模拟仿真技术在工程造价课程中的应用

时间:2022-07-08 04:50:28

模拟仿真技术在工程造价课程中的应用

摘要:在实际的工程造价课程教学中,把模拟仿真技术应用于工程造价课程中,构建土木工程中公路、桥梁、隧道的立体全景展示,可自由控制观看角度及画面缩放,配合实景照片,效果直观,提高学生的学习效果。本文以隧道工程为例,讲述模拟仿真技术在工程造价课程中的应用。

Abstract: In the actual teaching of project cost, if take the simulation technology in engineering cost course to construct the three-dimensional panoramic display of highways, bridges and tunnels in civil engineering, we can freely control the viewing angle and picture zoom, with real pictures, the effect is direct and can improve the effect of learning. This paper, taking the tunnel project as an example, talks about the applications of simulation technology in engineering cost courses.

关键词:三维空间结构;模拟仿真技术;课程教学;应用

Key words: three-dimensional structure;simulation technology;teaching;application

中图分类号:G42文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)05-0161-02

1工程造价课程的发展瓶颈

在实际的工程造价课程教学中,学生由于缺乏空间想象,对工程结构没有感性认识,无法理解抽象的理论,给教师教学及学生学习带来了瓶颈。因此,我们希望通过虚拟仿真系统来解决传统工程造价教学中存在的种种弊端。在教学中使用仿真技术,可以充分调动学习者的感觉和思维器官,使所观察的事物栩栩如生地展现在面前,任学习者正面、侧面、反面仔细观察仿真技术的发展被认为是解决传统工程造价教学瓶颈的一把利器。

本文正是从当前工程造价教学的基本情况以及教学难点出发,将仿真技术引入到开发工程造价教学软件的过程中。本研究选择隧道工程作为研究的案例,通过利用目前比较成熟的计算机模拟仿真技术,为老师和学生提供一个模型展示平台。

2模拟仿真技术的应用的效果

模拟是指用一个数据处理系统,来全部或部分地模仿某一数据处理系统,使得模仿的系统能像被模仿的系统一样接受同样的数据,执行同样的程序,获得同样的结果。有时也简称为仿真,是用模型(物理模型或数学模型)来模仿实际系统,代替实际系统进行实验和研究,是产品设计和制造中的常用技术手段。

从国内外职业教育专业信息化可以看出,模拟仿真技术具有先进、便捷、安全等优点,仿真教学系统向工程类职业学校提供了培训学生的高技术工具,将专业课程和实习环节相结合,培养学生了解生产操作、熟悉生产原理的能力,提高了学生动手操作的兴趣与水平。以较少的投入满足了学生的实践需要。许多专业课程由于受到设备、场地和经费等条件的限制,可以选择采用模拟仿真技术。但模拟仿真技术应用于工程造价课程教学实践的研究很少,可参考的研究成果几乎没有。

3研究方法

3.1 文献研究法在研究中,通过对多种学习资料的阅读、分析,了解到了当前研究的发展状况,为论文的撰写奠定了必要的理论基础。

3.2 个案研究法在研究中,通过具体的案例,对工程造价教学进行研究,发现问题、解决问题、优化教学策略,设计教学软件开发方案,最终完成系统的设计与开发。(图1)

4模拟仿真技术在造价教学中的应用

重点是构建土木工程中公路、桥梁、隧道的立体全景展示。在三维仿真动画展示过程中,可自由控制观看角度及画面缩放,配合实景照片,效果直观。施工流程部分以简单的工程施工3D动画,配以实景图片及施工工艺文本说明,使学生能更直观地了解工程施工的流程步骤。公路、桥梁、隧道的分解结构模块通过点击结构图中的交互热点,显示该局部结构的名称、所在位置以及该结构的详细说明窗口,其中包含局部结构3d展示、工程量复核、定额、工程图纸。为了满足课堂教学的需要,支持文本和图纸的缩放、自由拖动功能,以增强课堂教学实际效果。人性化的人机交互界面及流程分类设计,学生在课余时间也能通过简单直观的软件操作进行学习。选题立足于公路工程造价专业,重点在于利用该模拟仿真技术将造价及工程量复核等内容更加形象地展示出来,使课程的实效性更强(表1)。

5隧道工程案例

在传统课程教学中,教师都会按照既定的教学过程来实施教学活动,那么在仿真公路系统中,学习者的学习活动应当如何开展?隧道模型概述为由以下几个部分:

5.1 用户界面呈现在工程仿真系统中,学习者必须是通过用户界面与仿真系统进行交互。因此,构建和谐友好、方便操作、逼近工程实体虚拟系统要解决的首要问题。仿真系统的真实性可以丰富学习者在虚拟情境中的体验,方便性主要表现在学习中按照学习者的进度,适时的为其提出指导性建议(图2)。

5.2 仿真情景设计仿真系统要依据学习者的经验、知识背景及需求,呈现具体的公路工程、桥梁工程、隧道工程等信息。设计工程实例,仿真场景和工程对象,通过情境设计,以激发学习者的兴趣(图3)。

5.3 工程造价数据分析通过仿真系统的现象观察,具体进行工程造价结果的分析,处理工程数据,并根据反馈信息及时调整策略,这有助于提高学习者对造价编制过程的反应能力以及对因果关系的敏感性。该过程中须关注在工程内容的一致性、工程过程的交互性等问题(图4)。

6实用价值和重要的现实意义

6.1 课件制作方法的探索使用直观的设计方法取代繁琐的传统编程式的课件制作,老师把更多精力放在课程本身的教学设计上,只需根据实际教学需求,设计课件,向学生展示工程结构;体现新一代课件的广阔应用前景。

6.2 促进学生探索性的学习现在的教学所采用的方法比较单一,学生在上课中往往很被动,面对各种各样的公路、桥梁、挡土墙,结构物感觉一片茫然,老师怎么说,学生就照着怎么做。很多时候上课只停留在不动脑的机械劳动阶段,达不到提高学生动手能力的目的,这样的知识传递过程较为单调,效果也不明显。在仿真平台上,学生可以摆脱了原有模型设备条件的约束,在更形象的知识领域内自主探索,促进了学生创新意识和创新能力的培养。

6.3 降低了各类开支费用工程仿真系统降低了科研成本,节省研究经费,并能够充分发挥现有计算机技术、,提高使用效率。

7论文的研究成果

本论文结合教学和国内外虚拟仿真技术在教学中的应用研究现状,结合具体的学科课程,在大量阅读国内外文献和充分调研的基础上,对虚拟仿真软件的设计与开发进行研究,分析了教学软件开发的理论基础和原则,借助三维虚拟建模和交互功能的关键技术设计并开发了仿真教学软件。具体研究成果如下:①研究虚拟仿真的原理、特点等内容,结合工程仿真系统的设计原则,开发出针对工程造价教学的仿真教学软件。②研究和分析了虚拟三维模型和交互功能实现的关键技术,利用关键技术进行虚拟场景的创建和渲染。③以隧道工程为案例,借助虚拟仿真技术设计和开发工程造价教学软件。

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