基于VR和BIM技術(shù)建筑設(shè)備安裝教學(xué)創(chuàng)新模式研究

沈云峰 葉揚(yáng) 徐德會(huì) 包秀莉 何志紅

摘要：由于企業(yè)對高職院校的學(xué)生動(dòng)手能力要求日益提高，同時(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不斷得到普及應(yīng)用，為了確保學(xué)生在實(shí)訓(xùn)活動(dòng)中人身安全學(xué)校往往顧慮較多，為了達(dá)到較好的實(shí)訓(xùn)效果往往需要購置大量實(shí)訓(xùn)設(shè)備，而實(shí)訓(xùn)設(shè)備往往升級換代速度很快，成本的壓力不允許學(xué)校不停地對實(shí)訓(xùn)設(shè)備進(jìn)行升級。本文以《建筑設(shè)備安裝與識(shí)圖》這門課程為例采用沉浸感強(qiáng)的VR技術(shù)和BIM建模技術(shù)進(jìn)行課堂教學(xué)，探討項(xiàng)目化教學(xué)的創(chuàng)新模式，讓學(xué)生在學(xué)中做，做中學(xué)，以期學(xué)生達(dá)到理論知識(shí)與實(shí)踐技能共同提高的高素質(zhì)技能人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：職業(yè)教育;虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);實(shí)訓(xùn);操作安全;項(xiàng)目化教學(xué)

中圖分類號(hào)：TP391? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）14-0076-02

1 背景

在職業(yè)教育不斷深化改革的背景下，學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)日益顯得重要。在實(shí)際教學(xué)中，如果要進(jìn)行實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)往往需要購買大量的實(shí)訓(xùn)設(shè)備及耗材，或者到校企合作企業(yè)實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)，耗費(fèi)大量人力、物力、財(cái)力，同時(shí)還要確保學(xué)生操作的安全。在目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)逐漸普及的情況下，把實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)工作放在虛擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中就不需要采購大量的實(shí)訓(xùn)設(shè)備及耗材，同時(shí)還能確保學(xué)生操作的安全，在目前技術(shù)條件下虛擬現(xiàn)實(shí)相關(guān)課程開發(fā)是完全可以實(shí)現(xiàn)的。

2 優(yōu)勢及創(chuàng)新點(diǎn)

成本低，安全性好，升級方便，操作互動(dòng)性好。通過虛擬現(xiàn)實(shí)場景操作使學(xué)生獲得直觀感受和體驗(yàn)，可以很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力。

3 可行性研究

基于Unity的VR實(shí)現(xiàn)工作原理如下圖所示。

1）使用軟件： REVIT， Unity等。

2）適用專業(yè)：建筑工程技術(shù)，工程造價(jià)，建筑設(shè)備工程技術(shù)，給排水工程技術(shù)，建筑電氣工程技術(shù)，樓宇智能化、建筑室內(nèi)設(shè)計(jì)等專業(yè)。

3）適合人員：教師，學(xué)生，建筑相關(guān)企業(yè)人員。

4）預(yù)期成果：虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)資源包，教程，教材。

5）硬件設(shè)備。

（1）電腦配置要求：

（2）VR操作設(shè)備采用HTC VIVE頭戴式設(shè)備，具體參數(shù)如下：

（3）設(shè)備清單：

6）實(shí)施步驟

（1）首先根據(jù)教材內(nèi)容進(jìn)行項(xiàng)目劃分。項(xiàng)目分為：建筑給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、消防滅火系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)[1]。

（2）其次針對每個(gè)項(xiàng)目利用Rivit進(jìn)行BIM機(jī)電建模。

（3）把建好的模型與建筑場景結(jié)合，構(gòu)建虛擬現(xiàn)實(shí)操作平臺(tái)。

把用Rivit建好的模型通過本機(jī)插件轉(zhuǎn)換后形成實(shí)時(shí)BIM模型，把BIM模型導(dǎo)入U(xiǎn)nity Reflect Viewer 中進(jìn)行展示。

VR Unity HTC VIVE交互步驟[2]：

（4）講完基本原理知識(shí)后，在虛擬現(xiàn)實(shí)場景中讓學(xué)生動(dòng)手操作，完成相應(yīng)任務(wù)，掌握相應(yīng)理論與實(shí)踐知識(shí)。

4 教學(xué)與VR操作

1）給水系統(tǒng)原理講完后由學(xué)生以小組方式操作連接，完成供水任務(wù)（模式選擇：直接給水、水泵+水箱、水箱供水等），連接完成后打開水龍頭流出水后方為合格;

2）排水系統(tǒng)原理講完后由學(xué)生以小組方式操作連接，完成排水任務(wù)。連接完成模擬產(chǎn)生污水并排出;

3）消防滅火系統(tǒng)原理講完后由學(xué)生以小組方式操作連接，模擬發(fā)生火災(zāi)后連接消火栓進(jìn)行成功滅火合格;自動(dòng)噴淋系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)后能夠自動(dòng)噴水完成滅火視為合格;

4）建筑供暖系統(tǒng)原理講完后由學(xué)生以小組方式操作連接，模擬點(diǎn)火后鍋爐產(chǎn)生熱水送至各個(gè)節(jié)點(diǎn)后方為合格;地暖安裝完畢后開啟開關(guān)后地面產(chǎn)生熱量視為合格;

5）通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)原理講完后由學(xué)生以小組方式操作連接，開啟開關(guān)后實(shí)現(xiàn)通風(fēng)或者制冷、制熱要求后視為合格;

6）建筑電氣系統(tǒng)原理講完后，由學(xué)生以小組方式操作連接，開啟開關(guān)后實(shí)現(xiàn)照明后方為合格。

注：在操作前認(rèn)識(shí)各個(gè)組成部分，了解部件工作原理及性能，然后按照安裝流程進(jìn)行安裝連接

5 教學(xué)考核

理論要求完成基本理論和原理的認(rèn)知;實(shí)踐要對各項(xiàng)目相關(guān)設(shè)備工作原理及操作進(jìn)行考核。在考核工作中可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)操作平臺(tái)進(jìn)行操作?？己吮壤豪碚?0%+實(shí)踐50%。

6 效益預(yù)測

使用虛擬仿真操作平臺(tái)后設(shè)備采購成本大幅降低，場地需求面積減少，學(xué)生參與度大幅提升，學(xué)生操作安全性得到保障，能源與耗材使用量大幅降低，可以起到節(jié)能減排的作用，同時(shí)可以極大提高學(xué)生的操作技能和對專業(yè)知識(shí)的興趣，提升職業(yè)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 艾湘軍，劉鐵鑫.建筑設(shè)備安裝與識(shí)圖[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2013.

[2] https：//www.raywenderlich.com/9189-htc-vive-tutorial-for-unit.

【通聯(lián)編輯：李雅琪】