時間：2023-07-12 17:07:13
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇虛擬仿真施工技術，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：虛擬施工3D模型 成本
中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號：
一、虛擬施工技術的基本概念
虛擬施工技術是一種在虛擬環境中建模、模擬、分析建筑設計與與施工過程的數字化、可視化技術。 虛擬施工技術的主導思想是“先試后建”，即基于一個虛擬平臺，在真實工程開工之前，對建筑項目的設計方案進行檢測分析，對項目施工方案進行模擬、分析與優化，以便提前發現問題、解決問題，直至獲得最佳的設計和施工方案，從而指導真實的施工。這一理念的實施，將大大降低返工成本和管理成本。
二、虛擬施工技術內容
1、技術內容
工程施工過程是一項將設計圖紙轉化為實際建筑的復雜工作,利用計算機，擇適當的軟件平臺，采用參數化的方式建立建筑結構構件及機械設備的虛擬模型，對不需要模擬施工過程的部位，則將單個的模型靜態地組裝起來；對那些需要模擬的施工過程，則采用正、反運動鏈的定義，通過編程，實現了施工過程的運動模擬。將虛擬仿真技術應用于復雜工程施工的結構、方案設計，通過三維圖形的形式動態實時地顯示施工方案實施的全過程，讓方案設計人員置身在虛擬的環境中，隨時調整、優化施工方案，對實際建造施工過程進行全面的仿真再現，對結構施工過程的各個環節進行跟蹤模擬，從而實現施工中的事前控制和動態管理.
(1)建模技術
虛擬產品建模特別強調產品在計算機上的本質實現，施工模型要將工藝參數與影響施工的屬性聯系起來，以反應施工模型與設計模型之聞的交互作用，施工模型要具有可重用性，因此必須建立產品主模型描述框架，隨著產品開發的推進，模型描述日益詳細，但應保持模型的一致性及模型信息的可繼承性，實現虛擬施工過程各階段和各方面的有效集成。
（2）仿真技術
計算機仿真是應用計算機對復雜的現實系統經過抽象和簡化形成系統模型，然后在分析的基礎上運行此模型，從而得到系統一系列的統計性能。仿真的基本步驟為；研究系統——收集數據——建立系統模型——確定仿真算法一建立仿真模型——運行仿真模型——輸出結果，包括數值仿真、可視化仿真和虛擬現實。
（3）優化技術
優化技術將現實的物理模型經過仿真過程轉化為數學模型以后，通過設定優化目標和運算方法，在制定的約束條件下，使目標函數達到最優，從而為決策者提供科學的、定量的依據。它使用的方法包括：線性規劃、非線性規劃、動態規劃、運籌學、決策論和對策論等等。
（4）虛擬現實技術
虛擬建造是在虛擬環境下實現的，虛擬現實技術當然是虛擬建造系統的核心技術。虛擬現實技術則是一門融合了人工智能、計算機圖形學、人機接口技術、多媒體工業建筑技術、網絡技術、電子技術、機械技術等高新技術的綜合信息技術。目的是利用計算機硬件、軟件以及各種傳感器創造出一個融合視覺、聽覺、觸覺甚至嗅覺，讓人身臨其境的虛擬環境。操作者沉浸其中并與之交互作用，通過多種媒體對感官的刺激，獲得對所需解決問題的清晰和直觀的認識。
2. 適用范圍
大型復雜結構建筑工程、大型土木工程。
虛擬施工技術的作用
“先試后建”是虛擬施工技術實施的指導思想，也是虛擬施工技術作用的集中體現，其可對建筑工程中的任何需要進行檢測、模擬和分析。下面針對建筑項目的不同階段，對虛擬施工技術的作用進行分析，即優化建筑項目設計、優化施過程、優化施工管理活動等。
1、優化建筑項目設計
完善的設計方案是建筑項目順利實施的前提和保證。建筑項目設計由建筑設計、結構設計、建筑設備設計等組成。通常，這三方面由多個設計方完成。在施工過程中，這些設計將轉變為集成在一起的建筑構件，結果碰撞或沖突時常出現，如建筑設備與結構之間的沖突等。這不僅會增加設計、施工返工成本，浪費資源，還會影響施工的進度。這也是建筑工程經常出現工期延遲的主要原因之一。另外，設計的不可施工性是項目設計的另一個主要問題。特別是對于復雜的建筑項目，經常出現設計的可施工性不強或不可行等問題。這同樣增加返工量，影響施工進度。究其主要原因，就是缺乏一個有效的協同工作及檢測平臺，即設計方、施工方在設計階段不能有效地溝通與協作，同時在二維（2D）環境下不能對設計方案進行檢測與分析。虛擬施工技術為此提供了一個有效的平臺，用于設計沖突、可施工性的檢測，及多方溝通。
采用虛擬施工技術優化設計，首先要建立相關3D模型，包括建筑、結構及建筑設備等?；诮?D模型，可進行設計檢測、協同修改。
2、優化施工過程
由于建筑項目的單一性和不可重復性，施工方案同樣具有不可重復性，即不可能如制造業那樣，同一生產方案可用于某產品的批量生產。通常是，當某個工程即將結束時，一套完善的施工方案才現于面前，結果為時已晚。施工進度拖延、安全問題頻頻出現、返工率高、建造成本超支等已成為現有建筑工程項目的通病。施工開始之前，找出完善的施工方案是十分必要的、重要的。在虛擬施工技術出現之前，這一問題幾乎找不到有效的解決方案。虛擬施工技術不僅可以測試和比較不同的施工方案，還可以優化施工方案。 基于上述建立的3D模型，采用虛擬施工技術可模擬和分析相關施工方案。通過模擬，可發現不合理的施工程序、設備調用程度與沖突、資源的不合理利用、安全隱患（如碰撞等）、作業空間不充足等問題，也可以及時更新施工方案，以解決相關問題。施工過程優化也是一個重復的過程，即“初步方案－模擬－更新方案”，直至在真實施工之前找到一個最佳的施工方案，盡最大可能實現“零碰撞、零沖突、零返工”。從而大大降低返工成本，減少資源浪費與沖突及安全問題。同時，虛擬施工技術也為總承建商、分承建商、設計單位及業主提供了一個溝通與協作平臺，幫助各方及時、快捷地解決各種問題，從而大大提高了工作效率，節省了大量的時間。
優化施工管理活動
為了解決施工過程中的相關問題，特別是復雜的項目工程，需要配備大量的管理人員，這大大增加了管理成本。通過上述施工過程的優化，除了在施工開始之前建立一個完善的施工方案外，虛擬施工技術還可以清晰地展示整個施工過程。此模擬過程提供了一個栩栩如生的“施工操作說明書”，可為分包商或工人進行開工前的培訓，或為工人實際操作提供參考，從而減少實際操作失誤。由于減少了實際施工中的問題，管理活動也得到簡化，項目對管理人員的需求自然減少，或合并相關職位、或減少相關職位，盡而管理成本將大大降低。
虛擬施工技術的應用成效
虛擬施工技術的研應用是一個較為前沿的課題，在中國內地的研究與應用較少，相對而言，在國外及香港等地應用較多。目前，虛擬施工技術已應用于香港等地多個建筑工程項目，包括住宅、酒店、辦公樓、商用樓、體育場、橋梁等大型復雜工程。如香港島東中心項目，成功運用該技術，做到成竹在胸，提升了施工速度，消除了施工隱患，節省了大量返工成本。
論文關鍵詞：輸配電線路 施工技術 仿真系統 設計
論文摘要：由于社會對于電力的總的需求不斷增大，同樣對于輸配電線路的施工技術要求也更加嚴格，輸配電線路施工技術仿真系統的設計成為電力部門非常重視的問題，文章講述了輸配電線路施工技術仿真系統概況和輸配電線路施工技術仿真系統功能設計詳情，講述了目前輸配電線路施工技術仿真系統的設計策略及應用。
一、輸配電線路施工技術概述
目前我國的輸配電線路施工技術參與人員數量較多，但是這些人員的能力水平都是各不相同的，操作人員的各方面知識水平和素質也需要提升。對于輸配電線路施工操作人員的培訓如果僅僅停留在理論的層面，就難以替身操作人員的實踐能力，參加培訓的人員因為實踐比較少，所以技能就比較差，正是這種原因使得人們對于輸配電線路施工技術仿真系統的需求也更加迫切。
二、輸配電線路施工技術仿真系統設計現狀
（一）輸配電線路施工技術仿真系統概況
輸配電線路施工技術仿真是對現實配電線路施工技術系統的抽象屬性的模仿。人們利用這樣的模型進行試驗，從中得到輸配電線路施工技術所需的信息，然后幫助實踐者對現實世界的輸配電線路施工技術的問題做出決策。輸配電線路施工技術仿真是一個相對概念，任何逼真的仿真都只能是對真實系統某些屬性的逼近然而仿真是有層次的，既要針對所欲處理的客觀系統的問題，又要針對提出處理者的需求層次，否則很難評價一個仿真系統的優劣。
輸配電線路施工技術仿真系統一種先進的實施培訓手段，提高培訓的效率，強化培訓效果。輸配電線路施工技術仿真系統的設計是在計算機的基礎上開發，通過Internet 軟件平臺及面向對象程序設計和數據庫技術，綜合設定，使得輸配電線路施工技術仿真系統具有實用性和可維護控制性。
輸配電線路施工技術仿真系統的開發，主要是首先起源于國外對于計算機仿真系統的應用，尤其是西方國家如英國、美國等大型企業開發計算機仿真系統，并取得了顯著的效果，這樣參加培訓的人員可以在很短的時間內獲得具體輸配電線路施工技術作業經驗，其技能可以與在現場工作2年的人員比，因此很多國家都看到了計算機仿真技術的優越性，計算機仿真系統也越來越多的應用到各個領域中。目前我國對于仿真系統的應用也是在一些危險性較大的領域，例如大型的鍋爐裝置、化學化工及變電站的應用中，后來有人提出在輸配電線路施工技術作業中應用，但是目前仿真系統在輸配電線路施工技術作業中應用僅僅停留在提出的階段，還沒有完全開發出完善的輸配電線路施工技術仿真系統。
（二）輸配電線路施工技術仿真系統功能設計
目前關于輸配電線路施工技術仿真系統的設計的思想越來越統一，即輸配電線路施工技術仿真系統必須能夠便于施工技術模型的調試和輸配電線路畫面的構造，輸配電線路施工技術仿真系統還應采取先進的運行軟件和保證運行數據相分離的一種設計思路。
關于輸配電線路施工技術仿真系統功能設計應該分成培訓師和受培訓者兩個方面的功能，對于輸配電線路施工技術仿真系統培訓師功能應該是輸配電線路施工技術仿真系統的集成操作，其主要功能是可以控制受培訓者的機器，包括受培訓者機器的開始暫停關機等功能，另外可以準確知道受培訓者機器是否有事故及分析事故產生源，輸配電線路施工技術仿真系統培訓師機器功能還應是控制受培訓人員考核的現場等具體狀況。輸配電線路施工技術仿真系統學員機器功能設計，首先要依附于輸配電線路施工技術仿真系統培訓師機的功能下，即能夠受到輸配電線路施工技術仿真系統培訓師機器的監管控制。在這種模式的輸配電線路施工技術仿真系統受培訓人員的機器可以提供參家培訓人員的操作畫面，主要包括操作的流程圖、、控制組、趨勢圖及操作記錄等具體的監控畫面。
輸配電線路施工技術仿真系統將電網仿真系統和輸配電線路仿真及配電站系統仿真等有機結合進行設計，該系統應該具有的特點是確保在硬件使用上采用了以局域網應用為核心，利用工作站、開放式系統及微機構成的分布式，以便于以后輸配電線路施工技術仿真系統的擴充和升級。此外，在輸配電線路施工技術仿真系統軟件上采用了軟件相互支持系統技術，這樣使輸配電線路施工技術仿真系統系統更加便于修改和維護。再者，在功能上要更加完善，即充分考慮了仿真電網和輸配電線路施工技術仿真系統及仿真變電站之間的相互影響，使輸配電線路施工技術仿真系統更加具有真實性。最后，還應通過采用了輸配電線路施工技術仿真系統多媒體技術，逐步實現輸配電線路施工技術的圖像化和可視化，比較完整的反映出輸配電線路施工技術作業情況，同時也使仿真的對象更加便于更改和進一步擴充，這樣輸配電線路施工技術仿真系統就會具有更高的性價比。
通過輸配電線路施工技術仿真系統為輸配電線路施工技術作業人員提供了一種較為先進的培訓手段，同時也徹底改變了傳統的培訓模式，它的設計及應用可以提高整體的輸配電線路施工作業技術，進一步確保電網安全，同樣也大大提高了作業者的勞動生產率，為創造良好的經濟效益和社會效益發揮著顯著的作用。
三、結論
輸配電線路施工技術仿真系統仿在不斷的發展和完善中，供電有限公司每年都會投入很大的資金和時間等用于施工技術人員的培訓及考核，著力開發完善的輸配電線路施工技術的仿真系統，使得輸配電線路施工技術的仿真系統能自由安排培訓項目，并且允許人員在培訓中發生各種錯誤，同時演示出因為操作錯誤造成的種種后果且不帶來任何實際危害，不受其他客觀條件的限制，此外還可以人為制造各種故障來綜合培訓操作人員處理操作中故障的能力。輸配電線路施工作業人員進行重復性集中培訓，從而使的操作人員在短期內接受較多的培訓項目，縮短總的培訓周期?？晒澕s大量的培訓時間與經費。所介紹的輸配電線路施工技術仿真系統目前已經投入運行，實際應用表明該系統能極大地提高培訓的質量，在短時間內提高施工技術人員的技術水平，對電力系統的建設起到了重大的推動作用。目前很多設計成果效果較為顯著，但是為了進一步提高輸配電線路施工技術仿真系統的應用水平，還需要更好的完善輸配電線路施工技術仿真系統，爭取達到創造更高的經濟效益和社會效益。
參考文獻：
[1] 楊永生，郝小欣.分布交互式仿真技術在變電站仿真中的應用[J]. 電網技術.2000(9)
湯曉青，周林，栗秋華.輸配電線路施工技術仿真系統的設計與實現[J]. 四川電力技術.2007(2)
姜芳芳，來文青，龔慶武.虛擬現實在變電站仿真系統中的應用[J].高電壓技術.2005(7)
王邦志，林昌年，蒲天驕.變電站集中監控仿真系統的設計與實現[J].電網技術.2004(8)
張永翔，段紹輝，楊衛東，林昌年.深圳供電局變電培訓仿真系統[J]. 電網技術.2000(1)
Abstract: The concept of virtual simulation technology and new campus construction features are described,the application of the virtual simulation technology in the new campus construction is explored.
關鍵詞:仿真技術;建筑施工;新校區;高校
Key words: simulation technology;building construction;new campus;university
中圖分類號:TU74 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)27-0131-01
1虛擬仿真技術的概念
系統仿真是以多種學科理論為基礎,以計算機及其軟件為工具進行試驗研究的理論和方法論體系[1]。仿真技術顧名思義,是把自然界中的物理現象通過一定的物理和數學模型在計算機上模擬來得到實際場變量的分析,有助于預知關心的物理現象[2]。簡單的說,仿真技術是對系統模型的一種試驗技術(是對系統動態模型的一種實驗手段),在安全性和經濟性方面有較大的優越性。
2高校新校區建筑施工的特點
2.1 項目占地規模大、現代化水平高高校建設新校區已成為我國高校發展的重要特征,其占地規模之大是前所未有的(少則千余畝,多則幾千畝)。新校區建設,堅持現代化、數字化、智能化的技術取向。新校區建設在硬件設施、軟件平臺、應用系統等全方位實現數字化管理,使學校的校園建設與管理工作實現真正意義上的現代化[4]。
2.2 項目建設工期緊、周期長新校區建設工程不同于一般工程,隨著招生規模的迅速擴增以及高水平大學創建工作的展開,工期要求很緊,從項目的前期決策階段、實施階段到工程項目的使用階段,需要三到五年甚至更長的時間才能完成。
2.3 項目建設投資大、技術復雜高校的新校區建設從立項、可研、計劃規劃、勘探、設計、審批、招投標等前期準備工作直至施工期間的監督、檢測、監理審計等事項,耗時費資;校園占地規模大,土地征用及遷移補償費用可觀;項目基本建設費用及設備、工器具購置費用大,貸款利息包袱沉重。同時由于項目工程量大,基本建設專業性強,現代化水平高,技術難度加大,施工過程復雜。
2.4 項目組成多樣化、復雜化從建設項目組成來看,它主要包括:公共教學樓、專業教學樓、實驗實訓樓、圖書館、體育館、運動場、餐廳、教師公寓、學生公寓以及道路建設、各種供電、供水、供氣的地下管線、景觀綠化等基礎設施建設等。建設項目從立項、選址定位、地質勘探、初步設計、施工圖設計、工程招標投標、工程施工到竣工驗收,整個過程要經過多道程序。
2.5 項目建設生態化、人文化生態化、人文化是新校區建設突出的特點。新校區綠地面積大,綠化率高,因地制宜地栽上了各種花卉和樹木。形成自然親水空間、綠色共享空間,高低自然錯落,保證春、夏、秋三季有鮮花,四季有綠色的效果。校園環境中的休息、服務設施充分考慮了所在環境的特點,造型別致,提高了環境的景觀效果;又充分考慮使用人的要求,分布面廣,數量眾多,便于學生尋找和隨時利用。
2.6 項目管理業主化、高效化為了更好地協調組織和推進學校的新校區建設工作,各高校都成立了新校區建設領導組織機構,如新校區建設指揮部,或是新校區建設領導小組等,抽調高素質、專業化的人員組成基建管理隊伍。細化內部工作職責,責任到個人,加強內部管理,建立良好的約束機制,使基建管理工作健康運轉。
3新校區建筑施工中應用虛擬仿真系統的意義
使用虛擬仿真系統對新校區建筑施工過程進行模擬,在施工前了解各種構件在實際結構中的相對位置及相互關系,實驗多種施工方法,計算相應工況應力,對方案進行優化,這對以下幾方面將產生重大意義[3][5]。
3.1 利于施工方案優選現代校園建筑基本都具有鮮明的個性,建筑工程施工成為不可完全重復的過程。使用施工虛擬仿真技術將可以直觀、科學地展示不同施工方法和施工組織措施的效果,可以定量地完成方案的對比,有助于施工方案的選擇和優化,真正實現最優施工。
3.2 利于施工技術革新施工虛擬仿真技術一方面能使廣大施工技術人員低成本地試驗施工新工藝和革新思路,有助于創造性的充分發揮,同時能真切展示新技術的成效,縮短建筑業新技術的引入期和推廣期,降低新技術、新工藝的實驗風險。
3.3 利于施工過程管理施工虛擬仿真技術能事先模擬施工全過程,能提前發現施工管理中質量、安全等方面存在的隱患,因而可以采取有效的預防和強化措施,提高工程施工質量和施工現場管理效果。
3.4 利于項目總體設計施工虛擬仿真技術可以考察新校區校園建筑設計是否合理,可以方便地對擬改進部位進行修改,從而得到滿意的設計結果。設計的仿真也有利于設計單位與業主、施工單位進行設計交底。
3.5 利于建筑技術進步開發施工虛擬仿真技術必然帶動虛擬現實技術廣泛地應用于建筑業其它方面,帶動以下幾方面的進步:①城市和市政規劃的優化;②投資者的投資意圖及市場推銷;③建筑機械設計;④仿真和虛擬現實技術。
4結語與展望
隨著仿真技術在建筑施工中的應用,施工虛擬仿真系統將會不斷完善和發展,對建筑工程施工技術和計算機仿真技術的發展將會起到巨大的推動作用。我國是一個發展中國家,是一個受教育大國,高校有著大量繁重的基本建設任務,要充分發揮高等院校科研實力和人才優勢,立足當前、著眼長遠,積極開發和應用虛擬仿真系統,科學、高效地推動新校區建設工作。
參考文獻:
[1]謝行皓.建筑工程系統仿真[M].北京:科學出版社,2001.
[2]楊富春.第九屆建筑業企業信息化應用發展研討會論文集[C]//北京:中國建筑工業出社,2005.
[3]趙利華,李慧民,劉慧軍,等.仿真技術在建筑施工中的應用研究[J].建筑技術開發,2009(11).
關鍵詞：地下工程；施工技術；實踐性教學
中圖分類號：G642.3；TU94 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2016）05-0105-04
地下工程是指深入地面以下，為開發利用地下空間資源所建造的建筑、構筑物。按照其用途和功能可分為：工業和民用建筑中的地下車間、電站、庫房、地下商業街、人防與市政地下工程；交通運輸中的地下鐵道、公路隧道、水下隧道和過街地下通道等；軍事上的指揮所、通信樞紐、掩蔽所、軍火庫等[1]。
地下工程的營造涉及可行性研究、初步設計、施工圖設計、施工等全過程。其中，地下工程施工是地下工程從圖紙到實物的成型過程，具有很大的復雜性、不確定性、危險性，因此其成為地下工程建造中最重要的階段。
一、地下工程施工技術課程的特點
地下工程施工技術是理工大學建筑工程管理（人防）專業必修課，土木工程（人防）專業選修的一門專業課[2]，其以“明挖法”和“暗挖法”兩項地下工程基本作業為主線。通過課程學習，可使學員掌握目前地下工程施工中成熟的技術、方法，培養學員的工程意識和分析實際問題的能力，為后續課程學習和崗位任職奠定必要的理論基礎。從教學內容上看，該課程的主要特點有以下幾個方面。
（一）學科交叉性強
地下工程施工技術課最大的特點就是先修課多，學科交叉性強。在“暗挖法”施工教學中，鉆爆法施工涉及到爆破、通風、給排水方面的知識，支護施工涉及到巖石力學和工程地質方面的知識，TBM施工、盾構法施工、頂管法施工技術則更多的是施工技術與施工機械知識的結合。在“明挖法”施工教學中，土方工程、基礎工程、基坑工程和土力學聯系緊密，而要學好混凝土結構施工技術則必須要學習好土木工程材料、混凝土結構設計原理等課程。通常，地下工程施工技術課程安排在第三學年的下半學期，學生在學習本課程之前，至少應系統學
習三大力學、工程測量、工程地質、工程材料等專業基礎課，以及鋼筋混凝土結構、鋼結構、地下結構設計等專業課，才能比較順利地學完整個課程。
（二）課程實踐性強
地下工程施工技術課是研究地下工程相關專業施工工藝、操作過程、施工設備機械的性能和操作等規律的一門課程[3]。某些基礎課程如數學、英語等，知識的傳授大部分都是依靠老師課堂上的講解，授課水平的好壞很大程度上依賴于老師對課程知識掌握的熟悉程度。但是，地下工程施工技術這一類專業性很強的課程，其中關于施工工藝、施工過程、施工機械的性能及操作過程等內容很難單純用語言來講述[4]，光靠課堂的解說遠遠達不到教學效果。
（三）知識點更新快
隨著地下空間開發如火如荼地開展，地下工程施工技術領域的新技術與新工藝不斷涌現，而大學教材很難及時介紹這一方面的成果，使得教材的更新速度低于技術、工藝的更新速度。因此，在教學上應該結合實際情況，在講授基本知識的基礎上介紹一些最新的施工技術和做法，以跟上地下工程領域新技術、新工藝發展的步伐[5]。這些內容若只從概念上介紹，學生很難理解，因此需要教師結合工程實踐進行說明，才能做到有的放矢。
二、施工課程實踐性教學模式的現狀
土木工程專業課程實踐性非常強，其中尤其以施工課最為突出。我國高校教育一貫注重實踐性教學環節的設置。1963年9月，“教育部直屬高等工業學校教學工作座談會”中就明確指出，在各門課程的教學中，貫徹“少而精”的原則，加強實踐性教學環節[6]。改革開放初期的土木工程施工教材中，也明確了對有關實踐教學環節如現場教學、習題和課程作業、教學參觀、生產實習等給予足夠的重視[7]。同時，土建各個專業也在實踐性教學的方法、手段上不斷進行嘗試。凌田全認為，組織好施工實習，提高施工實習的效果，需要加強橫向聯合，建立長期穩定的施工生產實習基地，周密安排，加強考核[8]。株洲工學院在實踐性教學實施過程中，精心挑選施工隊伍正規、施工技術先進、結構類型和施工進度符合教學要求的施工現場[9]。華南理工大學和湖南科技大學在實踐教學環節上，都采用了分散與集中相結合的辦法[10-11]。目前工科類高級施工課也主要采取集中實習和分散實習兩種方法。
從我國工科教學現狀看，實踐教學體系由實驗、課程設計、實習、畢業設計等組成。實踐性教學是培養、提高學生綜合能力與素質的一個重要環節，是對理論教學的驗證、補充和拓展[12]。
三、地下工程施工技術的“四維實踐教學模式”
針對課程實踐性強的特點，地下工程施工技術課程緊跟施工技術發展前沿，積極將地下工程施工中的新技術、新方法、新工藝、新設備知識引入課堂，同時在課程中加強了實踐性教學環節。本課程實踐內容的設置，其形式有“認識實踐”、“操作實踐”、“虛擬實踐”、“生產實踐”等4個方面，目的是使學生掌握基本的地下工程施工技能，學會實際操作規程和操作方法，熟悉工程現場施工組織與管理，具有能夠綜合運用專業知識解決地下工程施工管理問題的能力。
（一） 地下工程施工的認識實踐
認識實踐是地下工程施工技術課必設的一個環節。通過認識實踐，可以對地下工程施工技術的流程建立感性認識，為本課程的后續實踐環節打下基礎。通過認識實踐，可以使學生鞏固和加深理解課堂所學，讓他們的理論知識更加扎實，專業技能更加過硬，更加善于理論聯系實際。具體來說分為以下幾個方面。
1.地下工程施工視頻認識實踐
視頻認識實踐是地下工程施工認識實踐的第一個方面。施工視頻有著直觀生動的情境，且不受時間的限制，可以對同一施工過程進行多次觀察。隨著多媒體技術的發展，各類視頻資源十分豐富，為了更好地讓視頻服務于教學，課程組精選了鉆爆法、初期支護、二次襯砌、輔助工法、盾構掘進、頂管施工、TBM施工、基坑開挖支護、鋼筋混凝土施工等各類操作視頻數百條，在課堂上結合相應的知識點給學員進行講解。學生更好地介入課堂教學的內容，直接觀察所展示的視頻事件，并可以對視頻事件進行多次的重復播放、解讀與討論，每次可集中于某個特殊的維度或側重于教學組織、教學方法等[13]。該方法使學生認識施工、了解施工、熟悉施工，并在頭腦里構建地下工程施工的場景，從而使學生對課本上的文字不再陌生和排斥，靜下心來進行下一階段的學習。
2.地下工程施工案例庫認識實踐
案例庫教學能夠培養學生的創新思維和分析問題、解決問題的能力，調動學生學習的積極性。通過案例進行教學，使學生能夠在課堂上進行情景代入式學習，間接感受現場，使他們由被動聽課變為積極思考，從而尋找解決問題的辦法。興趣是最好的老師，學生的積極性一旦被激發，教學效果就容易得到保證[14]。
按照地下工程不同施工方法構建案例庫，課程組現已收集綜合案例7個、專項案例10個。綜合性案例包括城市淺埋大跨度坑道工程案例（南京九華山坑道工程）、大直徑盾構過江坑道案例（南京緯七路過江坑道、南京緯三路過江通道）、盾構坑道突涌事故及恢復案例（常熟電廠取水坑道）、特大異性深基坑施工技術案例（南京青奧軸線地下交通工程、武漢王家墩地下工程）、地下工程施工事故案例等。
3.地下工程施工模型認識實踐
我校國防工程學院為配合地下工程施工技術教學，花費百萬余元建設了模擬坑道，內存放有各類地下工程施工所需要的設備、器材。同時，用剖面的形式向學生展現地下工程施工各分部分項工程成品、半成品的內外部結構；一些特殊的地下工程施工器具器材，實物無法展示的，則制作了仿真模型供教學使用。對于“暗挖法”施工技術，主要有：洞門、掘進爆破、初期支護、內部襯砌、新奧法監控量測、輔助工法展示等方面的仿真模型；對于“明挖法”施工技術，主要有深基坑開挖及支護沙盤、土方機械化施工沙盤、地下連續墻施工工藝流程（剖面）、SJB深層攪拌機施工工藝流程（剖面）等仿真模型；對于現在使用較多的TBM、盾構法、頂管法施工技術，制作了硬巖TBM仿真演示模型、土壓（泥水）平衡盾構機仿真演示模型、泥水頂管機仿真演示模型。這些模型不僅僅給學員提供直觀的認識，可供學員任意拆卸和組裝，有的還能夠進行聲光電一體化演示，使學員更進一步了解地下工程施工的細節。
（二）地下工程施工的操作實踐
操作實踐是通過在地下工程施工現場操作技能訓練等，來鞏固學生理論知識和提高實際操作技能。實踐操作法，更能體現理論聯系實際這一基本原則[15]。這種現場操作可以在生產第一線，但由于地下工程施工現場較為分散，不利于集中教學，因此也可以采用模擬現場操作實踐的方式進行。
為配合地下工程施工技術的教學，學院在模擬坑道場地周圍建設了鋼筋加工棚及混凝土拌合點，可以進行鋼筋的現場加工、模板試拼、混凝土拌制、支護構件制作等施工操作。為了更加逼真地模擬出現場施工的效果，加工棚選用了可拆裝的鋼管及彩鋼板搭設的形式。
通過現場實習和課堂授課，學生可以較全面、具體、靈活地學習和掌握地下工程的施工工藝和施工技術，學會理論結合實際解決問題的方法。同時，在操作場上學生和教師從書本到工程進行全方位的交流，拓寬了學生的知識面，也豐富了教學內容[16]。
（三） 地下工程施工的虛擬實踐
虛擬實踐是人類基本實踐方式之一。虛擬實踐本質上是各種可能性的實踐，事物的可能性在虛擬實踐中能同時平行地獲得實現[17]。目前，建筑信息模型已經成為建筑領域信息技術研究和應用的熱點，BIM的應用價值已經得到行業的普遍認可。為了能進一步給學生帶來新鮮的學習體驗，課程組還將BIM虛擬實踐教學進入了課堂。
基于BIM的虛擬實踐教學是將一個具體工程項目的一系列立項計劃、勘察設計報告、建筑圖（結構圖、水暖圖、電器圖、施工流程圖等）、重要事件、動態三維模型、成本計算等徹底融合，用一個“虛擬的實際工程”串聯起來，全方位闡述建筑工程施工這一復雜的施工流程[18]。
同時，課程組還將BIM的施工實踐教學從地下工程課程延伸到學生的畢業設計。通過協同式畢業設計，不僅使土建專業學生更加直觀地了解地下工程的結構構造、施工流程，更加深了學生對其他相關知識的理解。
（四）地下工程施工的生產實踐
土木工程是具有很強實踐性的學科，為了讓學生更好的掌握知識，對于地下工程施工技術的學習，不僅要讓其注意知識的積累，更應該強調生產實踐能力的培養，以達到學以致用的目的。
生產實踐是人類最基本的實踐活動[19]。地下工程施工技術課程注重教學實踐環節的落實，努力增加實驗室的投入，保證了基礎教學和專業教學中學生應有的教學試驗和實習；堅持理論與實踐、課堂與工程相結合的教學模式，重視教學科研實習基地的建設，與人防單位、軍隊建設單位、項目管理公司、工程監理公司、地下礦業公司等不同類型的單位共建實習基地，以滿足課程實踐教學多樣化需要，不斷加強課程實習等實踐環節的過程控制和動態管理。
四、結語
基于認識實踐、操作實踐、虛擬實踐、生產實踐的地下工程施工技術的“四維實踐性教學模式”，是激發學生學習積極性、提高課程教學效率的有效方法，是多媒體時代工科專業課教學的典型范式。課程組經過多年的努力，已經具備了四維實踐性教學的基本軟硬件條件。在授課過程中如何有機融合課堂教學和實踐教學，從而對四維實踐性教學模式的教學效果進行評價，以及對地下工程施工技術考核模式的更新，則是下一步需要研究的問題。
參考文獻：
[1]閻石，李兵主編；孫威，王春剛，李明，金益民副主編.土木工程概論 [M].北京：中國電力出版社， 2012：187-188.
[2]濮仕坤，等.基于BIM技術的地下工程施工技術課程教學設計[J].中國建設教育， 2015（2）：28-32.
[3]李立軍，楊秋學.土木工程施工課程教學改革探討[J].高等建筑教育， 2011， 20（1）：83-85.
[4]涂勁松，戈海玉.應用型本科院校土木工程施工技術課程教學改革[J].高等建筑教育， 2012， 21（3）：94-97.
[5]馮興，熊寶蓮.淺談建筑裝飾施工課程實踐教學改革[J].現代裝飾（理論）， 2012（2）：71.
[6]《中國教育年鑒》編輯部.中國教育年鑒（1949-1981）[M].北京：中國大百科全書出版社， 1984：796-797.
[7]江景波，趙志縉.建筑施工[M].上海：同濟大學出版社， 1985.
[8]凌田全.加強橫向聯合，提高建筑施工生產實習的效果[J].常州工業技術學院學報：自然科學版， 1988， 1（2）：75-76.
[9]左成平，李國強.加強實踐性教學環節深化教學改革[J].株洲工學院學報， 1994， 8（1）：75-79.
[10]葉作楷，潘泓.土木工程專業施工課程教學改革探討[J].高等建筑教育， 2000， 37（4）：51-53.
[11]胡秀蘭，祝明橋，劉錫軍，程火焰.土木工程專業實踐性教學環節改革的思考[J].高等建筑教育， 2006， 15（1）：90-93.
[12]李建峰，張艷袁，衛寧，黃永剛.土木工程施工綜合能力培養體系及教學方法改革與實踐[A].田道全.土木建筑教育改革理論與實踐（第12卷）[C].武漢： 武漢理工大學出版社， 2010：308-312.
[13]高文偉.淺談視頻在專業教學中的作用[J].科技信息， 2009（10）：502.
[14]王瑞玲，宋春葉.FIDIC 施工合同條款案例庫建設探討[J].重慶科技學院學報， 2011（9）：85-86.
[15]王子敬.采用實踐操作法提高《建筑施工技術》教學質量[J].廣東科技， 2012（21）：34-35.
[16]趙紅京.建筑施工技術教學與實踐相結合的嘗試[J].番禺職業技術學院學報， 2002， 1（3）：48-50.
[17]陳蔚，舉.虛擬實踐及其哲學意義[J].郴州師范高等專科學校學報， 2003， 3（3）：55-57.
建筑設計是一項綜合性非常強的活動，從規劃到設計，都與后期建筑施工和維護有著密切關系，一點差錯的出現可能就使建筑面臨著巨大的成本和技術風險。建筑設計人員在進行設計的時候除了要運用自己的思維進行設計，還要考慮客戶的整體感受，使建筑設計更能體現出一種真實感。虛擬現實技術能夠幫助設計人員更好地完成設計的主要原因在于虛擬現實能夠通過計算機對現實進行模擬，創造和體現虛擬世界，這樣能夠大大降低設計人員的勞動量，縮短設計周期，提高設計的科學性和精確性。
1.建立三維虛擬環境空間
要運用虛擬現實技術建立虛擬環境空間，就必須采集建筑物相關信息，比如建筑物的平面圖、立面圖和剖面圖，能夠將建筑物的立面、平面和剖面效果真實反映出來的圖像，建筑空間關系和空間參照物等。根據收集的資料，利用3DSMAX制作建筑三維模型，在建模的時候注意在滿足設計要求的前提下，對細節部位不需太茍刻，應盡量將模型所需的點、段數減少，在視覺設計方面也無需有過高的精度，以免過度追求重要性較低的程序降低工作效率。之后，可創建適當的光場景和背景，將虛擬的建筑三維模型以真實的狀態展現出來。
光線在三維虛擬環境中的作用非常重要，如果沒有光線，那么就無法體現出建筑的通透感和形狀，這就需要設計人員掌握真實光線與虛擬光線之間的區別，了解光線的變化對場景表現的影響，運用3DSMAX軟件將虛擬光線表現得更為真實。由于材質設計直接影響視覺效果的真實性，因此，在進行材質設計的時候必須考慮影響視覺效果的各種因素，通過對視覺效果的顏色、質感、粗糙度、反射光的強度等進模擬，使虛擬場景具有某種真實材料所特有的視覺效果和特性，也使建筑模型空間、構件和總體構造呈現出一種真實特色。
2.進行互動優化設計和方案篩選
將虛擬現實技術應用于建筑設計中可以使建筑設計具有傳統設計沒有的互動性，在此過程中，設計人員可通過虛擬現實技術提供的交互系統，充分利用計算機系統軟件優勢，結合自然條件、經濟條件、社會背景等，根據不同客戶的不同需求設計多種方案，通過對各種方案進行比較，適時調整相關數據，對某些特定局部進行修改，并將修改后的方案與修改前方案進行對比，選擇出與客戶需求最匹配的方案。其次，在深化設計過程中，通過虛擬現實可大大減少設計相關專業間的設計沖突，空間設計得到優化。另外，通過現實虛擬技術進行建筑設計完全可以利用網絡路徑與同行進行交流，廣泛征求業內各界人士的意見，使得設計方案更具科學性。
3.展示建筑物的整體信息
目前，很多建筑設計手段并不能全面將建筑的信息反映出來，而虛擬現實技術主要以計算機技術為基礎，通過計算機，一個虛擬建筑物就會呈現在人們面前，并且給人一種仿佛身在建筑中的真實感覺。通過虛擬現實，客戶甚至是外行人都能看懂建筑模型，這就為用戶和設計人員之間的溝通提供了方便，也為用戶和廣大群眾參與建筑設計提供了途徑。
4.論證建筑施工技術
一個建筑工程項目的開發主要是由設計單位、建設單位、施工單位共同參與完成的，而項目的實施首先是從設計開始的，設計人員在進行設計的時候必須考慮全面，不僅要考慮建設單位對于建筑項目的要求，還要考慮施工單位相關施工技術實施的可能性，因此，對施工技術進行可行性論證非常有必要。虛擬現實技術可以對動力學進行仿真，驗證施工過程中是否存在施工技術引起的質量問題、安全問題等，適當對施工技術做出調整，保證施工技術的合理性和實用性。
二、結語
關鍵詞： BIM技術 施工管理 發展與應用
隨著計算機技術的普及和發展，在建筑工程施工中采用智能方法極大地促進了施工技術和管理水平的提升，從而推動施工學科的不斷進步和發展。通過在建筑工程施工中引入BIM技術的工程實踐證明，建筑工程施工應用BIM技術已經成為可能，用BIM技術研究建筑工程施工，有利于實現對工程項目的精細化管理和促進施工技術的進步。
1.BIM技術在建筑行業的發展情況
BIM，即建筑信息模型（Building Information Modeling）是以建筑工程項目的各項相關信息數據為模型的基礎，進行建筑模型的建立。它讓設計、建造、管理同一在一個平臺下工作，是建筑工程的集成管理環境，可以使建筑工程在其整個進程中顯著提高效率、大量減少風險。因為在早期設計階段就能發現后期真正施工階段所會出現的各種問題，提前處理，為后期活動打下堅固基礎。在后期施工時能作為施工的實際指導，也能作為可行性指導，以提供合理的施工方案及人員，材料使用的合理配置，從而最大范圍內實現資源的合理運用。
目前，工程項目規模日益擴大，結構形式愈加復雜，尤其是超大型工程項目層出不窮，使企業和項目都面臨巨大的投資風險、技術風險和管理風險。然而，當前的管理模式和信息化手段都無法適應現代化建設的需要。應用BIM技術，從根本上解決建筑生命期各階段和各專業系統間信息斷層問題，從設計、施工技術到管理全面提高信息化水平，已成為建設企業的迫切需求。
在BIM技術成為建筑業大勢所趨的今天，它能否在建筑施工領域得以推廣應用主要受到以下幾方面的影響。
（1）BIM技術在建筑施工領域的應用并不健全且不成熟，屬于剛剛興起，在沒有切實的技術保障和配套管理機制的情況下強制在單位或部門推廣是不太現實的。
（2）我國普遍存在項目設計周期短、工期緊張的情況，虛擬仿真技術在初期應用過程中不可避免地會存在技術障礙，這有可能導致無法按期完成設計任務。
（3）BIM技術的應用對計算機軟硬件的要求較高，需要較快的運行速度和穩定的操作性能及其高質量的VR軟件等。
（4）BIM技術的應用需要較高專業水平的技術人員，而目前一些施工技術人員的專業技能偏低，一定程度上約束了虛擬仿真技術在施工領域上的發展步伐。
（5）BIM的應用會增加企業對人員及資金的投入，而目前大多數建筑企業對項目效益的追求是以“短、平、快”為宗旨，因此對虛擬仿真技術在施工領域的發展產生了阻力[1]。
后危機時代，實體經濟走弱、融資成本與人力成本的高漲、加之低碳節能對建筑行業提出了更新更高的要求，建筑轉型之路迫在眉睫。虛擬仿真技術的出現和成熟，將成為當前建筑企業轉型升級的最大法寶。目前的實踐與調研的結果顯示，BIM技術對提升項目中標率、成本過程管理、質量與安全管理，提升工作效率等有非常大的價值。
2.BIM技術給工程建設帶來的機遇與挑戰
在這種工程項目愈加復雜、行業利潤不斷縮水的情況下，企業如何進行成本控制，盡可能地為企業創造利潤變得尤為重要。在當前的建造行業中，傳統的施工現場管理技術已經不能滿足當代工程項目的需要，隨著BIM技術的推廣和不斷發展，建筑工程管理信息化、過程化、精細化成為可能，從而實行施工現場的精細化管理成為必然趨勢，并不斷得到完善。
BIM5D是在3D建筑信息模型基礎上，融入“時間進度信息”與“成本造價信息”，形成由“3D模型+進度+成本”的具有五個維度的建筑信息模型。
BIM5D可以讓項目管理人員在施工前預測項目建造過程中每個關鍵節點的施工現場布置、大型機械及措施布置方案，還可以預測每月、每周所需的資金、材料、勞動力情況，提前發現問題并優化。同時，將施工模擬應用于項目全過程，可以真正做到前期指導施工、過程把控施工、結果校核施工，實現項目的精細化管理。
3.BIM技術在施工管理中的應用
（1）工程信息集成管理上的應用
在工程項目施工的前期設計階段，涉及海量的工程信息數據，不同專業的設計人員所掌握的數據都不盡相同，項目管理人員不能全面而精確的掌握各方面的相關信息。BIM技術可以讓項目管理人員快速準確地獲得工程基礎數據，協助管理人員進行施工現場的精細化管理工作[2]。
BIM5D技術實現了接口開放，能夠兼容目前市場上主流的BIM建模軟件如Revit、MagiCAD、Tekla、算量軟件等，將其所建造的BIM信息模型在軟件中進行集成，形成一個包含全部專業信息的BIM建筑模型，再將項目上的安全、質量、圖紙、文檔等工程資料信息錄入BIM信息模型中，根據時空維度、構件類型等進行匯總統一管理，建立一個強大的BIM數據庫，保證項目管理人員快速、準確地查看所有專業的項目信息，獲取工程數據，進行項目統籌管理，為相關決策提供依據，大大提升工程項目相關人員的工作效率。
（2）工程項目深化設計上的應用
在傳統項目管理模式下，在施工設計過程中都是運用二維審圖法進行審核，但二維審圖無法準確全面地發現各專業設計上的不足，導致在施工過程中經常出現各專業之間的碰撞問題。然而BIM審圖（碰撞檢查）技術顛覆了傳統的二維審圖方式，以三維模型為基礎，擺脫對經驗的依賴，用計算機代替人腦，利用BIM技術，快速、全面、準確地預知項目存在的問題，并一鍵返回建模軟件，快速修改，從而提高工作效率，增進溝通，提升項目管理能力。而且BIM審圖能與土建、安裝、Revit、MagiCAD軟件共享模型，實現一次建模，多次應用。
（3）工程質量過程管理上的應用
在施工管理過程中，對于工程質量的把控至關重要，而且施工工序繁雜，材料眾多，如何從源頭上控制材料質量、從工序上創建過程精品成為急需解決的問題。
對于工程項目中工序復雜，技術交底不夠直觀具體的現象，利用BIM5D軟件技術復雜工序模擬的功能，技術人員可在軟件中編制項目的施工順序并將每一個工序與其對應的工程模型構件進行關聯，對模型賦予工序信息，利用動畫的效果直觀展示復雜工序的運作過程。通過BIM5D的虛擬復雜工序展示，技術人員和實施人員對工序過程了如指掌，及時發現工序設計或實際實施過程中可能出現的問題進行調整優化，從而減少工程進展過程中因施工工序帶來的一系列工程問題。
（4）工程施工進度管理上的應用
傳統項目管理過程中施工進度是由技術人員通過制作大量的進度圖表及相關材料的形式展示說明的，效果不夠直觀具體，缺乏施工經驗的人員不能很好地了解工程進度安排。利用BIM5D軟件技術，施工技術人員可以對工程進行流水段按區按塊劃分，編制網絡計劃，并將計劃與對應的構件模型相關聯，即在模型中添加時間維度的相關信息，進行虛擬施工，直觀快速地將施工計劃與實際進展進行展示，達到可視化效果，并且可以得出隨著施工發展過程中的項目工程量、資金、資源量的發展曲線，使得施工方、監理方和業主方對工程項目進展情況及工程項目的各種問題了如指掌。對潛在問題進行及時協調，大大提高項目管理人員對整體和局部的施工進度情況進行把控的能力。
（5）施工場地優化管理上的應用
施工場地是建造建筑物的場所，是企業創造價值的地方，施工場地的布置情況將直接影響工程項目是否能夠安全、有序的進展。由于在項目工程的施工場地中包含因素很多，如建筑單體、設備、設施等，涉及內容多而繁雜。并且在項目實際發展過程中，整體的施工場地布置在不同的施工階段，處于不同的狀態。為此，BIM5D軟件技術提供工況設置功能，結合場地布置、3DMAX等軟件進行項目施工各個階段的施工場地情況設置。技術人員可以將工程場地、建筑單體、場地設施、設備導入5D軟件中對各個階段的場地施工狀況進行設置，直觀的展示各個階段的工況情況。管理和技術人員及時判斷各階段的施工場地安排的合理性，對目前可能存在的問題及時調整，對施工場地進行優化管理。
（6）BIM5D在施工成本控制上的應用
成本管理與控制是進行項目精細化管理的根本，在很多項目管理失敗的案例中，我們發現大多數原因都是由于項目管理人員對工程項目的前期預算及成本控制不到位而造成的。通過管理已建立的BIM模型，計算對應于各施工階段的勞務、材料、設備等的需用量及預算成本，從而制訂材料需求計劃及成本計劃。在每個施工階段開始前，可以根據材料需求計劃，對作業班組進行限額領料，以便避免材料方面的超支。在項目施工過程中，根據施工完成情況，該模型用于計算所完成的工程量并向業主報量。在每個施工階段完成后，可對施工實際支出進行統計，并將其與上述成本計劃進行比較，若前者較大，則需要通過分析制定下一階段的壓縮成本措施，以便最終將成本盡可能地控制在預算之內。同時，通過BIM5D技術可以多維度地對工程量、資源量、分包量等進行快速準確的查詢，使施工方、監理和業主方對工程項目的整體及局部工程成本了如指掌。
4.結語
近年來，BIM技術在美國、日本等國家和中國香港地區的建筑工程領域取得了大量應用成果。國內不少具有前瞻性與戰略眼光的施工企業開始思考如何應用BIM技術提升項目管理水平與企業核心競爭力。BIM技術應用在施工管理中，大大縮減了工期和成本，提高了工程質量，已成為實現建筑業跨越式發展與科技創新的重要手段。
參考文獻：
關鍵詞：虛擬現實；建筑施工；實體結構；理論教學
中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號：
1、引言
隨著計算機技術的迅速發展，出現了很多種以計算機技術為基礎的新興科學技術。其中虛擬現實技術就是一種結合了計算機圖形圖像技術、多媒體技術、仿真模擬技術、智能傳感技術以及并行網絡處理技術等多種知識和手段的高新技術【1】。正是由于虛擬現實技術在現場仿真和情景再現等方面具有給人以身臨現場的感受和體驗的巨大優點，因此，虛擬現實技術一出現，就被眾多行業的專家、學者、科研人員等嘗試應用于不同領域解決不同的三維仿真驗證等問題。
建筑行業作為我國經濟和社會發展的重要支柱產業，在國民經濟中具有重要地位。建筑施工過程則是建筑項目投資形成工程實體的關鍵過程，合理的施工過程對于工程項目進度、成本、質量控制等方面具有重要影響。源于施工過程在建筑過程中的重要性，作為建筑施工教學而言，有必要引入虛擬現實技術，以達到學生在前期學習中就能深刻感受和體驗到施工過程的現場復雜性和場景真實性。同時，讓學生真正理解施工過程的技術可行性和經濟合理性的相關原則和處理方式。
2、虛擬現實技術簡介
虛擬現實又可以被稱作虛擬環境，其本質是指由計算機生成的一個實時三維空間。主要研究交互式實時三維圖形在計算機環境模擬方面的應用【2】。即它是由計算機產生，通過視覺、聽覺，觸覺等作用，使用戶產生一種身臨其境的交互式視景仿真；此外，用戶和系統之間可以通過信息交流來構造現場情景達到互動效果的逼真再現；虛擬現實技術突破了時間、空間和其他客觀條件等約束因素的限制，讓使用者通過這種高級人機接口技術真正感受和體驗到現場“真實”情景。
一般來說，與傳統計算機技術相比，虛擬現實技術主要具有三個關鍵特性，分別是沉浸性、交互性和構想性【3】。首先，沉浸性主要是指系統可以最大地給予人們客觀世界的真實感覺，即給人一種全方位的沉浸于這個“虛擬的真實“環境中的感覺，沉浸性主要是通過相關視頻、聲音等設計元素，創造出模擬客觀世界中人的感知效果和事物的自主效果。其次，交互性主要是指使用者和系統之間的交互，使用者通過交互設備操縱虛擬物體，以改變虛擬世界，從而使用者不再是作為旁觀者單純地接受計算機給予的信息。該特性是虛擬現實技術的最主要特征。最后，構想性主要是指虛擬現實系統并非是一個真實的環境系統，而是作為使用者解決客觀世界問題的一種構思，其目的是避免真實情景改變所可能導致的風險。
通常按照沉浸程度高低和交互程度強弱，我們將虛擬現實系統分為四類【4】。第一種是桌面式虛擬現實系統，即窗口VR，它成本較低，主要用于設計領域。第二種是增強式虛擬現實系統，它將真實和虛擬環境結合到一起，既可以減少對構成實際環境因素的計算又可以對實際物體進行操作。第三種是分布式虛擬現實系統，是虛擬現實技術結合網絡技術構成多用戶異地參與的一種“分布式虛擬真實環境“。第四種是沉浸式虛擬現實系統，是一種通過封閉用戶感覺的方式，為用戶提供一個新的、虛擬的感覺空間，具有最強的真實環境再現和沉浸感覺。
3、虛擬現實技術在建筑施工教學中的應用
3.1建筑施工虛擬化建立程序
實際的建筑施工生產過程具有周期長、工序復雜、影響因素多等特點。因此，在項目建設前期很難獲得一個全面的關于施工過程的真實信息概況。而且，項目建設具有不可逆轉性，項目建設在實際施工過程中一旦出現問題，就可能會造成重大經濟損失和人員傷亡。為了降低項目風險，提高項目成功度，有必要在前期設計過程中就采取措施降低風險，合理組織施工過程，而建筑施工虛擬化可以較好地達到這一目的。
建筑施工虛擬化實現過程是：首先，在三維可視化虛擬環境中，用戶通過相關設計軟件構建建設項目周圍真實環境；其次，在此基礎上，進一步按照施工組織和管理過程結合設計圖紙，搭建地基、基礎、主體結構等部分的對象實體模型；再次，根據具體的對象實體模型確定相應的對象特征參數，并依據參數計算施工過程的各個階段的成本、進度等信息以及測算在此架構下的安全系數；最后，根據控制要求進行模型修正，重復搭建和測算過程，最終達到組織和管理要求。
3.2建筑施工虛擬化驗證作用
通過對施工過程的虛擬動態模擬，建筑施工虛擬化驗證作用主要體現在以下幾個方面：
一是：設計方案篩選【5】。施工過程中，項目管理人員一般會提出幾種不同的施工方案。對于如何評判各種方案的優劣，通過運用虛擬現實技術所提供的三維真實場景再現功能，會得到更加貼合實際的結論。
二是：施工效果評價。通過虛擬現實交互技術，用戶搭建和構造某個施工方案下的三維效果圖，結合相應的數學模型對施工過程進行價值、進度及成本等分析，從而獲得項目的整體質量、功能、外觀等效果評價。
三是：施工技術經濟合理性。項目建設是一個綜合過程，受到諸多因素的影響。作為項目施工過程而言，應該在保證項目最終質量和使用功能的前提下，注重施工技術的經濟合理性。虛擬現實技術通過構建項目真實場景及對象實體模型，測算所對應的投入和費用等信息，從而確定施工技術的經濟合理性問題。
3.3建筑施工虛擬化教學優點
運用虛擬現實技術在建筑施工教學中主要有以下幾個優點：
第一是：可以彌補實物教學資源的不足。由于建筑施工過程涉及到大量的實際資源，作為理論教學而言，教學單位很難具有足夠的資金去購買相應實體資源進行教學，而虛擬現實技術通過情景再現和場景搭建，給學生提供了一個逼真的“虛擬真實環境”模型【6】進行實驗。
第二是：減少時空因素約束。實際的建筑施工過程具有時間、空間以及其他客觀條件的約束。在教學過程中，學生難以真正進入現場進行感受和體驗。虛擬現實技術則打破了這種限制，給學生創造了一個身臨其境的環境，仿佛置身其地。
第三是：提高學生的參與程度，激發學生的學習積極性。通過虛擬現實技術，學生可以創造不同的施工過程技術方案，并對其進行可行性及合理性分析，從而確定最優方案。讓學生感受到一種成就感，激發其主動參與和學習興趣。
4、結束語
目前，虛擬現實技術盡管由于軟件、硬件系統技術水平的限制，未能大面積普及開來；但其發展前景誘人，是計算機技術的一個新興領域，也是世界關注的熱點技術。另外，在建筑施工教學過程中，虛擬現實技術也已經得到了較多地應用和發展，具有很強的發展潛力。相信隨著時間的推移，虛擬現實技術在建筑施工教學中會應用的越來越廣泛。
參 考 文 獻
[1]韓建華，趙春光，虛擬現實技術在建筑表現中的應用研究，建筑實踐，2012.03
[2]唐星煥，虛擬現實技術在建筑專業教學中的應用，湘潭師范學院院報（社會科學版），2003.06
[3]何曉薇，虛擬現實技術在教學中的作用和應用，人力資源管理，2005.10
[4]游麗，虛擬現實技術在建筑設計教學領域的應用，四川師范大學學位論文，2010.04
建筑施工技術順應現代虛擬心事技術的發展和推廣，產生了虛擬建筑施工技術。傳統的工程項目管理組織模式、國際環境的變化以及現代信息和通訊技術引導著虛擬建筑施工技術的出現。在傳統工程項目管理組織上，呈現的是一種“金字塔”式的組織，這種組織結構的呈現的問題主要體現在：項目參與各方工程建設過程的地位不平等；項目參與各方只顧自身利益，從而忽略了項目的總目標；存在大量的管理界面和過程界面，項目建設過程中的協調量大；組織結構層次多,使得項目控制的難度增大；只存在命令和控制，缺少協調和合作氛圍；決策過程緩慢，信息孤島現象嚴重；信息傳遞短缺、過載、扭曲、失真和延誤等。在國際環境的變化方面，隨著世界經濟的全球化，大型的建筑企業也擴大了業務范圍，正在朝著全世界發展，這樣就導致了更加激勵的競爭，而當今的工程項目管理模式和工具也越來越滿足不了當今的發展需求，尋求一種新型的工程項目管理模式是必要的。在現代信息和通信技術方面，隨著信息通信技術的快速發展，人們的生活和工作的方式受到了一定的影響，也影響著工程項目管理的模式。隨著信息通信技術的廣泛應用，使得建筑行業的體制和機制有所改變。大型的工程項目因為參與到了世界各地，所以在項目的實施和調動帶來了不便，使得投資的增加，施工進度緩慢，施工質量降低，但是在充分的利用信息通訊技術之后就能夠很好的將各項目緊密的結合，更加方便的進行溝通交流。正是這些外在和內在因素的影響和推動，使得虛擬建設這種新型的工程管理模式出現了，并且將會對整個建筑業和工程項目管理水平產生重大影響。建筑項目的整體規劃、建筑的機構設計、施工組織的分配、建筑產品與質量分析等等都可以運用虛擬建筑施工技術。能夠很好的對施工中遇到的問題進行分析和預測，施工前的預防處理措施也能夠很好的處理，能夠很好的額解決建筑施工中出現的人為和環境的突發因素，能夠科學化項目的成本、對數據進行控制，精確施工技術，完成施工單位在決策系統的優化與控制，整體上提高行業競爭力。利用虛擬建筑施工技術能夠建立完善的實際施工和施工效果模型，通過對這些模型進行仿真來模仿建筑施工，對建筑施工中可能發生的情況進行預測及分析。虛擬建筑施工技術所運用的科學技術很廣泛，存在這交叉性，這種技術的主要處理工具為計算機應用軟件，通過計算機應用軟件來對建筑施工進行分析和處理。虛擬建筑施工技術在應用的過程中能夠很好的對建筑工程的施工進度進行提高，使得財力物力和各種建筑材料能夠快速的調動和分配，一定程度上提高建筑施工的安全性。
二、高性能混凝土施工技術
高性能混凝土是一種新型的混凝土，是利用高技術來大幅的提高平?；炷列阅艿幕A上采用的現代混凝土技術制作的混凝土。高性能混凝土的的主要指標是耐久性，然而根據不同的通途又可以分為工作性、實用性、強度、體積穩定性和經濟性等等。為了達到上述的指標，在混凝土的配置過程中采用的是低水膠比來進行，在摻加足夠數量的摻合料和高效外加劑的基礎上，利用優質的原材料進行制作。易于澆注、搗實、不離析，能夠長時間的保持自身的高強度、高韌性和體積穩定性，其使用壽命在嚴酷的環境下也能較長的保持。高性能混凝土是由高強混凝土演變而來的，然而其中還包括了高效混凝土。高強混凝土是由振動加壓成型的，在降低水灰比之后，強力的振動加壓成型，能夠很好的減小孔隙率，但是這種混凝土不適合現場施工，所以沒有得到很廣泛的推廣。在其后就是通過摻加高效的減水劑進行配置的高效混凝土，這個階段的出現是由高效減水劑的出現引導的。最后的采用礦物外加劑配置的高性能混凝土是在20世紀80年代出現的，礦物外加劑的出現與高效減水劑能夠很好的結合，共同成就了高性能混凝土。高性能混凝土因為用水量較低、流動性好、抗離析性高，所以具備較好的可填充性，具有較好的自密實性；高性能混凝土有較高的彈性模量、低收縮與徐變、低溫度變形，所以有較高的體積穩定性；高性能混凝土有很大的抗壓強度，已經在建筑工程中應用；水灰比較低所以水化熱相應的降低；高性能混凝土有較高的密實性和抗滲性，所以有較高的抗化學腐蝕性能；高性能混凝土中摻入了有機纖維，在高溫下有機纖維能夠熔解和揮發，通過一定的反應來提高了高性能混凝土的耐高溫性能。高性能混凝土的工作性能很好，有著很好的耐久性，在成本上與同級的高強混凝土有著一定的差距，每立方米的高性能混凝土能夠直接的節約三十二到六十元左右。高性能混凝土還能節約材料費，大約每立方米能夠節約的材料費達到可40元左右。所以說高性能混凝土具有一定的經濟性，隨著用途的不斷增加，能夠跟好的運用在現代建筑施工中。
三、新型材料帶動的綠色節能技術
與起初人們追求有地可居不同的是，隨著科學技術的發展和人民生活水平的提高，人們在對建筑物的選擇上更加的追求溫馨舒適。環保健康的生活環境，所以部分建筑設計師在對建筑進行結構進行設計的時候會根據綠色環保為基礎進行設計。在設計完成之后的施工過程中，起著引導作用的部分是新型建筑材料，但是新型的建筑材料在價格上會與傳統的建筑材料有所出入，所以在進行工程造價管理的時候需要慎重的選擇新型建筑材料，合理的選擇新型建筑材料和合理的使用新型建筑材料。現在的綠色節能材料、綠色環保材料、智能型材料的不斷出現帶動了建筑工程朝著綠色環保、節能和智能化的方向發展。新型建筑材料的資源利用率較高，大多數的材料具有較高的性能，但是在重量上卻相對來說較低，能夠促進建筑工程的發展。在節能方面，建筑節能新技術的推廣呈現出一種循環的結構，表現為：建筑節能新技術的研究帶動著建筑節能新技術的評價，通過評價來對建筑節能新技術進行選擇，選出合理的新技術之后就進行建筑節能新技術的推廣，推廣之后就是建筑節能新技術的應用，應用了之后鼓勵用戶對建筑節能新技術進行評價反饋，這些評價反饋又能影響著建筑節能新技術的研究，就這樣在不斷的循環，能夠選擇出最適合大眾的建筑節能新技術。
四、有待發展的部分高新技術
1機器人技術隨著科學技術的發展，建筑工程的施工環境和施工位置也在不斷的擴展，為了適應不同的地基條件和施工環境等因素，克服人工施工的制約是關鍵。部分的機器人在建筑工程的方向上被研發出來并相應的運用到建筑施工中去，機電一體化技術在不斷的提高，加上計算機智能軟件技術的配合，能夠加快對適應建筑施工要求的機器人的研發速度。在當今世界上，已經有著眾多類型的機器人參與到實際的建筑施工中去，這些機器人在隧道開發、鋼筋焊接、建筑內部噴漆、建筑部分結構吊裝等等方面得到廣泛的應用。我國的建筑機器人因為起步較晚，大多數的建筑機器人仍處在初級階段，主要表現在建筑內部噴漆和少數的鋼筋焊接上，而且使用的數量也比較少，除了相應技術的落后之外，與我國眾多的勞動力也是分不開的。
2生態仿生技術生態仿生技術是目前相應技術領域的新型的發展方向，大自然優勝劣汰，所以自然界的萬物都是有著自己的獨到之處的，所以我們可以通過對自然界的各種生物的存在形態進行模擬，模擬之后選取有利的部分進行運用。在建筑工程中，合理的利用生態仿生技術能夠在一定方面上降低建筑施工造成的污染，使得建筑施工過程中的施工環境能夠做到文明；應用生態仿生技術還能夠使得建筑物能夠滿足與自然環境的協調的要求；能夠很好的提高居民的室內居住環境，保證綠色環保，減少施工過程中的污染，保護建筑物本身和周邊的環境，營造和諧的施工作業。
3海洋技術我們居住的地方雖然成為地球，地球上的水的面積缺失占了地球總表面面積的百分之七十一，隨著世界人口的不斷發展，人均土地也在不斷的減少，土地的資源利用率也越來越低，面對這些問題，人們把目光轉向了海洋，開始著手對海洋資源的開發。各種海洋工業基地和生活居住地也會在海洋中更加廣泛的出現，呈現出更加密集的分布。隨著海洋資源的不斷開發，海洋城市是可以作為人類居住環境出現在海底中的，通過對海洋的空間進行開發，不斷建設海洋建筑工程設施，海洋空間的開發范圍可以是海面、海中和海底，還能是海上和海邊等等。除了居住地外，還可以開發眾多的娛樂設施，因為海中和大地上的組成不同，帶來的樂趣也是不同的；除了娛樂設施還可以開發交通設施，將潛艇技術廣泛的運用到海底的交通上；還可以開發眾多的儲藏設施和軍工基地等等。海洋建筑設施是一個很有發展潛力的課題，很據海洋的性質研發適合海中作業的施工技術，對海洋的開發打好基礎。
關鍵詞 應用型本科；建筑施工技術；課程設計；課程實施
中圖分類號 G648 文獻標識碼 A 文章編號 1008-3219（2013）20-0019-04
應用型本科教育作為高等職業教育的一個較高層次，其人才培養也應將職業標準作為課程開發的主要依據?！督ㄖ┕ぜ夹g》是土木工程專業一門實踐性、綜合性較強的專業核心課程，主要涉及施工員、質檢員、建造師等職業崗位培訓、鑒定、考試的核心內容?；诼殬I標準開發《建筑施工技術》課程，既要遵循教育基本規律與原則，又要突出技術本科教育特色，強化技術理論基礎知識和技術實踐能力培養。
一、《建筑施工技術》課程目標定位
技術型人才作為一種人才類型，其工作職能主要是解決生產制造過程中的技術性問題，以保證生產、制造和工程項目順利進行。隨著技術理論發展和崗位工作內容調整，技術型人才特征也隨之發生變化，總體上呈現出如下特點[1]。
一是知識結構上突出主導性與復合性。技術型人才的知識結構主要以技術學科中某一專業領域的技術科學知識體系為主， 除具有本專業的技術科學知識外，還具有形成該技術科學知識所必需的基礎科學知識、該專業的工程科學知識以及與工作崗位或工作對象有關的其他學科知識。
二是能力特征上體現出智能性與綜合性。技術型人才既具備較高的專業理論知識水平，又具備較高的技術應用能力、設計能力與開發能力，其能綜合利用不同學科知識解決技術難題或進行技術及工藝創新，表現出很強的綜合與創新能力。
三是情感態度上體現出務實性與倫理性。精益求精的精神是技術人才在技術活動中體現出來的實踐性品質，而作為技術的發明者、設計者或應用者，如何合理利用技術造福人類，也是技術型人員必備的重要品格，因此較強的務實性品格和高度的技術倫理責任感在技術型人才素質結構中不可或缺。
基于對技術型人才的特征分析，結合土木工程類專業人才培養目標，從知識、能力、情感三個方面確定《建筑施工技術》課程目標。
知識目標：掌握建筑工程施工新技術、新工藝、新材料、新設備和現行的有關施工規范、規程的應用；掌握一般建筑各分部分項工程的常規施工工藝、施工方法及包含的原理；掌握一般建筑工程施工中遇到的必要計算方法；熟悉一般建筑各分部分項工程施工中容易出現的常見質量、安全問題、安全驗收規范；熟悉先進建筑工程施工安裝順序及所需配備的設施和設備。
能力目標：能根據施工圖紙和施工實際條件，選擇和制定常規工程的合理施工方案；能根據施工圖紙和施工實際條件，查找資料和完成施工中遇到的一些必要計算；能根據施工圖紙和施工實際條件編寫一般建筑工程施工技術交底；能根據施工圖紙和施工實際條件，在建筑施工現場進行技術指導；能根據建筑工程質量驗收方法及驗收規范進行常規工程的質量檢驗。
情感目標：培養學生具有較好的倫理道德、職業道德和主體意識、超越意識、契約意識；使學生養成科學規范的工作模式和務實嚴謹的工作作風，工作能體現出思想性、建設性和整體性。
在課程總體設計上，知識目標與能力目標、情感目標相互融合，尤其是情感目標蘊含于知識目標與能力目標的達成過程中，通過理論探究、項目實施、案例反思等方式培養學生的技術倫理精神和務實的工作作風。
二、《建筑施工技術》課程內容設計
（一）課程設計理念
從建筑施工技術的發展趨勢來看，土木工程發展呈現出規模不斷擴大、施工技術難度不斷提高的趨勢。應對這一趨勢，各建筑施工單位必將提高施工自動化、信息化和綠色化水平。施工自動化是以精細施工技術替代粗放型技術，以機械化、自動化替代人工操作，同時對從業者技術技能水平提出更高要求。施工信息化是利用信息化設備和信息管理系統提高承包管理效率，采用施工監測、施工控制等手段實現施工管理現代化。從20世紀90年代開始，計算機技術在建筑業的設計領域、施工領域、管理領域得以普遍應用，一些施工單位某些關鍵技術也都使用計算機模擬技術。施工綠色化是指注重節材、節能、節水、節地和環境保護減少施工對環境的影響，積極使用可再生的材料資源和控制在施工中抽排地下水資源等。作為涵蓋建筑施工技術領域基本技術知識的核心課程，《建筑施工技術》課程在設計上也必須反映建筑施工技術自動化、信息化、綠色化的理念。
（二）課程內容選擇
伴隨模板、腳手架、預應力施工技術的迅猛發展，以及鋼筋混凝土結構、鋼結構和裝飾工程施工技術不斷創新，建筑施工部門的機械化、預制裝配化、專業化施工水平有了很大提高，這對建筑施工技術人員綜合素質水平提出更高要求。作為培養建筑施工技術人員的核心課程，《建筑施工技術》課程既要系統講授傳統施工技術，又要增加新工藝、新技術、新材料的應用?！督ㄖ┕ぜ夹g》課程內容一般包括土石方工程、地基與基礎工程、砌筑工程、鋼筋混凝土結構工程、預應力混凝土工程、結構安裝工程、高層建筑的施工、防水工程、裝飾工程等。根據建筑施工技術的發展趨勢，與企業人員聯合開發課程，將最新的施工工藝、施工技術、施工材料應用引入課程，以講義或音像形式體現。如在鋼筋下料中加入平法識圖、構造要求及框架梁鋼筋下料長度計算，在樁基礎中著重講解PHC管樁靜力壓樁、泥漿護壁鉆孔灌注樁等內容，在虛擬施工技術中加入Revit建模平臺與專業仿真優化軟件應用方面的內容。
（三）課程內容組織方式
依據施工員崗位職業標準，基于施工員崗位工作過程，以施工員典型工作任務為核心，分析工作過程和階段產品特點，圍繞工學結合、項目導向、全真模擬教學設計，選擇課程內容。本課程采用“項目+任務”的內容組織方式。結合各個項目對應的最新規范標準，注重項目設計與任務相匹配。項目與任務的匹配模式常用的有三種[2]：一是循環式。其核心特征是課程內容從簡單到復雜，以系列典型產品或服務為主線展開，每個項目都包括該課程全部任務所構成的完整工作過程，且其工作過程基本一致。盡管流程是重復的，但具體內容是不會重復的，因此隨著項目的推進，學生的職業能力不斷提升。二是層進式。核心特征是，一門課程只選擇一個大型的、完整的綜合項目，它涵蓋了該門課程需要學習的全部工作任務；根據工作任務界線，把這個項目劃分成若干部分（小項目），學生按照工作順序逐步完成各小項目，最終完成整個項目。三是對應式。即項目與工作任務之間是對應的，為學習完成一個工作任務即設計一個項目。從《建筑施工技術》課程實訓要求來看，其項目和任務設計比較適合采用第一種和第三種。課程按“建筑工程的施工工序”確定工作任務，以“施工流程”為主線，緊緊圍繞完成工作任務的需要，以工學結合為切入點，按照真實工作任務及其工作過程設計項目，力圖構建學生在校學習情景與實際工作情景的一致性。具體項目和工作任務設計見表1。
三、《建筑施工技術》課程實施
在課程實施中，全面構建“崗課融合貫通，學期分段循環、能力逐級遞進”的教學組織模式。將原來的一個學期時段逐步改革為“一長一短一長”3個學段，實現分段循環教學，由簡單到復雜，由低級到高級，分層訓練，逐級遞進，逐步培養學生的基本技能專業技能綜合技能崗位技能，教學過程與生產過程對接，突出教學過程的實踐性、開放性和職業性，實現能力逐級提升。根據課程內容特點，靈活運用任務驅動、案例分析、角色扮演、啟發引導、模擬教學等教學方法，同時注重工程仿真模擬軟件的應用，創建多樣化學習方式。
應用型本科院校培養的人才主要從事技術活動，本課程更注重技術知識的習得，而技術知識中除了顯性知識外，還包括了大量的默會知識。默會知識具有實踐性、情境性、層次性、不可言傳性、不確定性、非邏輯性等特點[3]，建筑施工領域的工作經驗、操作技藝等都屬于默會知識的范疇，默會知識的掌握一定要由兩個關鍵因子促成：一是“師傅”樣本式的“手把手”傳遞，包括提示、反饋、示范和提醒等；二是“徒弟”不斷地清晰表達所學的知識，用心體悟及其身歷其境地“歷練”。兩者缺一不可[4]。為此，本課程強化綜合型技術訓練項目設計，編寫《建筑施工實訓任務書》和《建筑施工實訓指導書》，并依托學校建立的校外實踐基地，由企業施工技術人員當師傅，每4～6名學生為一組，全程跟蹤一個建筑施工項目，采取半天上課半天實踐的形式，同時結合“建筑材料與檢測”、“建筑工程施工測量”等理實一體化課程教學，使學生全面掌握各種典型建筑結構的施工技術、工藝流程、質量驗收要點和施工組織設計方法、建筑工程造價編制等。在此過程中，企業師傅和任課教師經常溝通，及時交流學生技術知識和技能領域存在的問題，并提出矯正方法。學生每周每組要填寫施工周記，記載施工技術要點、工藝流程、學習心得等，學習結束后還要以小組為單位進行學習陳述和答辯，答辯通過才能進入頂崗實習環節。
參考文獻：
[1]夏建國.論技術本科教育[M].上海：上海交通大學出版社，2011：148-149.
[2]徐國慶.職業教育課程論[M].上海：華東師范大學，2008：186.
[3]吳言.師徒制：高技能人才培養制度建設的一個向度[J].職業技術教育，2008（19）：1.
[4]馬連華.做實“工學結合”是加快高素質勞動者培養的必經之路[J].教育與職業，2006（35）：8-10.
Design and Implementation of “Construction Technology” Course in Applied Undergraduate Institutes
ZHOU Shi-hui
（Wuyi College， Wuyishan Fujian 354300， China）
針對當前廣大高職教師對“信息技術與課程整合”目標、內涵和途徑的錯誤認識，探討信息技術與課程整合的本質。以高職建工專業課程《施工技術》為例，提出有效運用多媒體課件，開發建筑施工仿真實訓系統，建設精品資源共享課程網站三個整合措施，以期為信息技術與高職課程深層次融合提供理論和實踐的依據。
關鍵詞：
高職建工；信息技術；融合；課程改革
在競爭日趨激烈的人才市場上，高職畢業生需要面對具有較強專業理論背景的本科畢業生和具有較強專業技能的中職畢業生的雙重擠壓。因此，高職畢業生必須在專業理論背景和專業技能之間尋求一個平衡點，才能取得競爭優勢。與一般本科畢業生相比，高職畢業生有基本夠用的理論知識和明顯較強的動手能力；與中職畢業生相比，高職畢業生有明顯較強的理論知識和不差的動手能力。同時，現代信息技術為教育提供了一種現代化手段，改變了傳統的教育方式和教學過程。通過信息技術與課程的整合，實現高質量和高效率的教育，從而實現培養創新精神與實踐能力的目標。高職課程建設如何與現代信息技術進行全面深度融合，以信息化引領教育理念和教育模式創新，充分發揮教育信息化在高職教育改革和發展中的支撐與引領作用，值得我們進行深入探討與思考。本文以江蘇省現代教育技術研究2014年度課題《面向崗位群的信息技術與高職建工專業課程深層次融合實踐研究》下的精品資源共享課程《施工技術》為研究對象，結合現代信息技術，對課程改革和在教學中的實踐探索，以期為現代信息技術與高職課程深度融合提供參考和借鑒。
一、信息技術與高職課程整合存在的錯誤認識
盡管在我國信息技術與高職課程整合已開展多年，但廣大高職教師對“信息技術與課程整合”仍然存在種種片面、甚至錯誤的認識。例如，少數教師至今還把信息技術與課程整合看作一種時尚，不清楚實施信息技術與課程整合的目的；不少教師把信息技術與課程整合僅看作是現代化教學的一種工具、手段或是更有效學習信息技術的一種方式；更多的教師則是把信息技術與課程整合與計算機輔助教學（CAI）完全等同，認為只要在課堂上運用多媒體或者課件即實現了信息技術與課程的整合。歸納起來，上述錯誤或片面的認識主要表現在三方面：（1）不清楚“信息技術與課程整合”的目標；（2）不了解“信息技術與課程整合”的內涵；（3）未掌握“信息技術與課程整合”的實施途徑。這些觀點不僅反映出廣大教師對信息技術與課程整合的內涵實質缺乏了解，還表明他們對實施信息技術與課程整合的途徑與方法尚處于一知半解狀態。
二、現代信息技術與高職建工專業課程深層次融合的實踐
近年來，在借鑒國外先進經驗的基礎上，結合國內其他院校多年的教改實踐探索，江蘇省現代教育技術研究2014年度課題《面向崗位群的信息技術與高職建工專業課程深層次融合實踐研究》組，一直致力于積極探索信息技術與高職課程教學改革的實踐研究，對探究性教學的方法、策略進行了初步探討和研究。
（一）課題相關介紹
本課題組以建筑工程技術專業核心課程《施工技術》為載體，實施信息技術與課程深層次融合，力圖通過整合把信息技術與學科教學有機結合起來，將信息技術與學科課程的教與學融為一體，以技術作為一種工具，提高教與學的效率，改善教與學的效果。同時，改變傳統教學模式，引導學生學會把信息技術作為獲取信息、探索問題、協作討論、解決問題和構建知識的認知工具，培養學生的信息素養、創新精神與實踐能力，達到培養高素質技能型專門人才的目的。本課題組以建構主義的學習理論與教學理論，以及建構主義學習環境下的教學設計方法為理論指導，緊緊圍繞“主導-主體型教學結構”的創建進行信息技術與課程的深層次融合，運用“學教并重”教學設計理論進行課程教學設計，努力建設信息化教學資源。結合《施工技術》課程特點，通過信息技術和課程的深層次融合創建支持“主導-主體相結合”新型教學結構的教學模式。教學中，力求充分發揮教師的主導作用和學生的認知主體作用，在學生、教師、教學媒體、教學內容之間建立起全面互動的關系。
（二）整合的具體方式
1.有效運用多媒體課件
多媒體課件，一是用于創設近似真實的情境，使學生產生比較深切的感受與體驗；二是用于突破重點、難點。工科中的抽象概念、原理、法則等，往往難以僅通過教師的口授、板書達到教學目標要求?；诖?，課題組制作了大量的多媒體課件。例如，對建筑施工方法，采用三維動畫模型。通過恰當應用多媒體課件，取得了令人滿意的教學效果。
2.開發建筑施工仿真實訓系統
施工類教學單元存在校外工地安全要求高（學生校外工地實習不方便）、校內實訓設備重復利用率低、訓練評價不及時等因素，造成教學效率低、學生技能水平難以提高。為解決上述問題，課題組結合前期教學實踐，主要研發了建筑施工仿真實訓系統軟件。該軟件構建了一個仿真教學平臺，以三維動畫生動、多角度地展示樁基、腳手架、模板、鋼筋和混凝土等部分工程結構構造，同時通過虛擬工作場景，使學生能夠身臨其境，自主進行仿真實訓及考核。
3.建設精品資源共享課程網站
進行信息技術與課程整合時，可以建設精品資源共享課程網站。網站包含本課程的電子教案、教學視頻、施工錄像等相關教學資源。學生能充分利用網絡環境自主學習、自主探究。此外，網站還設有網上輔導、答疑、討論版、在線測試等欄目，要求學生自主測試、個人之間、小組內、班級內進行在線討論、協作交流。通過引導學生進行分組合作、自主探究等方式解決問題，激發學生的學習興趣，形成有效的基于精品課程網站的探究型學習模式。
三、結語
通過信息技術與課程深層次融合，改變以教師為中心的教學結構，創建既能發揮教師主導作用又能充分體現學生主體地位的新型“主導—主體”教學結構，培養學生自主學習、合作學習、探究學習的能力，從而實現創新人才培養目標。
作者：陳揚 單位：南京交通職業技術學院建筑工程學院
參考文獻
［1］朱紅亮.談高職課程體系特色建設［J］.職業技術教育，2005，（29）：51-53.
［2］劉德恩.論高職課程特色［J］.職業技術教育，2001，（16）：18-19.
［3］何克抗.信息技術與課程深層次整合的理論與方法［J］.電化教育研究，2005，（1）：47-48.
相比其它工程，水利工程施工特點主要體現在以下幾個方面：首先，施工條件復雜。水利工程規模大、施工周期長，且施工過程中會遇到各種情況的水文條件、地質條件，其不可控性比較突出；并且水利工程建筑物施工過程中還要承受沖刷力、推力、浮力等因素的影響，因此施工條件十分復雜。其次，施工周期長。水利工程規模大、投資多，施工周期長，一項工程可能需要長達數年的建設周期，建設過程中受資金、環境、政策等因素的影響較大。最后，會對施工周圍環境造成較大影響。水利工程是我國基礎設施建設的主要構成部分，因此項目建設不僅會影響項目所在地的自然生態環境、人文環境，還會對其經濟環境產生影響，這種影響有可能是積極的，也有可能是消極，因此在項目施工過程中要對相關影響因素進行充分了解，將工程帶來的消極影響降至最低。
二、水利工程施工技術要點
雖然不同的水利工程項目其技術側重點也有所不同，但是通常情況下水利工程施工技術要點包括以下幾個方面：
（一）地基處理
地基是水利工程的基礎，也是提高水壩質量的關鍵，因此地基處理要堅固。實施施工過程中要嚴格按照施工規范執行，首先清除干凈地基中的雜物，鋪墊碎石，再蓋一層濕砂進行加壓，最后再澆筑混凝土，墊層厚度在8-20cm。如果針對巖基施工，清除雜物要直至質地堅硬的新鮮巖面，注意澆筑混凝土前，巖面要保持濕潤、表層干凈，才能保證澆筑質量。
（二）截流與施工排水
水利工程大部分都要求在干燥的地面完成，因此施工時河流的改道是重要環節。河流改道、引流時要將水利施工對周圍居民、農業、工業用水的影響降于最低。目前截流最常用的方法進行圍堰，多采用平堵法、立堵法等合攏圍堰，在合適的時間、選擇恰當的方法，引導水流直接沿著建筑好的泄水建筑下泄，以保證工程順利施工。施工過程中地下水位高于基坑時要進行排水，通常在圍堰閉攏后進行積水排水、滲水，常用暗式排水、明式排水兩種。
（三）防滲施工
防滲施工的技術要點包括灌漿及防滲墻的施工。巖石具有可灌性及透水性，因此施工前要做好巖土的勘察工作，準確了解施工現場的地質情況。注意高壓灌漿施工中要注意小口徑的鉆孔問題，小口徑鉆孔技術與孔內循環、孔口封閉等灌漿技術的防滲效果等同于大口徑鉆孔技術，并且小口徑灌漿還可獲得更好的灌漿效果，孔內漿液流速快、漿液均勻，且不易產生沉淀，因此可避免灌漿施工時的事故性中斷。水利工程中的防滲墻技術包括鏈斗墻、身水成墻、鋸槽墻等多種，限于篇幅不一一詳述。
三、水利施工技術要點的改進措施
（一）提高水利施工技術的科技含量
先進的施工方法、施工技術可有效改善工程質量。隨著科學技術的不斷發展，水利施工技術中的科技含量也越來越高。比如GPS定位技術，其將測繪定位技術的作用充分發揮出來，大大提高了水利工程測量施工的精準性，提高了水利工程建設項目的工作效率。由于水利工程建設項目比較復雜，施工過程中涉及到多種計算問題，包括斷面面積、橫斷面面積、縱斷面面積等，這些計算問題均可利用計算機輔助軟件完成，大大節省了傳統的計算時間。此外，GIS技術的應用也大大提高了水利施工的技術水平，GIS技術可以實現水利工程項目的信息可視化查詢、統計計算，還可以與三維全景虛擬技術相結合，利用動態仿真技術對水利工程的施工過程進行演示，及時發現問題，及時修改施工方案。
（二）加強施工現場的技術質量管理
施工現場的管理人員要增強自身的質量管理意識，嚴格按照相關管理規范對施工現場的施工方法、施工工藝要進行嚴格控制，規范整個工程各個環節的各項操作技術流程，加強對施工人員的管理，避免施工人員不按照質量標準施工的問題，保證整個施工流程的合理性、規范性。施工技術人員要基于技術的角度加強施工現場施工質量的管理，對于達不到既定質量等級者、無法滿足質量要求者絕不姑息。
（三）加強技術型人才的培養
水利施工工作具有較強的專業性與綜合性，對管理人才、技術人才的綜合素質要求較高，要求其不僅要具備相當的專業技術知識，還要具備管理、法律等其它綜合性知識，因此要加強技術型人才的培養。根據具體工程的施工特點、特殊性的技術要求確定培養目標，制定針對性強的人才培養方案，既提高了技術人才的專業水平，又可以更好的滿足施工要求。培訓工作要實行有效的激勵措施，鼓勵技術人員自主學習新技術、新方法，以緊跟社會發展的需要，更好的服務于水利工程建設。
三、結語
關鍵詞：高強度鋼 組焊生產線 焊接應力
Abstract: with the requirements of the hydropower construction level rise ceaselessly, in order to fully control the quality of construction of the construction enterprise construction technology is also continuing to set new subject, construction enterprises to improve the construction technology requirements and constant innovation. Especially the application of new material and new technique, the application of computer simulation technology in, vibration aging technology in pressure and large steel development and application of the compound equipment and other new technology has been used in the construction of actual construction, improve the enterprise efficiency, reduce construction investment, more important is effective guarantee the construction quality.
Keywords: high strength steel welding stress compound production line
中圖分類號：TU74文獻標識碼：A 文章編號：
水工機械包括水工金屬結構產品、水機、橋機、以及其它水工鋼結構。水工金屬結構產品包括壓力鋼管、閘門、攔污柵、啟閉機、清污機等，本行業在早在1980就由國家質量監督檢驗檢疫總局成立了專業質量生產和安裝管理機構，并制定了相應的行業規范及標準，目前我國執行最新水工金屬結構行業標準為 《水利工程壓力鋼管制造安裝及驗收規范》SL432-2008、《水利水電工程啟閉機制造安裝及驗收規范》SL381-2007、《水利水電工程鋼閘門制造、安裝及驗收規范》GB/T14173-2008、《水工金屬結構防腐蝕規范》SL105-2007等。以上規范為水工金屬結構產品最新標準，并已和實施。從新規范的內容可以看出我國對水利金屬結構產品的要求在不斷提高，不僅增加了新的內容也進行了細化，對施工企業施工設備、人員、技術管理等方面都要求建立健全并提高內部質量體系運行機制，目標是為了全面控制施工質量。
目前國內水電站水工金屬結構產品不斷采用新的材料，提出了新的施工課題，在溪洛渡水電站應用很多新的材料，如三層鋼板的應用在降低了工程造價的同時對施工企業提出了新的焊接工藝措施課題。浙江仙居抽水蓄能電站壓力鋼管大量采用了800Mpa的高強鋼，對鋼管的焊接及焊縫的檢測方法都提出了新的課題和要求。所以新工藝及新技術的應用也成為了水工金屬結構施工的新課題、新項目。
為了更好地實施行業標準及規范，控制工程質量，按ISO9001質量體系的程序文件進行生產和施工，對施工進行過程控制，并不斷得到提高和發展。對機電安裝和水工金屬結構施工工程進行規范，機電安裝和水工金屬結構的整個施工過程見文后的附表1和附表2。
在水工金結施工過程中，根據招標文件、行業標準規范結合施工方案及施工進度，合理按排，對重點施工過程進行有效的監控，特別是原材料、附材、施工人員的資質（焊工、起重工、探傷工）應符合本行業的要求。對重點工序進行過程控制，如閘門的在制作過程中，應制定焊接工藝措施及焊接順序，控制焊接應力變形，采取對稱焊接和分段焊接相結合的方法，特別是焊接順序直接造成門葉的變形，在組焊閘門時先焊接翼板進行連接固定焊接，再焊接腹板的連接焊縫，焊背水面的框格時，框格之間采用反變形的順序進行焊接，最后焊接與面板的組合焊縫，這樣就能有效的防止焊后的應力變形，從而保證了閘門的平面度和扭曲度。對于精度要求高的閘門直接進行機加工，可以提高閘門的制作精度。鋼管的焊接是壓力鋼管的重點工序，根據母材選擇相應的焊接材料，現階段我國壓力鋼管根據地區溫度、水頭和水流量多采用Q345C、Q345CR和600Mpa、800Mpa的高強度調質鋼，對于Q345C、Q345CR的低合金板，焊接時焊縫采用E507、E506焊條，焊接前應加熱焊條，并放在保溫桶內，隨焊隋取，在選用焊條時用酸性焊條，可以降低焊接熔合區內氫的含量，防止焊縫的缺陷。
目前焊接的方法采用的多為埋弧自動焊、氣保焊、安裝多用手工焊接，在現場操作時受風力的影響較小，而氣保焊的焊接效率較高，焊后變形小。目前對于大型壓力鋼管因為焊接工程量大，對于高強鋼焊接時為減小焊接應力變形又要進行焊前預熱和焊后保溫措施，施工的難度大，焊技術要求高，操作環境差、勞動強度大，為了提高工效，減小勞動強度和焊工技能水平，采用鋼管組焊生產線來進行自動焊接，這樣可以把制作好的瓦片進行組對和焊接，焊接用埋弧自動焊，加勁環的角焊縫也能進行焊接，對于大型壓力鋼管可以用自動生產線進行現場的組焊、組段。這項焊接技術設備有我國自行研究開發，現已應用于大型壓力鋼管的現場制作和安裝。如圖1所示:
圖1 大型鋼管的組焊截圖圖2 岔管計算機仿真截圖
目前我國把將計算機仿真技術成功用于高等級鋼材特大型岔管的制造安裝，并在高強鋼岔管上采用振動時效消除焊接應力，通過新工藝的運用，大幅提高了岔管的施工質量，及運行安全性，取代了大型岔管難以實現的岔管的預組裝和水壓試驗，節省了大量工程資金及施工工期，其施工技術特點有以下幾點：
1、采用計算機仿真技術對鋼岔管管壁鋼板進行劃分，經多方案優化，將岔管管壁劃分成數塊瓦片組合，月牙肋劃分成數塊瓦片組合的方案。鋼材綜合損耗率為36.67%，在國內屬于領先水平。
2、通過計算機仿真技術，找到岔管兩管節相貫線交的連續變化規律，對相貫線坡口進行了坡口漸變設計，很好的解決了大型岔管坡口設計的技術難題。
3、利用計算機虛擬實境（VR-Virtual Reality）預組裝技術，全過程模擬了岔管的安裝，驗證了岔管相鄰管節是否吻合，取代了岔管的實際預組裝，開創了特大型岔管施工的新工藝。
4、通過岔管焊接工藝、工序上的仿真優化，使岔管整體的焊后殘余應力較低，分布較為合理，極大提高了岔管的運行安全性。
5、并對大型鋼岔管實現了振動時效消除岔管焊接殘余應力。
隨著我國水電建設的發展，在超大型壓力鋼管上采用鋼岔管的設計將會逐步增加采用。隨著我國及進口高等級鋼材在水電站項目上應用的推廣，岔管的設計也將逐步采用較高等級的鋼材,傳統工藝在岔管施工中已顯落后，充分發揮計算機的深化運用，在國內運用計算機仿真技術解決了岔管施工中的技術瓶頸，使岔管制造安裝質量取得飛躍的提高，新技術取代的工藝與試驗為工程節省了大量投資。
消除鋼岔管的焊后殘余應力的方法主要有自然時效、熱時效及振動時效處理，對于大型鋼岔管難于實施整體的熱時效，采用振動時效可替代傳統的自然時效和熱時效，被廣泛應用于冶金、機械行業焊接等金屬構件的時效處理，它具有高效節能、無污染、設備投資少、操作簡單、不受生產場地限制等顯著特點。
目前常用的殘余應力測試方法主要有3種，盲孔法、X射線衍射法和磁彈性法。盲孔法需在工件表面測量部位鉆1.5～2mm深2mm的小孔(粘貼專用應變花)，通過測讀釋放應變確定殘余應力的大小，所測應力為孔深范圍內的平均應力，同一測點無法重復測量比較。
X射線應力測定方法是利用X射線衍射測定試樣中晶格應變求出工件表面應力的方法，比較適合用于測定具有較大殘余應力的工件，如焊接件、淬火件等。X射線衍射法可以做到無損測試，但由于X射線衍射儀設備攜帶不便，工作強度大，在施工現場測試條件難以滿足。
采用盲孔法和X射線衍射法檢測殘余應力，施工強度大，測量精度難以保證；尤其盲孔法不能對同一位置進行重復性測量，測量數據的符合性差。
磁彈性法是在我國近幾年發展較快，應用比較成熟的一種殘余應力測試方法，具有攜帶方便、無損、快速、準確的特點。采用與被測鋼構件相同的材料和焊接工藝加工標定試樣，在實驗室用懸臂梁進行逐級加載(應變片法)，得出MP值與應力值的對應關系，即標定曲線，然后在實際的鋼構件焊縫上測試MP值，與標定曲線對比即可得到實際構件的焊接殘余應力。
隨著我國水電建設事業的發展，新的水工金屬結構施工技術應用越來越廣泛，水工機械的制作、運輸、安裝、焊接施工方案中的一些創新與技巧，也將得以推廣和應用。
附表1機電設備安裝施工程序圖
