基于BIM的虛擬仿真技術(shù)在建筑工程實踐教學(xué)中的應(yīng)用

吳靜

（河套學(xué)院，內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000）

0 引言

建筑信息模型簡稱BIM，最初誕生于美國，逐漸擴展到歐洲、日本等發(fā)達(dá)國家，并且都制定了較高水平的BIM技術(shù)應(yīng)用規(guī)范。BIM技術(shù)也是近年來在建筑行業(yè)比較受歡迎的前沿技術(shù)。它的應(yīng)用不僅局限于建筑工程的各個環(huán)節(jié)，在建筑相關(guān)專業(yè)的教學(xué)中的應(yīng)用也是越來越廣泛，受到高校教師的高度重視。2003年，BIM技術(shù)在我國建筑行業(yè)開始被關(guān)注，越來越深入地在結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工中得到應(yīng)用，利用BIM技術(shù)進行設(shè)計、虛擬仿真技術(shù)碰撞檢測等，提高了施工效率。也屬于國家在建筑工程中大力推廣的先進技術(shù)。與歐美國家相比，國內(nèi)應(yīng)用BIM技術(shù)有一定局限性，BIM技術(shù)的先進理念還沒有完全被高校相關(guān)專業(yè)中所接受，開設(shè)的BIM相關(guān)的課程也不多，有很多高校暫未開設(shè)相關(guān)的課程，使學(xué)生對BIM技術(shù)的知識了解少之又少，解決工程問題無法運用專業(yè)的新技術(shù)和新方法。

1 關(guān)于BIM虛擬仿真技術(shù)的基本概述

虛擬仿真又稱環(huán)境虛擬或虛擬環(huán)境現(xiàn)實，是一種計算機技術(shù)比較先進，是傳感技術(shù)、仿真模擬、微電子技術(shù)等計算機集一體的三維模擬現(xiàn)實環(huán)境技術(shù)。BIM技術(shù)的意圖是建立模型信息庫并覆蓋建筑項目整個生命周期，不同階段、不同專業(yè)之間實現(xiàn)基于建筑模型信息合成與共享。BIM與虛擬仿真技術(shù)的合成與應(yīng)用包括虛擬環(huán)境構(gòu)建、施工進度、施工方案、施工成本等的模擬、三維模型信息模擬和虛擬場景漫游。其主要思想是在整個生命周期中更好地應(yīng)用BIM信息模型庫虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行建設(shè)項目。

我們將BIM技術(shù)與虛擬現(xiàn)實環(huán)境相結(jié)合，可以提高模擬的真實性。傳統(tǒng)的二維圖紙和三維模型只能傳遞在單一尺度上建筑的一部分信息。通過虛擬仿真技術(shù)，可以展現(xiàn)出一個真實的虛擬仿真建筑，讓人漫游其中。另外，所建立的虛擬場景中不管任何信息都可以加進去，還可以模擬三維模型信息。它能從任何角度、實時查看各種部位的信息與模型之間的聯(lián)系，指導(dǎo)設(shè)計、施工，幫助監(jiān)理進行相關(guān)工作。

與此同時，BIM虛擬仿真技術(shù)不受時間的約束，在建筑工程施工技術(shù)教學(xué)中將其運用，對工程部位施工的操作學(xué)生隨時都可以完成，尤其是在危險性較高的施工內(nèi)容學(xué)習(xí)時，例如模板、腳手架工程可以有效保護學(xué)生安全利用BIM虛擬仿真技術(shù)。近年來人們對BIM虛擬仿真技術(shù)認(rèn)知程度的逐步加深，它應(yīng)用范圍正在不斷擴大，在建設(shè)工程、機械等相關(guān)領(lǐng)域中都得到廣泛應(yīng)用。

2 傳統(tǒng)教學(xué)模式的局限性

（1）當(dāng)前，普通高校建筑工程專業(yè)主要教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于理論、實驗和課程設(shè)計，但是學(xué)生對于建筑行業(yè)現(xiàn)狀了解很少，沒有系統(tǒng)性認(rèn)識建筑全生命周期的相關(guān)工作，畢業(yè)后專業(yè)工作經(jīng)驗不足，通常需要長時間的實踐才能熟悉行業(yè)的具體程序。

（2）高校對于CAD輔助技術(shù)的教學(xué)相對比較熟練，但是二維圖紙的設(shè)計存在一定的缺陷，無論是專業(yè)工程設(shè)計人員還是業(yè)主只有到工程竣工才能看到它的整體效果，項目的可視化很難實現(xiàn)，CAD作為繪圖的工具，不能提供建筑結(jié)構(gòu)詳細(xì)、全面的設(shè)計模型和參數(shù)，信息化水平不高，在實際教學(xué)中存在較大的局限性。

（3）在當(dāng)前的教學(xué)模式下，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力較慢，對于學(xué)生很難做到熟練掌握建筑工程每個工序或結(jié)構(gòu)，因此學(xué)生不可能將自己所學(xué)到的專業(yè)理論知識結(jié)構(gòu)設(shè)計中運用，也不能保證設(shè)計出完全符合規(guī)范要求的建筑結(jié)構(gòu)。學(xué)生的創(chuàng)新思維發(fā)展在很大程度上被限制了，因此，我們需要探索新的開拓學(xué)生創(chuàng)新思維的教學(xué)模式顯得非常重要。

3 BIM虛擬仿真技術(shù)在工程實踐教學(xué)中應(yīng)用的必要性

BIM虛擬仿真技術(shù)在工程實踐教學(xué)中應(yīng)用。首先分析整體層面，以下是建筑工程應(yīng)用型本科院校引入BIM技術(shù)的必要性，一方面考慮到建筑企業(yè)的用人需要，BIM技術(shù)具有可視化特征，另外也具備虛擬仿真特征，這就為其在建筑相關(guān)專業(yè)教學(xué)中的推廣和使用奠定了基礎(chǔ)。近幾來BIM技術(shù)越來越深入建筑行業(yè)獲得了長足的發(fā)展，本科院校建筑專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)傾向性表現(xiàn)體現(xiàn)在BIM技術(shù)的應(yīng)用。通過調(diào)查表明，BIM技術(shù)存在的優(yōu)勢明顯。應(yīng)用型本科院校將BIM虛擬仿真技術(shù)引入相關(guān)專業(yè)的教學(xué)實踐中符合行業(yè)需要。

4 建筑專業(yè)教學(xué)中BIM虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用

培養(yǎng)更多適應(yīng)行業(yè)發(fā)展需要的BIM人才，需要將BIM技術(shù)應(yīng)用于本科院校建筑專業(yè)教學(xué)中，極大地提高學(xué)生的就業(yè)率。此外，學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力還能夠增強。因此本科院校建筑專業(yè)教學(xué)中引入BIM虛擬仿真技術(shù)有它的必要性。

4.1 BIM虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于專業(yè)課堂教學(xué)活動的優(yōu)勢

BIM虛擬仿真技術(shù)無可比擬的模擬功能是最為核心的特點和優(yōu)勢，運用在建筑工程施工中的BIM虛擬仿真技術(shù)，可以對鋼結(jié)構(gòu)施工、混凝土結(jié)構(gòu)施工、基礎(chǔ)工程施工等進行高仿真模擬。在計算機軟件中，可以分解各項工程施工項目，同時以三維立體視角演示和動態(tài)操作，將施工中的各項內(nèi)容進行展示，增加學(xué)生專業(yè)知識的學(xué)習(xí)興趣。如在鋼筋施工當(dāng)中，通過BIM虛擬仿真技術(shù)，可以還原出真實施工過程。不僅如此，學(xué)生還可以清晰、直觀地了解施工技術(shù)最終達(dá)到的效果，從而使學(xué)生更加全面、系統(tǒng)地掌握建筑工程施工的理論和實踐方面的知識，起到學(xué)以致用的效果。

4.2 BIM虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于專業(yè)實踐教學(xué)的優(yōu)勢

BIM虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于專業(yè)實踐教學(xué)。應(yīng)用型本科院校建筑專業(yè)的實踐教學(xué)包括認(rèn)識實習(xí)及畢業(yè)頂崗實習(xí)。建筑專業(yè)的認(rèn)識實習(xí)是組織學(xué)生實地參觀認(rèn)識，頂崗實習(xí)是學(xué)生個人落實實習(xí)單位進行崗位實習(xí)。但是施工場地有很多不安全風(fēng)險因素存在，因此，一些施工單位安排頂崗實習(xí)的學(xué)生在辦公室讀圖紙，查規(guī)范，做資料等，學(xué)生難以真正在施工現(xiàn)場進行實際操作，現(xiàn)場實習(xí)管理經(jīng)驗欠缺，實習(xí)效果不明顯。而BIM虛擬仿真技術(shù)在專業(yè)實踐教學(xué)中的應(yīng)用突破這一難點。BIM虛擬仿真技術(shù)對不同結(jié)構(gòu)類型建筑物的建造工序進行三維仿真模擬，360度全方位將施工現(xiàn)場以及施工過程進行還原。學(xué)生可以更為清楚地認(rèn)識和了解建筑相關(guān)工序，將理論與實踐相結(jié)合，搭建了教學(xué)與工作崗位之間的橋梁，增加建筑工程專業(yè)學(xué)生的就業(yè)率。

4.3 BIM虛擬仿真技術(shù)在實訓(xùn)教學(xué)應(yīng)用的優(yōu)勢

BIM虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于專業(yè)實訓(xùn)教學(xué)的優(yōu)勢。應(yīng)用型本科院校建筑類專業(yè)開設(shè)實驗、實訓(xùn)一般是從具體環(huán)節(jié)所需要的理論和實際操作入手。例如，施工圖識讀課程，施工組織設(shè)計，工程量清單報價編制等課程的實訓(xùn)。在進行三維算量以及計價軟件套價的實訓(xùn)中，發(fā)揮BIM三維模型的優(yōu)勢，將各個構(gòu)件工程量準(zhǔn)確詳細(xì)的計算出來提高了計價效率，同時對建筑工程量計算規(guī)則以及相關(guān)的計算方法也就有了更為深刻的理解。

5 發(fā)揮教師的引導(dǎo)功能提升BIM虛擬仿真技術(shù)在建筑工程專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用效果

提升BIM虛擬仿真技術(shù)在建筑工程教學(xué)中的應(yīng)用效果。應(yīng)該先結(jié)合專業(yè)教學(xué)的實際情況，教師的引導(dǎo)功能需要充分發(fā)揮。必須堅持以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，將BIM技術(shù)作為良好的教學(xué)工具，從而認(rèn)識到其對建筑工程專業(yè)教學(xué)效果提升的優(yōu)勢。在應(yīng)用的過程中發(fā)揮學(xué)生主體地位的作用，注重師生之間以及同學(xué)之間的交流與合作，鼓勵學(xué)生提出問題大膽質(zhì)疑，主動解決問題，發(fā)揮BIM技術(shù)的優(yōu)勢，在專業(yè)課程學(xué)習(xí)中也能積極運用BIM技術(shù)加以解決，充分發(fā)揮主觀能動性提高創(chuàng)新能力。

6 結(jié)語

建筑工程全生命周期的各階段、程序、技術(shù)節(jié)點等進行仿真和模擬原形需要利用BIM虛擬仿真技術(shù)來實現(xiàn)。因此，建筑工程專業(yè)教學(xué)工作的高效開展有必要強調(diào)BIM虛擬仿真技術(shù)在其中的應(yīng)用，發(fā)揮其應(yīng)用優(yōu)勢。應(yīng)用型本科院校應(yīng)該緊隨行業(yè)發(fā)展的需要。建立三維仿真化，動態(tài)化、模擬化的教學(xué)模式，因此教師作為引導(dǎo)者在今后開展教學(xué)活動時需要結(jié)合實際情況，真正做到建筑工程專業(yè)教學(xué)質(zhì)量的提升。充分運用BIM虛擬仿真技術(shù)幫助學(xué)生實現(xiàn)全面、系統(tǒng)發(fā)展。培養(yǎng)真正符合行業(yè)發(fā)展需求的新型人才。