基于虚拟仿真的园林工程施工组织设计课程改革与实践

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　　摘 要：通过虚拟仿真的交互式信息化教学手段，从网络教学资源整合、强化实践教学环节、搭建移动交互式虚拟仿真课堂等3种方式完成施工组织设计课程的全流程搭建，充分实现了面向园林工程的施工组织设计课程中的理论知识与实践相关技术要务的联结，将实践操作作为理论知识的深化与延伸，进一步完善专业实践课程体系建设。
　　关键词：虚拟仿真;园林工程;施工组织设计;课程改革
　　中图分类号：S-1
　　文献标识码：A
　　DOI：10.19754/j.nyyjs.20200915063
　　收稿日期：2020-08-05
　　基金项目：吉林省教育科学“十三五”规划课题研究成果之一“移动交互信息技术教育创新行为诱导机制研究”（项目编号：GH180414）
　　作者简介：王婉（1983-），女，讲师。研究方向：建筑信息化;滕佳颖（1987-），女，副教授。研究方向：绿色建筑。
　　引言
　　园林工程在现代城镇建设与发展中占据重要地位，能够有效促进城市建设活动的顺利开展，美化城市环境，并体现现代城市的整體风貌[1]。教育部“新工科”面向工程类人才培养新模式的提出恰好对园林工程科技创新与产业转型升级发挥了关键的支撑作用。同样，新工科人才培养的定位也需要依靠课程内容的与时俱进和教学模式的研究与创新实践进一步加强与拓展。虚拟仿真技术以创新性的信息化技术助推工程管理专业面向园林项目的课程改革与实践，使学生在虚拟仿真场景中联结理论认知，强化实操环节，从而完成理论知识向实践检验的知识流转与内化。
　　为使“卓越工程师”等新工科人才培养理念落地，工程管理专业面向园林工程方向同样进行了大量实践与探索。顾范琴[2]研究通过借助BIM技术进行项目植物库建立、碰撞检查、BIM施工管理、项目验收、工程核算与成本控制等多个应用点，以完善景观BIM模型应用，减少施工问题及签证，实现远程验收及成本控制;汪源[3]设计了基于工作过程导向的课程模式，设计情境化、任务化的学习情境，学生通过对学习情境的学习，不仅能掌握相应的技术，而且能运用技术于实践任务或设计实践方案，并在运用技术进行任务的操作或完成方案的设计中解决所遇到的问题;陈少鹏[4]等探讨了基于施工标准和案例分析为主导的课程改革，以期通过在课堂和考试中增加实践内容，提高教学质量;郭月荣提出了推广节能技术，发挥技术优势，提高能源和资源的利用率，能够提高园林的施工建造水平，从而获得更加明显的效益。从上述文献梳理发现，专家及学者都力图以绿色环保或信息技术作为现代面向园林工程的施工组织设计为切入点，重新审视创新性的信息技术为施工组织设计带来的新的活力，从产业发展、行业需求的根本来考虑未来面向园林工程的施工组织设计所需要的人才目标，并深入思考如何能够借助虚拟仿真技术改革现有的教学模式。
　　施工组织设计作为工程管理专业面向园林工程的最后实践环节，需要学生在具备扎实的理论知识前提下实际操作施工组织与技术的相关要务，针对前期的建筑识图在虚拟仿真的环境下完成施工组织与设计的相关布置，将实践操作作为理论知识的进一步延伸，形成学生对整体知识体系的架构，加深对知识元的认知与理解，从实践环节完善专业的课程体系建设。
　　1 面向园林工程施工组织设计课程的内容
　　面向园林工程施工组织设计课程内容主要包括招投标文件的编制、合同的签订和管理、工期规划和控制、施工组织设计、施工进度控制、质量控制、成本管理、安全管理8个教学模块[5]。
　　在招投标文件编制教学模块，需要学生掌握园林工程承包的内容和方式、工程承包商应具备的基本条件、工程招投标的含义、原则、条件以及招投标程序、投标标书的编制和投标技巧;在合同的签订和管理教学模块，要求学生了解合同签订的程序，知晓完整的施工合同内容，并对工程价款争议有良好的解决能力;在工期规划和控制教学模块，要求学生学会绘制施工横道图和网络计划图，并能科学地计算网络计划图的时间参数;在施工组织设计教学模块，要求学生明确施工组织设计的目标、内容和分类，根据施工现场平面图绘制原则绘制施工平面图和施工方案，并对所需资源量进行计划编制;在施工进度控制教学模块，要求学生能够分析影响园林工程施工进度的因素，并能选择园林工程施工进度的控制措施方法及手段，当计划进度和实际进度出现出入的时候，能够科学地安排实际进度计划以保证工期的顺利执行;在质量控制教学模块，要求学生会分析园林工程质量成因及诱导因素，学会利用施工各阶段质量控制的策略与方法，并能够科学地处理园林工程质量问题及质量事故;在成本管理教学模块，需要学生了解园林工程施工成本构成，理解园林工程施工成本控制运行方式，掌握园林工程施工项目成本核算方法;在安全管理教学模块，要求学生会分析园林施工安全管理的内容，并且学会制订和执行园林施工安全相关管理制度。
　　从上述内容的梳理可以看出，面向园林工程的施工组织设计课程知识点繁多，且部分概念实体和专业术语较为抽象，剥离了现实实体又很难直观地理解和掌握。目前虚拟仿真技术相对成熟，因此可以借助虚拟仿真技术形式将其具象，并直观地体现园林工程项目施工的参与主体、进度、质量以及成本控制等，使学生在学习过程中可以准确理解难懂的专业术语，还可以通过BIM5D的形式将面向园林工程的项目管理所有资源按照项目进度中的时间节点合理科学地分配到工期中，从而很直观地看出项目规划得是否科学合理，这种借助虚拟仿真技术面向园林施工组织设计课堂将会事半功倍地提升教学效果。
　　2 面向园林工程施工组织设计课程的特征
　　面向园林工程施工组织设计课程涉及知识面广，需要综合运用建筑学、结构力学、材料学、数学、管理学等多门学科知识跨学科解决实际问题[6]，而且在教授过程中需要结合大量相关案例和专业知识作为支撑，抽象语言描述的实体构件及技术术语要求学生具备较强的空间想象力。 　　为确保工程施工总工期和各阶段工期目标的实现，面向园林工程的施工组织设计课程目标要求学生掌握编制一系列行之有效、切实可行的进度、质量与成本控制计划[7]。甲乙双方的配合、外部环境关系的协调，环境、安装、绿化的紧密配合，是工期保证的前提;有效地组织管理、工序控制、工艺流程安排，先进工艺技术的应用，工期计划控制的目标管理是工期保证的关键;资金保证、机械设备有效配备，材料、工程施工人员的及时组织进场，劳动力的统筹安排是工期保证的基本条件;严格的现场管理制度，是最终实现工期目标的重要手段。从课程内容来看，面向园林工程的施工组织设计是具有很强实践性的课程，需要学生对整体管理流程有一定理解才能科学合理地安排与制定。
　　面向园林工程的施工组织设计课程要与国家相关规范、行业规范及技术标准紧密结合。严格依照国家建设工程和园林建设工程质量检验评定标准、业主的招标文件和图纸，以及国家、地方对面向园林工程的施工现场管理的有关规定编制施工组织设计作为贯彻、指导施工管理全过程，从而保证所编制的施工组织计划科学、有效、可执行。
　　3 传统教学形式存在的问题
　　3.1 以教师为主，学生为辅的教学模式
　　面向园林工程施工组织设计课程的传统教学模式为以教师为主，学生为辅的教学模式。课堂上，由教师系统地讲解理论知识和关键知识要点，同时配合项目式案例教学、习题巩固等课上教學方式巩固理论知识。教师授课内容充实但学生吸收效果一般，导致学生对知识理解不佳，由于缺乏实践环境从而导致实践操作能力较弱。
　　3.2 资源实体不能直观准确地体现属性价值
　　园林工程施工组织的资源是基于客观存在的建筑实体而存在的，所有资源实体的属性单纯地通过文字描述不能直观准确地体现属性价值。因此，在客观实体表征上需要考虑依托虚拟仿真技术将其资源实体具象，然后标注其属性，这样无论资源实体在物理空间的何处，都可以追溯其价值所在。
　　3.3 部分技术工艺过程单纯用语言表达难以让学生理解
　　城镇化进程的加速促使人们对城市环境的要求越来越高，园林工程的技术及相关工艺也相应提升。园林工程在施工过程中，可以通过选择新的工艺技术提升园林的整体效果及绿色环保指标。园林工程施工过程中最常用的防渗技术就是其一，其主要形式包括灌浆和防渗墙2种技术形式[8]。灌浆这个动作用语言单纯表述学生难以理解，如果用3D的形式将其制作成动画，就可以很好地帮助学生理解这个过程。
　　4 面向园林工程施工组织设计课程的改革措施
　　4.1 整合网络化教学资源
　　通过虚拟仿真平台对面向园林工程施工组织设计课程资源进行整合，依托国家一流课程及校、省级优质课程建设项目共同建设，结合近几年园林工程实际案例进行讲授。此外，由于工程类理论课程都紧密联系实际项目，虚拟仿真教学平台可以为学生构造虚拟场景，让学生通过仿真构件进一步明确实体尺寸、材质与功能的认知以及各构件之间的物理空间关系[5]，并通过仿真实操引发学生对理论学习的兴趣，加深理解并体会施工组织设计的核心要义所在。针对每个施工组织设计环节都能关联同类施工案例视频。如，如何进行有效的进度及成本控制、质量管理以及安全生产教育视频等，从而辅助学生更好地理解理论知识元的交互关系。
　　4.2 强化实践教学环节
　　面向园林工程施工组织设计为理论和实践相结合的课程，在理论内容之后设置运用面向园林工程的建筑施工预制加工和施工安装虚拟仿真实验形式的课程实践环节[9]。本实验以面向实际园林工程的钢构件预制加工为真实案例构建虚拟体，分为实腹式钢柱、梁柱、钢结构楼层板（波形钢板）施工、上下弦横向水平支撑和檩条与上下弦连接5个实验，旨在让学生学习面向园林工程的钢结构的预制加工与生产，学生在3D虚拟施工场景中采用人机交互的模式，完成面向园林工程的钢结构项目的预制和加工，并对安装过程技术知识点掌握程度进行测试，让学生可以学习面向园林工程的钢结构构造知识、施工流程及施工规范。通过强化实践教学环节，提高学生的动手能力与实践能力，从课堂理论走向实践操作，从本质上提升学生的创新能力。
　　4.3 搭建移动交互式虚拟仿真课堂
　　面向园林工程施工组织设计课程包络的知识点繁杂，晦涩难懂，为了保证良好的教学效果，提升学生自主学习的积极性，采用“翻转课堂”的教学理念打造以学生为主体的移动交互式虚拟仿真课堂的学习模式。面向园林工程的施工组织设计课程由教师在虚拟仿真环境下指导讲解，学生通过移动交互式虚拟仿真平台进行资源学习并参与虚拟仿真的实践操作，在实践过程中深化理论知识的理解，辅助学生建立独立自主的批判性思维方式和独立思考能力。
　　面向园林施工组织设计课程结合《园林工程预决算》课程，通过建立项目式学习小组模式进行师生互动。建立虚拟招投标，提出招标要求，发放招标函，并构建招投标工作绩效考评以促进各组间学习积极性。凭借移动交互式虚拟仿真课堂，形成理论与实践交融的辅以科学的绩效考评方式，既能够实时体现学生学习效果，又可以根据学生课堂的学情分析课程知识点考核内容设置的科学性，充分发挥出移动交互式虚拟仿真课堂的优势。
　　5 结语
　　通过虚拟仿真的创新性信息化教学手段，从网络教学资源整合、强化实践教学环节、搭建移动交互式虚拟仿真课堂等多种方式，将面向园林工程的施工组织设计从单纯的理论教学转变为以虚拟仿真为学习场景的移动交互式教学，不仅提升了学生对面向园林工程施工组织设计课程内容的学习兴趣，同时提升了学生的实践创新能力，为新工科背景下的人才培养提供良好的可借鉴路径。
　　参考文献
　　[1] 卜卫东，朱能武，冯光澍.新技术、新工艺在园林工程中的应用[J].安徽农业科学，2012，40（25）：12619-12620，12697.
　　[2]汪源.园林工程施工组织与管理课程开发和教学改革[J].中国校外教育，2013（15）：76.
　　[3]陈少鹏，庄倩倩，陈鑫，车柳燕，崔悦.基于施工标准与实践的园林工程课程改革探讨[J].科技风，2020（11）：71.
　　[4]顾范琴.广州某度假酒店园林工程BIM应用探索[J].上海建设科技，2020（03）：119-122.
　　[5]马存琛，陆明华，万强，等.园林施工组织与管理课程项目化教学改革探索[J].中国现代教育装备，2018（11）：49-51，54.
　　[6]李培仙，沈嘉钬，张福军.园林工程施工管理中存在的问题及对策[J].现代农业科技，2014（22）：169-170.
　　[7]朱里莹，黄启堂，李房英，施维属，兰思仁.基于CDIO的风景园林工程实践教学探索[J].中国园艺文摘，2017，33（01）：207-211.
　　[8]王前坤.新形势下提升风景园林施工技术的有效途径[J].住宅与房地产，2020（15）：71.
　　[9]程祁.园林工程的特征与质量管理控制研究[J].住宅与房地产，2020（15）：66.
　　（责任编辑 周康）
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