1:1建筑模型升级方案的研究
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【摘要】现阶段随着1：1建筑模型应用的深入，存在的使用局限性已经逐渐成为困扰教学改革深入的突出问题，尤其是现阶段建筑业新的技术发展迅速，如果模型中不将这些技术体现出来，模型将与学生将来的实际工作脱节，失去了模型的教学展示意义。与此同时，受现阶段新媒体发展的影响，教育行业也逐渐将人机交互系统运用到课堂教学中，在网络技术的环境下开展模型的升级改造，可以将模型搬到课堂，是推动模型利用率的有效措施，同时也是促进教学改革发展的重要举措。
【关键词】1：1建筑模型 交互系统 升级方案
一、引言
1：1建筑模型由我院首创，它的设计与建造为课程形象化教学，提高课堂教学效果起到了关键性的作用，在示范下越来越多的院校建立了建筑实体模型，在不断的发展中实体模型也面临着重大的改革。随着教学改革的深入，传统形式的1：1建筑模型已经不能满足某些教学的需求，教师在设计实际项目时发现原有设计的功能已经不能满足要求，对1：1建筑模型的升级改造势在必行。为此，文章中笔者立足于新教改背景下，对我院的1：1建造模型升级方案进行了分析。
二、1：1建筑模型现状
（一）1：1建筑模型的由来
基于工作过程的项目化改造中，最理想的方法是将项目与实际施工现场结合，但是现实中存在工地不能很好的满足教学的内容进度要求，大量的学生进入现场也会给工地施工管理和安全管理带来困难等诸多问题。为了能将施工现场“搬进”学院，我院教师设计建造了一个能展示建筑节点构造和施工工艺的实体建筑模型―1：1建筑模型，该模型遵照“源于现场、高于现场、确保安全、展示”的原则，模型中有砖混结构、框架结构、框剪结构及钢结构等类型，展示了基础工程、主体工程、屋面工程及装饰工程等300多个节点，每个节点包括建筑材料、施工工艺、质量检验及节点构造等，并同步开发了包含该模型的施工图、施工过程图片与录像、施工工艺流程、施工验收规范等知识信息的多媒体查询系统。
（二）1：1建筑模型需改进之处
1：1建筑模型从建造完成至今已有上百万人次的使用，极大的推动了课程项目化教学改革，取得了巨大的效益。但是随着应用的深入，也反应出一些问题：
（1）当前，建筑行业各种新技术、新工艺、新材料、新规范层出不穷，创新与发展十分迅速。我院1：1建筑模型完工使用以来已经有大量新规范的增加和旧规范的修订，根据国家工程建设标准化信息网的数据统计，从2009年到2014年期间仅工程建设国家标准一项已经颁布实施了114本规范。
（2）1：1模型中原有的一些施工工艺展示已经无法与施工现场对应，以往学生在1：1建筑模型自学碰到问题时可以使用模型内的电脑查询相关节点的工艺，这种方法提供了学生便捷的自学途径，但是也往往会出现学生不知查找哪块内容的问题。
（3）建筑工业化、模块化已经成为共同关注的问题，以工业化的方式重新组织建筑业是提高劳动效率、提升建筑质量的重要方式，也是我国未来建筑业的发展方向。[1]因此，我院师生必须了解这种新模式下的建筑，通过新工艺节点的展示，学生在工作前就能在1：1建筑模型里熟悉模块化施工的特点。
（4）通过对建筑就业市场的调查和毕业生的访谈，消防工程和水电安装工程人才缺口特别多，但是苦于没有在学院内接触过此类工程，学生无法在这些就业前景良好的行业落脚，国家标准《建筑设计防火规范》GB50016-2014经住房和城乡建设部批准，于2015年5月1日起实施，对于消防的要求越来越高。另外，建工分院将开设新的消防工程技术专业，届时将要面临实训场地的问题，因此，在1：1建筑模型原有的基础上配套消防工程和水电安装工程的内容具有强烈的现实需要。
（三）同类模型现状
我院的1：1建筑模型作为专利在全国范围内已经推广，至今已完成了上百所院校的建设，在建造过程中已经应用了最新的规范。但是消防工程、水电安装工程、建筑模块化施工都没涉及。已有些学院的建筑模型已增加了微信交互系统，但是展示的内容比较单一，内容不完整，还可以进一步优化。
三、具体方案设计
（一）四新技术的应用
由于1：1建筑模型主体框架已经建造完成，所以改造主要围绕着细部节点进行，如2015年11月1日开始推广实施的承插式支模架来代替原有的落后的支模架形式，增加粘贴式外墙外保温隔热系统施工技术的展示等15处。另外原有不可改造的钢筋展示，另搭设基于现行规范的钢筋安装质量检验模型，解决了原有模型中钢筋不能全部展示，实训项目无法顺利开展的难题。
（二）虚实一体交互系统的应用
以往在1：1建筑模型的课程教学组织中由于场地的限制，有些学生无法及时直观观察到节点和听清楚教师的讲解内容，使用虚实一体交互系统将很好的解决这个问题。虚实一体化理念是出于人类思维形式、人机世界等范畴中虚实对立统一的考虑而形成的，它以虚拟现实技术为基础，运用计算机对实景进行仿真和模拟，是一种新型的人―机界面方式并正逐步应用于教育领域。建工分院与北京睿格致科技有限公司在2015年5月份进行了深度合作的洽谈，将4D微课系统与1：1建筑模型结合，虚拟仿真1：1建筑模型中各种房屋构造节点模型，配套知识图解和4D微课，以多人在线的形式，学生通过任务式的引导进行情景体验式的互动学习、趣味考核，最终使学生能够掌握各种房屋构造的形式、基本构造做法在虚拟仿真的真实工程建设项目中，学生还可以以个人或者团队的形式扮演建筑员中主要岗位角色，分工协作共同执行各个岗位工作内容，决策不同而决定项目的虚拟施工结果不同，体验真实建筑工程项目施工管理全过程，最终能够使学生熟悉掌握施工管理业务流程、岗位工作内容及方法，提高学生综合职业能力。微信是目前比较流行的即时通讯软件，在教学交互中也起着积极的作用。它的许多新功能使教学交互更加方便快捷，不论是语音对讲功能，还是文字、图片的交互功能，以及微信公共平台的群发分组交互功能，都为教学交互提供了很好的平台。而且微信是基于手机应用的，更加提高了交互的及时性。将4D微课与微信系统进行结合，学生在1：1建筑模型参观学习时，如果需要对某节点进行了解，只要用手机扫描下该节点的二维码，就能迅速了解到施工工艺流程以及配套的参考资料，充分体现了交互的及时性。
（三）建筑工业化的展示
建筑工业化施工可以通过添加微型的构件模型来展示施工节点，并将此类构件与BIM模型结合，让学生能够直观的了解到工业化施工的工艺流程。
（四）消防工程的展示
消防工程可以从设计与施工上双方面进行展示，对原有1：1建筑模型中符合及不符合设计规范的进行统计添加到建筑识图与构造课程中讲解。施工工艺上可以根据现场条件开设孔洞铺设喷淋管道，让学生实际开展项目培养消防施工员。
（五）安装工程的展示
建设工程中设备安装工程通常包括：给水安装；排水安装；电气安装；暖通安装；通信网络系统安装；管道燃气安装；建筑智能安装（楼宇报警系统、火灾报警系统）。根据顶岗实习生的反馈，前四项会经常碰到，因地制宜，1：1建筑模型可以根据这四项进行项目化改造，场地条件完全具备，只要有合适的工具与材料就可以开展实训项目。
四、升级方案实施的可行性
（一）技术可行性
四新技术上我院教师完全有能力完成升级改造，钢筋安装质量检验模型也在近期完成并投入使用，我院与北京睿格致科技有限公司、、绍兴宝业集团、金华华强市政公司、上海聿林建材有限公司等有着良好的合作关系，在4D微课、工业化、消防工程、安装工程的升级上能给予技术支持，北京睿格致科技有限公司还专门来我院参观1：1建筑模型，并以模型中的节点来制作4D微课教学内容。
（二）经济的效益
建筑模型中主要是节点展示，对于四新技术的展示主要是原材与必要的人工，大部分工作可以由课程组教师来完成，如应用新规范的钢筋安装质量检验模型成本在20万元，其余细部改造的费用在10万元以内。为1：1建筑模型量身定做的4D微课交互系统报价为70万元，其余消防工程、安装工程材料的采购可控制在20万元以内，总体升级费用120万元左右，可以以最小的代价实现1：1建筑模型使用效率的最大化。
五、结束语
综上所述，我院的1：1建筑模型由于建造时间较早，在积极推动内涵建设、教学改革上的局限性愈来愈明细。对1：1建筑进行必须的合理的升级，使之成为更完善的实训教学平台，符合在当前我院提高教学质量的要求。
参考文献：
[1]贺灵童，陈艳.建筑工业化的现在与未来[J].工程质量，2013.
[2]孙兵. 基于虚实一体化的高职校内实训基地建设 [J]. 中国轻工教育，2010.
[3]张红艳.浅析微信及微信公共平台在师生教学交互中的应用[J].中国教育技术装备，2014.