基于VR和BIM技術建筑設備安裝教學創(chuàng)新模式研究

沈云峰 葉揚 徐德會 包秀莉 何志紅

摘要：由于企業(yè)對高職院校的學生動手能力要求日益提高，同時虛擬現(xiàn)實技術不斷得到普及應用，為了確保學生在實訓活動中人身安全學校往往顧慮較多，為了達到較好的實訓效果往往需要購置大量實訓設備，而實訓設備往往升級換代速度很快，成本的壓力不允許學校不停地對實訓設備進行升級。本文以《建筑設備安裝與識圖》這門課程為例采用沉浸感強的VR技術和BIM建模技術進行課堂教學，探討項目化教學的創(chuàng)新模式，讓學生在學中做，做中學，以期學生達到理論知識與實踐技能共同提高的高素質(zhì)技能人才培養(yǎng)的目標。

關鍵詞：職業(yè)教育;虛擬現(xiàn)實技術;實訓;操作安全;項目化教學

中圖分類號：TP391? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）14-0076-02

1 背景

在職業(yè)教育不斷深化改革的背景下，學生動手能力的培養(yǎng)日益顯得重要。在實際教學中，如果要進行實習實訓往往需要購買大量的實訓設備及耗材，或者到校企合作企業(yè)實習、實訓，耗費大量人力、物力、財力，同時還要確保學生操作的安全。在目前虛擬現(xiàn)實技術逐漸普及的情況下，把實習、實訓工作放在虛擬現(xiàn)實的環(huán)境中就不需要采購大量的實訓設備及耗材，同時還能確保學生操作的安全，在目前技術條件下虛擬現(xiàn)實相關課程開發(fā)是完全可以實現(xiàn)的。

2 優(yōu)勢及創(chuàng)新點

成本低，安全性好，升級方便，操作互動性好。通過虛擬現(xiàn)實場景操作使學生獲得直觀感受和體驗，可以很好地激發(fā)學生的學習興趣和動手能力。

3 可行性研究

基于Unity的VR實現(xiàn)工作原理如下圖所示。

1）使用軟件： REVIT， Unity等。

2）適用專業(yè)：建筑工程技術，工程造價，建筑設備工程技術，給排水工程技術，建筑電氣工程技術，樓宇智能化、建筑室內(nèi)設計等專業(yè)。

3）適合人員：教師，學生，建筑相關企業(yè)人員。

4）預期成果：虛擬現(xiàn)實教學資源包，教程，教材。

5）硬件設備。

（1）電腦配置要求：

（2）VR操作設備采用HTC VIVE頭戴式設備，具體參數(shù)如下：

（3）設備清單：

6）實施步驟

（1）首先根據(jù)教材內(nèi)容進行項目劃分。項目分為：建筑給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、消防滅火系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)、通風空調(diào)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)[1]。

（2）其次針對每個項目利用Rivit進行BIM機電建模。

（3）把建好的模型與建筑場景結合，構建虛擬現(xiàn)實操作平臺。

把用Rivit建好的模型通過本機插件轉換后形成實時BIM模型，把BIM模型導入Unity Reflect Viewer 中進行展示。

VR Unity HTC VIVE交互步驟[2]：

（4）講完基本原理知識后，在虛擬現(xiàn)實場景中讓學生動手操作，完成相應任務，掌握相應理論與實踐知識。

4 教學與VR操作

1）給水系統(tǒng)原理講完后由學生以小組方式操作連接，完成供水任務（模式選擇：直接給水、水泵+水箱、水箱供水等），連接完成后打開水龍頭流出水后方為合格;

2）排水系統(tǒng)原理講完后由學生以小組方式操作連接，完成排水任務。連接完成模擬產(chǎn)生污水并排出;

3）消防滅火系統(tǒng)原理講完后由學生以小組方式操作連接，模擬發(fā)生火災后連接消火栓進行成功滅火合格;自動噴淋系統(tǒng)發(fā)生火災后能夠自動噴水完成滅火視為合格;

4）建筑供暖系統(tǒng)原理講完后由學生以小組方式操作連接，模擬點火后鍋爐產(chǎn)生熱水送至各個節(jié)點后方為合格;地暖安裝完畢后開啟開關后地面產(chǎn)生熱量視為合格;

5）通風空調(diào)系統(tǒng)原理講完后由學生以小組方式操作連接，開啟開關后實現(xiàn)通風或者制冷、制熱要求后視為合格;

6）建筑電氣系統(tǒng)原理講完后，由學生以小組方式操作連接，開啟開關后實現(xiàn)照明后方為合格。

注：在操作前認識各個組成部分，了解部件工作原理及性能，然后按照安裝流程進行安裝連接

5 教學考核

理論要求完成基本理論和原理的認知;實踐要對各項目相關設備工作原理及操作進行考核。在考核工作中可以利用虛擬現(xiàn)實操作平臺進行操作。考核比例：理論50%+實踐50%。

6 效益預測

使用虛擬仿真操作平臺后設備采購成本大幅降低，場地需求面積減少，學生參與度大幅提升，學生操作安全性得到保障，能源與耗材使用量大幅降低，可以起到節(jié)能減排的作用，同時可以極大提高學生的操作技能和對專業(yè)知識的興趣，提升職業(yè)素養(yǎng)。

參考文獻：

[1] 艾湘軍，劉鐵鑫.建筑設備安裝與識圖[M].武漢：武漢大學出版社，2013.

[2] https：//www.raywenderlich.com/9189-htc-vive-tutorial-for-unit.

【通聯(lián)編輯：李雅琪】