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1建筑學實驗室發展現狀

高校特色建筑實驗室的設立具有一定的地域性，或者具有一定學科優勢，進而在高校建立特色建筑實驗室。但近幾年隨著我國高校擴招的不斷進行，各大高校學生數量不斷增加，建筑學專業逐漸成為熱門專業，每年建筑類專業招生志愿填報呈現爆滿狀況，但高校建筑學科相應實驗室的建設并未與建筑學專業招生情況同步的發展。例如我國高校在2000年的擴招人數為220萬，到2013年擴招人數發展為657萬，而我國高校實驗室的建設仍保留原來狀態，即使改造速度也相對緩慢。建筑學科實驗室還存在性質單一、設備老化、教學器材損耗、設備不全、場地有限、管理不善等問題。我國綜合發展水平較低，學院規模發展較小的高校，其建筑學科實驗室不能滿足學生的實驗教學需求，而且建筑學科實驗項目類型較少，或者只有單一性質的實驗室，完全不適應建筑學科的特點，設備老化，學生的正常建筑設計實踐教學難以進行。為了更好地改善高校建筑學科實驗室建設，國內外綜合型較強或者建筑學科優勢較強的學校，開始結合數字化技術、網絡技術、計算機技術等多方面的知識，研究虛擬實驗室，通過計算機和網絡，讓學生進行建筑設計實踐。

2建筑學虛擬實驗室的特點

通過建立虛擬實驗室，針對建筑學專業實踐教學實驗室短缺的發展現狀進行改善，其中虛擬實驗室和傳統的建筑學實驗室相比具有以下特征:

2.1成本低建筑學虛擬實驗室的建立和傳統的實驗室建設相比，在成本上有非常大的優勢，虛擬實驗室的建立需要購置的設備器材和傳統實驗室建設購置的器材設備數量相比，非常的少，這將建筑學的實驗教學成本大大的降低。傳統的建筑學實驗室在實踐教學過程當中會出現器材耗損、損壞等情況，這將使實驗教學的成本增加。而虛擬實驗室的建立不僅不需要購置過多的實驗器材和設備，還可以將建筑實踐教學中出現的設備損耗現象進行消除，在降低實驗教學成本的過程中還可以保證學生的安全。

2.2實驗教學不受時間和空間的限制傳統的建筑學實驗室在實踐的教學過程中，會受到空間和時間上的限制，例如某高校建筑學科的學生非常多，而配套的建筑實驗室相對少，此時學生的建筑實踐教學就會分開進行，或者是分組進行，這周第一組的學生上實驗教學課，下周第二組的學生上實驗教學課，交叉輪流上課的教學方法并不利于學生的系統學習，輪不上實驗教學課的學生心里著急，正在上實驗課的學生時間比較趕而無法探索創新，真正體驗到實際操作的樂趣。而虛擬實驗室的建設并無空間和時間上的限制，學生、教師、研究人員可以在任何時間、任何地點進行實驗，充分發揮虛擬實驗儀器的優勢，其儀器連網之后，就可以自行的設計建筑或者進行其他相關設備的安裝和添置，讓學生能更加立體地感受到建筑學的魅力所在。

2.3不受客觀條件影響虛擬實驗室建立能克服傳統實驗室受到的各種客觀條件影響，例如設備損壞，無法進行實驗，操作程序比較復雜，難以真正讓學生獨立操作。虛擬實驗室受到客觀條件的影響的幾率極小，可以在相同的條件下完成各項建筑設計試驗，克服設備接觸不良，場地受限，空間不足、機器損耗等相關不良現場的發生。

2.4具有開放性虛擬實驗室網絡實在計算機配套的基礎上實現的，因此具有開放性。計算機和其他部件之間的連接適應性好，具有便捷等性能。建筑學專業虛擬實驗室的建立通過計算機和網絡將當代教學環境改善，同時實現教學資源的共享，提升實驗教學質量，學生可以充分的利用網絡資源進行學習，進而將實驗室建設的成本降低，實現實驗教學資源的優化配置。虛擬實驗室的優點不言而喻，并在未來的實驗教學中，虛擬實驗室將和傳統實驗室對接，實現聯合教學，將我國高校教學質量和教學水平提升，為學生提供更加便利的學習環境和學習資源，實現學生隨時隨進行實驗操作，方便探索與創新研究。未來虛擬實驗室的建設將向著立體3D的方向發展，為學生提供一個虛擬的真實環境，讓學生在實驗教學中產生一種真實感受，更加真切的體會建筑設計的魅力所在。

3建筑學虛擬實驗室的重要性和作用

虛擬實驗室是結合仿真技術、數字化技術等諸多因素為一體，并能為學生營造一個可以代替傳統實驗，完成操作中各個環節的模擬操作環境，而這種虛擬的操作環境就是我們的虛擬操作實驗室。通過互聯網能為學生營造一個三維環境，讓學生通過計算機的立體3D效果進行虛擬實驗。建筑學是技術和藝術的結合體，是一個重要的學科，和我們的生活息息相關。我國建筑業的發展非常迅猛，急需各種建筑設計人才，而“出口帶動進口”，近年的建筑專業報考人數逐漸上升，使得高校的建筑學科也得到了快速的發展。建筑學科具有非常強的動手實踐性，該學科主要是為國家培養更多的建筑學人才，讓學生掌握建筑學的基本理論，了解建筑學科的特色，并投身到建筑學設計行業，參與國家各大項目建設中區。建筑學具有非常強的邏輯思維和形象思維，需要結合制圖、測量、結構設計等課程逐步推進。而傳統的建筑學教學，仍停留在校園里尋找更多的空間完善實驗室的建設，配備實驗人員為學生的實驗操作服務，而當前我國高校中建筑學科實驗室完善受到資金、人員、場地等諸多因素的限制，無法滿足建筑學科實踐教學的需要，為此需要從不同的角度進行分析，為學生尋找一個利于操作，結合現代科技，利用計算機網絡，降低實驗成本，讓高校跨越空間、人力、資金等各種障礙的雙贏方法，虛擬實驗室就此應運而生。建筑學虛擬實驗室，可以為建筑學科的學生提供更多實踐的機會，幫助學生提升建筑實踐能力，同時，建筑學虛擬實驗室的設計也是提高建筑教學質量的一種手段。

虛擬實驗室的設計能為學生提供一個仿真的實驗環境，讓學生在虛擬實驗環境中使用計算機和網絡完成各項設計的課程任務，建筑設計模型庫、元件庫進行任意的組合搭配，設計出自己構想的建筑結構。通過計算機、網絡進行的虛擬建設設計，整個過程均采取的是實時仿真，實驗元件、儀器全是仿真的，以此進行建筑設計。虛擬實驗室通過使用先進的科學技術，將傳統教學中的不足進行彌補和完善，將實踐與理論相結合，使實驗教學的實踐效益提升，為學生營造一個可靠的實驗環境。虛擬實驗室，通過虛擬網絡平臺為學生設計試驗內容，讓學生在虛擬的環境中完成建筑設計，呈現一個真實而唯美的3D建筑世界，將傳統實驗室無法解決的問題進行解決，減低實驗教學成本，提高實驗教學效率。建筑學虛擬實驗室的整體框架設計為建筑學科的發展提供一個平臺，學生和教師通過這個平臺進行學術交流，幫助學生掌握建筑學專業屬性和相關知識，并提升學生的實踐能力，促進建筑學科的發展。虛擬實驗室能促進建筑學科的發展主要體現在建筑學科知識的創新，建筑學研究擴展等，虛擬實驗室的設計需要學科技術，這就要求科研人員不僅具有科學技術，還需要不斷的強化服務，開展科學研究項目，將產、學、研結合在一起，為學生服務。

4基于傳統建筑學虛擬實驗室的整體框架設計的策略

4.1設立完善的虛擬實驗室系統虛擬實驗室的設立為建筑學專業的學生提供一個資源共享的平臺，學生可以通過虛擬實驗室系統平臺進行學習。虛擬實驗室的建立為建筑學的實踐教學提供了方便，為學生、老師、實驗人員提供了一個交流的平臺，實現建筑設計技術交流、建筑研究等，建筑學虛擬實驗室的建設包含環節較多，例如，框架結構的設計、軟件系統的設計、硬件的購置等，本文針對建筑學科虛擬實驗室的整體框架設計為中心進行研究設計。建筑學虛擬實驗室的整體框架設計，需要將傳統實驗室中的不足進行彌補，同時需要學生、教師、研究人員等掌握相關的實驗技能和計算機操作技能。虛擬實驗室的設計可以空間、時間、客觀條件等方面的限制進行擺脫，更加方便學生學習，進行技術和設計上的交流，將教學資源節約。當然建筑學虛擬實驗室的整體框架設計需要和傳統實驗室結合，為信息技術的使用提供實踐環境。隨著計算機技術、互聯網技術的發展，一些建筑設計程序、結構等均可以在虛擬實驗室中，通過計算機以及相關的軟件完成］。建筑學學科虛擬實驗室的整體框架設計為學生提供了一個計算機信息技術實踐環境，將到建筑工地上了解建筑工程的環節省掉，通過軟件就可以對各項工程進行認識和了解。建筑學科虛擬實驗室的設計的整體模型如圖1:

4.2根據學生的個性及層次定制及優化實驗課程建筑學學科虛擬實驗室的整體框架設計分為四個部分:實驗管理、實驗中心、師生互動、控制平臺，每個部分報包含不同的內容，具體建筑學虛擬實驗室的整體框架設計如下圖2。建筑學虛擬實驗室的整體框架設計中涉及到的建筑學科實驗內容的設計分為:建筑模型制作案例庫、建筑材料典型樣板圖片庫、建筑工程典型效果圖三維動畫庫、建筑工程結構案例庫，通過以上這幾種建筑學虛擬實驗內容、建筑美學等，幫助學生進行建筑學的學習。從以上建筑學實驗內容的設計中可以知道，其中為學生的建筑設計提供了實際案例庫、典型建筑工程動畫庫、建筑結構實際案例等，通過讓學生對實際案例進行學習和了解，建立建筑結構模型，在建筑結構動畫中從不同的角度進行建筑模型的了解。例如通過計算機系統和鼠標進行顯示的構件選擇，幫助學生了解建筑結構的基本構件組成，通過動態模型，了解建筑的樓層結構等，在操作的過程中也對學生的軟件操作技能進行了訓練。建筑學科實驗內容分為不同的等級，不同的難度，實驗內容的設計是根據學生的個性和掌握的知識程度進行設計的，學生可以根據自己的能力和技能水平進行選擇性的建筑學科實驗內容，完成實驗內容設計之后，可以提交實驗報告，可以進行再次的實驗探索，對前一次實驗設計中存在的不足進行完善和改進。虛擬實驗室是一個開放性的學習平臺，學生可以隨時隨地進行學習，多次的進行同一個實驗內容的設計，直到自己完全掌握這個建筑設計為止。虛擬實驗室將傳統實驗室教學的統一實驗內容，統一實驗時間等不足之處進行彌補，還將實驗內容，實驗課程等進行優化，幫助學生根據自身知識的掌握水平進行選擇性的階段實驗。在建筑學虛擬實驗室的整體框架設計的過程中，以學生全面的掌握建筑整體結構知識為目的，進行虛擬實驗室整體框架的設計，對實驗內容的設計結合一些實際案例，讓學生了解建筑工程的設計、結構、組成等在其中的作用和重要性，增強學生在建筑設計中的責任心。讓學生通過我國建筑工程中的一些典型案例，對建筑工程的設計模型、結構等進行認識，通過虛擬實驗室中的操作系統選擇建筑結構，幫助學生了解建筑構件的組成，然后進行建筑學科實驗內容的設計。建筑學科具有非常強的實踐性，學生可以通過對實際案例的學習和認識，了解建筑結構以及其構成，然后利用虛擬實驗室進行建筑結構的設計，虛擬實驗室的設計為學生提供建筑工程實踐設計的平臺，提升學生的建筑設計實踐能力。

4.3建立科學的管理方式雖然當前我國高校的實驗室的建設并未根據學生的數量的增長同步進行，但我國各大高校從不同的角度對其建筑學科的實驗教學進行研究，希望盡快將建筑學學實驗教學的完善。隨著互聯網、計算機、數字化等技術的發展，人們通過網絡就可以直觀的感受建筑，因此我國各大高校開始進行建筑學學科的虛擬化實驗的教學設計，進而逐步建立了建筑學虛擬實驗室，學生通過虛擬實驗室可以隨時隨地的進行建筑學實驗學習，也將傳統實驗室教學中的不足進行了彌補。而建筑學學科虛擬實驗室的整體框架設計，只是將建筑的虛擬化呈現出來，通過三維技術對建筑的三維空間處理和數據的采集，幫助學生進行建筑學科知識的學習。虛擬實驗室為學生提供一個開放性的學習平臺，采用科學的管理方式促進虛擬實驗室的管理，學生進入到虛擬實驗室系統中，需要將自己的姓名和學號輸入登陸平臺，設置網絡論壇，分享教學資源，這便學生和教師、研究人員進行學術交流，拉近師生之間的關系，促進學術研究的進一步探索，同時對學生的實驗成果進行權益保護。在虛擬實驗室系統中設置有成績管理、權限管理、系統流程管理等，這些管理環節的設立不僅提升教學師兄啊，同時將傳統實驗室管理中的不足進行改善和彌補，傳統實驗室設計中學生參與的設計內容和時間相同，為了盡快完成實驗作業，學生可以投機取巧模仿其他同學的設計，這樣不僅是對自己的建筑設計不負責，還是對其他同學的建筑設計抄襲和不尊重。虛擬實驗室的設立結合了先進的學科技術和管理方法，不僅對學生的建筑設計內容進行保護，好促進學生獨立的完成建筑設計，鍛煉自己的建筑設計思維和能力。虛擬實驗室和傳統實驗室進行結合教學，不僅可以實現資源的優化配置，提高實驗教學質量和教學水平，同時鍛煉學生的動手能力和思維能力、技能操作能力等，促進建筑學科整體提升和全面發展。

5小結

建筑學是一門實踐操作性較強的專業，是結構、測量、設計、制圖等結合為一體的學科，是結構與藝術結合的展覽品，具有較強的邏輯思維和形象思維，需要學生在實驗過程中掌握相關知識，了解結構框架，熟悉操作流程。但因實驗室設備的不足，影響建筑學科的實踐教學，于是需要建立虛擬實驗室，為學生提供一個仿真的操作環境，進而提升學生的實踐能力。2013年，惠州學院建筑學實驗教學中心獲得省級實驗教學示范中心建設項目立項。創建虛擬實驗室的理念將為實驗示范中心的建設提供有益的借鑒。

作者：陳智慧單位：惠州學院建筑與土木工程系