建筑学虚拟实验室的设计范文

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1建筑学实验室发展现状

高校特色建筑实验室的设立具有一定的地域性，或者具有一定学科优势，进而在高校建立特色建筑实验室。但近几年随着我国高校扩招的不断进行，各大高校学生数量不断增加，建筑学专业逐渐成为热门专业，每年建筑类专业招生志愿填报呈现爆满状况，但高校建筑学科相应实验室的建设并未与建筑学专业招生情况同步的发展。例如我国高校在2000年的扩招人数为220万，到2013年扩招人数发展为657万，而我国高校实验室的建设仍保留原来状态，即使改造速度也相对缓慢。建筑学科实验室还存在性质单一、设备老化、教学器材损耗、设备不全、场地有限、管理不善等问题。我国综合发展水平较低，学院规模发展较小的高校，其建筑学科实验室不能满足学生的实验教学需求，而且建筑学科实验项目类型较少，或者只有单一性质的实验室，完全不适应建筑学科的特点，设备老化，学生的正常建筑设计实践教学难以进行。为了更好地改善高校建筑学科实验室建设，国内外综合型较强或者建筑学科优势较强的学校，开始结合数字化技术、网络技术、计算机技术等多方面的知识，研究虚拟实验室，通过计算机和网络，让学生进行建筑设计实践。

2建筑学虚拟实验室的特点

通过建立虚拟实验室，针对建筑学专业实践教学实验室短缺的发展现状进行改善，其中虚拟实验室和传统的建筑学实验室相比具有以下特征:

2.1成本低建筑学虚拟实验室的建立和传统的实验室建设相比，在成本上有非常大的优势，虚拟实验室的建立需要购置的设备器材和传统实验室建设购置的器材设备数量相比，非常的少，这将建筑学的实验教学成本大大的降低。传统的建筑学实验室在实践教学过程当中会出现器材耗损、损坏等情况，这将使实验教学的成本增加。而虚拟实验室的建立不仅不需要购置过多的实验器材和设备，还可以将建筑实践教学中出现的设备损耗现象进行消除，在降低实验教学成本的过程中还可以保证学生的安全。

2.2实验教学不受时间和空间的限制传统的建筑学实验室在实践的教学过程中，会受到空间和时间上的限制，例如某高校建筑学科的学生非常多，而配套的建筑实验室相对少，此时学生的建筑实践教学就会分开进行，或者是分组进行，这周第一组的学生上实验教学课，下周第二组的学生上实验教学课，交叉轮流上课的教学方法并不利于学生的系统学习，轮不上实验教学课的学生心里着急，正在上实验课的学生时间比较赶而无法探索创新，真正体验到实际操作的乐趣。而虚拟实验室的建设并无空间和时间上的限制，学生、教师、研究人员可以在任何时间、任何地点进行实验，充分发挥虚拟实验仪器的优势，其仪器连网之后，就可以自行的设计建筑或者进行其他相关设备的安装和添置，让学生能更加立体地感受到建筑学的魅力所在。

2.3不受客观条件影响虚拟实验室建立能克服传统实验室受到的各种客观条件影响，例如设备损坏，无法进行实验，操作程序比较复杂，难以真正让学生独立操作。虚拟实验室受到客观条件的影响的几率极小，可以在相同的条件下完成各项建筑设计试验，克服设备接触不良，场地受限，空间不足、机器损耗等相关不良现场的发生。

2.4具有开放性虚拟实验室网络实在计算机配套的基础上实现的，因此具有开放性。计算机和其他部件之间的连接适应性好，具有便捷等性能。建筑学专业虚拟实验室的建立通过计算机和网络将当代教学环境改善，同时实现教学资源的共享，提升实验教学质量，学生可以充分的利用网络资源进行学习，进而将实验室建设的成本降低，实现实验教学资源的优化配置。虚拟实验室的优点不言而喻，并在未来的实验教学中，虚拟实验室将和传统实验室对接，实现联合教学，将我国高校教学质量和教学水平提升，为学生提供更加便利的学习环境和学习资源，实现学生随时随进行实验操作，方便探索与创新研究。未来虚拟实验室的建设将向着立体3D的方向发展，为学生提供一个虚拟的真实环境，让学生在实验教学中产生一种真实感受，更加真切的体会建筑设计的魅力所在。

3建筑学虚拟实验室的重要性和作用

虚拟实验室是结合仿真技术、数字化技术等诸多因素为一体，并能为学生营造一个可以代替传统实验，完成操作中各个环节的模拟操作环境，而这种虚拟的操作环境就是我们的虚拟操作实验室。通过互联网能为学生营造一个三维环境，让学生通过计算机的立体3D效果进行虚拟实验。建筑学是技术和艺术的结合体，是一个重要的学科，和我们的生活息息相关。我国建筑业的发展非常迅猛，急需各种建筑设计人才，而“出口带动进口”，近年的建筑专业报考人数逐渐上升，使得高校的建筑学科也得到了快速的发展。建筑学科具有非常强的动手实践性，该学科主要是为国家培养更多的建筑学人才，让学生掌握建筑学的基本理论，了解建筑学科的特色，并投身到建筑学设计行业，参与国家各大项目建设中区。建筑学具有非常强的逻辑思维和形象思维，需要结合制图、测量、结构设计等课程逐步推进。而传统的建筑学教学，仍停留在校园里寻找更多的空间完善实验室的建设，配备实验人员为学生的实验操作服务，而当前我国高校中建筑学科实验室完善受到资金、人员、场地等诸多因素的限制，无法满足建筑学科实践教学的需要，为此需要从不同的角度进行分析，为学生寻找一个利于操作，结合现代科技，利用计算机网络，降低实验成本，让高校跨越空间、人力、资金等各种障碍的双赢方法，虚拟实验室就此应运而生。建筑学虚拟实验室，可以为建筑学科的学生提供更多实践的机会，帮助学生提升建筑实践能力，同时，建筑学虚拟实验室的设计也是提高建筑教学质量的一种手段。

虚拟实验室的设计能为学生提供一个仿真的实验环境，让学生在虚拟实验环境中使用计算机和网络完成各项设计的课程任务，建筑设计模型库、元件库进行任意的组合搭配，设计出自己构想的建筑结构。通过计算机、网络进行的虚拟建设设计，整个过程均采取的是实时仿真，实验元件、仪器全是仿真的，以此进行建筑设计。虚拟实验室通过使用先进的科学技术，将传统教学中的不足进行弥补和完善，将实践与理论相结合，使实验教学的实践效益提升，为学生营造一个可靠的实验环境。虚拟实验室，通过虚拟网络平台为学生设计试验内容，让学生在虚拟的环境中完成建筑设计，呈现一个真实而唯美的3D建筑世界，将传统实验室无法解决的问题进行解决，减低实验教学成本，提高实验教学效率。建筑学虚拟实验室的整体框架设计为建筑学科的发展提供一个平台，学生和教师通过这个平台进行学术交流，帮助学生掌握建筑学专业属性和相关知识，并提升学生的实践能力，促进建筑学科的发展。虚拟实验室能促进建筑学科的发展主要体现在建筑学科知识的创新，建筑学研究扩展等，虚拟实验室的设计需要学科技术，这就要求科研人员不仅具有科学技术，还需要不断的强化服务，开展科学研究项目，将产、学、研结合在一起，为学生服务。

4基于传统建筑学虚拟实验室的整体框架设计的策略

4.1设立完善的虚拟实验室系统虚拟实验室的设立为建筑学专业的学生提供一个资源共享的平台，学生可以通过虚拟实验室系统平台进行学习。虚拟实验室的建立为建筑学的实践教学提供了方便，为学生、老师、实验人员提供了一个交流的平台，实现建筑设计技术交流、建筑研究等，建筑学虚拟实验室的建设包含环节较多，例如，框架结构的设计、软件系统的设计、硬件的购置等，本文针对建筑学科虚拟实验室的整体框架设计为中心进行研究设计。建筑学虚拟实验室的整体框架设计，需要将传统实验室中的不足进行弥补，同时需要学生、教师、研究人员等掌握相关的实验技能和计算机操作技能。虚拟实验室的设计可以空间、时间、客观条件等方面的限制进行摆脱，更加方便学生学习，进行技术和设计上的交流，将教学资源节约。当然建筑学虚拟实验室的整体框架设计需要和传统实验室结合，为信息技术的使用提供实践环境。随着计算机技术、互联网技术的发展，一些建筑设计程序、结构等均可以在虚拟实验室中，通过计算机以及相关的软件完成］。建筑学学科虚拟实验室的整体框架设计为学生提供了一个计算机信息技术实践环境，将到建筑工地上了解建筑工程的环节省掉，通过软件就可以对各项工程进行认识和了解。建筑学科虚拟实验室的设计的整体模型如图1:

4.2根据学生的个性及层次定制及优化实验课程建筑学学科虚拟实验室的整体框架设计分为四个部分:实验管理、实验中心、师生互动、控制平台，每个部分报包含不同的内容，具体建筑学虚拟实验室的整体框架设计如下图2。建筑学虚拟实验室的整体框架设计中涉及到的建筑学科实验内容的设计分为:建筑模型制作案例库、建筑材料典型样板图片库、建筑工程典型效果图三维动画库、建筑工程结构案例库，通过以上这几种建筑学虚拟实验内容、建筑美学等，帮助学生进行建筑学的学习。从以上建筑学实验内容的设计中可以知道，其中为学生的建筑设计提供了实际案例库、典型建筑工程动画库、建筑结构实际案例等，通过让学生对实际案例进行学习和了解，建立建筑结构模型，在建筑结构动画中从不同的角度进行建筑模型的了解。例如通过计算机系统和鼠标进行显示的构件选择，帮助学生了解建筑结构的基本构件组成，通过动态模型，了解建筑的楼层结构等，在操作的过程中也对学生的软件操作技能进行了训练。建筑学科实验内容分为不同的等级，不同的难度，实验内容的设计是根据学生的个性和掌握的知识程度进行设计的，学生可以根据自己的能力和技能水平进行选择性的建筑学科实验内容，完成实验内容设计之后，可以提交实验报告，可以进行再次的实验探索，对前一次实验设计中存在的不足进行完善和改进。虚拟实验室是一个开放性的学习平台，学生可以随时随地进行学习，多次的进行同一个实验内容的设计，直到自己完全掌握这个建筑设计为止。虚拟实验室将传统实验室教学的统一实验内容，统一实验时间等不足之处进行弥补，还将实验内容，实验课程等进行优化，帮助学生根据自身知识的掌握水平进行选择性的阶段实验。在建筑学虚拟实验室的整体框架设计的过程中，以学生全面的掌握建筑整体结构知识为目的，进行虚拟实验室整体框架的设计，对实验内容的设计结合一些实际案例，让学生了解建筑工程的设计、结构、组成等在其中的作用和重要性，增强学生在建筑设计中的责任心。让学生通过我国建筑工程中的一些典型案例，对建筑工程的设计模型、结构等进行认识，通过虚拟实验室中的操作系统选择建筑结构，帮助学生了解建筑构件的组成，然后进行建筑学科实验内容的设计。建筑学科具有非常强的实践性，学生可以通过对实际案例的学习和认识，了解建筑结构以及其构成，然后利用虚拟实验室进行建筑结构的设计，虚拟实验室的设计为学生提供建筑工程实践设计的平台，提升学生的建筑设计实践能力。

4.3建立科学的管理方式虽然当前我国高校的实验室的建设并未根据学生的数量的增长同步进行，但我国各大高校从不同的角度对其建筑学科的实验教学进行研究，希望尽快将建筑学学实验教学的完善。随着互联网、计算机、数字化等技术的发展，人们通过网络就可以直观的感受建筑，因此我国各大高校开始进行建筑学学科的虚拟化实验的教学设计，进而逐步建立了建筑学虚拟实验室，学生通过虚拟实验室可以随时随地的进行建筑学实验学习，也将传统实验室教学中的不足进行了弥补。而建筑学学科虚拟实验室的整体框架设计，只是将建筑的虚拟化呈现出来，通过三维技术对建筑的三维空间处理和数据的采集，帮助学生进行建筑学科知识的学习。虚拟实验室为学生提供一个开放性的学习平台，采用科学的管理方式促进虚拟实验室的管理，学生进入到虚拟实验室系统中，需要将自己的姓名和学号输入登陆平台，设置网络论坛，分享教学资源，这便学生和教师、研究人员进行学术交流，拉近师生之间的关系，促进学术研究的进一步探索，同时对学生的实验成果进行权益保护。在虚拟实验室系统中设置有成绩管理、权限管理、系统流程管理等，这些管理环节的设立不仅提升教学师兄啊，同时将传统实验室管理中的不足进行改善和弥补，传统实验室设计中学生参与的设计内容和时间相同，为了尽快完成实验作业，学生可以投机取巧模仿其他同学的设计，这样不仅是对自己的建筑设计不负责，还是对其他同学的建筑设计抄袭和不尊重。虚拟实验室的设立结合了先进的学科技术和管理方法，不仅对学生的建筑设计内容进行保护，好促进学生独立的完成建筑设计，锻炼自己的建筑设计思维和能力。虚拟实验室和传统实验室进行结合教学，不仅可以实现资源的优化配置，提高实验教学质量和教学水平，同时锻炼学生的动手能力和思维能力、技能操作能力等，促进建筑学科整体提升和全面发展。

5小结

建筑学是一门实践操作性较强的专业，是结构、测量、设计、制图等结合为一体的学科，是结构与艺术结合的展览品，具有较强的逻辑思维和形象思维，需要学生在实验过程中掌握相关知识，了解结构框架，熟悉操作流程。但因实验室设备的不足，影响建筑学科的实践教学，于是需要建立虚拟实验室，为学生提供一个仿真的操作环境，进而提升学生的实践能力。2013年，惠州学院建筑学实验教学中心获得省级实验教学示范中心建设项目立项。创建虚拟实验室的理念将为实验示范中心的建设提供有益的借鉴。

作者：陈智慧单位：惠州学院建筑与土木工程系