建筑材料实验虚拟仿真教学系统
建筑材料课程作为建筑技术、工程造价、工程管理、工程监理专业的一门必修专业基础课,其目的是为学习建筑设计、建筑施工、建筑结构和建筑预决算等专业课程提供建筑材料方面的基本知识,为从事工程实践和科学研究奠定基础。
中高职及本科院校担负着社会高技能人才培养的重担,建筑材料是建筑工程技术专业的职业基础课。通过课程的学习,使学生了解和掌握建筑材料的技术要求、技术性质,能够经济而合理的选用建筑材料和正确使用建筑材料,同时培养学生具备对常用建筑材料的主要技术指标进行检测的能力。建筑材料课程除了培养学生具备建筑材料与检测的知识和能力之外,也为进一步学习建筑识图与构造、建筑结构、建筑施工、建筑工程量与计价等课程提供有关建筑材料的基本知识。
建筑材料课程教学主要通过建筑材料的组成、构造、性能、技术标准、质量检验、储存和保管等方面的知识的讲解,结合在实验室中操作建筑材料专业实验强化对材料性质的学习。
然而,从目前的教学现状来看,理论教学与实践教学的真正结合还存在很大的局限性。理论与实践教学环节中的开放性、可控性、延展性以及信息化应用程度均有待提高。
建筑材料教学系统基于主流三维引擎Unity3d开发,采用MVC结构的开发框架、软件复用思想、资源分离加载模式和资源安全约束。在应用系统开发中可以充分地利用已有的开发成果,消除了包括分析、设计、编码、测试等在内的许多重复劳动,从而提高了软件开发的效率,同时,通过复用高质量的已有开发成果,避免了重新开发可能引入的错误,从而提高了软件的质量和安全。明确软件系统中的构件、连接和约束构成的配置格局确保软件具备:先进性、开放性、可靠性、安全性、实用性、可扩充性。
建筑材料教学系统包含材料认知、材料实验两大教学模块,同时还包括综合实训模块和课后练习模块,不仅可以在课堂上完成虚拟实验操作,降低理论知识理解难度,还能在课后反复进行观察实验现象,提高理论知识掌握程度。
材料认知模块涵盖建筑市场各种主流建筑材料,十五个分类模块定位清晰准确。
每个分类子模块中着重介绍实际施工过程中用到的常见材料,分别从基本知识、性质、应用三个方面介绍每个建筑材料的特点,每个材料分页还配置最新国家规范和行业规范,以备学生查询认知。所有建筑材料均以3D仿真模型进行展示,可进行自由旋转观看,深一步了解各种材料的表观特点。
材料试验模块主要针对建筑过程中七大建筑材料水泥、砂石、混凝土、砂浆、砖块、钢筋、防水材料的各项性质进行试验,通过材料的常规试验操作,了解试验设备、操作步骤,掌握材料质量的检验方法及相关的标准和规范要求,熟悉测试原理,为今后合理使用、正确鉴别、检测材料及进行科学研究奠定基础,并通过试验加深理解和进一步巩固所学过的理论知识。
不同于以往的试验教学,本软件材料试验模块通过虚拟场景的技术,改变传统枯燥的试验教学,让文字动起来,活起来,寓教于乐,学生置身于实验室,操作虚拟的自己进行试验认知,试验数据必须学生亲自读取、填写,试验分析学生必须开动脑筋自行思考,模块还设置了试验数据判断系统,试验结束后,对每个试验数据立刻进行正确与否判别,实时反馈,学生可明确知道自己哪一步做错,引导找出错误原因。
每个试验对应操作试验视频,试验操作步骤全程配音引导,全视角操控,学生如同身临其境,提高学生学习兴趣的同时,加深对知识点的记忆。解决学生们为什么做试验、用什么做试验、怎么做试验、有没有别的方法做试验等一些列问题。
综合实训模块主要是贴近现场,以任务模式进行,采用“模拟实验室的岗位模块化”的实训模式,模拟实验室各岗位,包括输入委托单-见证取样-试验操作-填写原始记录-数据计算-质量评定-出具报告单-审核。通过实训,使学生巩固所学的理论知识,提高学生对工程材料质量检测水平,学会土木工程材料性能检测的抽样取样、基本要求、基本技能和土木工程材料检测的标准、方法、具体步骤和检测结果计算与评定,以及检测所使用的仪器设备等检测技术知识。
针对建筑材料课程的学习特点,客户练习模块提供三种模式进行练习:随机、章节和错题复习。练习错误有针对性的错题解析,练习结束系统可自行判分。
随机组题会根据设置的试题标准从试题库中抽取试题,通过反复进行试题练习强化理论知识掌握程度。
章节组题可以按章节进行理论试题练习。
所有课后练习中打错的试题都会进入错题复习子模块中,通过此模块可以查看错题解析,同时可以对错题进行统一练习,查漏补缺,不断提高知识掌握程度。