基于BIM的虛擬仿真技術在建筑工程實踐教學中的應用

吳靜

（河套學院，內蒙古 巴彥淖爾 015000）

0 引言

建筑信息模型簡稱BIM，最初誕生于美國，逐漸擴展到歐洲、日本等發達國家，并且都制定了較高水平的BIM技術應用規范。BIM技術也是近年來在建筑行業比較受歡迎的前沿技術。它的應用不僅局限于建筑工程的各個環節，在建筑相關專業的教學中的應用也是越來越廣泛，受到高校教師的高度重視。2003年，BIM技術在我國建筑行業開始被關注，越來越深入地在結構設計與施工中得到應用，利用BIM技術進行設計、虛擬仿真技術碰撞檢測等，提高了施工效率。也屬于國家在建筑工程中大力推廣的先進技術。與歐美國家相比，國內應用BIM技術有一定局限性，BIM技術的先進理念還沒有完全被高校相關專業中所接受，開設的BIM相關的課程也不多，有很多高校暫未開設相關的課程，使學生對BIM技術的知識了解少之又少，解決工程問題無法運用專業的新技術和新方法。

1 關于BIM虛擬仿真技術的基本概述

虛擬仿真又稱環境虛擬或虛擬環境現實，是一種計算機技術比較先進，是傳感技術、仿真模擬、微電子技術等計算機集一體的三維模擬現實環境技術。BIM技術的意圖是建立模型信息庫并覆蓋建筑項目整個生命周期，不同階段、不同專業之間實現基于建筑模型信息合成與共享。BIM與虛擬仿真技術的合成與應用包括虛擬環境構建、施工進度、施工方案、施工成本等的模擬、三維模型信息模擬和虛擬場景漫游。其主要思想是在整個生命周期中更好地應用BIM信息模型庫虛擬現實技術進行建設項目。

我們將BIM技術與虛擬現實環境相結合，可以提高模擬的真實性。傳統的二維圖紙和三維模型只能傳遞在單一尺度上建筑的一部分信息。通過虛擬仿真技術，可以展現出一個真實的虛擬仿真建筑，讓人漫游其中。另外，所建立的虛擬場景中不管任何信息都可以加進去，還可以模擬三維模型信息。它能從任何角度、實時查看各種部位的信息與模型之間的聯系，指導設計、施工，幫助監理進行相關工作。

與此同時，BIM虛擬仿真技術不受時間的約束，在建筑工程施工技術教學中將其運用，對工程部位施工的操作學生隨時都可以完成，尤其是在危險性較高的施工內容學習時，例如模板、腳手架工程可以有效保護學生安全利用BIM虛擬仿真技術。近年來人們對BIM虛擬仿真技術認知程度的逐步加深，它應用范圍正在不斷擴大，在建設工程、機械等相關領域中都得到廣泛應用。

2 傳統教學模式的局限性

（1）當前，普通高校建筑工程專業主要教學內容側重于理論、實驗和課程設計，但是學生對于建筑行業現狀了解很少，沒有系統性認識建筑全生命周期的相關工作，畢業后專業工作經驗不足，通常需要長時間的實踐才能熟悉行業的具體程序。

（2）高校對于CAD輔助技術的教學相對比較熟練，但是二維圖紙的設計存在一定的缺陷，無論是專業工程設計人員還是業主只有到工程竣工才能看到它的整體效果，項目的可視化很難實現，CAD作為繪圖的工具，不能提供建筑結構詳細、全面的設計模型和參數，信息化水平不高，在實際教學中存在較大的局限性。

（3）在當前的教學模式下，培養學生的創新能力較慢，對于學生很難做到熟練掌握建筑工程每個工序或結構，因此學生不可能將自己所學到的專業理論知識結構設計中運用，也不能保證設計出完全符合規范要求的建筑結構。學生的創新思維發展在很大程度上被限制了，因此，我們需要探索新的開拓學生創新思維的教學模式顯得非常重要。

3 BIM虛擬仿真技術在工程實踐教學中應用的必要性

BIM虛擬仿真技術在工程實踐教學中應用。首先分析整體層面，以下是建筑工程應用型本科院校引入BIM技術的必要性，一方面考慮到建筑企業的用人需要，BIM技術具有可視化特征，另外也具備虛擬仿真特征，這就為其在建筑相關專業教學中的推廣和使用奠定了基礎。近幾來BIM技術越來越深入建筑行業獲得了長足的發展，本科院校建筑專業學生的培養傾向性表現體現在BIM技術的應用。通過調查表明，BIM技術存在的優勢明顯。應用型本科院校將BIM虛擬仿真技術引入相關專業的教學實踐中符合行業需要。

4 建筑專業教學中BIM虛擬仿真技術應用

培養更多適應行業發展需要的BIM人才，需要將BIM技術應用于本科院校建筑專業教學中，極大地提高學生的就業率。此外，學生的創新創業能力還能夠增強。因此本科院校建筑專業教學中引入BIM虛擬仿真技術有它的必要性。

4.1 BIM虛擬仿真技術應用于專業課堂教學活動的優勢

BIM虛擬仿真技術無可比擬的模擬功能是最為核心的特點和優勢，運用在建筑工程施工中的BIM虛擬仿真技術，可以對鋼結構施工、混凝土結構施工、基礎工程施工等進行高仿真模擬。在計算機軟件中，可以分解各項工程施工項目，同時以三維立體視角演示和動態操作，將施工中的各項內容進行展示，增加學生專業知識的學習興趣。如在鋼筋施工當中，通過BIM虛擬仿真技術，可以還原出真實施工過程。不僅如此，學生還可以清晰、直觀地了解施工技術最終達到的效果，從而使學生更加全面、系統地掌握建筑工程施工的理論和實踐方面的知識，起到學以致用的效果。

4.2 BIM虛擬仿真技術應用于專業實踐教學的優勢

BIM虛擬仿真技術應用于專業實踐教學。應用型本科院校建筑專業的實踐教學包括認識實習及畢業頂崗實習。建筑專業的認識實習是組織學生實地參觀認識，頂崗實習是學生個人落實實習單位進行崗位實習。但是施工場地有很多不安全風險因素存在，因此，一些施工單位安排頂崗實習的學生在辦公室讀圖紙，查規范，做資料等，學生難以真正在施工現場進行實際操作，現場實習管理經驗欠缺，實習效果不明顯。而BIM虛擬仿真技術在專業實踐教學中的應用突破這一難點。BIM虛擬仿真技術對不同結構類型建筑物的建造工序進行三維仿真模擬，360度全方位將施工現場以及施工過程進行還原。學生可以更為清楚地認識和了解建筑相關工序，將理論與實踐相結合，搭建了教學與工作崗位之間的橋梁，增加建筑工程專業學生的就業率。

4.3 BIM虛擬仿真技術在實訓教學應用的優勢

BIM虛擬仿真技術應用于專業實訓教學的優勢。應用型本科院校建筑類專業開設實驗、實訓一般是從具體環節所需要的理論和實際操作入手。例如，施工圖識讀課程，施工組織設計，工程量清單報價編制等課程的實訓。在進行三維算量以及計價軟件套價的實訓中，發揮BIM三維模型的優勢，將各個構件工程量準確詳細的計算出來提高了計價效率，同時對建筑工程量計算規則以及相關的計算方法也就有了更為深刻的理解。

5 發揮教師的引導功能提升BIM虛擬仿真技術在建筑工程專業教學中的應用效果

提升BIM虛擬仿真技術在建筑工程教學中的應用效果。應該先結合專業教學的實際情況，教師的引導功能需要充分發揮。必須堅持以學生為中心的教學理念，將BIM技術作為良好的教學工具，從而認識到其對建筑工程專業教學效果提升的優勢。在應用的過程中發揮學生主體地位的作用，注重師生之間以及同學之間的交流與合作，鼓勵學生提出問題大膽質疑，主動解決問題，發揮BIM技術的優勢，在專業課程學習中也能積極運用BIM技術加以解決，充分發揮主觀能動性提高創新能力。

6 結語

建筑工程全生命周期的各階段、程序、技術節點等進行仿真和模擬原形需要利用BIM虛擬仿真技術來實現。因此，建筑工程專業教學工作的高效開展有必要強調BIM虛擬仿真技術在其中的應用，發揮其應用優勢。應用型本科院校應該緊隨行業發展的需要。建立三維仿真化，動態化、模擬化的教學模式，因此教師作為引導者在今后開展教學活動時需要結合實際情況，真正做到建筑工程專業教學質量的提升。充分運用BIM虛擬仿真技術幫助學生實現全面、系統發展。培養真正符合行業發展需求的新型人才。