（1）专业与年级要求

本实验所属课程为《土木工程制图》，是陆军工程大学人防土木工程、工程管理、建筑环境与能源应用工程和电气工程及其自动化专业的专业背景课程。本课程实验面向人防土木工程、工程管理等专业大二学生必选，以及其他土木大类专业学生任选。

（2）基本知识和能力要求

本虚拟仿真课程实验先修理论课程为《画法几何》。学生学习本门课程之前需要具备的基本知识和能力要求为：

1．掌握投影法（主要是正投影法）的基本概念、基本原理和基本方法，具有研究解决空间几何问题能力；

2．具有空间逻辑思维、形象思维和空间形体表达能力；

3．掌握建筑施工图的基本概念，具有基本的读图及绘图能力；

4．具有正确查阅和利用规范、设计参考资料的能力；

5．具有分析和处理技术岗位的一般技术问题的能力，从而构建从事土木工程岗位所必需的工程素养。

6．严肃认真、一丝不苟的工作态度。土建工程是特殊产品，产品质量优劣关系到国家、人民生命财产安全，涉及到安全生产法，形成严肃认真、一丝不苟的工作态度，增强学生强烈的使命感、责任感。

本实验所属课程《土木工程制图》、《房屋建筑学》和《建筑构造》，均为土木工程专业必修课。团队成员长期承担本科生一线教学任务，项目开发成功后，及时将仿真实验课程应用于教学之中，目前已开设3个教学周期，实验成绩纳入课程成绩评价体系，团队成员为学生提供全面、细致的教学指导服务。团队成员不断收集用户反馈，对实验项目进行优化、完善和提升，进一步拓展实验功能。

课程团队主持的《3D/VR/AR案例实训教学研究》获得大学教学成果三等奖，《工程图学基础混合式教学模式研究与实现》获校优秀教学论文一等奖。目前正结合本项目，开展《“1M+5G+6F”课程思政教学法探索与实践》等3项教育教学研究课题。

结合本项目及课程教学，本团队成员指导学生参加《全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛》《全国三维数字化创新设计大赛》等获得省级以上奖励20余项。

课程团队还参与国家自然科学基金面上项目2项，参与国家重点研发项目1项，承担部级课题多项，发表高水平论文多篇，出版著作十余部，申请发明专利8件。

在土木工程信息化蓬勃发展、教育领域信息技术深度融合的当今，对于刚结束基础课程学习的土木类大二学生，由于工程实践经验的不足，对建筑本身尤其是细部构造方面不甚了解，空间想象力不够，识读图能力不足，无法将脑海中的设计、图纸上的方案、现实中的工程对应起来，也导致后续专业知识学习困难。本实验利用虚拟仿真技术，对真实复杂的建筑项目进行模拟，学生通过多种方式与建筑进行交互，借助虚拟环境实现对建筑实体的分析与控制，加深对建筑实体的认知，掌握工程师最基本的图纸语言，培养空间想象能力和抽象思维能力。

1、以学生为中心的实验教学理念和准确适宜的实验教学内容

《基于虚拟现实技术的建筑结构认知与建造》实验系统以《土木工程制图》课程教学目标为基准，从提高学生制图与识图基本能力为出发点，围绕教学实践过程中学生学习重难点内容，科学合理设计实验教学内容。坚持以学生为中心的实验教学理念，针对学生空间想象能力与思维能力的薄弱点，通过三维建筑实体与二维工程图样的对接和互联，利用虚拟仿真技术“沉浸式”“体验式”的人机交互方式，培养学生空间认知能力，加深对建筑的理解，为后续工程实践提供支撑。

2、创新多样的教学方式方法和持续改进的实验评价体系

虚拟仿真教学是对传统教学方法和手段的革新，真实复杂的建设项目作为情境引入课堂，使得任务驱动式教学、探究性学习更为具体而直接，有助于激发学生学习兴趣、激励学生学习自主性，促使信息技术从老师的辅助教学工具向学生学习工具转变。这种深度“沉浸式”“体验式”学习方式，是以多媒体教学为中心的课堂和以图文为主的图文资料中难以获得的，进而实现布鲁姆教学目标分类法由低阶（记忆、理解、应用）向高阶（分析、综合、评估和创新）的过渡。

学生通过虚拟仿真实验操作后，利用实验平台的特点和优势，对实验结果加以分析，对实验效果进行评价，同时形成实验报告；通过全过程环节考核的形成性评价，使学生对自己掌握相关知识和能力的情况 有清晰、明确的认识，形成了多层次、多角度的评价体系，实现教与学的有机统一。

3、先进可靠的实验研发技术和稳定安全的开放运行模式

本系统是基于B/S架构设计的虚拟仿真软件。系统采用轻量化的开发语言和模块化设计方案，部署简单、使用方便。系统支持分布式部署方案，可随使用情况动态扩充容量，基于容器化部署还可实现自动扩容，无需人为干预。

实验采用WebGL 形技术、3D 仿真技术等手段对建筑模型的相关构造和场景进行建模，真实度高，运行流畅，视觉效果美观。

《基于虚拟现实技术的建筑结构认知与建造》是为《土木工程制图》课程开发的实验教学案例。《土木工程制图》是陆军工程大学人防土木工程专业学员的一门专业背景课程，通过课程的学习，掌握制图与识图的标准规范，熟悉各类工程图样的绘制内容、绘制方法，为后续专业课程学习和专业实践工作奠定技术基础。本实验以课程教学目标为依据，针对实践教学中的重难点内容，构建基于真实建筑实体的虚拟仿真实验场景，旨在能够解决传统建筑工程实践教学与当今应用型人才培养之间的一些主要矛盾。