公司，目前对教学工程项目的建模已经完成，在条件成熟的基础上通过校企合作开发虚实结合生产性实践教学模式、仿真工作任务和职业环境完全具备可能。
六 结束语：
总之，以“校企合作，工学结合”人才培养模式为基础，实施工学交替，推进虚实一体化的课程教学改革，是培养高职生职业能力的有效途径。由于专业设置对接企业岗位需求，因而建筑施工技术课程虚实一w化教学可以推进校企合作，解决专业面向与服务相匹配、专业人才培养与企业需求相一致的问题，大大提高学生的职业技能和职业素养，实现“学生”到“职业人”的培养目标，体现高职教育的人才培养特色。同时，课程标准对接企业职业标准，促进教师自主自愿下企业锻炼学习，可以着力提高教师的实践教学能力、产学研水平，使“双师型”队伍人数逐年扩大。随着虚拟现实技术与实践教学相结合的改革不断深入和完善，虚实一体化教学的模式将在职业教育教学中发挥更大的作用。
参考文献：
