（1）施工实训的目的

本实训属于土木工程、港口航道与海岸工程专业的《生产实习》实践教学的一部分，通过土建工程施工实训，使学生：

1）了解围海造陆、软基处理、基坑工程的施工工艺。

2）掌握土建工程的施工工艺和施工技术。

3）熟悉土建施工的相关设计和计算。

4）了解建筑结构的构造组成。

（2）虚拟仿真实训的目的

本虚拟仿真实训项目以江苏海洋大学工程训练中心综合楼的建造过程和连云港某港口建设为开发蓝本，展示了单层工业厂房和多层框架，这两种典型建筑结构的完整施工工艺和建筑构造，完成了本科必修的知识学习和技能实训。并且增加了学科前沿和地方特色的相关知识和技能学习，作为本科教学的选修内容和有益拓展。

1）虚拟仿真实训的意义——能实不虚

目前传统的现场施工实训教学中普遍存在如下问题：

a）现场施工实训无法做到“面面俱到”，教学周期不能覆盖施工工艺全过程。土建施工周期长达几年，而学生施工实训只有一个多月，所以学生在实习期无法接触整个施工过程，实训内容受到工程进度的制约。实验实训内容无法涵盖全部教学目标及内容。

b）现场施工实训无法做到“时时掌控”，教学质量控制和安全管理困难。受到工地安全条件等制约，一个施工现场一般只能接纳3到5名学生，所以现场实训只能以分散的方式进行，这就对教学质量控制和安全管理造成了客观困难。

c）现场施工实训无法做到“人人过关”，教学效果评价和考核方式有待改进。实训教学的重点在于过程，所以难以从最后的实训报告中完全反映学生的学习效果。

而虚拟仿真施工实训则不受时间、空间、资源的限制，可以很好地弥补上述问题。

2）虚拟仿真实训的实施——虚实互补

本虚拟仿真实训项目共包括VR端和Web端二个版本,正在开发手机端。包含虚拟施工、虚拟漫游、虚拟设计和虚拟考核4种学习模式。

本施工实训课程通过课堂教学（ VR 中心操作VR端）、课外教学（网络远程操作Web端）、现场实训（施工现场操作）,三个教学环节有机结合，实现了课内实训与课外实训、虚拟实训与现场实训相互补充，改变了传统实训的教学模式，以达到教学内容全面覆盖、技能操作人人动手、教学质量控制和学习效果评价显著改善的目标。

实验原理

展示了单层工业厂房和多层框架，这两种典型建筑结构的完整施工工艺和建筑构造，完成了相关知识学习和操作实训，

1）结合虚拟仿真环境下的漫游参观，并对提示框内知识点的学习和测验，认识建筑结构的构造组成，重点为构件作用、构造关系、内部构造。

2）结合虚拟仿真环境下的互动操作，并对提示框内知识点的学习和测验，掌握土建工程的施工工艺，重点为施工步骤、施工要点、质量控制，检验标准。

3）结合虚拟仿真环境下的实践训练，并对提示框相关工艺的设计和计算，熟悉土建施工的设计计算，重点为土方调配、模板设计、钢筋翻样、配料计算。

知识点：共 24 个

本实训教学环节涉及的知识点具体包括：

（1）了解围海造陆、软基处理、基坑工程的施工工艺。

了解沿海软土地区特有的爆破挤淤围堰、软基处理、深基坑支护等学科前沿和地方特色等选修内容，作为本科学习的良好外延。

（2）掌握土建工程的施工工艺和施工技术。

在理解土建工程的施工工艺原理、操作技术和机械选用等理论知识的基础上，通过实训进一步掌握施工现场各工种的施工方法和施工工艺，质量检查项目、检查方法和检查标准。了解分部分项及工序检查程序和方法。在理解结构施工的基本步骤和方法的理论知识基础上，通过实训具备初步的现场施工操作能力。

1）施工工艺：（单层厂房）

按照单层厂房的施工工艺，通过交互性操作的方式完成工程结构的施工全过程。

a）独立基础：场地平整---基坑开挖---基底垫层---绑扎基础钢筋---支基础模板---浇砼---养护---拆模板。

b）承重结构：吊装中列柱/边列柱（安装无先后顺序）---基础梁---支撑---吊车梁---屋面梁---檩条---屋面板---天窗架---天窗面板---天窗框---天窗窗户---天窗梯。

c）围护结构：外墙---圈梁---檐口---门框---窗户---门---散水---坡道。

2）施工工艺：（多层框架）

按照多层框架的施工工艺，通过交互性操作的方式完成工程结构的施工全过程。

a）桩基础：场地平整，竖立打桩机，吊装第一段桩，打桩，吊装第二段桩，接桩，打桩，基坑开挖，破碎桩头，承台模板，绑扎承台钢筋和预埋柱钢筋，浇砼，养护，拆模板。

b）承重结构：继续绑扎柱钢筋（至全柱高），支桩模板，外加柱箍，支脚手架，支梁和柱的底模，绑扎梁和柱钢筋，支梁柱的侧模，浇筑，养护，拆侧模板，拆脚手架，拆底模板。。。重复第二层，第三层......至顶层屋面。

c）围护结构：砌筑墙体，安装门窗，砌筑女儿墙，做屋顶面层（防水保温面层），做每层楼地面的装饰面层，散水，台阶或坡道

（3）熟悉土建施工的相关设计和计算。

主要包括土方量调配、土方运输车辆的配备、钢筋下料、混凝土配合比设计等

（4）了解建筑结构的构造组成。

在理解房屋建筑构造的理论知识基础上，通过实训进一步直观理解建筑构造组成和各构的作用。

如单层工业厂房排架结构的组成，主要由承重构件、维护构件和其它构件三部分组成，这三部分具体的构件组成。排架结构中各构件的作用

（1）实验教学方法

以江苏海洋大学工程训练中心综合楼的建造为例，通过虚拟仿真实训项目展示了单层工业厂房和多层框架，这两种典型建筑结构的完整施工工艺和建筑构造。完成相关知识学习和操作实训。并且增加了学科前沿和地方特色的相关知识和技能学习，作为本科教学的选修内容和有益拓展。

该实训课程采用“虚实互补”的教学方法，包括三个教学环节：

1）课堂教学（ VR 中心）——VR端虚拟仿真，在VR中心体验沉浸感极强的虚拟仿真实训教学。

2）课外教学（网络远程）——Web端虚拟仿真，学生利用电脑或手机远程访问虚拟仿真实训项目，完成实训内容的预习，练习和考核。

3）现场实训（施工现场）——现场实际操作，学生在施工现场完成规定的施工技能操作，并且“拍照录像”，作为实训报告的重要部分。

由上述三部分成绩构成课程的总评成绩如下 ：

总评成绩=课堂成绩20%+课外成绩30%+现场成绩50%

三个教学环节有机结合，实现了课内实训与课外实训、虚拟实训与现场实训相互补充，改变传统实验实训的教学模式，明显提高了实验实训课程的教学效果。

（2）实验方法

在软件操作界面的右上角排列了全部的学习按键，包含虚拟施工、虚拟漫游、虚拟设计和虚拟考核4种学习模式。

1）虚拟施工：采用交互式操作的方式，通过闪烁的黄色箭头，引导学生一步步地完成装配施工全过程。伴随施工进程，右侧文本框同步显示对应的施工要点、检查方法和验收标准等知识。

2）虚拟考核：包括操作考核和知识考核两部分

a）操作考核:与虚拟施工类似，但是没有闪烁箭头的引导提示，要求学生独立地手工完成构件的装配施工，考核学生对施工操作流程的熟练理解。系统在左上角自动评定操作成绩。

b）知识考核;在每一步施工工序中，点击”虚拟考核”按钮都会弹出相应的选择题或判断题，系统自动计分。

3）虚拟设计：在施工过程中，弹出设计框，学生可自主选择施工参数，系统给出不同的施工结果与方案。

4）虚拟漫游：基于3D技术实现建筑物的虚拟漫游和虚拟拆解，可更直观地了解相关建筑构造。

此外，项目还可上传典型工程案例的影像资料，以及相关标准规范供学习。

（3）学生交互性操作步骤说明：

主要设计了三类交互式操作，至少有 34 步：

1）单层厂房的装配式施工操作（28步交互性操作）

采用交互式操作的方式，学生一步步地选择不同的预制构件搭建出一个完整的厂房，完成排架结构的装配施工全过程。在“虚拟施工”中通过闪烁的黄色箭头引导学生操作学习，而在“虚拟考核”中取消闪烁箭头的引导提示，要求学生独立完成构件的装配施工，系统在左上角实时评定操作成绩。

其交互性操作步骤共分为28步：

单层厂房虚拟仿真施工过程的交互性操作可分为三个阶段：

a）杯口独立基础：场地平整---基坑开挖---基底垫层---绑扎基础钢筋---支基础模板---浇砼---养护---拆模板。

b) 上部承重结构：吊装中列柱/边列柱（无先后顺序）---基础梁---支撑---吊车梁---屋面梁---檩条---屋面板---天窗架---天窗面板---天窗框---天窗窗户---天窗梯

c）围护结构：外墙---圈梁--- 檐口---门框---窗户---门---散水---坡道。

2）虚拟设计（4种交互性操作）

在施工过程中，弹出设计框，学生可自主选择施工参数，系统给出不同的施工结果与方案，保证了每个学生得到不同的计算结果和施工方案。主要包括土方量调配、土方运输车辆的配备、钢筋下料、混凝土配合比设计等四种交互式操作。

a）土方量调配：某土方工程施工中，学生可以自行设定预定挖方量、土的Ks、Ks等参数，从而设计出不同的实际需运走的土方量，得到不同的施工方案。

b）土方运输车辆的配备：在土方运输过程中，学生可以自行设定运输距离、运输车辆的类型，再根据施工现场的实际状况，选择不同的装满一车土的时间、运输车辆掉头时间，系统则给出不同运输车辆配备方案。

c）钢筋下料：在钢筋工程施工中，学生可以自行选择钢筋的外包尺寸、两端弯钩增加值、量度差值等参数，从而不同的钢筋下料长度。

d）混凝土配合比设计：在浇筑混凝土前，学生根据现场实测的砂子含水量、石子的含水量，对实验室给出的混凝土配合比进行调整计算，从而设计出不同的施工配合比，并以此计算出混凝土中水泥、砂、石、水等材料的用量，

3）虚拟澷游（2种交互性操作）

基于3D技术实现两种功能：一是建筑物内外环境的虚拟漫游，二是建筑构件的虚拟拆解，可直观地了解相关建筑构造。用户不仅可以学习构件的外部拆解，还可以直观看到构件内部的钢筋布置情况，充分体现了虚拟仿真的技术优势。