BIM+VR模式在高职建筑类专业教学中的应用

　　关键词：BIM;VR;教学实践

　　当今社会，随着科学技术进步、经济飞速发展，在国家大力推动产业升级、调整结构的大背景下，传统建筑业弊端凸显，我国建筑业终将打破传统，逐渐向工业化、信息化、智能化方向发展。在此大环境下，高职院校建筑类专业如何调整人才培养模式，以适应当今信息化智能化社会，是目前急需解决的问题。

　　一、传统高职院校建筑类专业教学模式特征及缺陷

　　高职院校建筑类专业的传统教学模式多以黑板配合多媒体的方式，向学生灌输理论知识，学生被动吸收，实践教学占比并不乐观。研究表明，高职院校的学生文化基础薄弱，对纯理论的知识兴致不高，但是高职院校的学生具有较强的动手能力，喜欢新鲜的事物，对新事物具有很强的适应性。传统教学模式并未成功地立足高职院校学生特点，将学生学习知识的方式由被动转换为主动，究其原因有以下几点：首先，师资队伍建设未能跟上当下建筑行业发展的步伐。高职院校建筑类专业教师大多缺乏一线设计、施工实践经验;多数高职院校也未能对建筑类专业教师定期进行一线设计、施工培训。在实际教学环节中，教师只能重理论轻实践。其次，实践教学条件落后。大多数高职院校对建筑类专业实训室、实训设备、软件的投入远远不足，校外实训基地不能满足众多学生的实践需求，有待进一步提升改造。第三，教学方式较为落后。多数高职院校教学手段仍停留在黑板、多媒体等被动灌输式的教学方式，未能将建筑信息模型(BIM)、虚拟现实技术(VR)、三维仿真技术、网络移动教学平台等信息化技术有效地引入到教学中，激发学生学习的兴趣，将对知识的获取逐渐从被动式转换为主动式，从而达到提高教学质量的目的。

　　二、BIM技术

　　BIM技术即建筑信息模型(Build-ingInformationModeling)，它基于三维数字，将建设工程全寿命周期中的各个环节(主要包括可行性研究、初步设计、技术设计、施工图设计、招投标、施工、竣工移交、运营等)集合在一起，形成该建设工程的数字化三维模型。

　　随着科学技术的发展，BIM技术日趋成熟，在建筑业中得到广泛的应用，越来越多的高校意识到BIM技术对未来建筑业的意义，逐渐将BIM技术引入到教学当中。有研究表明，美国将BIM技术引入到教学中的高校数量已占全部高校数量的70%，而97%的高校也会将BIM纳入其课程中。BIM技术可以将抽象的教学内容以三维信息模型这种立体可视化的形式向学生展示，从而实现二维图形与三维模型的实时关联对应，有助于学生理解复杂的建筑空间，对学生空间思维、建设工程全寿命周期的认识等方面的培养极为有利，为后面的课程学习打下夯实的基础。

　　三、VR技术

　　虚拟现实(virtual Reality)简称VR，是一种模拟体验虚拟世界的交互式仿真系统，它可以创建和体验虚拟世界(virtual World)，利用计算机系统生成的交互式三维环境，可以使参与者感受到景物或模型十分逼真地存在，同时可以对参与者的运动和操作做出实时准确的响应。虚拟现实技术是一种综合性极强的高新信息技术，在最近十几年得到了飞速的发展，在建筑、工业、军事、能源、医学、艺术、教育培训、城市规划等很多领域都得到了广泛的应用。由于其特有的仿真特性，如，沉浸感、时实交互性、想象力和三维图形等，它正在成为解决工程问题的一种重要方法，也是实现计算机辅助教学的一个重要手段。

　　四、BIM+VR模式

　　BIM技术是利用计算机与互联网技术将建筑平面图纸转成可视化的多维度数据模型。它是所有建筑信息数据的集成模型，实现数据信息的应用。BIM不但可以完成建筑全生命周期内所有信息数据的处理、共享与传递工作，更具备三维可视化的特点，非专业人士也更容易看懂建筑、读懂建筑。BIM模型可以达到模拟的效果，但与VR相比，在视觉效果上还有很大差距，VR能弥补视觉表现真实度的短板。VR目前的发展主要在硬件设备的研究上，缺乏丰富的内容资源使得VR难以表现虚拟现实的真正价值，VR内容的模型建立与内容调整上更需投入大量成本，新技术存在落地难的困境。而BIM本身就具有了模型与数据信息，可为VR提供极好的内容与落地应用的真实场景。

　　BIM已在建造方式上改变了传统的施工方法，VR的诞生给人们带来了不一样的感知交互体验，两者的结合势必会提高相互领域间的技术层次。

　　五、BIM+VR模式在高职院校建筑类专业教学中的应用

　　(一)建筑工程技术专业

　　1、建筑结构。当今建筑设计与之前20年的相比，设计风格日趋多样化，中规中矩的建筑盒子也变成了造型复杂或者异形曲面的建筑形式。例如，国家体育场(鸟巢)、中央电视台新址大楼、玛丽莲·梦露大厦、银河SOHO等建筑。建筑结构亦会随建筑形式的变化而变化。造型复杂或者异型曲面的建筑形式，建筑结构较中规中矩的建筑盒子要复杂很多，如此复杂多样的建筑结构，往往需要经过大量的数据统计、计算、分析。只有通过大量的实验数据，才能分析出结构的稳定性、抗剪能力等性能。如此庞大的实验数据、复杂多样的建筑结构，对于高职院校的学生来说，学习起来无疑困难重重，会严重打击学生的学习积极性。

　　现如今，建筑行业在分析复杂多样的结构时，多借助BIM技术和VR技术进行分析。在建筑结构课程中如果将BIM技术和VR技术相结合，在为学生讲解复杂多样的建筑结构时，会使课堂更加生动。BIM技术可分析大量的实验数据，通过分析可以确定结构的稳定性以及抗剪能力，当遇到结构不适应建筑形式时，通过BIM可以修改模型，直到找到最佳方案。BIM建立的模型可采用交互的形式在VR设备中展示，学生们通过头盔、3D眼镜等设备可直观地观察模型，可使课堂中讲解的模型更加形象，使学生更易理解复杂的建筑结构、建筑形式，使教学效果更好。

　　2、建筑施工技术。建筑施工技术是系统介绍建筑工程中施工技术的基础理论、基本知识和基本施工方法的科學，涉及多种复杂的实践工程，如土方工程、地基处理及桩基工程、结构工程、砌筑工程、安装工程等。建筑施工技术在教学过程中，需要多个实践环节，由于涉及到学生的人身安全，很多工地并不愿意接纳学生到工地参观、实践学习。传统的建筑施工技术课程主要通过图片、ppt等形式向学生介绍建筑施工技术，这种形式学生动手能力较少，很难全面掌握多种建筑施工工艺;有些有条件的高职院校会安排学生到实训场进行某项工种施工实训，由于场地、实验耗材等多种因素的影响，学生实训只能进行某一项或者某两三项施工工艺实训，其他施工知识主要依靠传统教学方式。针对此种情况，在建筑施工技术课程中不妨通过BIM+VR形式克服，对于不能到实训场、施工工地实践的施工工艺可以通过BIM技术进行仿真模拟，再通过VR技术呈现模拟的场景、施工工艺，通过观察发现施工中可能存在的问题，通过BIM技术进行修改，直至找到最优方案。

　　推荐阅读：《石家庄学院学报》是由河北省教育厅主管、石家庄学院主办的综合性学术刊物。本刊注重学术性、理论性、探索性。

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