BIM+VR技術在高校土建類專業課程教學中的應用探索

姚靜

摘要：BIM、VR與教育的融合對現代化教育有著支撐作用。從BIM應用于實踐教學和VR的特性出發，分析BIM結合VR技術應用于高校土建類專業課程教學中的優勢，探討BIM+VR技術應用于高校土建類專業課程教學對傳統教學的影響，以及兩者融合面臨的挑戰，以期BIM+VR技術更好為高校土建類專業課程教學服務。

關鍵詞：BIM+VR；高校土建類；專業課程；教學

一、引言

隨著教育形式的多樣化和信息技術與教育的深入融合，在BIM已成為建筑行業信息技術發展的必然趨勢，并推動著建筑行業技術的革新時代背景下，及VR技術在多個領域發揮重要作用，并將持續拓展其應用領域的熱潮中，越來越多的學者研究BIM和VR技術應如何應用到現代化教學。有研究表明，BIM技術完成可以融入建筑類高校專業課程教學，而VR技術不僅可以應用于教學，還對推動教學改革有事半功倍的效果。目前，BIM和VR應用到教學的研究已取得了一定成果，但學者對BIM+VR技術應用到土建類高校專業課程教學的探討較少，合理結合BIM+VR技術應用于高校土建類專業課程教學中，必然有助于專業課程教學改革和教學方法優化，對BIM+VR技術應用到高校土建類專業課程教學的研究亟待深入探討。

二、BIM+VR技術在高校土建類專業課程教學的應用優勢

BIM（建筑信息模型，Building Information Modeling），以三維數字為基礎，貫穿于建設項目全生命周期，形成整個各種項目的相關信息的模型。VR（虛擬現實，Virtual Reality），依靠計算機技術融合多種資源信息，創造可視化、可交互的三維動態視景，參與者可通過借助VR設備，可在虛擬現實中體驗并產生實時互動的一種交互式仿真系統。

BIM作為正在被全面推廣的建筑產業信息化技術工具，已引入到土建類專業的專業課程。從教學實踐、教學效果和學生討論總結得知，雖然BIM貫穿整個項目全生命周期，有強大的數據集成性，但是教學應用中仍存在不足：

（1） BIM的可視化表達效果不足，三維動態模型雖然能形象、立體地展現建筑物，但是對學習者帶入感不強，參與者無法置身于建筑物中，與建筑物形成直接互動。

（2） BIM軟件專業性強，操作較為復雜，影響學習者根據自己意愿了解建筑物特定位置、信息等需求。

（3） 反饋力度不夠，BIM模型與建筑物設計初衷未形成直接反饋，設計成果與功能需求的匹配度存在于想象中，反饋信息受限。

VR具有沉浸性、構想性和交互性的特征，能虛擬出特定的現實環境，給學習者聽、看、感等方面學習體驗。

（1） 沉浸性。VR模擬的環境能讓學習者感到身臨其境，可以直接360度無死角盲區觀察虛擬物體，使學習者產生探索興趣、沉浸其中。

（2） 構想性。學習者通過VR設備進入虛擬現實，可以獲得對虛擬環境感性和理性認識，由此可產生新的創意，對集成的虛擬環境進行優化。

（3） 交互性。學習者與虛擬環境可以產生互動，并獲取反饋。

VR的特性與BIM具有互補性。BIM具有的集成數據性為VR提供了落地應用的場景，BIM與VR技術結合，深度優化了虛擬建筑及表現效果。相比BIM應用于專業課程教學，BIM+VR技術能將教學內容更全面、直接、形象地呈現給學習者，具有如下優勢：

（1） BIM+VR技術，可實現三維空間實體化建模，優化建筑可視化效果，學習者可通過VR設備直接深入建筑物內部全方面探索建筑空間、功能、特性等，與虛擬環境產生互動，并獲取直接信息反饋。學習者在虛擬環境中，可以產生視覺、觸覺等方面體驗感，會對虛擬建筑產生好奇心，引發學習興趣。

（2） 通過BIM+VR技術，教師可根據不同的專業課程，虛擬出特定專業知識學習的學習環境，為課堂學習創設出沉浸感和視覺動態效果，虛擬現實與知識產生直接互動，知識和外界相互聯系，從而建立刺激——反應的聯結，學習者可獲得更全面、精細的知識沖擊，知識更全面、深入，記憶更加深刻。

（3） BIM+VR創造出的學習環境，能實現學習者與環境交互時獲得直接反饋，進而指導下一步的學習動作，不僅能優化虛擬環境，而且知識和反應之間的聯系能完整地構建，有助于學習者取得良好的學習效果。

三、 BIM+VR技術對高校土建類專業課程教學的影響

第一，改變教學情境。高校土建類專業課程教學中，實踐性教學、實驗教學等課時占比大，而設計、結構分析、施工、管理等各環節的實踐性和實驗教學受到場地、環境、設備、天氣、安全等諸多因素影響，往往無法達到預期教學效果。BIM+VR技術，可以創建虛擬環境， 并且可以優化實踐性和實驗教學的環境，打破傳統課堂學習環境的局限性，避免諸多因素影響，改變教學情境。在BIM+VR創建的虛擬環境中，學習者的學習維度、自由度和廣度可以根據自身學習情況充分舒展，獲得更好的學習體驗。

第二，改變教學模式。BIM+VR技術應用于土建類專業課程教學中，教師不僅僅“傳道授業解惑”，還是學習情境中體驗的指導者、參與者，學生不是知識的被動接受者，而是知識的主動獲取者、問題的發現者和解答者。學習者在虛擬環境中實踐、實驗、探索，根據設定的教學目標自主獲取知識，根據自己習慣的學習方法，暢游在虛擬現實環境中，增添了學習的生動性和趣味性。BIM+VR技術不受教學時空影響，在虛擬現實場景中，學習者不僅可以選擇適合自己的知識學習順序，隨時進入學習環境，還可以拓展延伸學習空間，從被動學習變為自主學習、樂于學習，讓教學真正做到以學生為中心。學習者學習思維的改變，能很好地強化學習效果，縮短高校培養的人才與社會需求之間的差距，為社會輸入高素質人才。

第三，豐富教學資源。隨著社會的進步，教學資源越來越豐富，從書籍到多媒體、網絡技術，從文字到視頻、音頻資料，但這些教學資源呈現方式相對簡單，學習者自主獲取知識的學習環境帶入感欠缺。BIM+VR技術模擬出的虛擬現實，是三維動態的教學資源，知識表達生動、直觀，逼真的學習場景能給學習者多重感官刺激，增加了學習的吸引力，有利于激發學習者學習興趣。學習者根據自己的學習方式學習，相當于每堂課都是個性化學習和教學，這樣的學習資源更受教師和學生青睞。

四、BIM+VR技術在高校土建類專業課程教學中應用面臨的挑戰

BIM和VR技術越發成熟，且引起了政府重視，政府多項政策都體現了對兩項技術的扶持，但BIM+VR技術在高校土建類專業課程教學中的應用還面臨著許多挑戰：

（1） BIM和VR的結合應用在參數控制、信息傳遞、互動體現等方面仍有缺失，技術有待突破。

（2） BIM+VR的硬件配置與學科教育契合度有待提高。BIM+VR技術應用于教育的教學開發技術起點高，在虛擬現實場景中，為了符合教學目的，需要投入大量教學資源、項目資源，并對土建類各專業教學內容進行分析，準確理解、把握教學內容。軟件技術開發人員僅能從技術上提供支持，而無法確定教學內容，這就要求專業教師學習參與設計、開發相關的虛擬教學資源。

（3） BIM+VR技術為土建類專業學科教學打破傳統課堂學習環境、創新教學模式等提供了新的發展方向，但新技術下教師如何設計教學過程讓學生按時自主完成學習、學習過程如何交互、如何評價學生學習效果等都應做更多的研究。

五、總結

BIM+VR技術滿足高校土建類專業課程的教學學習環境，深度融合BIM+VR與高校土建類專業課程教學，不僅符合政策要求，而且有助于培養學生自主學習能力。BIM+VR技術應用于高校土建類專業課程教學將打破傳統的教學方法及教學模式，豐富教學資源，引導學生自主學習，有助于提高教學效果。但BIM+VR應用與土建類職業教育尚處于簡單呈現、沉浸感不強的初級階段，BIM+VR與土建類職業教育的融合依然有很多亟待解決的問題。

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