信息化技術在建筑教學改革中的應用研究

摘要：信息化技術在建筑教學改革中扮演著愈發重要的角色。該文探討了信息化技術，如虛擬現實（VR）、建筑信息模型（BIM）、增強現實（AR）以及大數據和人工智能（AI）等，在建筑教學改革中的應用，旨在為建筑教學改革提供科學依據，全面推動教育質量的提升。

關鍵詞：信息化技術；建筑專業；建筑教學；教學改革

中圖分類號：G642" " " " 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）08-0129-03

開放科學（資源服務） 標識碼（OSID）

0 引言

隨著信息技術的迅猛發展，各行各業正經歷著數字化轉型，教育領域亦不例外。信息化技術為建筑專業教學改革帶來了新的機遇與挑戰。虛擬現實（VR）、增強現實（AR）、建筑信息模型（BIM）以及大數據和人工智能（AI）等技術的應用，正在逐步改變傳統的建筑教學模式[1]。傳統的建筑教學模式主要以課堂講授和紙質教材為主，難以滿足學生對復雜建筑結構和設計理念的直觀理解需求。信息化技術的引入使教師可以通過虛擬仿真、三維建模和智能分析等手段，幫助學生更直觀、更全面地掌握建筑知識。例如，VR技術可以模擬真實的建筑環境，讓學生在虛擬世界中進行設計和施工操作；BIM技術則能夠實現建筑全生命周期的管理，使學生了解從設計到運營的全過程。因此，深入研究信息化技術在建筑教學改革中的應用顯得尤為重要。本文旨在探討信息化技術在建筑教學改革中的應用現狀、面臨的挑戰及未來發展趨勢，通過分析當前信息化技術在建筑教學中的應用情況，提出相應的教學改革措施，為建筑教學研究提供參考，推動建筑教育的持續創新。

1 虛擬現實（VR） 技術在建筑教學改革中的應用

虛擬現實（Virtual Reality， VR） 技術通過計算機生成逼真的虛擬環境，使用戶能夠沉浸其中并與之互動。用戶可以利用頭戴式顯示器（HMD）、數據手套、運動捕捉設備等硬件，以及三維建模、實時渲染等軟件，體驗逼真的虛擬環境。VR技術可以應用于建筑設計和施工模擬，幫助學生在虛擬環境中進行設計操作和施工演練，從而更直觀地理解建筑結構和空間布局。傳統的建筑教學主要依賴二維圖紙和模型，學生難以全面理解復雜的建筑結構和空間布局[2]。而VR技術能夠創建三維虛擬模型，使學生可以在虛擬環境中自由漫游，觀察建筑的各個細節。這種沉浸式體驗不僅提高了學生的學習興趣，還增強了他們對建筑空間的直觀理解。例如，學生可以通過VR技術進入虛擬建筑，觀察不同房間的布局、結構和材料，甚至可以模擬不同的光照和天氣條件，了解其對建筑設計的影響。以建筑設計與施工課程為例，教師可以引入VR技術，在課程的設計階段，首先利用BIM軟件創建建筑的三維模型，然后將模型導入VR系統。學生通過佩戴VR頭戴式顯示器，進入虛擬建筑環境，進行設計和施工模擬（見圖1） 。

在建筑設計階段，學生可以在虛擬環境中進行建筑設計操作，如添加或修改墻體、門窗、家具等，并實時觀察設計效果，從而更直觀地理解建筑空間的布局和結構，提升設計的合理性與創新性。在施工模擬階段，學生可以在虛擬環境中進行施工操作，例如模擬墻體的砌筑、鋼筋的綁扎、混凝土的澆筑等施工過程，以了解施工的具體步驟和技術要求，進而提高實踐能力和操作技能。此外，教師還可以利用VR技術安排虛擬參觀環節，引導學生參觀國內外著名建筑，如北京故宮、巴黎埃菲爾鐵塔、紐約帝國大廈等，以幫助學生領略不同的建筑風格和設計理念[3]。通過這些應用，學生對建筑設計與施工的理解得以加深，實踐能力和創新意識得到增強，從而有效提升了教學效果。

2 建筑信息模型（BIM） 技術在建筑教學改革中的應用

建筑信息模型（Building Information Modeling， BIM） 是一種基于三維數字技術的建筑設計與管理方法。BIM技術通過創建和管理建筑物的數字模型，集成建筑的幾何信息、物理特性和功能數據，涵蓋建筑全生命周期的各個階段，包括設計、施工、運營和維護。在建筑教學改革中，教師可以運用BIM技術幫助學生全面了解建筑項目的各個階段。以建筑專業的建筑信息模型與應用課程為例，教師可以基于BIM技術優化教學效果。課程內容分為理論講解和實踐操作兩部分。在理論講解部分，教師可以介紹BIM技術的基本概念、發展歷程、應用前景等[4]。在實踐操作部分，學生可以利用BIM軟件進行建筑的三維建模、設計優化、施工模擬、進度管理等操作。此外，教師還可以安排項目實踐環節，讓學生分組進行實際項目的BIM建模和應用，以辦公樓項目為例，涵蓋從設計到施工再到運營的全過程。在項目實踐中，學生可以利用BIM軟件進行建筑的三維建模、碰撞檢測、能效分析等，以優化設計方案；在施工階段進行施工模擬和進度管理，掌握施工的關鍵技術和操作要點；在運營階段進行建筑的維護和管理，制定維護計劃，并進行設備的檢查和維修。通過BIM技術的應用，學生對建筑項目各個階段的理解得以加深，實踐能力得到增強。同時，學生在項目實踐中能夠將理論知識與實際操作相結合，全面掌握BIM技術的應用。

3 在線教育平臺在建筑教學改革中的應用

根據平臺的服務對象和內容，在線教育平臺可以分為以下幾種類型，以使邏輯更清晰：1） 綜合性在線教育平臺：如Coursera、edX等，這些平臺提供廣泛的課程選擇，其中也包括建筑專業的課程。2） 專業性在線教育平臺：如Udacity、LinkedIn Learning等，這些平臺專注于特定領域，提供建筑設計、施工管理等方面的專業課程。3） 高校自建在線教育平臺：目前，許多高校如清華大學（學堂在線） 、北京大學（MOOC平臺） 等，都建立了自己的在線教育平臺，提供本校的課程資源，方便學生在線學習。

在線教育平臺在建筑教學中的優勢主要體現在以下幾個方面：1） 靈活性：在線教育平臺打破了時間和地域的限制，學生可以根據自己的時間安排進行學習。例如，在建筑設計基礎課程中，教師可以將課程視頻、課件、作業等上傳到在線平臺，學生可以隨時隨地進行學習。2） 資源豐富：在線平臺可以提供多樣的教學資源，如視頻講解、課件、案例分析、設計圖紙、參考文獻等。學生可以根據自己的需求查閱相關資源，進行自主學習。3） 互動性：在線平臺通常設有討論區、在線答疑等功能，方便學生與教師和同學進行互動交流。例如，學生可以在討論區提出問題，與教師和同學進行討論，也可以在線上與教師進行實時溝通，解答學習中的疑問。4） 個性化學習：在線平臺可以根據學生的學習數據，推薦個性化的學習內容和學習路徑。例如，平臺可以根據學生的學習進度、作業成績等，推薦相關的學習資源和練習題，幫助學生進行有針對性的學習。

以建筑設計基礎課程為例，教師在在線教育平臺上設計了完整的課程內容，包括視頻講解、課件、作業和考試等。每個知識點都有詳細的視頻講解，學生可以反復觀看，深入理解。課件和作業也都上傳到平臺上，學生可以隨時下載學習和完成作業。此外，教師在平臺上上傳了大量的教學資源，如建筑設計的案例分析、設計圖紙、參考文獻等，供學生隨時查閱和自主學習。學生也可以上傳自己的設計作品，與同學和教師分享交流，互相學習。平臺設置的討論區和在線答疑功能，為學生提供了與教師和同學交流的平臺，教師可以通過在線答疑，及時解答學生的疑問，幫助學生解決學習中的問題。例如，某學生在設計過程中遇到結構布局的問題，通過討論區提出問題后，教師和其他同學積極參與討論，提供了多種解決方案，最終幫助該學生解決了問題。

疫情期間，課程可以采用遠程教學模式。教師通過在線平臺進行直播授課，學生可以在任何地方通過互聯網參與課程學習。直播授課過程中，教師可以與學生進行實時互動，回答學生的問題，增強教學效果。在建筑施工安全課程中，可以采用“線上+線下”的混合式教學模式，利用山東省高等學校在線開放課程平臺、雨課堂和QQ群等工具，進行課前導學、在線學習、作業測驗和總結反饋。這種模式不僅提高了學生的自主學習能力，還通過實時互動和反饋，增強了教學效果[5]。在房屋建筑學課程中，教師可以通過騰訊課堂進行在線直播，結合建筑云課堂和學校課程中心的MOOC資源，提供全面的教學內容和課后作業。學生可以通過在線平臺觀看視頻講解、參與討論和提交作業，教師則通過平臺監控學習進度，及時提供指導和幫助。這些案例表明，在線教育平臺在建筑教學中不僅提高了教學效率，還促進了學生的自主學習和互動交流[6]。

4 增強現實（AR） 技術在建筑教學改革中的應用

增強現實（Augmented Reality， AR） 技術能夠將虛擬信息與真實世界巧妙融合。通過智能手機、平板電腦、AR眼鏡等設備，AR技術將計算機生成的圖像、聲音、視頻等虛擬信息疊加到現實環境中，豐富了用戶對現實世界的感知體驗。在建筑教學領域，AR技術廣泛應用于建筑設計、施工模擬和現場教學等多個場景。

以建筑施工技術課程為例，在課程設計中，教師充分利用AR技術，將建筑施工的各個環節進行虛擬化處理。首先，教師使用BIM軟件創建建筑的三維模型，隨后將該模型導入AR系統。學生只需通過智能手機或平板電腦掃描施工現場的二維碼，即可在設備屏幕上看到虛擬建筑模型與現實環境的完美疊加。在施工模擬環節，學生借助AR設備可以身臨其境地查看虛擬的施工過程。例如，學生可以在AR環境中模擬鋼筋的綁扎過程，深入了解鋼筋的規格、數量和綁扎方法；同時，也可以模擬混凝土的澆筑過程，掌握混凝土的配比、澆筑順序和養護技巧。這種教學方式使學生在虛擬環境中進行施工操作，有效提升了他們的實踐能力和操作技能[7]。在現場教學環節，教師帶領學生深入建筑工地，利用AR設備進行現場講解和演示。教師通過AR眼鏡，將虛擬的建筑結構疊加到正在施工的建筑上，生動直觀地向學生講解各個結構的功能和施工方法。例如，教師可以在實際建筑的基礎上，疊加虛擬的鋼結構框架，詳細闡述鋼結構的安裝方法和注意事項。學生通過AR設備，能夠更加直觀地理解建筑結構和施工過程，從而顯著提高學習效果。通過AR技術的應用，學生對建筑設計和施工過程的理解更加深入。在課程中，學生能夠將理論知識與實際操作相結合，全面掌握建筑施工的關鍵技術和操作要點。

5 大數據與人工智能（AI） 在建筑教學中的應用

大數據技術是指對海量數據進行采集、存儲、分析和處理，從中提取有價值的信息和知識的技術。而人工智能（AI） 技術則通過模擬人類智能，實現機器學習、自然語言處理和圖像識別等功能。在建筑教學改革中，大數據和AI技術發揮著舉足輕重的作用，它們可以應用于個性化學習、智能評估和教學優化等多個方面。

以建筑專業的建筑設計與分析課程為例：1） 個性化學習：教師可以利用大數據技術收集學生的學習數據，如學習進度、作業成績、學習偏好等，并借助AI技術分析學生的學習行為和學習特征，為學生提供量身定制的學習建議和學習資源。例如，系統可以根據學生的學習情況，推薦難度適中的練習題或相關的學習資料。2） 智能評估：AI系統可以自動評估學生的設計圖紙和文字作業，并提供詳盡的評估報告和改進建議。例如，系統能夠識別圖紙中不符合規范的地方，或分析文字作業的邏輯性和完整性。3） 教學優化：教師可以利用大數據技術分析學生的學習數據（如考試成績、作業完成情況等） 以及課程資源的使用情況（如視頻觀看時長、課件下載量等） ，從而發現教學中存在的問題，并及時進行改進。例如，若大部分學生在某個知識點上都存在困難，教師可考慮調整教學內容或教學方法。

6 結束語

本文深入探討了信息化技術在建筑教學改革中的應用，詳細分析了VR、BIM、AR、在線教育平臺、大數據和AI等技術的應用案例，并展望了未來的發展趨勢。信息化技術在建筑教學中的應用不僅是技術手段的革新，更是教育理念的深刻變革。通過引入VR、BIM、AR等先進技術，教學過程變得更加生動、直觀，學生的學習體驗得到極大提升，他們對復雜的建筑概念有了更深入的理解。在建筑專業教學改革中，教師的角色也在悄然發生變化，從傳統的知識傳授者轉變為學習的引導者、支持者。信息化技術的應用使教學資源更加豐富多樣，教學方式更加靈活多變，學生可以根據自己的興趣和進度進行個性化學習。大數據、人工智能技術的引入為教學評估和優化提供了科學依據，使得教學效果更加顯著。隨著信息技術的不斷發展，信息化技術將為建筑教學改革帶來更多可能性，推動建筑教育邁向高質量發展之路。

參考文獻：

[1] 徐金欣.信息化技術在建筑教學改革中的應用研究[J].中外企業家，2019（29）：180.

[2] 尹維玲，李旭.信息化技術在建筑設計類課程教學中的應用研究 ：以臨沂大學建筑學專業教學為例[J].高教學刊，2019（18）：112-114.

[3] 劉芳，楊曉青.信息化技術在建筑教學改革中的應用探索[J].居舍，2019（26）：188.

[4] 武彩霞，劉媛媛，沈小燕.信息化技術在 “自動化生產線技術應用” 教學改革中的應用與研究[J].現代職業教育，2019（22）：54-55.

[5] 李龍.信息化技術在建筑類課程教學改革中的應用研究[J].城市建筑，2019，16（11）：44-45.

[6] 陶然，裴斐，朱鶴.高職建筑裝飾工程技術專業課程教學中信息化技術的研究與應用[J].職業技術，2020，19（2）：77-80.

[7] 祁麗麗，田立臣，楊玉光，等.信息化技術在建筑教學改革中的應用探討[J].城市建筑，2019，16（17）：33-34.

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