摘要：随着科技的飞速发展，数字孪生技术在建筑工程领域的应用日益广泛，为建筑工程虚拟仿真实训教学提供了新的思路和方法。本文在分析当前建筑工程实训教学现状的基础上，探讨了基于数字孪生技术的虚拟仿真实训教学的改革必要性。同时，详细阐述了改革过程中可能遇到的问题，并提出了相应的应对策略。通过顺德职业技术学院的实例分析，本文验证了数字孪生技术在建筑工程虚拟仿真实训教学中的可行性和有效性，为相关院校的教学改革提供了参考。

关键词：数字孪生技术；建筑工程；虚拟仿真；实训教学；教学改革

随着社会的不断进步和科技的飞速发展，建筑工程行业对人才的需求也在不断变化。传统的实训教学方式已经难以满足当前建筑工程领域对人才培养的需求。因此，探索新的实训教学模式，提高实训教学的质量和效率，已经成为当前建筑工程教育的重要任务。数字孪生技术作为一种新兴的数字化技术，通过将物理实体与虚拟模型相结合，实现对物理实体的实时监测、控制和优化。在建筑工程领域，数字孪生技术可以应用于建筑结构设计、施工过程模拟、能耗管理等多个方面，为建筑工程的虚拟仿真实训教学提供了新的可能。基于数字孪生技术的虚拟仿真实训教学，能够模拟真实的建筑场景和施工过程，使学生在虚拟环境中进行实践操作，提高其实践能力和解决问题的能力。同时，该技术还能够降低实训教学的成本，提高实训教学的安全性和效率。因此，将数字孪生技术应用于建筑工程虚拟仿真实训教学中，对于提高建筑工程教育的质量和水平具有重要意义。

一、建筑工程实训教学改革的必要性

（一）当前建筑工程实训教学的现状

目前，许多高校的建筑工程实训教学仍采用传统的方式，即学生在教师的指导下进行实际操作。这种方式虽然能够使学生接触到真实的建筑材料和设备，但在实际操作过程中存在一些问题。具体表现为：1）实训资源有限。许多高校的建筑工程实训资源有限，无法满足大量学生的实训需求。同时，一些高校由于经费有限，无法购置先进的实训设备和材料，导致实训教学的质量受到影响。

2）实训过程存在安全隐患。建筑工程实训过程中涉及到许多危险的操作，如高空作业、电气焊等。这些操作对学生的安全构成威胁，需要采取相应的安全措施。然而，在实际操作过程中，由于学生的操作不规范或设备故障等原因，可能会导致安全事故的发生。3）实训效果难以评估。传统的实训教学方式下，教师通常通过观察学生的操作过程来评估其实训效果。然而，这种方式存在主观性和不准确性，无法准确反映学生的实践能力和解决问题的能力。

（二）基于数字孪生技术的虚拟仿真实训教学的优势

基于数字孪生技术的虚拟仿真实训教学能够解决传统实训教学方式存在的问题，具有以下优势：1）实训资源丰富。基于数字孪生技术的虚拟仿真实训教学能够模拟真实的建筑场景和施工过程，提供丰富的实训资源。学生可以在虚拟环境中进行实践操作，不受时间和空间的限制，提高实训教学的效率和质量。2）实训过程安全。基于数字孪生技术的虚拟仿真实训教学能够模拟真实的操作过程，但不会对学生造成实际伤害。因此，学生可以放心地进行实践操作，不用担心安全问题。3）实训效果易于评估。基于数字孪生技术的虚拟仿真实训教学能够记录学生的操作过程和结果，为实训效果的评估提供客观依据。教师可以通过分析学生的操作数据和结果，准确评估其实践能力和解决问题的能力。

二、案例分析

顺德职业技术学院建筑工程专业实训教学存在资源有限、过程存在安全隐患、效果难以评估等问题。为了解决这些问题，该学院积极探索基于数字孪生技术的虚拟仿真实训教学改革，旨在提高实训教学的质量和效率，培养学生的实践能力和创新能力。

（一）改革措施

1. 建设虚拟仿真平台。顺德职业技术学院与相关企业合作，共同建设了基于数字孪生技术的虚拟仿真平台。该平台具备建筑结构分析、施工过程模拟等功能模块，能够模拟真实的建筑场景和施工过程。学生可以在平台上进行实践操作，提高其实践能力和解决问题的能力。

2. 加强教师培训和学习。顺德职业技术学院组织相关教师进行数字孪生技术的培训和学习，提高其对该技术的认识和应用水平。同时，该学院还鼓励教师参与数字孪生技术相关的科研项目和实践活动，通过实践锻炼提高其应用能力。

3. 推广虚拟仿真实训教学。顺德职业技术学院积极推广基于数字孪生技术的虚拟仿真实训教学，将其纳入建筑工程专业的教学计划和课程体系中。同时，该学院还与企业合作开展联合培养和实习实训等活动，为学生提供更多的实践机会和就业渠道。

图1 于数字孪生技术的虚拟仿真实训

（二）改革成效

通过基于数字孪生技术的虚拟仿真实训教学改革，顺德职业技术学院取得了显著的成效：

提高了实训教学的质量和效率。基于数字孪生技术的虚拟仿真实训教学能够模拟真实的建筑场景和施工过程，提供丰富的实训资源。学生可以在虚拟环境中进行实践操作，提高其实践能力和解决问题的能力。同时，该技术还能够降低实训教学的成本，提高实训教学的安全性和效率。

表1 基于数字孪生技术的虚拟仿真实训教学对比传统实训教学

2. 培养了学生的实践能力和创新能力。基于数字孪生技术的虚拟仿真实训教学能够为学生提供更多的实践机会和自主学习的空间。学生可以在平台上进行实践操作和自主学习，培养其实践能力和创新能力。同时，该技术还能够激发学生的学习兴趣和积极性，提高其学习效果和综合素质。

3. 促进了校企合作和产教融合。基于数字孪生技术的虚拟仿真实训教学改革促进了校企合作和产教融合。顺德职业技术学院与企业合作共同建设虚拟仿真平台、开展科研项目和实践活动等，加强了双方的合作和交流。同时，该学院还与企业合作开展联合培养和实习实训等活动，为学生提供更多的实践机会和就业渠道，促进了产教融合和人才培养质量的提升。

三、基于数字孪生技术的建筑工程虚拟仿真实训教学改革对策

结合顺德职业技术学院建筑工程专业实训教学改革实践进行分析可知，基于数字孪生技术的建筑工程虚拟仿真实训教学是有突出现实意义的，因此需要积极推动教学改革工作落实。就案例分析来看，教学改革工作的落实需要强调如下内容。

（一）加强数字孪生技术的宣传和推广

在推进建筑工程实训教学改革的进程中，数字孪生技术作为一项前沿且极具潜力的技术，其重要性不言而喻。然而，目前许多高校和建筑企业对于数字孪生技术的了解尚显不足，这在一定程度上阻碍了其在建筑工程实训教学中的应用和推广。因此，加强数字孪生技术的宣传和推广，提高相关人员对其的认知度，是推进教学改革的第一步。

为了实现这一目标，可以采取多种形式的宣传和推广活动。首先，可以定期举办讲座和研讨会，邀请数字孪生技术领域的专家学者进行分享和交流。这些讲座和研讨会可以涵盖数字孪生技术的原理、发展历程、应用场景以及未来趋势等多个方面，旨在帮助高校和建筑企业全面了解数字孪生技术的优势和潜力。此外，还可以组织实地考察和交流活动。通过参观已经成功应用数字孪生技术的建筑工程项目，相关人员可以亲身体验到数字孪生技术在建筑工程实训教学中的实际效果，从而更加直观地认识到其价值和意义。同时，这些实地考察和交流活动还可以为相关人员提供宝贵的经验借鉴和启示，为其在后续的教学改革工作中提供参考和依据。在宣传和推广过程中，还需要注重信息的准确性和权威性。为了确保相关人员能够获取到真实可靠的数字孪生技术信息，可以邀请具有丰富经验和专业知识的专家学者进行讲解和答疑。同时，还可以利用官方网站、社交媒体等渠道发布相关信息，扩大宣传范围，提高宣传效果。

（二）完善虚拟仿真平台的建设

虚拟仿真平台作为数字孪生技术在建筑工程实训教学中的重要载体，其质量和功能直接影响着教学效果和学生的学习体验。因此，完善虚拟仿真平台的建设是推进教学改革的关键一步。

在完善虚拟仿真平台的建设过程中，首先需要加强平台功能的开发和完善。针对目前虚拟仿真平台功能单一的问题，可以引入先进的虚拟仿真技术和算法，提高平台的仿真精度和效率。同时，还需要根据建筑工程实训教学的需求，开发相应的功能模块和工具。例如，建筑结构分析模块可以帮助学生更好地理解建筑结构的受力特性和设计原理；施工过程模拟模块则可以模拟真实的施工过程，让学生在实践中掌握施工技术和方法。这些功能模块和工具的加入，可以极大地丰富平台的功能和应用场景，提高其实用性和吸引力。除了加强平台功能的开发和完善外，还需要优化平台的操作界面和流程。针对目前虚拟仿真平台操作复杂的问题，可以设计简洁明了的操作界面和流程。通过合理的布局和清晰的标识，可以帮助学生快速上手并熟悉平台的操作方法。同时，还可以提供相应的操作指南和帮助文档，方便学生自主学习和使用平台。这些措施可以降低学生的操作难度和学习成本，提高其使用平台的积极性和效果。

（三）提高教师的数字孪生技术应用能力

教师是建筑工程实训教学改革的重要推动者和实施者。因此，提高教师的数字孪生技术应用能力对于推进教学改革具有重要意义。

为了提高教师的数字孪生技术应用能力，首先需要加强教师的培训和学习。可以组织相关教师进行数字孪生技术的培训和学习，邀请专家学者进行讲座和授课。这些讲座和授课可以涵盖数字孪生技术的原理、应用方法和案例等多个方面，旨在帮助教师全面了解数字孪生技术的优势和潜力。同时，还可以组织教师参加相关的研讨会和交流活动，了解数字孪生技术的最新进展和应用趋势。通过这些培训和学习活动，可以提高教师对数字孪生技术的认知度和应用水平，为其在教学改革中的实践应用提供有力支持。除了加强教师的培训和学习外，还需要鼓励教师参与科研项目和实践活动。通过参与数字孪生技术相关的科研项目和实践活动，教师可以深入了解数字孪生技术在建筑工程领域的应用问题和挑战，并积极探索解决方案。这些实践活动不仅可以提高教师的应用能力，还可以为其在教学改革中的创新提供灵感和思路。同时，与企业合作开展科研项目和实践活动还可以加强校企合作和产教融合，促进双方共同发展。

结束语：

综上所述，基于数字孪生技术的建筑工程虚拟仿真实训教学改革是当前建筑工程教育的重要任务之一。通过加强数字孪生技术的宣传和推广、完善虚拟仿真平台的建设、提高教师的数字孪生技术应用能力等措施，可以推动建筑工程实训教学改革的深入发展。同时，通过实例分析可以看出，基于数字孪生技术的建筑工程虚拟仿真实训教学改革能够显著提高实训教学的质量和效率，培养学生的实践能力和创新能力，促进校企合作和产教融合。

参考文献：

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[2] 王淼 . 智能建造虚拟仿真实训基地在教学中的应用探究——以建筑工程技术专业为例 [J]. 林区教学 ，2024，（09）：60-63.

[3] 杜立峰 ， 杜建华 . 高速铁路工程智能建造领域虚拟仿真实训教学改革研究与实践 [J]. 石家庄铁路职业技术学院学报 ，2024，23（03）：116-120.

作者简介：

熊娜（1985 年08 月17 日）女，籍贯：江西樟树，民族：汉，博士研究生，副教授，研究方向：工程管理，项目管理。

2024 年教育教学改革研究课题

项目名称：基于数字孪生技术的建筑工程虚拟仿真实训教学改革研究项目编号：NLJG-24-9