摘要：論述在建筑工程結(jié)構(gòu)教學(xué)中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)的意義，并結(jié)合現(xiàn)實問題展望了虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用前景。

　　關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計師職稱論文,核心期刊,虛擬現(xiàn)實,計算機仿真技術(shù),建筑工程

　　1、建筑教學(xué)重要性

　　隨著建筑行業(yè)發(fā)展，建筑市場競爭越來越激烈，建筑企業(yè)對人才的要求越來越挑剔，要求畢業(yè)生除具備扎實的工程理論基礎(chǔ)、合理的工程知識結(jié)構(gòu)外;還要有較強的創(chuàng)新意識及解決建筑工程實際問題的能力。對于建筑類畢業(yè)生，要求畢業(yè)生到單位就能編制預(yù)算和進行工程技術(shù)指導(dǎo)及工程質(zhì)量監(jiān)督。因此原有以理論教學(xué)為重點的教學(xué)模式已經(jīng)遠不能適應(yīng)現(xiàn)代人才市場的需求，必須加強實踐性教學(xué)改革，注重學(xué)生實際能力的培養(yǎng)，使學(xué)生畢業(yè)后上手快、動手能力強，把學(xué)生培養(yǎng)成為單位滿意的實用型人才。

　　2、現(xiàn)階段傳統(tǒng)教學(xué)存在弊端

　　而傳統(tǒng)實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)主要是通過兩點進行開展的。1、開展實訓(xùn)項目，如：墻面抹灰、鋼筋綁扎等比較簡單的實訓(xùn)操作。這種方式可以一定程度上加深學(xué)生學(xué)習(xí)的印象，可以起到一定的實訓(xùn)教學(xué)的作用，但是，對于整個工程項目的流程實訓(xùn)則是無法完成的。并且，有些高職院校的實訓(xùn)條件有限，建筑材料無法循環(huán)使用，導(dǎo)致實訓(xùn)成本過高，大大影響實訓(xùn)的可操作性。2、帶領(lǐng)學(xué)生去工地參觀。帶領(lǐng)學(xué)生到現(xiàn)場參觀是最為直接的實訓(xùn)教學(xué)，也是最貼近實際工作環(huán)境的實訓(xùn)教學(xué)，但是這種方式也有弊端。比如天氣原因有可能導(dǎo)致工地停工，學(xué)生無法進行參觀學(xué)習(xí)。另外建筑工地危險因素多，存在很多安全隱患，也會給建筑實訓(xùn)帶來一定的問題。

　　因此，有沒有一種方法即能讓學(xué)生學(xué)習(xí)到現(xiàn)場才能學(xué)到的東西，直觀的學(xué)習(xí)工地上的知識，又能不受天氣等環(huán)境條件的約束，可以在室內(nèi)就可以進行多種角度和全過程的實訓(xùn)模擬呢?答案是肯定的，那就是虛擬仿真技術(shù)。

　　3、三維仿真的優(yōu)點

　　什么是虛擬仿真呢?虛擬(Virtual Reality)，仿真(simulation)，就是依托計算機通過人的視覺、聽覺等進行現(xiàn)實情況的再現(xiàn)。90年代初，美國將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，開發(fā)有虛擬戰(zhàn)場模擬、單兵訓(xùn)練的模擬、諸兵種聯(lián)合訓(xùn)練模擬以及訓(xùn)練指揮系統(tǒng)等。虛擬現(xiàn)實技術(shù)隨著網(wǎng)絡(luò)、經(jīng)濟、社會的發(fā)展在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，其中在虛擬建筑施工的應(yīng)用中，鋼結(jié)構(gòu)施工方面的研究顯得尤為多。

　　分析國內(nèi)外的現(xiàn)狀總結(jié)得出: 虛擬建筑施工的開發(fā)工具有 Open GL、CAD、3ds max、3dsviz、Ansys、UG、Virtools、X3D 等。Virtools主界面見圖1，應(yīng)用于輔助教學(xué)的虛擬房屋建筑的系統(tǒng)，目前有學(xué)者和專家已經(jīng)提出，并有部分一線的教師開始著手研究，改革傳統(tǒng)建筑教學(xué)先進理念、理論和設(shè)計相關(guān)的論文也在報刊雜志中有刊登，但針對《建筑結(jié)構(gòu)》的虛擬輔助教學(xué)系統(tǒng)具體的開發(fā)和應(yīng)用尚處于萌芽狀態(tài)，筆者也在積極地探索中。

　　本文所使用的三維仿真主要是利用 CAD、Photoshop 和 3Ds max 在 Virtools 開發(fā)平臺上開發(fā)一款適合于土木工程專業(yè)、工民建專業(yè)和建筑施工人員崗位培訓(xùn)的輔助教學(xué)系統(tǒng)。通過觀摩建筑虛擬形成過程的動畫展示，自主進行房屋建筑搭建的實踐操作，達到學(xué)習(xí)新知識，復(fù)習(xí)舊知識的目的。觀察形成過程，模擬施工工序的步驟，充分培養(yǎng)學(xué)習(xí)者把二維圖紙三維實物化的能力，使學(xué)習(xí)者不僅能形象生動觀摩房屋建筑形成的過程，而且通過自主構(gòu)建房屋主體結(jié)構(gòu)的練習(xí)使得施工技術(shù)的概念得到不斷的強化和鞏固，并最終掌握相關(guān)知識。全面認識房屋構(gòu)造結(jié)構(gòu)，把書本上的知識統(tǒng)籌、梳理清楚，具體應(yīng)用在以后的工作中。激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，進行更深入的自主探索房屋建筑施工過程，創(chuàng)造性的理解施工組織與設(shè)計，從而更好地掌握《建筑結(jié)構(gòu)》課程的知識內(nèi)容。

　　4、三維仿真在教學(xué)中的應(yīng)用

　　建筑結(jié)構(gòu)虛擬教學(xué)系統(tǒng)的建立可以通過計算機虛擬一個可控制的、無破壞性、安全性強、并允許多次重復(fù)操作的平臺，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特性，造就桌面式房屋建筑虛擬環(huán)境。它不僅能提高教學(xué)效果，更重要的是讓缺乏實踐和觀摩條件的學(xué)生不受時間、地點等多方面條件的限制，通過屏幕就能夠“身臨其境”觀摩建筑過程，并且通過計算機的虛擬，掌握施工設(shè)計的技術(shù)，對《建筑結(jié)構(gòu)》中不容易理解的知識點有了更具體的認識。因此，房屋建筑過程和結(jié)構(gòu)的可視化模擬是一個很重要的研究方向，有著廣闊的應(yīng)用前景，具有較高的實用價值和現(xiàn)實意義：

　　⑴克服了房屋建筑施工現(xiàn)場實習(xí)、見習(xí)活動在時間和空間的限制，學(xué)生可以在計算機平臺上利用系統(tǒng)輔助見習(xí)，教師針對教學(xué)內(nèi)容進行演示操作等相關(guān)的教學(xué)活動。

　　⑵把抽象的理論知識具體化，學(xué)生不但可以直觀明了的觀看整個建筑形成的過程，而且還能通過系統(tǒng)掌握二維圖紙三維化識別的能力以及建筑設(shè)計能力。

　　⑶解決了學(xué)生由于缺乏現(xiàn)場感觀而學(xué)習(xí)效率底的教學(xué)難點，一定程度上擺脫了安全、材料消耗、沒有見習(xí)場地等方面的制約。降低了實踐教學(xué)的成本和節(jié)省施工所用材料、機械設(shè)備、交通等方面的經(jīng)費。按照教學(xué)需求或施工圖紙進行反復(fù)演示或操作，讓學(xué)生觀看內(nèi)部構(gòu)造結(jié)構(gòu)，正好彌補了現(xiàn)實施工中不可“復(fù)制、再生、切割”的這一缺陷。

　　⑷教學(xué)系統(tǒng)的運用改變了傳統(tǒng)《建筑結(jié)構(gòu)》的教學(xué)模式，促使理論教學(xué)更有效率、向更加科學(xué)化的方向發(fā)展，為突破傳統(tǒng)的房屋建筑教學(xué)頸瓶，提供了良好的條件。

　　5、總結(jié)

　　本文介紹了創(chuàng)建三維建筑結(jié)構(gòu)的必要性和可行性,課題組成立以后將會著手于3dsmax模型的建立與virtools交互式場景設(shè)的設(shè)計，為一線教師提供更好的更直觀的教學(xué)模型。為建筑行業(yè)提供更為優(yōu)秀的人才打好堅實的基礎(chǔ)。