虚拟仿真平台建设典型案例.docx

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1、虚拟仿真平台建设典型案例一一打造智能建造虚拟仿真实训平台，破解实训教学痛点和难点结合智能建造虚拟仿真实训教学，建成全国首家装配式建筑全产业链虚拟仿真实训平台，挖掘实训“三高三难”，解决痛点和难点，突出虚拟仿真资源建设，虚实结合、能实不虚、以虚助实，启发学生自主学习积极性，满足数字经济发展人才需求。一、实施背景1.面临挑战与存在问题（1）面临挑战紧跟建筑业新旧动能转换等国家战略实施，智能建造方式对传统建造方式造成巨大冲击，对建筑从业人员提出新的挑战。目前人才培养已不能满足建筑产业转型升级人才需求,必须加快人才培养模式、教学模式改革，提升实训基地建设水平，提升人才的技术技能水平。（2）存在问题加快

2、实训基地建设，遭遇高投入、高损耗、高风险及难实施、难观摩、难再现的“三高三难”问题，如何破解？国家发布的职业教育示范性虚拟仿真实训基地建设指南做出了明确规定。必须围绕实训所遇到的“三高三难”痛难点进行顶层设计，加强实训中心相关硬件设施及VR软件资源建设。按照“VR+学习动机激励”教学理念，创新VR+教学模式，建设互动式专业虚拟仿真实训中心，广泛开展线上线下混合教学。2.实施必要性和迫切性（1）必要性打造虚拟仿真实训平台，广泛开展虚拟仿真教学，破解传统实训教学模式痛难点，如工作原理、楼层搭建、机械选择等诸多专业知识，老师讲授难、学生理解难、师生交流难，以实物为主的实训无法充分满足高成本（如房屋搭

3、建）、高危险（如大型工程施工）等实训需求。实施虚拟仿真教学模式，有效解决学生人数多、实训设备老化与不足、实训安全系数低等问题。（2）迫切性课程层面。推动课程体系、课程内容、教学手段改革，研磨虚拟仿真金课。教师层面。为教师提供崭新教学手段，提供更形象的VR教学资源，增强师生间的沟通互动。学生层面。开创全新学习环境，利用VR实训资源打破空间、时间限制，可随时进行资源学习。技术层面。突破传统教学限制，通过实训中心设备自由选择学习实训内容，虚拟训练系统无任何危险，学生可反复练习，直至掌握操作技能。二、主要做法智能建造虚拟仿真实训平台包括装配式建筑虚拟仿真实训中心建设、实训资源和系统开发、VR全景漫游等

4、。1 .建设装配式建筑虚拟仿真实训中心基于3D虚拟技术,联合企业开发建筑材料虚拟仿真实训系统、构件生产3D教学软件、装配式建筑虚拟仿真实训平台等11个虚拟仿真实训系统，结合全息3D交互大屏、VR行走平台、3D眼镜等仿真设备，实现从认知一一实景体验一一现场装配一一虚拟仿真实训等实训，形成装配式建筑全产业链学习体验模式。2 .开发装配式建筑虚拟仿真实训资源（1）依托工厂原型，开发装配式建筑施工与管理VR实训系统利用BIM+VR技术，通过佩戴3D眼镜，实现在预制构件厂的场景中随意漫游、查看、抓取、识别，可对整个厂区布置、构件生产工艺有明确、清晰的掌握（图1）。图1BIM+VR仿真施工现场系统以装配式

5、建筑综合实训为主线，以施工三维互动模拟为重点开发，含平面布置、现场塔吊布置、构件进场、构件安装、灌浆和现浇节点六个模块（图2）。图2实训过程模块摘录（2）运用AR虚实结合技术，开发装配式建筑AR交互实训系统利用AR技术，将图集中难懂的二维图形转化成三维动态图形，深度解读关键构造节点，学生可以使用手机端扫描，也可投屏至大屏幕，增加观感体验。装配式建筑AR实训系统内置节点可以与目标图片及实物一一对应，在模型上展示各节点细部构造，并配详细图3AR交互实训系统节点摘录同时系统“拆解”功能可对模型一键爆炸拆解，演示目标实物装配过程；“构造”功能可实现对目标模型的组成、钢筋及细部构造进行立体展示（图4一一

6、5）o图4系统“拆解”功能图5系统“构造”功能（3）基于沉浸式体验，开发VR全景云漫游体验馆系统VR全景数字体验将线下静态的体验馆转为线上动态呈现，通过线上VR全景沉浸式和交互式体验，让学生身临其境体验真实场景。同时将体验馆关键要点与资源一一匹配，呈现理实一体化立体教学资源；将虚拟仿真实训场所、实训设备和实训资源融合，实现跨专业、跨院校、跨企业的资源共享，解决了难实施、难观摩、难再现的“三难”问题（图6）。图6 VR全景漫游体验场景摘录（4）基于VR虚拟仿真，开发建筑施工安全体验项目体验项目基于VR行走台进行，可投屏至大屏幕，满足多人VR体验。体验者通过VR头盔等设备，到达虚拟施工环境进行体验

7、，以第一视角亲身体验违规操作带来的安全事故（图7）。图7VR体验行走台与大屏同屏共振VR施工安全体验分为高处坠落、机械伤害、触电伤害、火灾伤害等6个模块，体验者进入后可自由漫游体验。解决了施工安全培训的高投入、高损耗、高危险的“三高”问题（图8）。图8建筑施工安全体验场景摘录三、成果成效1 .实现虚拟仿真资源共建共享，影响广泛牵头成立黄河流域智能建造产教融合发展联盟、国际学院等，与国内外267家政、行、企建立稳固的校企合作关系。专业资源库虚拟仿真课程用户累计13.8万人,单位2162个；4门课程被学习强国收录。虚拟仿真教学培训累计12.6万人日，技术服务为企业增收近2000万元，国内外127家

8、单位到校交流。2 .创新装配式建筑教学模式，育人效果显著累计输出装配式建筑人才2.6万名，居全国首位；入选齐鲁工匠后备人才54名，居全省同专业之首；获世界技能大赛优胜奖2项、全国技术能手1名、省“万人计划”高层次人才1名；考取研究生18名。近三年，学生获全国技能大赛总冠军3项、一等奖18项、专利217项。3 .创新教学资源建设，助推“中文+职业教育国家战略建设全国首个装配式建筑专业教学资源库，首套装配式建筑系列教材，M00C1311;建设全国首个教学训创考一体化、满足“认知一一体验一一虚拟仿真一一实操”的装配式建筑实训中心；开发全国首套装配式建筑1+X证书虚拟仿真软件；开发输出全国首套“中文+

9、装配式建筑”中泰课程，获泰国认证。四、经验总结1 .案例成功的关键要素一是解决了实训过程中“三高三难”痛难点；二是针对性制定实施方案，探索符合校企实训需求的创新路径；三是建立共建共享机制，实现资源开放共享和持续应用；四是优化实训教学体系，创新实训教学模式；五是建立健全专门管理机构，制订完善的管理制度、运行机制等保障措施。2 .经验启示通过打造虚仿真实训平台,一是形成以共享云平台为基础的“VR全时空”教学模式；二是全面落实“三教”改革，深度融合虚拟现实技术，实施“教”与“学”各环节综合改革；三是实现资源共享，增强教学中心活力；四是培养团队虚拟仿真资源设计能力，为虚拟仿真实训基地后续资源补充提供“

10、造血能力”。3 .存在不足与下一步举措（1）存在不足。虚拟仿真资源建设内容共享不足；部分专业实训未形成与实训设备一一对应的VR学生教学资源；部分教师尚未掌握VR全时空教学模式。（2）下一步举措。完善建设虚拟仿真教学管理及资源共享云平台，加强虚拟仿真资源建设及共享能力；对学校现有专业实训设备进行李生，形成“虚实结合、能实不虚、以虚助实”实训模式。五、推广应用1 .适用范围。用于本校各专业虚拟仿真实训教学，“1+X”证书培训考核，与兄弟院校资源共享等。2 .应用场景。可应用于课堂教学、实训教学、职业技能培训、社会培训等。3 .注意事项。一是要坚持立德树人，深化课程思政改革；二是要坚持产教融合，开发适应行企标准的虚拟仿真教学资源；三是坚持育训结合，打造高水平结构化虚拟仿真创新教学团队；四是坚持科学统筹，校企联合，共建共享。