1.项目名称
装配式混凝土建筑施工仿真实训实验教学项目
2.实验目的
党中央、国务院高度重视装配式建筑的发展,《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》提出,要发展新型建造方式,大力推广装配式建筑,力争用10年左右时间,使装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30%。
建筑工业化要求学生有跨学科的知识和技能,既要懂土木工程专业知识技能,又需要掌握建筑学知识技能,同时掌握信息化手段进行整合。装配式建筑具备标准化和高效率,因此工程类专业的学生需要熟练掌握装配式建筑领域信息化工具,适应工作中的信息化操作。除了懂工程、懂画图,还需要强大的实践能力。
3、实训场地介绍
智能建造产教融合实训基地于2024年5月建成并投入使用,面积1200M2,分为装配式建筑智能建造实训区;工程智能机器人实训区;数字建筑与建造认知区;智能建造工程管理实训区;人工智能物联网实训区;主要实训内容包括:装配式建筑实训、智能机器人实训、升降机监测、智能无人塔吊操作、高支模监测、房屋实测实量、BIM+智慧工地管理等;建筑工程系已依托实训基地设置了《智能机械与机器人》、《装配式智能建造技术》、《工程项目智慧管理》、《智能检测与监测技术》等四门新课程,并组建了教师团队,可以面向当地建筑施工企业开展技术培训等社会服务;开展施工员、塔吊工等特殊工种等技术技能培训。
4、实验内容
装配式混凝土建筑构件吊装虚拟仿真实验教学项目,实验包含PC工厂布局与设备介绍、装配式建筑构件生成流程、构件施工工艺、构件存放与运输、装配式拆装、实验考核六大模块的学习。
团队成员:
1、廖坤阳,副教授,一级建造师,主要讲授装配式混凝土建筑施工技术、建筑施工组织与管理等课程。
2、王兴,讲师、助理工程师,主要讲授装配式混凝土建筑施工技术、建筑施工组织与管理、平法识图与钢筋算量、建筑工程制图与识图等课程。
3、杨贤军,男,建筑工程系实训指导教师,主要讲授建筑BIM应用、平法识图与钢筋算量等课程。
技术支持:
福建犀牛智慧科技有限公司
充分利用我校优势学科师资队伍、实验条件及我校已建立的教育部产学合作协同育人项目“犀牛科技协同育人”及智能建造产教融合实训基地等优势资源,借助与广联达科技公司等知名企业的合作,实现对装配式建筑的结构、构造、建设施工、管理、安全教育等全过程的模拟,这些实验项目在真实实验教学中具有成本高、资源材料消耗大、部分实验危险性高等特点,属于真实实验难以完成的大型实验项目,但通过虚拟仿真实验平台可达到可靠、安全和经济的实验教学效果,使学生得到较好训练。该虚拟仿真实验项目将积极探索高校、科研院所、企业共建、共管、共享的新模式,以实现全方位的对外开放共享。该项目具有以下特色:
(1)实验方案设计思路
实现“实例实景+三维仿真+沉浸体验+全生命周期”理念构建
1) 实例实景:本项目依托装配式建筑技术创新中心近1200平方米实践场地为例,实例实景开发而成,具有扎实的理论基础和实践背景。
2) 三维仿真:实验方案设计思路采用虚实结合,根据专业教学特点,充分利用现代化信息技术,以虚拟仿真平台为介质,通过人机交互,将理论与实践教学,书本与情境教学融合为一体。
3) 沉浸体验:本实验以虚拟仿真实验教学软件展示了高成本、高消耗、高危险的实验教学场景,让学生如临其境,模拟整个实验过程,达到教学的目的。
4) 全生命周期:本项目是对传统教学中不能(不便)完全实现的(实验)教学过程的延伸与拓展,使学生学习相关课程知识更全面、得到更好的实验操作与训练效果
(2)教学方法创新
本项目学生主要通过沉浸式教学方法,让学生通过完成游戏任务的形式完成教学,学习过程中通过建筑规范知识问答、材料选取、施工动画演示、智能考核系统、吊装模拟操作等交互方式实现教学目的,趣味性十足,学生反响十分强烈,满意度较高。同时,将构件吊装知识点通过游戏体验的方式展现在学生面前,有效地解决了部分学生学习主动性不足的问题。
(3)评价体系创新
该项目采用智能考核系统,学生在虚拟仿真平台的所有操作都会留下痕迹,平台后台会根据数据综合评分,案例实训过程设定考核,学生考核完成后平台会给出评判,成绩发送给指定老师。
(4)对传统教学的延伸与拓展
通过沉浸式学习与视频解说动画的结合,将传统课堂教学与互联网技术相结合,充分体现以学生为中心的教学思想。
虚拟仿真实验需要稳定的网络连接,以确保实验过程中数据传输的连续性,避免因网络波动导致实验卡顿、加载中断或数据丢失等问题。建议使用有线网络,其稳定性通常优于无线网络。若使用无线网络,应确保处于信号强、干扰少的环境中。
实验需要使用支持Webgl的浏览器打开使用,例如360浏览器、谷歌浏览器、火狐览器、Edge等。
前端部分
1.WebGL 渲染核心:借助 WebGL 技术,将 Unity 构建的 3D 场景直接渲染于浏览器页面。此技术使浏览器无需插件,即可高效展示复杂 3D 图形,达成虚拟实验场景的可视化呈现。
2.用户交互界面:运用 Unity 的 UI 系统搭建,包含各类操作按钮、参数输入框、进度条等。用户借此与虚拟实验展开交互,如点击按钮开启实验步骤、拖动滑块调整实验参数。
中间逻辑层
C# 脚本逻辑:以 C# 编写脚本,实现实验逻辑。例如,控制虚拟物体的运动轨迹,模拟实验中物质的反应变化,把控整个实验流程的推进。
后端支持部分
服务器存储:选用云服务器,存储实验相关数据,如用户信息、实验结果、实验配置参数。
数据交互接口:通过 HTTP 协议,构建前端与服务器的数据交互接口。前端将用户操作数据发送至服务器,服务器处理后返回相应结果,如实验考核数据。
技术支持:福建犀牛智慧科技有限公司
主办单位:福建林业职业技术学院
学校地址:福建省南平市延平区金山路140号