学科通识教学项目

(1)房屋建筑虚拟仿真认知实验

房屋建筑学是适合土木工程类专业人员了解和研究建筑设计的思路和过程、建筑物的构成和细部构造以及它们与其他相关专业,特别是与结构专业之间密切联系的一门专业基础学科。作为一门内容广泛的综合性学科,涉及规划、建筑、工程、技术等多方面问题,同时,这些问题有相互关联、相互制约与相互影响。在教学过程中,可将四个教学平台的通识部分都纳入到实践教学中,通过设置不同的模块,引入各教学平台内相关部分的内容。教学时虚拟仿真各种房屋构造节点模型,配套知识图解和4D微课,学生通过情景体验式的互动学习及考核,最终使学生能够掌握各种房屋构造的形式及基本构造做法。

 

图 房屋建筑虚拟仿真认知实验

实验操作上学生和老师分别选择使用不同的端口进入界面,先注册再登录,学生可使用不同模式(讲解练习、自由练习,任务考核等),而教师也可选择备课、讲课模式,设定不同选项。

房屋建筑虚拟仿真认知实验流程

(2)城市空间环境虚拟认知实验

在设计基础课中,通过对城市空间环境的认知,引导学生思考城市与环境、建筑与环境之间的关系,激发学生对建筑规划的学习兴趣是教学的关键。经典城市建成环境的模拟可选择城市具有代表性的中心区、商业广场或居住区。以对经典或熟知的空间场景进行虚拟重现,帮助学生感知不同的城市环境。熟知的场景可以学生日常学习生活的场所——广西大学为例。其校园环境优美,总占地约307公顷。通过对校园环境的虚拟构建与日常实际的认知进行对比,帮助学生多角度了解与感受建筑与环境的关系,同时还可设计交互式教学模块,增加历史变迁的信息,使部分要素及数据可变,让学生直观感受变化的过程。

 

图 城市空间环境虚拟认知实验

(3)广西历史建筑虚拟认知实验

采用三维虚拟仿真技术展现广西经典历史建筑真武阁的建筑技术及建筑装饰特点,通过实验训练,使学生了解和掌握广西传统楼阁建筑的材料、技术、装饰艺术、结构特征、细部处理和建筑艺术特征,了解和掌握真武阁单体建筑设计、建造及其融合于自然环境的手法。

通过三维仿真技术,沿经略台周边及真武阁内部进行漫游,从不同角度,展现真武阁的自然环境特点、历史渊源、建筑风貌、建筑材料、建筑结构和装饰特色等内容,从而达到认知目的。通过绘制真武阁的总平面图、建筑平面图(含经略台)、建筑剖面图,分析真武阁的柱网、杠杆结构及木构架特点,分析不同类型斗拱的做法及作用,并且展现台的夯筑、真武阁从构件加工——构建拼装为屋架——立架——拼装纵向构建——上梁——铺檩和椽、盖瓦——安装楼梯——铺楼板、及外围护结构(木板、窗)的过程。

 

图 广西历史建筑虚拟认知实验

(4)工程灾害防控虚拟认知系列实验教学

由于客观条件等诸多现实因素的制约,工程灾害的虚拟仿真成为防灾减灾教学的一个重要手段和途径。教学团队通过选择本地区的典型工程灾害类型,利用计算机仿真技术,实现灾害现场场景仿真模拟,利用灾害现场仿真系统,条件不同灾害的影响参数,模拟不同等级的破坏过程和破坏现场,如不同房屋结构、路桥隧道等工程的损毁过程等。学生通过逼真的虚拟仿真实验教学,加深对防灾减灾的学习和研究的重要性与必要性认识,为系统科学的学习防灾减灾理论知识提供教学支持。

 

(5)材料力学虚拟仿真认知实验

材料力学课程是土木工程专业的一门专业基础课,主要研究材料在各种外力作用下的应变、应力、强度和刚度等内容。实验教学是材料力学课程教学中的一个重要实践环节,可以引导学生思考材料的受力机理和影响受力性能的内在因素,激发学生对力学知识的学习兴趣,为专业理论课程的学习打下基础。在教学过程中,将8个常规材料力学实验纳入虚拟实践教学中,通过构建材料力学虚拟实验室软件,提供与真实实验相似的实验环境和实验教学过程管理功能,以直观、高效的方式实现教学目的。

 

      拉伸试验机                 高压伺服动真三轴试验机

 

 

    拉伸实验         弯扭组合实验

材料力学虚拟仿真认知实验

(6)岩溶水循环虚拟认知实验教学

针对岩溶水循环的特殊性,将虚拟仿真与卫星遥感实时监测和流域实际地面监测数据相结合,根据岩溶地下河系统野外试验、调查和理论分析成果,基于虚拟仿真技术建立典型流域岩溶地下河系统结构特征,让学生直观认识岩溶流域蒸发、降水、地表径流、地下径流(快速管道流和慢速裂隙流)等环节过程,掌握地下水流动规律与水循环转化机理。

   卫星接收硬件                  卫星数据处理分析模拟系统

水循环示意图                   刁江流域水流方向

岩溶水循环虚拟认知实验教学