VR與BIM技術(shù)背景下的土木工程施工課程教改研究

摘要：近年來，BIM技術(shù)和VR技術(shù)在高校教學(xué)中得到廣泛應(yīng)用，特別是在土木工程施工課程改革中，將BIM技術(shù)和VR技術(shù)有效融合，通過BIM建模、VR制作模塊、項(xiàng)目周期管理虛擬化等將枯燥的土木工程施工教學(xué)變得更加直觀生動，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。因此，本文基于VR與BIM技術(shù)背景，對土木工程施工課程教改進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：VR技術(shù);BIM技術(shù);土木工程施工教學(xué)

BIM技術(shù)通過模擬建筑建設(shè)過程，將建筑建設(shè)過程中涉及到的數(shù)據(jù)、信息等進(jìn)行整合建立相關(guān)模型，在土木工程方案設(shè)計(jì)階段、施工階段以及后期的維護(hù)階段都可以通過BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息的共享和傳遞過程;VR技術(shù)則是將人置身于虛擬化的場景中，增強(qiáng)人對建筑項(xiàng)目的體驗(yàn)。而將VR技術(shù)和BIM技術(shù)有效結(jié)合，則可以實(shí)現(xiàn)土木工程施工教學(xué)的情境化教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量。

1VR和BIM技術(shù)概述

1.1VR技術(shù)

VR是VirtualReality的縮寫，全稱為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。VR技術(shù)借助計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)將現(xiàn)實(shí)存在的場景模擬出來，給人營造出一種置身其中的感覺。人們利用VR技術(shù)仿佛置身于未來建筑當(dāng)中?，F(xiàn)階段VR技術(shù)廣泛運(yùn)用在土木工程中，推動了建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。

1.2BIM技術(shù)

BIM即為建筑信息模型，是通過模擬建筑建設(shè)過程，將建筑建設(shè)過程中涉及到的數(shù)據(jù)、信息等進(jìn)行整合，建立相關(guān)模型，在土木工程方案設(shè)計(jì)階段、施工階段以及后期的維護(hù)階段都可以通過BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息的共享和傳遞過程。另外，通過BIM建筑信息模型還可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)土木工程施工過程中存在的問題，以便及時(shí)處理，避免影響工程的進(jìn)度和質(zhì)量。

2土木工程施工專業(yè)教學(xué)現(xiàn)狀及VR和BIM技術(shù)的教學(xué)優(yōu)勢

2.1土木工程施工教學(xué)現(xiàn)狀

在高校土木工程施工教學(xué)過程中，由于本專業(yè)的實(shí)踐性和操作性比較強(qiáng)，需要教師將理論知識和實(shí)踐操作有效的結(jié)合起來，以激發(fā)學(xué)生課堂上的參與度，營造積極向上的學(xué)習(xí)氛圍。但由于部分教師沒有意識到新課程改革的重要意義，仍在沿用傳統(tǒng)的教學(xué)模式和教學(xué)方法，側(cè)重于理論知識的灌輸，缺乏和學(xué)生的交流和互動，導(dǎo)致課堂教學(xué)效果不理想。另外，教師也忽視了實(shí)踐教學(xué)對學(xué)生未來參與工作的重要性，以至于出現(xiàn)學(xué)生理論知識強(qiáng)而實(shí)踐能力低的尷尬現(xiàn)狀。

2.2VR和BIM技術(shù)的教學(xué)優(yōu)勢

近年來，高校為提高教學(xué)質(zhì)量，積極探索創(chuàng)新，將越來越多的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于日常教學(xué)中。如土木工程施工專業(yè)就很好的將VR和BIM技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)中來。借助VR的交互能力和BIM的信息建模技術(shù)，并將二者高效結(jié)合，可以更好的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。土木工程施工專業(yè)主要是為培養(yǎng)學(xué)生施工技能和施工管理能力，借助VR和BIM技術(shù)可以模擬工程建設(shè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，為學(xué)生營造出一種置身其中的場景，帶來一種沉浸式體驗(yàn)，從而使學(xué)生對本專業(yè)學(xué)習(xí)有更清晰的認(rèn)識。

3土木工程施工課程教改中VR技術(shù)和BIM技術(shù)的具體應(yīng)用

近年來，越來越多的高校學(xué)者對VR和BIM技術(shù)在土木工程施工專業(yè)上的應(yīng)用給予了更多的關(guān)注并進(jìn)行了系列的研究，通過轉(zhuǎn)變教師教學(xué)理念和教學(xué)模式，顯著提高了土木工程施工專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量，提升了教學(xué)水平。筆者結(jié)合自身所在學(xué)院的土木工程施工課程改革，就VR與BIM技術(shù)的具體應(yīng)用予以說明。

3.1建立BIM課堂教學(xué)模型

筆者所在學(xué)院的土木工程專業(yè)課程利用BIM技術(shù)將虛擬的建筑工程模擬出來，將工程的方案設(shè)計(jì)、地形勘測、開挖土方、建筑構(gòu)件等通過BIM技術(shù)建立課堂教學(xué)模型，還原真實(shí)建筑工程具體的建設(shè)過程，從而給學(xué)生直觀的視覺感受。另外，學(xué)生也可借助構(gòu)建的BIM課堂教學(xué)模型自主設(shè)計(jì)土木建筑工程，從而激發(fā)學(xué)生的思考能力和動手能力。

3.2優(yōu)化土木工程施工課程設(shè)計(jì)

在土木工程施工教學(xué)過程中，教師借助BIM技術(shù)與VR技術(shù)設(shè)計(jì)好施工方案、施工平面布置圖繪制、施工資源計(jì)劃表編制和施工進(jìn)度計(jì)劃等課程，從而使學(xué)生可以置身于虛擬的施工過程中，以三維視角了解具體的施工過程，加深對施工方案、施工資源配置及施工工藝的掌握，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工過程中容易出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)并進(jìn)行預(yù)判然后提出解決措施，以此鍛煉學(xué)生的實(shí)踐操作能力和施工管理能力。

3.3構(gòu)建土木工程施工虛擬實(shí)驗(yàn)室

眾所周知，土木工程施工專業(yè)的實(shí)踐性非常強(qiáng)，在日常的教學(xué)過程中，教師應(yīng)為學(xué)生提供更多的實(shí)踐實(shí)習(xí)的機(jī)會，如通過構(gòu)建土木工程施工虛擬實(shí)驗(yàn)室，建立校園實(shí)習(xí)基地等措施鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力。本學(xué)院的土木工程專業(yè)就依托VR和BIM技術(shù)構(gòu)建土木工程施工虛擬實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生借助建筑模型和虛擬的現(xiàn)實(shí)場景切身體驗(yàn)施工的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而熟悉整個(gè)施工流程。

3.4組織系列BIM設(shè)計(jì)大賽

高等院校的土木專業(yè)主要是建筑行業(yè)的發(fā)展培養(yǎng)專業(yè)性的人才，而為使學(xué)生畢業(yè)后能夠快速投身入土木工程建設(shè)中，本學(xué)院聯(lián)合住建部、省教育廳等部門組織一系列BIM設(shè)計(jì)大賽，以鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)戰(zhàn)能力，學(xué)生也在多項(xiàng)比賽中取得了很好的成績。此項(xiàng)活動也激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，并在院校內(nèi)營造出學(xué)習(xí)土木工程施工課程的濃厚氛圍。

表1 VR技術(shù)和BIM技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)和主要內(nèi)容

主要應(yīng)用 應(yīng)用特點(diǎn)和主要內(nèi)容

建立BIM課堂教學(xué)模型 還原真實(shí)建筑工程施工過程，借助構(gòu)建的BIM課堂教學(xué)模型自主設(shè)計(jì)土木建筑工程，激發(fā)學(xué)生的思考和動手能力

優(yōu)化土木工程施工課程設(shè)計(jì) 三維視角了解具體的施工過程，加深對施工方案、施工資源配置及施工工藝的掌握，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐操作能力和施工管理能

構(gòu)建土木工程施工虛擬實(shí)驗(yàn)室 借助建筑模型和虛擬的現(xiàn)實(shí)場景切身體驗(yàn)施工的各個(gè)環(huán)節(jié)，熟悉整個(gè)施工流程

組織系列BIM設(shè)計(jì)大賽 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，營造學(xué)習(xí)土木工程施工課程氛圍，提升學(xué)生競爭力

4結(jié)束語

總之，為響應(yīng)國家新課改的要求，各院校也不斷探索創(chuàng)新，將更多的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到日常的教學(xué)活動中，BIM和VR技術(shù)的應(yīng)用推動了土木工程施工課程的教育改革，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，也促進(jìn)了院校教學(xué)水平的提高。故而院校應(yīng)對此引起足夠的重視，將VR和BIM技術(shù)應(yīng)用到更多的專業(yè)課程教學(xué)中，以此為社會培養(yǎng)更多的專業(yè)型人才。

參考文獻(xiàn)：

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[2]楊陽，姚剛，沈鑫，等.基于VR和BIM技術(shù)的場景沉浸式土木工程施工課程建設(shè)[J].教育教學(xué)論壇，2020，No.453（07）：257-259.

作者簡介：甘元彥，1980年3月出生，男，重慶市，漢族，研究生（博士），高級工程師，重慶文理學(xué)院教師，中國建筑第七工程局有限公司和重慶大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士后，研究方向：裝配式建筑智慧建造。