VR與BIM技術背景下的土木工程施工課程教改研究

摘要：近年來，BIM技術和VR技術在高校教學中得到廣泛應用，特別是在土木工程施工課程改革中，將BIM技術和VR技術有效融合，通過BIM建模、VR制作模塊、項目周期管理虛擬化等將枯燥的土木工程施工教學變得更加直觀生動，充分調動了學生的學習興趣，提高了教學質量和教學效率。因此，本文基于VR與BIM技術背景，對土木工程施工課程教改進行了研究。

關鍵詞：VR技術;BIM技術;土木工程施工教學

BIM技術通過模擬建筑建設過程，將建筑建設過程中涉及到的數據、信息等進行整合建立相關模型，在土木工程方案設計階段、施工階段以及后期的維護階段都可以通過BIM技術實現信息的共享和傳遞過程;VR技術則是將人置身于虛擬化的場景中，增強人對建筑項目的體驗。而將VR技術和BIM技術有效結合，則可以實現土木工程施工教學的情境化教學，提高教學質量。

1VR和BIM技術概述

1.1VR技術

VR是VirtualReality的縮寫，全稱為虛擬現實技術。VR技術借助計算機圖形技術將現實存在的場景模擬出來，給人營造出一種置身其中的感覺。人們利用VR技術仿佛置身于未來建筑當中。現階段VR技術廣泛運用在土木工程中，推動了建筑設計行業的發展與進步。

1.2BIM技術

BIM即為建筑信息模型，是通過模擬建筑建設過程，將建筑建設過程中涉及到的數據、信息等進行整合，建立相關模型，在土木工程方案設計階段、施工階段以及后期的維護階段都可以通過BIM技術實現信息的共享和傳遞過程。另外，通過BIM建筑信息模型還可以及時發現土木工程施工過程中存在的問題，以便及時處理，避免影響工程的進度和質量。

2土木工程施工專業教學現狀及VR和BIM技術的教學優勢

2.1土木工程施工教學現狀

在高校土木工程施工教學過程中，由于本專業的實踐性和操作性比較強，需要教師將理論知識和實踐操作有效的結合起來，以激發學生課堂上的參與度，營造積極向上的學習氛圍。但由于部分教師沒有意識到新課程改革的重要意義，仍在沿用傳統的教學模式和教學方法，側重于理論知識的灌輸，缺乏和學生的交流和互動，導致課堂教學效果不理想。另外，教師也忽視了實踐教學對學生未來參與工作的重要性，以至于出現學生理論知識強而實踐能力低的尷尬現狀。

2.2VR和BIM技術的教學優勢

近年來，高校為提高教學質量，積極探索創新，將越來越多的科學技術應用于日常教學中。如土木工程施工專業就很好的將VR和BIM技術應用于教學中來。借助VR的交互能力和BIM的信息建模技術，并將二者高效結合，可以更好的激發學生的學習興趣。土木工程施工專業主要是為培養學生施工技能和施工管理能力，借助VR和BIM技術可以模擬工程建設的各個環節，為學生營造出一種置身其中的場景，帶來一種沉浸式體驗，從而使學生對本專業學習有更清晰的認識。

3土木工程施工課程教改中VR技術和BIM技術的具體應用

近年來，越來越多的高校學者對VR和BIM技術在土木工程施工專業上的應用給予了更多的關注并進行了系列的研究，通過轉變教師教學理念和教學模式，顯著提高了土木工程施工專業的教學質量，提升了教學水平。筆者結合自身所在學院的土木工程施工課程改革，就VR與BIM技術的具體應用予以說明。

3.1建立BIM課堂教學模型

筆者所在學院的土木工程專業課程利用BIM技術將虛擬的建筑工程模擬出來，將工程的方案設計、地形勘測、開挖土方、建筑構件等通過BIM技術建立課堂教學模型，還原真實建筑工程具體的建設過程，從而給學生直觀的視覺感受。另外，學生也可借助構建的BIM課堂教學模型自主設計土木建筑工程，從而激發學生的思考能力和動手能力。

3.2優化土木工程施工課程設計

在土木工程施工教學過程中，教師借助BIM技術與VR技術設計好施工方案、施工平面布置圖繪制、施工資源計劃表編制和施工進度計劃等課程，從而使學生可以置身于虛擬的施工過程中，以三維視角了解具體的施工過程，加深對施工方案、施工資源配置及施工工藝的掌握，及時發現施工過程中容易出現問題的環節并進行預判然后提出解決措施，以此鍛煉學生的實踐操作能力和施工管理能力。

3.3構建土木工程施工虛擬實驗室

眾所周知，土木工程施工專業的實踐性非常強，在日常的教學過程中，教師應為學生提供更多的實踐實習的機會，如通過構建土木工程施工虛擬實驗室，建立校園實習基地等措施鍛煉學生的實踐能力。本學院的土木工程專業就依托VR和BIM技術構建土木工程施工虛擬實驗室，讓學生借助建筑模型和虛擬的現實場景切身體驗施工的各個環節，從而熟悉整個施工流程。

3.4組織系列BIM設計大賽

高等院校的土木專業主要是建筑行業的發展培養專業性的人才，而為使學生畢業后能夠快速投身入土木工程建設中，本學院聯合住建部、省教育廳等部門組織一系列BIM設計大賽，以鍛煉學生的創新能力和實戰能力，學生也在多項比賽中取得了很好的成績。此項活動也激發了學生學習的熱情，并在院校內營造出學習土木工程施工課程的濃厚氛圍。

表1 VR技術和BIM技術的應用特點和主要內容

主要應用 應用特點和主要內容

建立BIM課堂教學模型 還原真實建筑工程施工過程，借助構建的BIM課堂教學模型自主設計土木建筑工程，激發學生的思考和動手能力

優化土木工程施工課程設計 三維視角了解具體的施工過程，加深對施工方案、施工資源配置及施工工藝的掌握，鍛煉學生的實踐操作能力和施工管理能

構建土木工程施工虛擬實驗室 借助建筑模型和虛擬的現實場景切身體驗施工的各個環節，熟悉整個施工流程

組織系列BIM設計大賽 激發學生學習熱情，營造學習土木工程施工課程氛圍，提升學生競爭力

4結束語

總之，為響應國家新課改的要求，各院校也不斷探索創新，將更多的科學技術應用到日常的教學活動中，BIM和VR技術的應用推動了土木工程施工課程的教育改革，提高了學生學習的積極性和主動性，也促進了院校教學水平的提高。故而院校應對此引起足夠的重視，將VR和BIM技術應用到更多的專業課程教學中，以此為社會培養更多的專業型人才。

參考文獻：

[1]丁點點，孫林華，陳松.基于VR與BIM技術的土木工程施工課程教改研究[J].課程教育研究，2020（33）.

[2]楊陽，姚剛，沈鑫，等.基于VR和BIM技術的場景沉浸式土木工程施工課程建設[J].教育教學論壇，2020，No.453（07）：257-259.

作者簡介：甘元彥，1980年3月出生，男，重慶市，漢族，研究生（博士），高級工程師，重慶文理學院教師，中國建筑第七工程局有限公司和重慶大學聯合培養博士后，研究方向：裝配式建筑智慧建造。