一、建設(shè)背景
1.行業(yè)背景
中國經(jīng)濟的迅速發(fā)展催生建筑行業(yè)的日新月異，建筑企業(yè)的競爭加劇對建筑人才的需求以及人才質(zhì)量的要求。建筑企業(yè)不同于一般的生產(chǎn)制造型企業(yè)，產(chǎn)品及生產(chǎn)過程有其特殊性——工程項目涉及的范圍廣，流動性較大且屬性單一。這些特性決定了建筑行業(yè)有著很強的實踐性，建筑方向的人才培養(yǎng)也有其應(yīng)用型技能需求的特殊性。根據(jù)教育部、建設(shè)部組織進行的行業(yè)資源調(diào)查報告，建筑技術(shù)人才短缺突出表現(xiàn)在建筑工程施工（含市政工程施工）、建筑裝飾、建筑設(shè)備和建筑智能化等專業(yè)領(lǐng)域，迫切需要建筑類院校培養(yǎng)適應(yīng)市場需求的應(yīng)用型人才。
與此同時，人才需求及科技發(fā)展也推動教育工作的轉(zhuǎn)型改革，教育信息化成為教育改革的趨勢。
2010年7月29日《中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010－2020年)》正式全文發(fā)布。其中，把“加快教育信息化進程”單獨列為一章，并列為十大項目之一重點推進。2012年3月13日，教育部印發(fā)個《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃》，明確了全國教育信息化事業(yè)今后十年的行動綱領(lǐng)和路線圖。同年5月，出臺了《教育部關(guān)于加快推進職業(yè)教育信息化發(fā)展的意見》。2014年，教育部工作指出要培養(yǎng)高素質(zhì)勞動者和技術(shù)技能人才，開展專業(yè)教學(xué)標準培訓(xùn)，辦好職業(yè)院校教學(xué)信息化、技能大賽。2015年，教育部印發(fā)《2015年教育信息化工作要點》的通知，工作目標中明確指出優(yōu)質(zhì)教育資源開發(fā)與應(yīng)用深入推進。
2.教育背景
建筑工程類專業(yè)培養(yǎng)面向建筑類企業(yè)，具有崗位職業(yè)能力和綜合素質(zhì)的一線高技能人才。建筑工程技術(shù)的技能訓(xùn)練不同于電子、機械等技能點存在并列或漸進關(guān)系，它要求學(xué)生的基本實踐能力、操作技能和專業(yè)技能、綜合技能是作為一個整體存在的。日常教學(xué)中人為將各項技能割裂開來作為不同的課程或?qū)嵱?xùn)項目，勢必導(dǎo)致前后脫節(jié)，學(xué)生無法將前后技能點融會貫通，出現(xiàn)理論基礎(chǔ)良好但實際應(yīng)用能力低的情況。
同時，建筑工程技術(shù)類專業(yè)的頂崗實習(xí)、實訓(xùn)也受到建筑企業(yè)客觀條件的限制，建筑企業(yè)施工地點（流動性）、施工進度（階段性強且階段周期長）、施工場地（作業(yè)面狹小，如井道施工及安裝尤為突出）、施工安全（多為高空等作業(yè)，施工機械種類和數(shù)量眾多）等諸多因素影響。
而各學(xué)校學(xué)生實習(xí)、實訓(xùn)多停留在施工階段工序的認知實習(xí)階段，不能達到訓(xùn)練崗位技能目的，有效專業(yè)技能訓(xùn)練的缺乏使得學(xué)生無法在畢業(yè)前真正地頂崗實習(xí)、實訓(xùn)，難以做到學(xué)生畢業(yè)零距離就業(yè)，大大影響了院校人才培養(yǎng)與企業(yè)人才需求的及時對位。
二、建設(shè)目標
軟件將通過綜合理論和實踐的方式，使學(xué)生全面了解整個建設(shè)項目所經(jīng)歷的各個階段，重點掌握建筑施工過程中主要分部、分項工程的施工技術(shù)和施工管理，培養(yǎng)學(xué)生組織建筑施工的能力及獨立分析和解決建筑施工中有關(guān)施工技術(shù)、施工管理問題的基本能力；同時注重培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德、安全質(zhì)量意識。
軟件通過虛擬技術(shù)的運用以及開放式管理的方式，填補中高職及本科院校學(xué)生信息化教學(xué)資源與實踐操作渠道資源的匱乏，將學(xué)校教學(xué)方式轉(zhuǎn)化成為以學(xué)生為中心的教學(xué)模式。
軟件任務(wù)設(shè)置根據(jù)學(xué)生將來在施工員、資料員、安全員、測量員等崗位上所從事的建筑識圖、建筑結(jié)構(gòu)、建筑施工技術(shù)、建筑施工組織設(shè)計、建筑工程計量與計價、建筑項目管理等工作任務(wù)來確定。軟件按照崗位技能要求，建設(shè)包括虛擬工程項目、虛擬場景以及虛擬設(shè)備、企業(yè)生產(chǎn)工具、生產(chǎn)對象、生產(chǎn)場景、基地管理制度等實踐教學(xué)資源，改變以往學(xué)生實訓(xùn)渠道匱乏、實訓(xùn)器材有限的狀況。通過虛擬化、立體化、結(jié)構(gòu)化展示，實現(xiàn)學(xué)生在三維空間的游走；同時通過趣味性的技能操作，讓教學(xué)知識點深入淺出的被學(xué)生掌握，培養(yǎng)更好的專業(yè)技能，增強崗位核心競爭力。
同時，以多種形式的教學(xué)資料、教學(xué)信息，以及能動性的課程內(nèi)容安排，打破現(xiàn)實空間、時間、環(huán)境、資金等等客觀因素的限制，實現(xiàn)教師輕松安排教學(xué)中所需的任何實踐操作內(nèi)容；通過任務(wù)設(shè)置、系統(tǒng)自動考核、數(shù)據(jù)自動分析，讓教師時間得到學(xué)生技能掌握情況的信息反饋，更好的調(diào)整教學(xué)重點與教學(xué)方式，提升教師實踐教學(xué)效率。
通過軟件的整體設(shè)計，為學(xué)生提供全時段的理論與實踐學(xué)習(xí)資源，幫助學(xué)生提升崗位核心競爭力；為學(xué)校提供新的理實一體化教學(xué)模式，進一步建設(shè)成為信息化教學(xué)示范點；同時，讓院校與企業(yè)在人才培養(yǎng)上實現(xiàn)雙向互助，終提升學(xué)校教育的社會服務(wù)能力。
三、建設(shè)思路
軟件以專業(yè)崗位技能為主線，將整個建設(shè)項目的實施過程貫穿到課程中來，通過系統(tǒng)性實訓(xùn)項目的訓(xùn)練，使學(xué)生掌握進入工作崗位后的主要專業(yè)技能。
軟件以深化學(xué)校教學(xué)與實踐相結(jié)合的人才培養(yǎng)模式為指導(dǎo)方向，對施工全過程進行具象呈現(xiàn)，通過虛擬技術(shù)緊扣專業(yè)特色、直擊教學(xué)難點，實現(xiàn)多維仿真和真實場景模擬，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性；通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)輔助學(xué)生答題練習(xí)并及時鞏固知識，實現(xiàn)單人訓(xùn)練、多人競賽和互動交流，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性；通過數(shù)據(jù)庫技術(shù)跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)軌跡，實現(xiàn)學(xué)生知識點掌握情況的統(tǒng)計與分析，提高教學(xué)評價的科學(xué)性。
1.以“學(xué)以致用，崗位要求與技能訓(xùn)練有機結(jié)合”為理念
軟件內(nèi)容設(shè)置以“學(xué)以致用，崗位要求與技能訓(xùn)練有機結(jié)合”為理念，將真實的工程項目按照建設(shè)程序劃分成設(shè)計、招投標、施工、竣工驗收等全方面的實訓(xùn)項目，體驗施工員、資料員、安全員、測量員等崗位上的工作要領(lǐng)，系統(tǒng)地訓(xùn)練需要掌握的各項方面的基礎(chǔ)理論和專業(yè)技能，實現(xiàn)學(xué)做合一。
2.解決傳統(tǒng)教學(xué)弊端，實現(xiàn)立體化的教與學(xué)
建筑工程全過程模擬仿真實訓(xùn)軟件的建設(shè)，著重規(guī)避傳統(tǒng)教學(xué)的弊端，引導(dǎo)學(xué)校進行優(yōu)質(zhì)教學(xué)。通過虛擬仿真技術(shù)實現(xiàn)三維仿真形式的立體化教學(xué)，讓學(xué)生漫游走動在虛擬的工程空間中，改變傳統(tǒng)教學(xué)中生硬灌輸?shù)姆绞?，解決傳統(tǒng)教學(xué)存在的理論課堂過于抽象和生硬，實訓(xùn)操作難以演示，施工細節(jié)無法透徹理解，教學(xué)方法與實際工程案例較難結(jié)合的弊端，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性。
3.融入數(shù)據(jù)反饋機制，實現(xiàn)教學(xué)安排科學(xué)性
建立數(shù)據(jù)管理與反饋功能，實現(xiàn)教學(xué)安排的規(guī)范性及教學(xué)信息反饋的搜集，以便合理調(diào)整教學(xué)進度與方式。通過資源、課程的管理，讓專業(yè)教師實現(xiàn)個性化、針對性的課程安排和設(shè)置；通過練習(xí)、考試、經(jīng)驗積分的信息掌握，實現(xiàn)教學(xué)成果的考察及數(shù)據(jù)信息反饋搜集。
4.軟件應(yīng)用開放性架構(gòu)，實現(xiàn)信息化教學(xué)資源的互通
增加軟件應(yīng)用的開放性，實現(xiàn)與校園信息化資源實現(xiàn)無縫對接，拓寬學(xué)校信息化教學(xué)資源應(yīng)用的便捷性。在實現(xiàn)軟件對接與架構(gòu)后，師生可通過其它登錄入口進入操作軟件；同時，軟件操作過程中可調(diào)用其它通道的資源，實現(xiàn)信息化教學(xué)資源的互通互用。
四、建設(shè)內(nèi)容
1.軟件概述
建筑工程全過程模擬仿真實訓(xùn)軟件以一套真實的圖紙為藍本，以建筑物施工流程為主線，施工工藝為內(nèi)容，通過虛擬三維技術(shù)，對整個建筑工程全過程進行模擬仿真展示。通過打破傳統(tǒng)的學(xué)科理論體系，以學(xué)生為中心，基于實際工程項目全過程，通過虛擬仿真技術(shù)模擬實際工程案例，搭建學(xué)生工程整體性學(xué)習(xí)實訓(xùn)的虛擬現(xiàn)實場景。同時，通過工程建造與實施過程中各崗位角色和任務(wù)的設(shè)置，讓學(xué)生了解并實踐施工過程中各個角色的工作內(nèi)容，確保學(xué)生在掌握整個工程項目進程的基礎(chǔ)上，具備工程建設(shè)全過程的綜合能力。
2.軟件架構(gòu)
軟件整體按照工程建造的過程分為“施工前準備”“施工進行中”“竣工驗收”三大階段，通過崗位工種的預(yù)設(shè)，實現(xiàn)師生自主選擇，多角色扮演，掌握施工過程中各個角色的工作內(nèi)容。從施工準備開始到項目竣工，全面模擬真實工程建造全過程。
(1)施工前準備
項目施工前，需先了解施工前的一些準備工作。系統(tǒng)通過與npc對話接受任務(wù)并處理任務(wù)，完成任務(wù)后繼續(xù)接受任務(wù)，從任務(wù)中了解施工前準備的內(nèi)容，通過自身體驗，熟悉整個過程，增強自身的記憶。
施工前準備包含以下內(nèi)容：
a) 招投標模擬實訓(xùn)。
b) 施工準備有關(guān)的模塊進行仿真模擬。
① 技術(shù)準備仿真模擬
?、?施工現(xiàn)場準備仿真模擬
?、?物資準備仿真模擬
?、?施工隊伍淮備仿真模擬
?、?下達作業(yè)計劃或施工任務(wù)書仿真模擬
c) 申請開工報告仿真模擬
(2)施工進行中
按照工程建造流程，施工過程依次為地基工程、主體工程、屋面工程、裝飾工程，操作時分施工員、安全員、質(zhì)檢員、資料員、材料員五大員角色，讓操作者分角色體驗學(xué)習(xí)具體的操作項。
當(dāng)任務(wù)開始時，系統(tǒng)操作分兩種模式進行，一、進入前選擇固定角色，進入任務(wù)后就只操作此角色需操作的部分，其他角色的工作都已動畫的形式帶過；二、進入時不帶角色，通過與五大員導(dǎo)師對話接受任務(wù)并處理任務(wù)，一個導(dǎo)師的任務(wù)完成后，系統(tǒng)會提示點擊下一個導(dǎo)師接受任務(wù)，通過接受導(dǎo)師的任務(wù)使自己變換不同的角色，整個任務(wù)通過五大員角色整合到一起。
(3)竣工驗收
項目竣工后，需了解竣工后的一些驗收工作。系統(tǒng)通過與npc對話接受任務(wù)并處理任務(wù)，完成任務(wù)后繼續(xù)接受任務(wù)，從任務(wù)中了解竣工后驗收的內(nèi)容，通過自身體驗，熟悉整個過程，增強自身的記憶。
竣工驗收包含以下內(nèi)容：
a) 工程竣工預(yù)驗收
b) 工程竣工驗收外圍工作
承包商
監(jiān)理公司
勘察單位
設(shè)計單位
建設(shè)單位
c) 竣工驗收具體程序
3.功能特色
?。?）“項目導(dǎo)向”的教學(xué)內(nèi)容
建筑施工技術(shù)全過程仿真實訓(xùn)軟件打破傳統(tǒng)的學(xué)科理論體系，以學(xué)生為中心，基于實際建筑工程項目全過程，以典型工作任務(wù)作為載體實施完整的建設(shè)項目，將平時教學(xué)的碎片知識進行整合，實現(xiàn)理論與實踐的結(jié)合，打通了各課程的知識壁壘，做到融會貫通，提高學(xué)生解決實際問題的綜合能力。
?。?）打破了時間與空間的限制
軟件包含工程施工準備到竣工驗收的全過程，學(xué)生能夠在短時間內(nèi)體驗整個工程項目，建立工程全局觀，為實訓(xùn)教學(xué)帶來更多可能性。
?。?）多角色體驗工程推進全過程
在完整項目施工中，有施工員、安全員、質(zhì)檢員、資料員、材料員五大員角色體驗，學(xué)生可以體驗多種施工角色，了解各角色在施工中的作用，對工程項目中各崗位工種的工作任務(wù)有全面的認識。
?。?）游戲互動任務(wù)，實現(xiàn)趣味學(xué)習(xí)
通過三維游戲化模擬施工過程，以及關(guān)卡環(huán)節(jié)的設(shè)計，將學(xué)習(xí)任務(wù)轉(zhuǎn)化為“趣味關(guān)卡”，學(xué)生能夠在趣味任務(wù)中掌握施工方法、施工要點等專業(yè)知識。系統(tǒng)實現(xiàn)記錄并分析學(xué)生操作步奏，提高學(xué)生積極性的同時，提高軟件的教學(xué)適用性。
?。?）可拓展應(yīng)用于多個方向的軟件
作為包含建筑工程全過程的教學(xué)實訓(xùn)軟件，在一體化全過程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，能夠配合其它多種建筑軟件的應(yīng)用，強化專業(yè)學(xué)習(xí)。
五、預(yù)期效果
1.立體化教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量
建筑工程全過程模擬仿真實訓(xùn)軟件應(yīng)用三維仿真技術(shù)，實現(xiàn)對施工操作和施工細節(jié)的立體化展示，改變傳統(tǒng)教學(xué)中理論抽象的弊端，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。通過趣味性的技能操作，讓學(xué)生深入理解教學(xué)內(nèi)容中的重點難點，提升學(xué)校教學(xué)水平。
2.豐富教學(xué)資源，推動學(xué)生自主學(xué)習(xí)
軟件集中包含了豐富的信息化教學(xué)資源，包括視頻、圖片、文檔等，學(xué)生可以整體性全面應(yīng)用。同時，學(xué)生可以利用系統(tǒng)功能預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)鞏固課堂內(nèi)容，通過趣味性的技能操作，虛擬化、立體化、結(jié)構(gòu)化的反復(fù)實踐教學(xué)難點。
3.實現(xiàn)資源互通，促進專業(yè)及學(xué)校信息化建設(shè)
軟件可以實現(xiàn)與其他數(shù)字化校園資源的無縫對接，拓寬了學(xué)校信息化教學(xué)資源應(yīng)用的便捷性，完善了專業(yè)以及學(xué)校教育信息化設(shè)施的建設(shè)。
4.深化校企合作，提高社會服務(wù)能力
軟件教學(xué)，操作便捷，具備服務(wù)于企業(yè)社會人員的能力，可以通過舉辦企業(yè)員工技能學(xué)習(xí)培訓(xùn)等活動的形式，使學(xué)校參與到對企業(yè)進行技術(shù)支持的工作中去，實現(xiàn)校企互助、共建共享的資源開發(fā)利用模式。
六、軟件運行環(huán)境
硬件環(huán)境
客戶機基本配置：
CPU：≥Intel酷睿i3以上
內(nèi)存：≥4GB以上
硬盤：至少100G閑置空間 (根據(jù)采購模塊數(shù)量定)
獨立顯卡：≥GTX650或者HD4890以上
聲卡：支持多聲道音箱或耳機
網(wǎng)卡：≥100Mbps以上網(wǎng)卡
顯示器：支持1024x768或以上分辨率
電源：≥400W
其它：支持網(wǎng)絡(luò)同傳和硬盤還原保護
服務(wù)器基本配置：
產(chǎn)品類型：服務(wù)器，機架式
CPU：≥ 英特爾 至強E5-2407 v2以上
CPU系：≥至強處理器E5系列,Intel
內(nèi)存類型：LV-rdimmDDR3 1600內(nèi)存，可擴展
內(nèi)存：≥8G
硬盤類型：支持熱插撥3.5寸硬盤（7200轉(zhuǎn)），可擴展
硬盤：≥1TB，可擴展（至少備用一個硬盤）
磁盤陣列:支持RA 0/1/10/5
網(wǎng)卡：集成雙口高性能千兆以太網(wǎng)卡，支持高性能四口千兆企業(yè)級網(wǎng)卡或萬兆網(wǎng)卡
電源：高能效80PLUS單電源，兼容交直流輸入。
功率：≥800W
光驅(qū)：DVD-RW
軟件環(huán)境
服務(wù)端基本配置：
操作系統(tǒng)：Windows Server 2008 R2標準版及以上，推薦使用64位版本
數(shù)據(jù)庫：SQL Server 2005/2008 R2標準版及以上，推薦使用64位版本
客戶端基本配置：
操作系統(tǒng)：Windows7旗艦版，
系統(tǒng)架構(gòu)
教學(xué)軟件應(yīng)采用“客戶機/服務(wù)器”（Client/Server ，簡稱C/S）的軟件架構(gòu)。教學(xué)平臺應(yīng)采用“瀏覽器/服務(wù)器”（Browser/Server ，簡稱B/S）的軟件架構(gòu)。軟件及平臺的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)能夠同時支持廣域網(wǎng)（Internet）、局域網(wǎng)、校園網(wǎng)等不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
軟件及平臺在架構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)充分考慮相關(guān)功能模塊的二次開發(fā)需求，確保采用模塊化的架構(gòu)設(shè)計，以保證相應(yīng)開發(fā)模塊的通用性、可配置性、可維護性、可推廣性的設(shè)計要求。
施工工藝虛擬仿真實訓(xùn)軟件模塊詳表：
1.分部工程
2.子分部工程
3.分項工程
4.土建施工準備
5.施工準備
6.地基與基礎(chǔ)
7.無支護土方
8.放坡開挖施工（明排水）
9.土方開挖
10.降水工程
11.輕型井點降水施工
12.深井降水施工
13.有支護土方
14.土釘支護施工
15.地下連續(xù)墻施工
16.型鋼水泥土攪拌墻施工
17.鋼筋混凝土支撐工程
18.管溝支撐
19.地基處理
20.地基處理和基礎(chǔ)
21.樁基工程
22.預(yù)應(yīng)力管樁施工（靜壓法）
23.預(yù)應(yīng)力管樁施工（錘擊法）
24.鉆孔灌注樁施工
25.沉管灌注樁施工
26.人工挖孔樁施工
27.樁基礎(chǔ)工程質(zhì)量檢測
28.基礎(chǔ)工程
29.獨立基礎(chǔ)施工
30.條形基礎(chǔ)施工
31.箱型基礎(chǔ)施工
32.筏板基礎(chǔ)施工
33.毛石基礎(chǔ)工程
34.承臺施工
35.基礎(chǔ)墊層施工
36.基礎(chǔ)底板鋼筋施工
37.基礎(chǔ)底板模板施工
38.基礎(chǔ)底板混凝土澆筑施工
39.地下防水工程
40.地下室外墻防水施工
41.地下室防水混凝土施工
42.水泥砂漿防水層施工
43.金屬板防水施工
44.基礎(chǔ)底板防水施工
45.主體結(jié)構(gòu)
46.混凝土結(jié)構(gòu)工程
47.柱模板施工
48.柱鋼筋施工
49.梁模板施工
50.梁鋼筋施工
51.板模板施工
52.板鋼筋施工
53.剪力墻模板施工
54.剪力墻鋼筋施工
55.地梁鋼筋施工
56.主體混凝土澆筑
57.大體積混凝土澆筑
58.自行車坡道施工
59.樓梯施工
60.預(yù)應(yīng)力混凝土施工（先張法）
61.預(yù)應(yīng)力混凝土施工（后張法）
62.電梯機房施工
63.主體屋面施工
64.人貨梯安裝
65.混凝土構(gòu)件安裝
66.砌體工程
67.磚墻砌筑工程
68.基礎(chǔ)墻、柱、梁施工
69.填充墻施工
70.承重墻施工
71.女兒墻施工
72.砌塊砌筑工程
73.鋼結(jié)構(gòu)工程
74.鋼結(jié)構(gòu)安裝
75.腳手架工程
76.落地扣件式鋼管雙排腳手架
77.落地扣件式鋼管支撐架
78.落地碗扣式鋼管雙排腳手架
79.碗扣式模板支撐架
80.落地門式鋼管腳手架
81.門式鋼管模板支撐架
82.型鋼懸挑腳手架
83.懸挑鋼管腳手架
84.吊籃腳手架
85.附著式升降腳手架
86.卸料平臺
87.起重設(shè)備裝拆工程
88.塔吊裝拆
89.物料爬升機裝拆
90.測量工程
91.水準儀操作
92.經(jīng)緯儀操作
93.全站儀操作
94.施工測量技術(shù)
95.二層測量放線
96.建筑屋面
97.屋面工程
98.卷材防水層施工
99.柔性防水保溫屋面
100.上人保溫屋面施工
101.非上人保溫屋面施工
102涂料防水層施工
103.涂膜防水層施工
104.剛性防水屋面施工
105.瓦屋面
