BIM+VR技術(shù)在高校土建類專業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用探索

姚靜

摘要：BIM、VR與教育的融合對現(xiàn)代化教育有著支撐作用。從BIM應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)和VR的特性出發(fā)，分析BIM結(jié)合VR技術(shù)應(yīng)用于高校土建類專業(yè)課程教學(xué)中的優(yōu)勢，探討B(tài)IM+VR技術(shù)應(yīng)用于高校土建類專業(yè)課程教學(xué)對傳統(tǒng)教學(xué)的影響，以及兩者融合面臨的挑戰(zhàn)，以期BIM+VR技術(shù)更好為高校土建類專業(yè)課程教學(xué)服務(wù)。

關(guān)鍵詞：BIM+VR；高校土建類；專業(yè)課程；教學(xué)

一、引言

隨著教育形式的多樣化和信息技術(shù)與教育的深入融合，在BIM已成為建筑行業(yè)信息技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，并推動著建筑行業(yè)技術(shù)的革新時代背景下，及VR技術(shù)在多個領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，并將持續(xù)拓展其應(yīng)用領(lǐng)域的熱潮中，越來越多的學(xué)者研究BIM和VR技術(shù)應(yīng)如何應(yīng)用到現(xiàn)代化教學(xué)。有研究表明，BIM技術(shù)完成可以融入建筑類高校專業(yè)課程教學(xué)，而VR技術(shù)不僅可以應(yīng)用于教學(xué)，還對推動教學(xué)改革有事半功倍的效果。目前，BIM和VR應(yīng)用到教學(xué)的研究已取得了一定成果，但學(xué)者對BIM+VR技術(shù)應(yīng)用到土建類高校專業(yè)課程教學(xué)的探討較少，合理結(jié)合BIM+VR技術(shù)應(yīng)用于高校土建類專業(yè)課程教學(xué)中，必然有助于專業(yè)課程教學(xué)改革和教學(xué)方法優(yōu)化，對BIM+VR技術(shù)應(yīng)用到高校土建類專業(yè)課程教學(xué)的研究亟待深入探討。

二、BIM+VR技術(shù)在高校土建類專業(yè)課程教學(xué)的應(yīng)用優(yōu)勢

BIM（建筑信息模型，Building Information Modeling），以三維數(shù)字為基礎(chǔ)，貫穿于建設(shè)項(xiàng)目全生命周期，形成整個各種項(xiàng)目的相關(guān)信息的模型。VR（虛擬現(xiàn)實(shí)，Virtual Reality），依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)融合多種資源信息，創(chuàng)造可視化、可交互的三維動態(tài)視景，參與者可通過借助VR設(shè)備，可在虛擬現(xiàn)實(shí)中體驗(yàn)并產(chǎn)生實(shí)時互動的一種交互式仿真系統(tǒng)。

BIM作為正在被全面推廣的建筑產(chǎn)業(yè)信息化技術(shù)工具，已引入到土建類專業(yè)的專業(yè)課程。從教學(xué)實(shí)踐、教學(xué)效果和學(xué)生討論總結(jié)得知，雖然BIM貫穿整個項(xiàng)目全生命周期，有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)集成性，但是教學(xué)應(yīng)用中仍存在不足：

（1） BIM的可視化表達(dá)效果不足，三維動態(tài)模型雖然能形象、立體地展現(xiàn)建筑物，但是對學(xué)習(xí)者帶入感不強(qiáng)，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(yè)性強(qiáng)，操作較為復(fù)雜，影響學(xué)習(xí)者根據(jù)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(shè)計(jì)初衷未形成直接反饋，設(shè)計(jì)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(gòu)想性和交互性的特征，能虛擬出特定的現(xiàn)實(shí)環(huán)境，給學(xué)習(xí)者聽、看、感等方面學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

（1） 沉浸性。VR模擬的環(huán)境能讓學(xué)習(xí)者感到身臨其境，可以直接360度無死角盲區(qū)觀察虛擬物體，使學(xué)習(xí)者產(chǎn)生探索興趣、沉浸其中。

（2） 構(gòu)想性。學(xué)習(xí)者通過VR設(shè)備進(jìn)入虛擬現(xiàn)實(shí)，可以獲得對虛擬環(huán)境感性和理性認(rèn)識，由此可產(chǎn)生新的創(chuàng)意，對集成的虛擬環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化。

（3） 交互性。學(xué)習(xí)者與虛擬環(huán)境可以產(chǎn)生互動，并獲取反饋。

VR的特性與BIM具有互補(bǔ)性。BIM具有的集成數(shù)據(jù)性為VR提供了落地應(yīng)用的場景，BIM與VR技術(shù)結(jié)合，深度優(yōu)化了虛擬建筑及表現(xiàn)效果。相比BIM應(yīng)用于專業(yè)課程教學(xué)，BIM+VR技術(shù)能將教學(xué)內(nèi)容更全面、直接、形象地呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者，具有如下優(yōu)勢：

（1） BIM+VR技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)三維空間實(shí)體化建模，優(yōu)化建筑可視化效果，學(xué)習(xí)者可通過VR設(shè)備直接深入建筑物內(nèi)部全方面探索建筑空間、功能、特性等，與虛擬環(huán)境產(chǎn)生互動，并獲取直接信息反饋。學(xué)習(xí)者在虛擬環(huán)境中，可以產(chǎn)生視覺、觸覺等方面體驗(yàn)感，會對虛擬建筑產(chǎn)生好奇心，引發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

（2） 通過BIM+VR技術(shù)，教師可根據(jù)不同的專業(yè)課程，虛擬出特定專業(yè)知識學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境，為課堂學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)出沉浸感和視覺動態(tài)效果，虛擬現(xiàn)實(shí)與知識產(chǎn)生直接互動，知識和外界相互聯(lián)系，從而建立刺激——反應(yīng)的聯(lián)結(jié)，學(xué)習(xí)者可獲得更全面、精細(xì)的知識沖擊，知識更全面、深入，記憶更加深刻。

（3） BIM+VR創(chuàng)造出的學(xué)習(xí)環(huán)境，能實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者與環(huán)境交互時獲得直接反饋，進(jìn)而指導(dǎo)下一步的學(xué)習(xí)動作，不僅能優(yōu)化虛擬環(huán)境，而且知識和反應(yīng)之間的聯(lián)系能完整地構(gòu)建，有助于學(xué)習(xí)者取得良好的學(xué)習(xí)效果。

三、 BIM+VR技術(shù)對高校土建類專業(yè)課程教學(xué)的影響

第一，改變教學(xué)情境。高校土建類專業(yè)課程教學(xué)中，實(shí)踐性教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等課時占比大，而設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析、施工、管理等各環(huán)節(jié)的實(shí)踐性和實(shí)驗(yàn)教學(xué)受到場地、環(huán)境、設(shè)備、天氣、安全等諸多因素影響，往往無法達(dá)到預(yù)期教學(xué)效果。BIM+VR技術(shù)，可以創(chuàng)建虛擬環(huán)境， 并且可以優(yōu)化實(shí)踐性和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的環(huán)境，打破傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)環(huán)境的局限性，避免諸多因素影響，改變教學(xué)情境。在BIM+VR創(chuàng)建的虛擬環(huán)境中，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)維度、自由度和廣度可以根據(jù)自身學(xué)習(xí)情況充分舒展，獲得更好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

第二，改變教學(xué)模式。BIM+VR技術(shù)應(yīng)用于土建類專業(yè)課程教學(xué)中，教師不僅僅“傳道授業(yè)解惑”，還是學(xué)習(xí)情境中體驗(yàn)的指導(dǎo)者、參與者，學(xué)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(fā)現(xiàn)者和解答者。學(xué)習(xí)者在虛擬環(huán)境中實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)、探索，根據(jù)設(shè)定的教學(xué)目標(biāo)自主獲取知識，根據(jù)自己習(xí)慣的學(xué)習(xí)方法，暢游在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，增添了學(xué)習(xí)的生動性和趣味性。BIM+VR技術(shù)不受教學(xué)時空影響，在虛擬現(xiàn)實(shí)場景中，學(xué)習(xí)者不僅可以選擇適合自己的知識學(xué)習(xí)順序，隨時進(jìn)入學(xué)習(xí)環(huán)境，還可以拓展延伸學(xué)習(xí)空間，從被動學(xué)習(xí)變?yōu)樽灾鲗W(xué)習(xí)、樂于學(xué)習(xí)，讓教學(xué)真正做到以學(xué)生為中心。學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)思維的改變，能很好地強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果，縮短高校培養(yǎng)的人才與社會需求之間的差距，為社會輸入高素質(zhì)人才。

第三，豐富教學(xué)資源。隨著社會的進(jìn)步，教學(xué)資源越來越豐富，從書籍到多媒體、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從文字到視頻、音頻資料，但這些教學(xué)資源呈現(xiàn)方式相對簡單，學(xué)習(xí)者自主獲取知識的學(xué)習(xí)環(huán)境帶入感欠缺。BIM+VR技術(shù)模擬出的虛擬現(xiàn)實(shí)，是三維動態(tài)的教學(xué)資源，知識表達(dá)生動、直觀，逼真的學(xué)習(xí)場景能給學(xué)習(xí)者多重感官刺激，增加了學(xué)習(xí)的吸引力，有利于激發(fā)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)興趣。學(xué)習(xí)者根據(jù)自己的學(xué)習(xí)方式學(xué)習(xí)，相當(dāng)于每堂課都是個性化學(xué)習(xí)和教學(xué)，這樣的學(xué)習(xí)資源更受教師和學(xué)生青睞。

四、BIM+VR技術(shù)在高校土建類專業(yè)課程教學(xué)中應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)

BIM和VR技術(shù)越發(fā)成熟，且引起了政府重視，政府多項(xiàng)政策都體現(xiàn)了對兩項(xiàng)技術(shù)的扶持，但BIM+VR技術(shù)在高校土建類專業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用還面臨著許多挑戰(zhàn)：

（1） BIM和VR的結(jié)合應(yīng)用在參數(shù)控制、信息傳遞、互動體現(xiàn)等方面仍有缺失，技術(shù)有待突破。

（2） BIM+VR的硬件配置與學(xué)科教育契合度有待提高。BIM+VR技術(shù)應(yīng)用于教育的教學(xué)開發(fā)技術(shù)起點(diǎn)高，在虛擬現(xiàn)實(shí)場景中，為了符合教學(xué)目的，需要投入大量教學(xué)資源、項(xiàng)目資源，并對土建類各專業(yè)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析，準(zhǔn)確理解、把握教學(xué)內(nèi)容。軟件技術(shù)開發(fā)人員僅能從技術(shù)上提供支持，而無法確定教學(xué)內(nèi)容，這就要求專業(yè)教師學(xué)習(xí)參與設(shè)計(jì)、開發(fā)相關(guān)的虛擬教學(xué)資源。

（3） BIM+VR技術(shù)為土建類專業(yè)學(xué)科教學(xué)打破傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)環(huán)境、創(chuàng)新教學(xué)模式等提供了新的發(fā)展方向，但新技術(shù)下教師如何設(shè)計(jì)教學(xué)過程讓學(xué)生按時自主完成學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)過程如何交互、如何評價學(xué)生學(xué)習(xí)效果等都應(yīng)做更多的研究。

五、總結(jié)

BIM+VR技術(shù)滿足高校土建類專業(yè)課程的教學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境，深度融合BIM+VR與高校土建類專業(yè)課程教學(xué)，不僅符合政策要求，而且有助于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。BIM+VR技術(shù)應(yīng)用于高校土建類專業(yè)課程教學(xué)將打破傳統(tǒng)的教學(xué)方法及教學(xué)模式，豐富教學(xué)資源，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，有助于提高教學(xué)效果。但BIM+VR應(yīng)用與土建類職業(yè)教育尚處于簡單呈現(xiàn)、沉浸感不強(qiáng)的初級階段，BIM+VR與土建類職業(yè)教育的融合依然有很多亟待解決的問題。

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