针对《工程识图与制图》课程的教学应用，系统采用B/S架构并通过虚拟仿真技术，可以实现在三维空间里互动查看点、线、面、体的投影，以掌握工程制图投影原理；还可以通过案例的形式，在工程二维建施图、结施图上建立三维空间模型，以掌握工程图纸的识读
建筑识图课程的课堂教学存在的困难：
1）教师的困难是很难引入大项目，缺乏实训条件，没有条件接触新技术，设备缺失或陈旧；
2）学生的困难是知识偏理论体系、单调、不形象，不喜欢。解决这个难题直接的办法就是现场教学法，但是现场工程项目安全管理责任重大，对于在建工程的施工单位而言，一般不愿意接受学生到施工现场学习，所以大部分情况下现场教学选用的是已投入使用的工程。投入使用的建筑工程，对于工程中的隐蔽工程部分，如基础工程、结构构件中的钢筋工程等，这时就显得鞭长莫及了。而运用计算机仿真技术进行模拟教学实训，就能很好解决前面所带来的弊端，从而提高学生建筑工程识图能力。
本软件针对上述现象而研发，致力于突破建筑专业教学所遇到的难题，提高教学效率。系统根据相关标准和实践实训能力要求，运用BIM技术、三维仿真技术等，从而实现识图教学和实训的信息化，随着社会不断发展，教育信息化的进程也在不断加速，信息化教育也在实践教学中显现了其高速、、直观、形象的一面。加强信息化教育既能够解决专业特殊性给教学带来的难题又能够大大促进高职院校培养应用型人才。
产品特点
本软件采用三维虚拟仿真引擎实现二维、三维叠加式虚拟仿真教学实训多技术混合开发：通过Java和Unity3D等编程工具混合开发技术，实现多平台，多硬件的兼容和数据共享。本软件通过可配置化的txt、xml、Json等文件，可从外部动态加载所需的图纸、音频、视频、三维动画、构件三维模型等信息，优化三维展示载入的速度以及展示过程中的流畅程度。通过Unity3D编辑器二次开发作为各类建筑多媒体文件的二次加工工具、保证识图仿真软件平台数据可扩展性。
软件模块包括建筑施工图子系统：建筑设计说明、平面图、立面图、剖面图、大样图、详图配套建筑设计三维模型、图片、音频、文字、动画等数据接口。
结构施工图子系统：建筑设计说明、平面图、配筋图、大样图、详图等配套建筑结构三维模型、图片、音频、文字、动画等数据接口。
投影基础模块：画法基础、制图基础、点线面投影基础、形体投影、形体相交线基础、轴测图、换面法投影、剖面图和断面图。
考核实训子系统：实训、考核、3d实训模式；
以上模块如图3-1所示；
图3-1 软件模块分层主界面
良好的操作性能和用户体验
以本地坐标系切换视角为正视、左视、右视、俯视、仰视、通过鼠标360°旋转控制施工图纸、建筑模型、构件动画的移动，鼠标滚轮进行视角缩放，键盘配合系统快捷操作，如图3-2所示，按下键盘空格键，模型即回到适中位置显示。
图3-2 整体模型场景
虚拟场景使用3D引擎实时渲染，采用1920*1080高清平面画质影像，实时渲染帧数应大于80fps，如图3-3所示；
图3-3建筑剖解模型画面
表现形式多样化，生动化，形象化
在教学识图教学场景中，能够实现二维图纸标注与三维立体模型的互动显示，图纸与模型的位置精确对应，以满足识图教学的需要；三维环境下可以对建筑进行缩放、旋转、移动等操作，图纸与模型完全对应等比缩放，所有构件均可实现360度展示查看；如图3-4所示。
图3-4模型平面剖切结构
多种剖切模式，给学生展示看不到的知识点
为了更好地表现平、立、剖面的建筑内部构造表现，软件在整体建筑场景中，设置不少于25种的构造拆分模式，分别对应展示三种切面的拆分效果，包括平面剖切，立面1-1、A-A剖切；并且多种剖切模式可以结合展示，更加清晰表现建筑结构；如图3-5,图3-6所示分别为1-1剖切、A-A剖切形式；
图3-51-1剖切
图3-6 A-A剖切
各类构件图层和三维模型一一联动对应
针对建筑施工图，图纸数量有19张，包含建筑设计总说明、建筑平面图、建筑立面图、建筑剖面图、建筑大样等。学生能够通过建施图的识读，掌握建筑施工图的识读技能，了解建筑物的规划位置、外部造型、内部细节构造、内部房间的布置、内外装修以及施工要求等内容，如图3-7所示；
图4-7建施图平面图系统
针对结构施工图，图纸数量有19张，包含结构设计总说明、桩位平面图、基础配筋图、梁平法施工图、柱平法施工图、板平法施工图、楼梯结构布置图、结构详图等。学生能够通过结施图的识读，掌握结构施工图的识读技能，了解建筑物的结构类型，掌握梁平法、柱平法、板平法等结构平法施工图的制图规则和识读技能，熟练掌握配筋图的主要知识点，如图3-8所示；
图3-8结施图基础平面图系统
多种形式展示各种构件内部构造和详图
软件系统对所有涉及到的40个大样图可进行查询调用，在查看其他平面图、剖面图、配筋图系统时可随时查询并调用大样图进行对比分析学习，满足识图需求，如图3-9所示；
图3-9大样图查询系统
图纸模型元素关联，形象立体展示图纸和构造关联
建施图大样通过动画清晰展示不同构件的详细构造，结合图纸标识展示其施工过程，并配以文字解析和语音理解构件做法和细部构造，实现从识图到用图的飞跃；如图3-10所示；
图3-10铁爬梯大样图系统
通过图纸和三维模型一一对应的形式，配以语音解析和文字说明等多种元素关联解析全部大样和详图构造，加强认知和实训。如图3-11、3-12所示；
图3-11TC1518b大样系统
图3-12转角窗大样
二维图纸三维可视化，专业的原理剖析
软件分知识点对每张图纸进行讲解，知识点和相应的图纸元素、三维模型对应动画联动，并配以相应的文字解析，从而用动态关联的方式深入细致剖析图纸，如图3-13所示；
图3-13砖墙知识点解析
多层级多场景，递进剖析结施图
工程图纸的识读中，结施图的识读是难点，教学中很难形象表现。软件针对这一问题设置多层级的结构解析，通过整体场景和单构件场景结合递进解析建筑结构。大场景通过构件分类，构件图层、模型、语音和文字动态关联很好的展示相关的结构。场景效果如图3-14所示；
图3-14砖墙知识点解析
单构件场景单独展示混凝土里面的钢筋构造。通过图层、模型对应高亮，辅以语音和文本解析把难懂的知识点形象的展示出来。如图3-15所示；
图3-15单构件结构展示场景
3D动画
为了更好展示图纸与模型之间的关联以及剖析建筑结构内部构造，系统大样模块对于复杂的构造进行结构的自动拆分，通过连续动画展示构件的构造细节。使学生能够很形象与图纸相关信息和图素关联，从而达到识读大样图的目的，如图3-16所示；
构造识读
房屋构造识读是图纸识读的基础，在软件的整体模型模块片面剖切的模式下可以进行房屋的构造识读，包括各类构件的识读，并与图纸对应显示；如下图3-16所示基础层的电梯井坑高亮显示，可以清晰看到电梯井坑在整体基础中的构造。
实训模块、考核多方位、全空间训练
针对软件设计的专业知识重点和难点进行实训和考核2大模式，考题结合模型和图纸交互等多种形式对识图技能进行实训和考核，并即时给出考评结果和解析。对教学和实训有一个比较即时的反馈和总结；如图3-17、3-18所示；
图3-17 基础实训考核模式
图3-17 3D实训考核模式
画笔工具随意切换
为更好方便教学和软件的使用，软件内置画笔工具。可以根据需求在任何场景下调用画笔功能，在软件屏幕范围内随意的标识或者写字，增加了软件的实用性；画笔效果如图3-18所示；
图3-18画笔工具
投影展示多模式随意切换
针对《工程识图与制图》课程的教学应用，通过虚拟仿真技术，可以实现在三维空间里互动查看点、线、面、体、剖面图、断面图等内容的投影。投影对象可选、空间位置随意旋转，三面投影及时自动生成如下图3-19所示；立体视图与投影展开视图随意切换，提高投影知识展示的效率，如下图3-20所示。
图3-19建筑组合形体的三面投影
图3-20三面投影展开图
4D模式增强知识讲解和空间想象力
识图、制图步骤清晰明了，通过连贯的动画展示和语音、文字同步解析，生动形象地展示投影形成过程和细节。并可通过步骤标识进行动画过程的控制，可以随意调整动画进度到想要的地方，极大方便动画过程控制，如图3-21所示。动画暂停播放状态下，可以三维操作模型，可实现模型的360°旋转，随意拖动和放大缩小，以便查看结构细节，综合3D仿真和视频展示随意切换的模式，真正达到4D仿真的效果。
图3-21 楼梯剖面图投影--栏杆扶手投影
