基于BIM和VR技術(shù)的“土木工程施工”課程應(yīng)用探討

吳鵬

[摘 要] BIM與VR技術(shù)作為建筑行業(yè)發(fā)展中的新興技術(shù)，為“土木工程施工”課程教學(xué)指明了新的方向。在傳統(tǒng)“土木工程施工”課程中引入BIM與VR技術(shù)，能夠讓學(xué)生體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)中的場景，更好地掌握專業(yè)知識，并且能夠?qū)⑺鶎W(xué)理論知識與實(shí)際工程相結(jié)合。針對“土木工程施工”課程在實(shí)際教學(xué)中存在的問題，探討如何有效地將BIM與VR技術(shù)應(yīng)用于“土木工程施工”課堂。從高校近幾年招生情況來看，土木工程等傳統(tǒng)理工科專業(yè)的關(guān)注度呈下降趨勢，而人工智能、計(jì)算機(jī)等相關(guān)專業(yè)的熱度逐年升高，這在一定程度上說明了傳統(tǒng)土木工程專業(yè)亟待轉(zhuǎn)型，以更好地適應(yīng)社會的發(fā)展需要。

[關(guān)鍵詞] 土木工程施工課程;BIM技術(shù);VR技術(shù);教學(xué)探索

[基金項(xiàng)目] 2019年度江蘇省教育廳“荷載和溫度共同作用下復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)的蠕變性能研究”（19KJB560014）

[作者簡介] 吳 鵬（1990—），男，江蘇南通人，博士，南京工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院講師，主要從事復(fù)合材料結(jié)構(gòu)耐久性能研究。

[中圖分類號] TU;G640? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）47-0045-05? ? [收稿日期] 2021-08-15

一、引言

“土木工程施工”課屬于實(shí)踐類課程，與實(shí)際工程密切相關(guān)，具有專業(yè)范圍廣、教學(xué)難度大、綜合性強(qiáng)等特點(diǎn)。目前，“土木工程施工”課的教學(xué)方法為理論授課并輔以實(shí)踐，教學(xué)形式以多媒體課件教學(xué)為主并適當(dāng)運(yùn)用板書，且多是“老師講，學(xué)生聽”，導(dǎo)致學(xué)生在課堂上難以透徹理解課程內(nèi)容。盡管教師也在努力激發(fā)學(xué)生思考，但事實(shí)上，學(xué)生的課堂參與度仍然很低[1]。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生無法感性地認(rèn)識所學(xué)內(nèi)容，雖然理論知識豐富，但實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)重缺乏。為適應(yīng)國家發(fā)展需求，土木工程畢業(yè)生需要參與到實(shí)際工程中，而在現(xiàn)有的教學(xué)模式下，學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和素質(zhì)可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠[2]。

教育部課程建設(shè)要求教學(xué)理念“新”起來，課堂“活”起來[3]。但如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，如何調(diào)動學(xué)生對學(xué)習(xí)的探究欲望，如何培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神并激發(fā)學(xué)生的潛能，這些都是教師在現(xiàn)實(shí)教學(xué)過程中面臨的重要問題。

在“土木工程施工”課程中引入BIM與VR等技術(shù)，使傳統(tǒng)土木工程與信息智能化技術(shù)結(jié)合，可以讓學(xué)生更形象直觀地理解課程的專業(yè)知識，有效解決課程教學(xué)與實(shí)際工程的脫節(jié)問題，學(xué)生可以在虛擬場景中體驗(yàn)現(xiàn)實(shí)的施工過程。同時(shí)，這種可視化和VR沉浸式技術(shù)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生不再被動地接受知識。

二、“土木工程施工”課程現(xiàn)階段存在的問題

“土木工程施工”課程是工科土木類學(xué)生從事土木類工程施工所必須要掌握的一門專業(yè)課程，也是土木工程本科教學(xué)指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范中確定施工原理與方法的課程。課程主要目的是使學(xué)生掌握土木工程施工技術(shù)方面的基本理論知識，并通過課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決土木工程施工中有關(guān)施工技術(shù)和施工組織管理中的問題，鍛煉學(xué)生提出創(chuàng)新性技術(shù)能力，并使學(xué)生熟悉土木方向常見的施工工藝和流程，以培養(yǎng)能適應(yīng)國家和市場需求的應(yīng)用型人才?，F(xiàn)階段“土木工程施工”課程存在的問題主要包括以下三點(diǎn)。

1.教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)際存在差異?，F(xiàn)階段的“土木工程施工”課程教學(xué)模式多為單向的“滿堂灌”，教師在課堂上完全理論式的講解無法帶給學(xué)生直觀的感性認(rèn)識，學(xué)生難以理解施工現(xiàn)場的實(shí)際過程。大量理論知識的講解，使教學(xué)內(nèi)容缺乏趣味性，無法激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與探知欲望，直接導(dǎo)致課堂效果差。一些教師過于依賴多媒體課件，不關(guān)注教師與學(xué)生之間的互動性，這就難以發(fā)揮教師在教學(xué)過程中的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用。吳艷[4]基于全國10所高校課堂教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研，結(jié)果表明，目前大學(xué)課堂的危機(jī)主要在于課堂教學(xué)無法與實(shí)際工程發(fā)展保持同步，使得教學(xué)內(nèi)容脫離實(shí)際。由于課堂教學(xué)的局限性很難保證學(xué)生在學(xué)完理論知識后立馬投入實(shí)踐中去檢驗(yàn)，因此很難培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和解決實(shí)際問題的能力，進(jìn)而影響教學(xué)效果。部分學(xué)生認(rèn)為課堂上學(xué)習(xí)的東西對未來工作實(shí)習(xí)幫助不大，認(rèn)為只有工作實(shí)習(xí)才能真正培養(yǎng)專業(yè)能力。

2.實(shí)踐課程參與度不高?！巴聊竟こ淌┕ぁ闭n程的實(shí)踐性強(qiáng)，書本知識與施工現(xiàn)場聯(lián)系密切，并且所涉及的施工種類繁多，現(xiàn)場施工的工藝與流程占據(jù)了大部分內(nèi)容。每個(gè)學(xué)生的知識水平存在有差距，有些學(xué)生認(rèn)為課程晦澀難懂，不愿意參與實(shí)習(xí);學(xué)校設(shè)備配置和使用情況存在局限性，導(dǎo)致實(shí)踐課程中并不是每個(gè)學(xué)生都有機(jī)會直接參與;有些實(shí)驗(yàn)由于課堂時(shí)間或課程學(xué)時(shí)限制無法在短時(shí)間內(nèi)得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生的參與意愿不強(qiáng)。雖然組織學(xué)生現(xiàn)場觀摩效果較好，但實(shí)地考察費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且無法將教學(xué)內(nèi)容全部實(shí)習(xí)。再加上參觀時(shí)間短、項(xiàng)目施工時(shí)間長等原因?qū)е聟⒂^效果差，學(xué)生無法深入了解。還有些學(xué)生雖然具備了一定的理論知識，但缺少工程經(jīng)驗(yàn)，無法真正參與實(shí)踐學(xué)習(xí)，只能現(xiàn)場參觀[5]。

3.考核方式不太客觀。施工課程教學(xué)的考核方式一般是根據(jù)平時(shí)提問、考勤、作業(yè)和考試等表現(xiàn)進(jìn)行評定，這種考核方法具有一定的片面性，例如，課堂提問不能覆蓋到每一位學(xué)生，不少學(xué)生在期末突擊背誦以應(yīng)付考試，而且學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)情況、表現(xiàn)評定也存在較大的差異或偏差。此外，還存在考核標(biāo)準(zhǔn)不當(dāng)?shù)膯栴}，按照知識點(diǎn)和步驟打分與實(shí)際情況不符。就土方工程來說，理論上有方格網(wǎng)法和斷面法兩種，需經(jīng)過大量計(jì)算之后才能夠得到準(zhǔn)確的土方工程量，即使理論和步驟都正確，但也會因計(jì)算復(fù)雜導(dǎo)致結(jié)果錯(cuò)誤。傳統(tǒng)試題的類型與實(shí)際工程沒有結(jié)合起來，現(xiàn)場施工需根據(jù)施工圖和各類標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，但考核沒有與真實(shí)案例相結(jié)合，過于強(qiáng)調(diào)書本知識，沒有達(dá)到考核學(xué)生實(shí)際能力的目的。

三、BIM與VR技術(shù)在“土木工程施工”課程中的應(yīng)用

VR（Virtual Reality）即虛擬仿真技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)是多媒體技術(shù)的終極應(yīng)用形式，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。它利用計(jì)算機(jī)可以生成一種虛擬的環(huán)境，能讓用戶脫離現(xiàn)實(shí)，從而進(jìn)入模擬環(huán)境。不僅可以就真實(shí)環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)，還可以創(chuàng)建完全虛擬的世界，操作者可以通過雙手、眼睛、耳朵等多個(gè)身體部位在環(huán)境中遨游，從而達(dá)到身臨其境的感覺。近年來VR技術(shù)飛速發(fā)展，在很多領(lǐng)域內(nèi)都得到了廣泛的運(yùn)用，如航天航空、中西醫(yī)教學(xué)、機(jī)械制造等。因?yàn)閂R技術(shù)有交互性、沉浸感、想象力等特點(diǎn)，所以運(yùn)用到“土木工程施工”這門課可以有效地解決傳統(tǒng)教學(xué)資源有限、工地實(shí)習(xí)存在安全風(fēng)險(xiǎn)等諸多問題，大幅度提升教學(xué)質(zhì)量，進(jìn)而達(dá)到教學(xué)理念“新”，課堂“活”的目的。不僅能滿足學(xué)生的實(shí)踐需求，而且能將枯燥且抽象的書本知識和施工工序以更加形象具體的形式展現(xiàn)出來，有利于學(xué)生的理解與學(xué)習(xí)。

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型。作為一門新興技術(shù)，它能更好地做到智慧建造，便于精細(xì)化、可視化、信息化設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營管理，能夠更好地體現(xiàn)施工過程和施工現(xiàn)場的活動，并且可以檢查結(jié)構(gòu)的合理性。BIM包含3D和4D技術(shù)，其中3D技術(shù)主要是基于工程項(xiàng)目的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來構(gòu)建工程實(shí)體的三維立體模型，從三維視角展現(xiàn)出工程結(jié)構(gòu)圖形及其空間組合關(guān)系。將其與VR技術(shù)相結(jié)合，便能使學(xué)生身臨其境，讓學(xué)生能體驗(yàn)虛擬的現(xiàn)實(shí)場景，激發(fā)學(xué)生的思考能力，讓課堂“活”起來，同時(shí)，VR還可以鍛煉學(xué)生的實(shí)操能力。BIM與VR技術(shù)相結(jié)合，能讓學(xué)生做到自己手動完成實(shí)踐，將書本知識與實(shí)際相結(jié)合，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與對施工過程的探索欲望。

BIM、VR技術(shù)在“土木工程施工”課程中的應(yīng)用包括如下五個(gè)方面。

1.土木工程施工的工藝與流程。通過VR技術(shù)與BIM技術(shù)相結(jié)合展示土木工程施工的工藝與流程，將學(xué)生帶入到虛擬的施工環(huán)境中，從而到達(dá)現(xiàn)場講解的目的，讓學(xué)生能更好地理解每一道工序和所需要注意的問題。學(xué)生還可以選擇不同的角色，扮演不同的工程人員，再結(jié)合BIM模型，對每一個(gè)構(gòu)件的拼裝和吊裝過程進(jìn)行詳細(xì)的觀摩，甚至還可以通過VR技術(shù)去切身體會工人拼裝的一些大致操作。設(shè)定好相應(yīng)的參數(shù)、坐標(biāo)等，就可以進(jìn)行拼裝模擬。這不僅能極大地激發(fā)學(xué)生的興趣，還可以培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力。在BIM和VR技術(shù)的支持下，不僅向?qū)W生直觀生動地展示了整個(gè)施工過程、材料、機(jī)具，而且沒有場地的限制。當(dāng)前，整個(gè)土木行業(yè)也變得更加智能化，符合當(dāng)下的發(fā)展趨勢，然而土木工程施工教材的更新較為滯后，最新的技術(shù)沒有在教學(xué)中得到體現(xiàn)。通過BIM與VR技術(shù)可以讓學(xué)生在教材之外體驗(yàn)并學(xué)習(xí)最新的施工技術(shù)。

2.施工圖紙。對施工圖紙而言，光靠書本上的規(guī)范，學(xué)生并不能直觀地感受如何施工，也無法掌握實(shí)際操作。但利用VR技術(shù)可以讓學(xué)生自己動手去感受基坑工程、挖土方、砌筑工程、混凝土的澆筑以及工業(yè)廠房的安裝等，在獲得書本知識的同時(shí)也鍛煉了自身的技能，為步入工作奠定了基礎(chǔ)。另外，VR技術(shù)可以將書本上抽象的知識具體化，就拿簡單的定義來說，往往是靠學(xué)生死記硬背，許多概念學(xué)生都不能準(zhǔn)確理解，一些工程上特有的結(jié)構(gòu)，光靠書本上的圖紙并不能展現(xiàn)?！凹埳系脕斫K覺淺，絕知此事要躬行”，我們將其與BIM、VR技術(shù)相結(jié)合，拿著圖紙進(jìn)入虛擬現(xiàn)實(shí)中，便可以讓學(xué)生能夠感知具體的實(shí)物結(jié)構(gòu)，再與書本上的知識對照，將施工圖的細(xì)節(jié)全部以VR技術(shù)展示到學(xué)生的面前，解決圖紙上符號繁雜、位置難懂的難題。

3.“土木工程施工”的課程設(shè)計(jì)。對于課程設(shè)計(jì)而言，將BIM與VR技術(shù)結(jié)合更是一種有效的模式。教師可以將其與自己的教學(xué)需求掛鉤，在現(xiàn)實(shí)條件無法滿足的環(huán)境下，應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)來達(dá)到教學(xué)目的。傳統(tǒng)的“土木工程施工”課程設(shè)計(jì)都是教師給出任務(wù)書，學(xué)生按照任務(wù)書要求進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中不可避免地會出現(xiàn)問題。例如，某工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的施工方案學(xué)生難以掌握，而將其與VR技術(shù)結(jié)合后，學(xué)生可以親身參與工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)的施工，包括測量放線、土坡支護(hù)、鋼筋、模板，以及腳手架工程和主體結(jié)構(gòu)工程等，獲得直觀的感受;還可以模擬參與各個(gè)工程的質(zhì)量、安全措施及文明施工管理措施，掌握具體的施工步驟、時(shí)間、造價(jià)與質(zhì)量等。這樣在編制施工方案時(shí)就會有自己的想法和創(chuàng)新點(diǎn)，同時(shí)也符合施工要求。通過BIM與VR技術(shù)的結(jié)合，普通的課程設(shè)計(jì)也能讓學(xué)生感受到知識的學(xué)以致用，融合所有土木課程的知識，調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性。

4.施工現(xiàn)場安全意識。“安全來自長期警惕，事故源于瞬間麻痹”，這句標(biāo)語在施工現(xiàn)場隨處可見，安全問題是實(shí)際工程的重中之重。解決這類問題不能只靠現(xiàn)場的標(biāo)語，應(yīng)該從“土木工程施工”課程就開始學(xué)習(xí)，在源頭上培養(yǎng)施工安全意識。在現(xiàn)階段的課堂教育中，大部分安全知識只是通過教師的口頭描述及對已發(fā)事故的宣講，學(xué)生只是停留在聽的階段，沒有親身經(jīng)歷過危險(xiǎn)場景，這種方式花費(fèi)了大量的教學(xué)時(shí)間卻起不到很好的效果。當(dāng)安全教育與VR技術(shù)相結(jié)合，我們就可以讓學(xué)生親臨事故現(xiàn)場。通過BIM創(chuàng)建的3D結(jié)構(gòu)，再用VR技術(shù)讓學(xué)生以當(dāng)事人身份進(jìn)入事故發(fā)生現(xiàn)場，進(jìn)行虛擬的事故重演。讓學(xué)生親身經(jīng)歷危險(xiǎn)，這樣更有利于宣傳安全知識，能將安全意識更好地刻印在學(xué)生的腦海中，認(rèn)識到安全問題的重要性。這樣，安全教育知識就會變得活靈活現(xiàn)，不僅激發(fā)了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的興趣，而且還能在極短的時(shí)間內(nèi)更加高效地完成安全教育，這便是VR復(fù)刻場景與安全教育結(jié)合。

5.專業(yè)融合。建筑行業(yè)擁有眾多細(xì)分專業(yè)，例如建筑、結(jié)構(gòu)、施工、給排水、暖通、設(shè)備等，在設(shè)計(jì)和施工過程中相互之間沒有溝通和反饋，在設(shè)計(jì)和建造過程中有一定的脫節(jié)?；贐IM與VR技術(shù)的智能建造模式成為解決這一問題的突破口?？梢詫⒏鱾€(gè)專業(yè)的學(xué)生集中在一起完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。由于BIM模型集成了各個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)信息，因此，專業(yè)之間設(shè)計(jì)的不兼容問題會及時(shí)暴露，通過各個(gè)專業(yè)協(xié)商設(shè)計(jì)的方式，可以高效地解決這一問題。這種“跨專業(yè)”模式培養(yǎng)的學(xué)生，可以有效地促進(jìn)土木行業(yè)中的各細(xì)分專業(yè)融合。BIM裝配式建筑是大趨勢，在教學(xué)過程中，我們可以組織學(xué)生去擁有先進(jìn)技術(shù)的企業(yè)學(xué)習(xí)，也可以通過VR技術(shù)帶領(lǐng)學(xué)生在虛擬現(xiàn)實(shí)中進(jìn)入數(shù)字工廠，了解工廠生產(chǎn)建筑產(chǎn)品預(yù)制構(gòu)件，再將生產(chǎn)好的裝配式構(gòu)件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場拼裝。通過BIM與VR技術(shù)這個(gè)橋梁，可以促進(jìn)高校學(xué)生培養(yǎng)與土木行業(yè)用人單位需求的融合，讓學(xué)生在“新工科”的培養(yǎng)下成為當(dāng)今社會所需要的人才。

四、基于BIM和VR技術(shù)的“土木工程施工”課程優(yōu)勢

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的“土木工程施工”課程內(nèi)容日益滯后，BIM和VR技術(shù)的引入則可以解決這個(gè)問題。BIM技術(shù)的可視化、量化等特點(diǎn)極大地方便了設(shè)計(jì)、規(guī)劃及運(yùn)營管理;在教學(xué)過程中VR技術(shù)利用計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)模擬生成現(xiàn)實(shí)工程中的場景，再通過一定的方式使人進(jìn)入到虛擬場景中，通過空間模型讓學(xué)生仿佛漫游真實(shí)的施工現(xiàn)場。對于部分空間感較差的學(xué)生，具體模型使知識更加形象，從而加深對知識的理解[6]。學(xué)生還可以通過親自操作對已有模型的解剖，展現(xiàn)一些重要施工工藝，了解不同施工階段的信息，能夠?qū)γ恳粋€(gè)施工階段都有深入的了解。VR技術(shù)的應(yīng)用能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的缺陷，也能解決實(shí)踐教學(xué)過程中學(xué)生動手機(jī)會少、上手難的不足。以往學(xué)生很大程度上是通過死記硬背教師課上所講的知識，很難把握重點(diǎn)、難點(diǎn)。對于不同的學(xué)生，教師可以選擇特定的模擬場景對學(xué)生進(jìn)行針對性教學(xué)。

1.培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。在學(xué)習(xí)過程中學(xué)生不再是被動學(xué)習(xí)，教師在課堂上也轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心的“主動式”教學(xué)方法，積極引導(dǎo)學(xué)生的求知欲和探索欲。在整個(gè)教學(xué)過程中，教師由原本單一“教”的角色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩?dǎo)”的角色。引入BIM和VR技術(shù)將課堂理論與實(shí)際工程相結(jié)合，利用具體模型能夠達(dá)到邊實(shí)踐邊學(xué)習(xí)的效果，有效培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生對工程的具體概念[7]，將所學(xué)知識及時(shí)與實(shí)際工程相結(jié)合，學(xué)與用能結(jié)合起來。

2.學(xué)習(xí)形式多樣化。與傳統(tǒng)的“土木工程施工”課程相比，VR和BIM技術(shù)能夠帶給學(xué)生更深刻的施工現(xiàn)場體驗(yàn)，生動形象的模型教學(xué)還能活躍課程氛圍。BIM可視化特點(diǎn)結(jié)合VR沉浸式特點(diǎn)使得原本抽象的知識點(diǎn)變得生動形象起來。虛擬的施工場景具有不受時(shí)間、空間限制的特點(diǎn)，并且沒有場地、機(jī)械耗費(fèi)、交通費(fèi)用和施工安全等問題，學(xué)生可以在任何時(shí)間進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。在教學(xué)過程中可以模擬實(shí)際施工現(xiàn)場進(jìn)行工作分配，學(xué)生可以根據(jù)自己的角色合作完成工作，進(jìn)而鍛煉學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力，培養(yǎng)集體意識。

3.教學(xué)模式安全可靠。使用BIM和VR技術(shù)進(jìn)行虛擬建模實(shí)驗(yàn)，可以對一些已經(jīng)建好的工程模型的各部分進(jìn)行詳細(xì)分析，學(xué)生不但可以對每個(gè)施工階段需要做的工作均有更深刻的了解，還完全避免了觀摩施工現(xiàn)場帶來的安全隱患問題，使課堂教學(xué)和現(xiàn)場實(shí)踐高度結(jié)合。BIM和VR技術(shù)的使用，還可以減少個(gè)人技術(shù)、環(huán)境因素以及材料性能差異等問題對工程的影響，降低不確定因素對課程的影響，保證課程質(zhì)量，提高了課程的可靠性。

4.考核方式全面。使用BIM與VR技術(shù)相結(jié)合的教學(xué)模式之后，我們可以更改以往的考核模式。傳統(tǒng)的考核模式并不能完全反映學(xué)生的應(yīng)用能力。在施工過程中，以解決問題為目標(biāo)，可以通過多手段、多途徑實(shí)現(xiàn)。利用BIM與VR技術(shù)進(jìn)行施工模擬考核，能使學(xué)生準(zhǔn)確掌握土木施工操作，運(yùn)用VR模擬實(shí)踐教學(xué)，BIM模型實(shí)物為紐帶，在基礎(chǔ)理論試卷考核方式之外增加“以能力為主”和“以服務(wù)施工為目的”的考核，將學(xué)生應(yīng)對工程實(shí)際情況與現(xiàn)場能力，以及解決突發(fā)情況的能力貫穿在課程教學(xué)之中，更高效達(dá)成施工課程的教學(xué)目的。

5.促進(jìn)教師團(tuán)隊(duì)建設(shè)。教與學(xué)相輔相成，BIM與VR技術(shù)的使用除了培養(yǎng)出一批新工科學(xué)生，還在一定程度上促進(jìn)了教師的成長。現(xiàn)如今技術(shù)發(fā)展迅速，而教師由于課堂等因素的限制不能及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，這在一定程度上會導(dǎo)致老師教的內(nèi)容跟不上技術(shù)的更新。特別是對一些沒有工地現(xiàn)場實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的年輕教師，他們講課大多過分依賴多媒體課件，這對施工課程來說是一種不足。在課堂上使用BIM與VR技術(shù)則無需考慮這個(gè)問題，課堂教學(xué)即能與實(shí)際工程接軌。

五、結(jié)論和展望

在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)，將BIM與VR技術(shù)相結(jié)合的教學(xué)方法提供了一種對課堂進(jìn)行沉浸化、生動化、實(shí)際化的方式，讓學(xué)生作為課堂的直接參與者，以一種更加積極主動的方式獲取知識，讓整個(gè)課堂“活”起來，氛圍更加融洽。通過BIM與VR技術(shù)的沉浸式展示，使學(xué)生對土木工程施工的流程與工藝有了更加全面和直觀的認(rèn)知。

在當(dāng)前單向的“滿堂灌”的教育模式下，基于BIM與VR技術(shù)的“土木工程施工”課程能夠成為一種新穎且有效的教學(xué)方法，也可以作為更加規(guī)范的考核方式。借助網(wǎng)絡(luò)平臺與線下設(shè)備，基于BIM與VR技術(shù)的“土木工程施工”課程可以在未來得到進(jìn)一步推廣。推廣的關(guān)鍵在于教學(xué)中場景與模型，以及人機(jī)交互系統(tǒng)，這離不開教師、學(xué)生與專業(yè)技術(shù)人員的配合。VR技術(shù)與BIM相結(jié)合是土木施工課發(fā)展的基石，不斷改進(jìn)模擬環(huán)境與內(nèi)容，才能讓師生切實(shí)體會到其優(yōu)勢。在今后的發(fā)展中，這種教學(xué)方式將顯示更重要的價(jià)值。

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