建筑工程仿真实训系统-建设方案设计

建筑工程仿真实训系统

建设方案

专业名称建筑工程

学校名称**学校

编制人员

**学校

时间

目录

第一部分建设背景 (4)

一、行业背景 (4)

二、教育背景 (4)

第二部分建设意义 (6)

一、学生层面 (6)

二、学校层面 (6)

三、社会层面 (6)

第三部分建设目标 (7)

一、总体目标 (7)

二、具体目标 (7)

第四部分建设基础 (9)

一、实践教学意识强 (9)

第五部分建设思路 (9)

一、利用技术优势，直击教学难点 (10)

二、立足教学需求，提高教学深度 (10)

第六部分建设内容 (10)

一、技术路线 (10)

二、功能细分 (13)

第七部分软硬件设计 (15)

一、设计原则 (15)

二、网络拓扑结构设计 (16)

三、数据库和操作系统 (16)

四、性能指标设计 (17)

第八部分系统安全方案 (17)

一、安全体系结构 (17)

二、安全管理 (18)

第九部分预期效果 (19)

十、服务保障 (20)

第一部分建设背景

一、行业背景

?建筑行业应用型人才需求

建筑业的高速发展，急需大批高素质、高质量并且能够适应建筑市场的技术型人才。根据教育部、建设部组织进行的行业资源调查报告，建筑技术人才短缺突出表现在建筑工程施工（含市政工程施工）、建筑装饰、建筑设备和建筑智能化这四个专业领域，迫切需要建筑类院校培养适应市场需求的应用型人才。

二、教育背景

?应用型人才培养现状

中高职院校始终担负着社会应用型人才培养的重担，就建筑工程专业而言，学生在学习专业理论知识的同时，需要保证实践技能操作的锻炼，这样才能实现院校人才培养与社会需求的同步。所以，院校在教学过程中需要将理论教学与实践操作紧密结合，相辅相成。使学生真正地理解原理，掌握技术，成为社会需要的高质量人才。

然而，从目前的教学现状来看，理论教学与实践教学的真正结合还存在很大的局限性。理论与实践教学环节中的开放性、可控性、延展性以及信息化应用程度均有待提高。

（1）受客观条件影响，校内实践操作机会少

在理论教学环节，课堂中能与建筑工程专业配套的教学资源缺乏，信息化教育设备有限，无法实现教学资源的串联与调用。现有的教学模型只能阐释简单的

技术原理，抽象理论难以形象化。传统教学课堂中的一系列客观条件限制了课堂教学开展的有效性。

在实践教学环节，学生实际操作机会少，实训方式枯燥。同时，考核标准难以规范化，考核成绩难以有效记录，有限的信息反馈难以辅助教师课程的改进和调整。

A、实训操作场地局限，无法使学生掌握建筑工程中施工第一现场的真实状况；

B、实训操作器具及耗材成本高、重复利用率低；

C、实训内容枯燥，角色定位不准，通常单一角色重复操作，耗费大量的时间和精力，让学生失去了实训的兴趣与激情；

D、已建立的校外实训基地由于工地的流动性、建设周期长、安全性等问题，企业不欢迎在校学生参与短期专项实训，因而校外实训基地除了顶岗实习以外，不能满足短期专项实训教学的需要。

E、实践操作考核标准难以规范化，考核结果难以有效记录。

（2）受主观因素制约，教育信息化进程缓慢

中高职教育的人才培养目标和人才培养模式决定了高职院校教学体系的改革与构建必须与之相适应。随着社会的不断发展,教育信息化的进程也在不断加快，如今，教学的各个层面与各个环节都不同程度的应用到了信息化技术,并对现代教学模式产生了巨大的影响。

然而，信息化技术在建筑工程专业的教学中还未显示其高速、高效、直观、形象的一面。加强建筑工程专业教学中的信息化建设，对于中高职院校培养高质量应用型人才具有很大的促进作用。

第二部分建设意义

一、学生层面

一、提升专业专项技能，提高学生岗位核心竞争力

虚拟仿真教学系统的建设，实现多项信息化教学资源任意调用的基础上，能够在课上为学生提供系统化的技能知识点串联；课下为学生提供天候的校内实践操作机会，剔除了以往学生实践的时间和空间限制，将理论与实践相融合，让学生更好的掌握教学内容，熟悉技能实际应用需求，提高学生岗位核心竞争力，为职业发展奠定良好的基础。

二、学校层面

?创建教学信息化示范点，促进专业建设

虚拟仿真教学系统，在校内实训教学中引入计算机、虚拟仿真等现代技术，改变了以往单一的教学模式，为建筑工程专业教学提供了一种新的示范作用，有助于提升本专业的建设水平，为我国高职院校的专业建设发展做出巨大贡献。

三、社会层面

?提高人才输出质量，促进院校与社会人才的接轨

高职院校致力于为企业输送大批高素质的技能型人才，与企业共同成长、发展。虚拟仿真教学平台为学生提供了良好的技能实践操作机会，同时将理论知识与企业实际工程案例穿插讲解，在实践教学环节可以联合企业共同进行实训课程开发、确立实习管理模式等，真正实现高职院校人才培养与企业的无缝对接。

第三部分建设目标

一、总体目标

通过系统整体设计、虚拟技术的运用、开放式管理的方式，实现虚拟仿真教学系统项目的建设，以填补高职院校学生信息化教学资源与实践操作渠道资源的匮乏。本项目旨在通过平台的搭建，为学生提供全时段全方位的理论与实践学习资源，帮助学生提升岗位核心竞争力；为学校提供新的理实一体化教学模式，进一步建设成为信息化教学示范点；同时，让院校与企业在人才培养上实现双向互助，最终提升高职教育的社会服务能力。

二、具体目标

实训内容虚拟化

按照岗位技能要求，通过虚拟仿真技术实现教学系统的搭建，建设包括虚拟企业、虚拟场景、虚拟设备以及虚拟实训项目、企业生产工具、生产对象、生产场景、基地管理制度等实践教学资源，改变以往学生实训渠道匮乏、实训器材有限的状况。

虚拟实训室改变传统枯燥生硬的教学方式，虚拟化、立体化、结构化展示专业器材以及工程案例，实现学生游走在三维的虚拟空间中，通过趣味性的技能操作，让教学知识点深入浅出的被学生掌握，培养更好的专业技能，增强岗位核心竞争力。

?实践方式多样化

虚拟仿真教学系统的搭建，在现实的实践教学道具、实训基地的基础上增加了校内实训平台，打破现实空间、时间、环境、资金等等客观因素的限制，为教师教学提供了更多的方式，教师能够轻松安排教学中所需的任何实践操作课程，提高教学效率。

?实训建设专项化

通过虚拟仿真和最先进的计算机软件技术搭建建筑工程专业实训软件，让每项理论课程都能够在平台实现实践操作。以虚拟方式开展实训内容，是传统教学方式的质变，在相关专业中能够起到示范引领作用。

同时，信息化实践教学课程的率先开展，实现课程创新并完成认证注册，有效提升专业课程质量。

?校企互助紧密化

虚拟仿真教学软件的搭建实行校企互助模式。一方面，校内虚拟仿真软件与校外实践企业实践基地共同搭建，实现企业向学校提供最新岗位技能需求及项目案例，让虚拟实践平台更加完善。另一方面，虚拟仿真教学平台实行社会共享型，让企业在岗员工和院校新近到岗员工能够无障碍的利用虚拟仿真教学平台提升岗位技能。同时，安排现有校企合作的企业员工定期到校学习实训，实现真正意义上的校企互助，促进行业人才技能的提升，提升学校社会服务能力。

第四部分建设基础

一、实践教学意识强

为锻炼学生实践能力，促进学生更好的适应企业岗位需求，学院现已与多家建筑单位形成长期校企合作的实训基地模式。例如浙江省一建建设集团有限公司、浙江大华建设集团有限公司、浙江中业建设集团有限公司、浙江勤业建工集团有限公司等等。

这些企业为学生创造了良好的校外实训环境和岗位技能锻炼，为学生从学校跨越到社会企业提供了良好的过渡平台。院校从实践教学中也更好的完善了专业课程的设置，实现了校企的良性发展。

第五部分建设思路

建筑工程仿真实训系统以融入学校教、学、管、控的教学实践运行模式为指导方针，深入施工技术应用教学过程剖析，通过虚拟技术紧扣专业特色、直击教学难点，实现多维仿真和真实场景模拟，提高学生学习的主动性；通过网络技术辅助学生课下练习、及时巩固知识，实现单人训练、多人竞赛和互动交流，提高学生学习的积极性；通过数据库技术跟踪学生学习轨迹，实现学生知识点掌握情况的统计与分析，提高教学评价的科学性。

一、利用技术优势，直击教学难点

通过操作虚拟人物，实现在虚拟施工场景中的人机交互教学和漫游体验，瞬间消除因环境、设备等条件不足引起无法直观教学等教学难题。

二、立足教学需求，提高教学深度

结合实际的教学内容，明确了从分项工程→施工流程→操作步骤层层递进的教授和学习思路。对于课程脚本的设计深度，完全根据学校教学需要进行调整。以学校专业化的教学力量为依托，以企业成熟技术与先进技术应用为基础，通过项目的顶层设计、需求调研、规范专业教学基本要求、制订专业教学标准，开发核心课程，不断提高教学深度。

第六部分建设内容

一、界面设计

登陆界面模块自由选择全三维漫游场景

打桩机模拟操作场景CAD图纸调用功能

施工工艺视频讲解界面操作清晰流畅

二、配套操作素材完整操作提示清晰明了

二、技术路线

基于主流三维引擎Unity3d开发

用户以第一人称视角体验全三维仿真环境，自主操作，自由行走，画面流畅。场景显示方式为3d引擎实时渲染，渲染帧数超过60帧每秒（超过传统电视节目每秒帧数2倍）。和主流液晶显示屏刷新率同步（60帧/秒）。

?场景真实，所有模型按照建筑/工业设计图纸制作

所有场景制作均以真实场景为蓝本。场景尺寸，比例，内部结构严格按照真实场景设计图纸制作。

?次世代游戏建模方式

所有模型贴图执行标准，均按照次世代游戏建模方式进行，漫反射，凹凸，高光，ao等贴图的应用，并且在引擎shader中做完美的结合。

?卓越美术效果，强大的效率优化能力

所有场景均经过美术资源整改，美术效果整改，引擎资源优化，灯光渲染，烘焙等一系列优化工作。在有限的设备效率占用下，对模型外观的展现，内部结构做真实的还原，同时最大化的展示强大的3d画面。画面及效率处理能力独一无二，超过国内绝大部分3d作品。

在用户设备较特殊的情况下，还可根据用户实际情况（如无显卡，内存较低等）量身定做能在用户设备上流畅运行的特殊版本。

?可视化程序开发，高效、可编辑性强

可视化编辑，目前新兴，今后主流。在贴图绘制，影视后期，程序编写，等多个方面都有不俗表现。做为第一批吃螃蟹的人，我们在以上三个方面，特别是程序编写上，全面采用可视化开发模式。所有代码一次预制，永久使用，逻辑编辑简单高效，debug审核报告实时显示。在开发效率，成本控制，功能可塑性上皆无与伦比。

二、功能细分

1．系统主要功能

第七部分软硬件设计

一、设计原则

?先进性( Advanced Technology )

采用目前业界公认的、成熟的、代表发展主流的计算机网络体系结构及相关产品，确保设计方案在行业中具有先进水平；

?可靠性( Reliability )

方案采用具有成熟应用先例的，高可靠性的系统结构和产品，保证系统实现后安

全运行的要求。

?可扩展能力( Scalability )

系统采用开放的、结构化的体系结构，并提供明确而广泛的系统升级渠道和保证，因此，能确保系统在比较长的时间内可以不断适应业务发展而引起的变更需要。

?可维护能力( Manageability )

系统采用符合国内外标准规范的结构和产品，包括规范的文档资料，有着很好的可维护能力。

二、网络拓扑结构设计

打印机

应用服务器

数据库服务器

三、数据库和操作系统

服务器操作系统：兼容Windows 2000、Windows 2003、Windows 2008 的Server 版或Advance Server 版。

客户端操作系统：Windows XP、Win7 或以上版本。

服务器数据库：SQL Server 2000 及以上。

四、性能指标设计

软硬件平台按以下性能指标设计：

?支持1000以上用户同时使用；

?系统保证7*24 小时运行；

?支持负载均衡、可扩展性。

第八部分系统安全方案

一、安全体系结构

计算机安全的保护措施分为三步。

?防止：采取措施防止信息被破坏、修改或盗取。防止措施包括对服务器

设备的防盗保护，到设置高级别的安全策略。

?检测：采取措施使你能够检测到信息已被破坏、修改或盗取，以及信息

是如何被破坏、修改和盗取的，是谁引起破坏。有各种工具用于帮助检

测入侵、信息破坏或修改、以及病毒。

?反应：采取措施恢复信息，即使信息已经丢失或破坏。

从体系结构来看，安全体系应该是一个多层次、多方面的结构。通过分析，我们将安全性在体系结构上分为四个级别：物理级安全、网络级安全、系统级安

全和企业级安全。同时，一套全面的安全管理制度又贯穿于这四个层次。

系统安全方案从硬件网络、操作系统、软件系统、安全管理等多方面进行考虑与设计。

图：安全体系结构

二、安全管理

实施安全应管理先行，安全组织体系的建设势在必行。该项工作的进行契合院校的实际情况，一般由院校的网络管理员，安全操作员等人员负责,领导整个部门不断提高系统的安全等级。网络管理员应具有丰富的网络知识和实际经验，熟悉本地网络结构，能够制定技术实施策略。安全操作员负责安全系统的具体实施。

第九部分预期效果

?实现教学信息化，完善信息化教学在各阶段的应用

在传统教学模式的基础上增加校内互动教学平台和校外顶岗实习平台的建设，在信息化时代下为教学手段做出新的尝试，进一步完善教育信息化模式。

?加强师生交流，促进教学模式的创新。

在教学过程中运用信息化的教学手段，让教学不再局限于课堂讲述的方式，教师能够更灵活生动的帮助学生巩固和理解课堂知识，为教学模式改革提供新的可能。

?提高学习效率，促进学生专业技能的掌握

互动教学平台的建设，能有效提升学生动手操作兴趣，强化对理论知识的理解和记忆，从主观上提高学生的学习效率，为应用型人才的培养打下坚实的基础。

?理论联系实际，实现信息化教育资源的互联互通。

在学校信息化教育建设的大背景下，互动教学平台实现了各个信息化教学资源的相互串联，有效的完成了建筑工程专业教学、实践等信息化资源的任意调用，相互补充。

?深化校企合作，提升高职教育的社会服务能力

在该项目的建设中，实现合作企业从教学资源开发、实训基地建设、资源利用上的共建共享，实现高职院校培养人才与企业无缝对接。满足企业人才质量需要，降低企业成本，实现共赢局面。

十、服务保障

1.在杭州地区设有一个及以上售后服务机构，并配有专业软件技术工程师，保证提供及时优质的售后服务。

2.在杭州设有技术服务及研发人员四十人以上的团队，随时可提供软件的二次开发。

3.近2年来浙江院校同类软件类业绩，建筑仿真至少2家、装饰仿真至少1家。4．公司对用户的支持或维护请求一般按照如下流程进行处理。