李重 于淼

關(guān)鍵詞：BIM;VR;教學(xué)實(shí)踐

當(dāng)今社會(huì)，隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，在國(guó)家大力推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、調(diào)整結(jié)構(gòu)的大背景下，傳統(tǒng)建筑業(yè)弊端凸顯，我國(guó)建筑業(yè)終將打破傳統(tǒng)，逐漸向工業(yè)化、信息化、智能化方向發(fā)展。在此大環(huán)境下，高職院校建筑類專業(yè)如何調(diào)整人才培養(yǎng)模式，以適應(yīng)當(dāng)今信息化智能化社會(huì)，是目前急需解決的問題。

一、傳統(tǒng)高職院校建筑類專業(yè)教學(xué)模式特征及缺陷

高職院校建筑類專業(yè)的傳統(tǒng)教學(xué)模式多以黑板配合多媒體的方式，向?qū)W生灌輸理論知識(shí)，學(xué)生被動(dòng)吸收，實(shí)踐教學(xué)占比并不樂觀。研究表明，高職院校的學(xué)生文化基礎(chǔ)薄弱，對(duì)純理論的知識(shí)興致不高，但是高職院校的學(xué)生具有較強(qiáng)的動(dòng)手能力，喜歡新鮮的事物，對(duì)新事物具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。傳統(tǒng)教學(xué)模式并未成功地立足高職院校學(xué)生特點(diǎn)，將學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的方式由被動(dòng)轉(zhuǎn)換為主動(dòng)，究其原因有以下幾點(diǎn)：首先，師資隊(duì)伍建設(shè)未能跟上當(dāng)下建筑行業(yè)發(fā)展的步伐。高職院校建筑類專業(yè)教師大多缺乏一線設(shè)計(jì)、施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn);多數(shù)高職院校也未能對(duì)建筑類專業(yè)教師定期進(jìn)行一線設(shè)計(jì)、施工培訓(xùn)。在實(shí)際教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師只能重理論輕實(shí)踐。其次，實(shí)踐教學(xué)條件落后。大多數(shù)高職院校對(duì)建筑類專業(yè)實(shí)訓(xùn)室、實(shí)訓(xùn)設(shè)備、軟件的投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，校外實(shí)訓(xùn)基地不能滿足眾多學(xué)生的實(shí)踐需求，有待進(jìn)一步提升改造。第三，教學(xué)方式較為落后。多數(shù)高職院校教學(xué)手段仍停留在黑板、多媒體等被動(dòng)灌輸式的教學(xué)方式，未能將建筑信息模型（BIM）、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）、三維仿真技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)教學(xué)平臺(tái)等信息化技術(shù)有效地引入到教學(xué)中，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，將對(duì)知識(shí)的獲取逐漸從被動(dòng)式轉(zhuǎn)換為主動(dòng)式，從而達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

二、BIM技術(shù)

BIM技術(shù)即建筑信息模型（Build-ingInformationModeling），它基于三維數(shù)字，將建設(shè)工程全壽命周期中的各個(gè)環(huán)節(jié)（主要包括可行性研究、初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、招投標(biāo)、施工、竣工移交、運(yùn)營(yíng)等）集合在一起，形成該建設(shè)工程的數(shù)字化三維模型。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，BIM技術(shù)日趨成熟，在建筑業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，越來越多的高校意識(shí)到BIM技術(shù)對(duì)未來建筑業(yè)的意義，逐漸將BIM技術(shù)引入到教學(xué)當(dāng)中。有研究表明，美國(guó)將BIM技術(shù)引入到教學(xué)中的高校數(shù)量已占全部高校數(shù)量的70%，而97%的高校也會(huì)將BIM納入其課程中。BIM技術(shù)可以將抽象的教學(xué)內(nèi)容以三維信息模型這種立體可視化的形式向?qū)W生展示，從而實(shí)現(xiàn)二維圖形與三維模型的實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)對(duì)應(yīng)，有助于學(xué)生理解復(fù)雜的建筑空間，對(duì)學(xué)生空間思維、建設(shè)工程全壽命周期的認(rèn)識(shí)等方面的培養(yǎng)極為有利，為后面的課程學(xué)習(xí)打下夯實(shí)的基礎(chǔ)。

三、VR技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual Reality）簡(jiǎn)稱VR，是一種模擬體驗(yàn)虛擬世界的交互式仿真系統(tǒng)，它可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界（virtual World），利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)生成的交互式三維環(huán)境，可以使參與者感受到景物或模型十分逼真地存在，同時(shí)可以對(duì)參與者的運(yùn)動(dòng)和操作做出實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的響應(yīng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種綜合性極強(qiáng)的高新信息技術(shù)，在最近十幾年得到了飛速的發(fā)展，在建筑、工業(yè)、軍事、能源、醫(yī)學(xué)、藝術(shù)、教育培訓(xùn)、城市規(guī)劃等很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。由于其特有的仿真特性，如，沉浸感、時(shí)實(shí)交互性、想象力和三維圖形等，它正在成為解決工程問題的一種重要方法，也是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的一個(gè)重要手段。

四、BIM+VR模式

BIM技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將建筑平面圖紙轉(zhuǎn)成可視化的多維度數(shù)據(jù)模型。它是所有建筑信息數(shù)據(jù)的集成模型，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用。BIM不但可以完成建筑全生命周期內(nèi)所有信息數(shù)據(jù)的處理、共享與傳遞工作，更具備三維可視化的特點(diǎn)，非專業(yè)人士也更容易看懂建筑、讀懂建筑。BIM模型可以達(dá)到模擬的效果，但與VR相比，在視覺效果上還有很大差距，VR能彌補(bǔ)視覺表現(xiàn)真實(shí)度的短板。VR目前的發(fā)展主要在硬件設(shè)備的研究上，缺乏豐富的內(nèi)容資源使得VR難以表現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)的真正價(jià)值，VR內(nèi)容的模型建立與內(nèi)容調(diào)整上更需投入大量成本，新技術(shù)存在落地難的困境。而BIM本身就具有了模型與數(shù)據(jù)信息，可為VR提供極好的內(nèi)容與落地應(yīng)用的真實(shí)場(chǎng)景。

BIM已在建造方式上改變了傳統(tǒng)的施工方法，VR的誕生給人們帶來了不一樣的感知交互體驗(yàn)，兩者的結(jié)合勢(shì)必會(huì)提高相互領(lǐng)域間的技術(shù)層次。

五、BIM+VR模式在高職院校建筑類專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

（一）建筑工程技術(shù)專業(yè)

1、建筑結(jié)構(gòu)。當(dāng)今建筑設(shè)計(jì)與之前20年的相比，設(shè)計(jì)風(fēng)格日趨多樣化，中規(guī)中矩的建筑盒子也變成了造型復(fù)雜或者異形曲面的建筑形式。例如，國(guó)家體育場(chǎng)（鳥巢）、中央電視臺(tái)新址大樓、瑪麗蓮·夢(mèng)露大廈、銀河SOHO等建筑。建筑結(jié)構(gòu)亦會(huì)隨建筑形式的變化而變化。造型復(fù)雜或者異型曲面的建筑形式，建筑結(jié)構(gòu)較中規(guī)中矩的建筑盒子要復(fù)雜很多，如此復(fù)雜多樣的建筑結(jié)構(gòu)，往往需要經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、計(jì)算、分析。只有通過大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，才能分析出結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、抗剪能力等性能。如此龐大的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、復(fù)雜多樣的建筑結(jié)構(gòu)，對(duì)于高職院校的學(xué)生來說，學(xué)習(xí)起來無疑困難重重，會(huì)嚴(yán)重打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

現(xiàn)如今，建筑行業(yè)在分析復(fù)雜多樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，多借助BIM技術(shù)和VR技術(shù)進(jìn)行分析。在建筑結(jié)構(gòu)課程中如果將BIM技術(shù)和VR技術(shù)相結(jié)合，在為學(xué)生講解復(fù)雜多樣的建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，會(huì)使課堂更加生動(dòng)。BIM技術(shù)可分析大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過分析可以確定結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及抗剪能力，當(dāng)遇到結(jié)構(gòu)不適應(yīng)建筑形式時(shí)，通過BIM可以修改模型，直到找到最佳方案。BIM建立的模型可采用交互的形式在VR設(shè)備中展示，學(xué)生們通過頭盔、3D眼鏡等設(shè)備可直觀地觀察模型，可使課堂中講解的模型更加形象，使學(xué)生更易理解復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)、建筑形式，使教學(xué)效果更好。

2、建筑施工技術(shù)。建筑施工技術(shù)是系統(tǒng)介紹建筑工程中施工技術(shù)的基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)和基本施工方法的科學(xué)，涉及多種復(fù)雜的實(shí)踐工程，如土方工程、地基處理及樁基工程、結(jié)構(gòu)工程、砌筑工程、安裝工程等。建筑施工技術(shù)在教學(xué)過程中，需要多個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，由于涉及到學(xué)生的人身安全，很多工地并不愿意接納學(xué)生到工地參觀、實(shí)踐學(xué)習(xí)。傳統(tǒng)的建筑施工技術(shù)課程主要通過圖片、ppt等形式向?qū)W生介紹建筑施工技術(shù)，這種形式學(xué)生動(dòng)手能力較少，很難全面掌握多種建筑施工工藝;有些有條件的高職院校會(huì)安排學(xué)生到實(shí)訓(xùn)場(chǎng)進(jìn)行某項(xiàng)工種施工實(shí)訓(xùn)，由于場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)耗材等多種因素的影響，學(xué)生實(shí)訓(xùn)只能進(jìn)行某一項(xiàng)或者某兩三項(xiàng)施工工藝實(shí)訓(xùn)，其他施工知識(shí)主要依靠傳統(tǒng)教學(xué)方式。針對(duì)此種情況，在建筑施工技術(shù)課程中不妨通過BIM+VR形式克服，對(duì)于不能到實(shí)訓(xùn)場(chǎng)、施工工地實(shí)踐的施工工藝可以通過BIM技術(shù)進(jìn)行仿真模擬，再通過VR技術(shù)呈現(xiàn)模擬的場(chǎng)景、施工工藝，通過觀察發(fā)現(xiàn)施工中可能存在的問題，通過BIM技術(shù)進(jìn)行修改，直至找到最優(yōu)方案。

BIM+VR形式在建筑施工技術(shù)課程中的應(yīng)用，可以使學(xué)生更加直觀地了解多種施工工藝，對(duì)于學(xué)生全面掌握多種施工技術(shù)提供更大的可能性。

（二）建筑裝飾工程技術(shù)專業(yè)

1、建筑裝飾設(shè)計(jì)。在傳統(tǒng)的建筑裝飾設(shè)計(jì)教學(xué)中，主要使用Auto-CAD、中望CAD等二維軟件完成建筑裝飾平面圖、立面圖、剖面圖、大樣圖等二維圖形的繪制，再通過3dMax、SketchUp、PhotoShop等軟件完成建模、效果圖的繪制。在設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)設(shè)計(jì)、變更要求不斷調(diào)整、修改方案，直至最終確定。這種教學(xué)流程是典型的將二維圖形轉(zhuǎn)換為三維立體圖形的過程，要求學(xué)生具有一定的空間想象能力，尤其是在調(diào)整過程中，需要在腦海中不斷想象設(shè)計(jì)的空間是否合理，這種教學(xué)方式對(duì)于高職院校的學(xué)生來說具有一定的難度。

建筑裝飾設(shè)計(jì)是一個(gè)充滿變化、高活力與挑戰(zhàn)性的行業(yè)，隨著建筑工業(yè)化、信息化的到來，建筑裝飾設(shè)計(jì)行業(yè)面臨轉(zhuǎn)型，目前已有不少開發(fā)商采用虛擬樣板間的形式讓客戶體驗(yàn)房屋建成后的效果，這種形式可以突破空間的局限，使客戶能相對(duì)真實(shí)地互動(dòng)體驗(yàn)到樓間距、層高、房屋的使用面積、采光情況等。這種虛擬樣板間的形式主要通過BIM+VR的形式來完成。如果將這種形式引入到高職建筑裝飾設(shè)計(jì)教學(xué)中，學(xué)生可以通過BIM技術(shù)，將二維圖形與三維模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再通過VR技術(shù)對(duì)三維模型進(jìn)行預(yù)演，可以使設(shè)計(jì)的方案得到直觀的表達(dá)，使同學(xué)們感受到設(shè)計(jì)的空間是否合理、建筑材料與構(gòu)造做法是否滿足需求，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并做出調(diào)整，確定最優(yōu)方案。

2、建筑裝飾施工技術(shù)。建筑裝飾施工技術(shù)課程有信息量大，實(shí)踐性強(qiáng)，牽涉到的施工過程、施工工藝環(huán)節(jié)多，邏輯性強(qiáng)等特點(diǎn)。在傳統(tǒng)教學(xué)中，為在有限的課時(shí)內(nèi)把知識(shí)和技能傳授給學(xué)生，常用的就是利用圖片、視頻、動(dòng)畫等教學(xué)手段，直接向?qū)W生展示建筑裝飾施工的過程、現(xiàn)場(chǎng)情況等。此種教學(xué)手段雖能讓學(xué)生了解部分建筑裝飾施工的實(shí)際工作環(huán)境和工作狀態(tài)，但是在建筑裝飾施工邏輯性上的表達(dá)明顯不足。

目前BIM+VR模式在建筑裝飾施工中得到諸多應(yīng)用，如果可以將BIM技術(shù)和VR技術(shù)引入到教學(xué)過程中，學(xué)生可以利用BIM模型對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行臨設(shè)布置，通過VR技術(shù)觀察模型。建筑裝飾構(gòu)造多由基層、龍骨、各種構(gòu)配件、面層等元素組成，這些元素在建筑裝飾三維模型中均有所體現(xiàn)，BIM技術(shù)根據(jù)建筑裝飾三維模型可以生成滿足施工需求的施工圖、大樣圖、表格數(shù)據(jù)等技術(shù)圖表，這些圖紙、圖表都是基于建筑裝飾三維實(shí)體模型，成相互關(guān)聯(lián)之勢(shì)，對(duì)于因不同視圖而導(dǎo)致出現(xiàn)的技術(shù)圖表無法實(shí)時(shí)相關(guān)聯(lián)的現(xiàn)象起到很好的規(guī)避效果。在觀察審核相關(guān)模型、圖紙的過程中，需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行改動(dòng)，采用BIM+VR模式，無論在哪個(gè)視圖中進(jìn)行改動(dòng)，相對(duì)應(yīng)的施工圖、大樣圖、表格數(shù)據(jù)等技術(shù)圖表也會(huì)跟著改動(dòng)，這種模式便于討論和修改，大大減輕了工作量，提高了工作效率。

學(xué)生可以利用三維模型對(duì)施工方案進(jìn)行預(yù)演，使各項(xiàng)方案得到一個(gè)直觀的表達(dá)，可讓學(xué)生掌握各項(xiàng)施工方案是否能達(dá)到施工要求，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題作出調(diào)整。通過施工方案的模擬，選擇最優(yōu)方案。

（三）工程造價(jià)專業(yè)

1、建筑工程識(shí)圖。建筑工程識(shí)圖是高職院校工程造價(jià)專業(yè)的核心課程，主要培養(yǎng)學(xué)生領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)任務(wù)書或設(shè)計(jì)變更文書，熟練與準(zhǔn)確識(shí)讀土建專業(yè)施工圖及配套文本文件的能力，同時(shí)也是工程造價(jià)專業(yè)需要側(cè)重培養(yǎng)的技能。

傳統(tǒng)高職院校建筑工程識(shí)圖課程主要通過圖片、幻燈片、視頻等形式給學(xué)生傳授知識(shí)，這種形式簡(jiǎn)單易操作，但是需要學(xué)生有較高的空間想象能力，學(xué)生能夠準(zhǔn)確識(shí)讀實(shí)際工程圖紙需要經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的培訓(xùn)，效率較低。

工程造價(jià)專業(yè)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展需緊密聯(lián)系，BIM技術(shù)、VR技術(shù)的興起，為工程造價(jià)人才培養(yǎng)工作帶來了新思路。在建筑工程識(shí)圖課程中可以選取具體項(xiàng)目任務(wù)，項(xiàng)目的選取要著重培養(yǎng)學(xué)生的識(shí)圖、圖形算量、計(jì)價(jià)能力。例如，在建筑設(shè)計(jì)中可將樓梯的搭建過程作為BIM建模的對(duì)象，并完成相應(yīng)的剖析任務(wù)，建模完成后通過VR技術(shù)觀察模型，VR逼真的視覺效果可以使學(xué)生更清楚地了解樓梯各部分的相關(guān)知識(shí)，使建筑工程識(shí)圖課程更生動(dòng)有趣。

2、工程造價(jià)管理。工程造價(jià)管理課程傳統(tǒng)的教學(xué)方式主要是黑板加多媒體，學(xué)生被動(dòng)地學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，對(duì)于工程造價(jià)管理涉及的決策階段、設(shè)計(jì)階段、施工階段、竣工階段等過程，學(xué)生全面掌握的難度較大。在工程造價(jià)管理課程中充分應(yīng)用BIM技術(shù)，可以使學(xué)生更全面掌握工程造價(jià)管理的多個(gè)過程。例如，決策階段可以采用BIM技術(shù)對(duì)多個(gè)投資方案進(jìn)行比較，選出最佳方案，同時(shí)可以對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的總體造價(jià)進(jìn)行估算;設(shè)計(jì)階段將CAD圖紙與BIM技術(shù)相結(jié)合，可以很直觀地做項(xiàng)目概預(yù)算，使造價(jià)更具穩(wěn)定性;施工階段運(yùn)用BIM技術(shù)可以使工程整體管理質(zhì)量和管理水平得到全面的提高……不管是決策階段、設(shè)計(jì)階段、施工階段還是竣工階段運(yùn)用BIM技術(shù)都可以提高學(xué)習(xí)、工作效率，加深學(xué)生對(duì)工程造價(jià)管理的理解與認(rèn)識(shí)。

本文首先介紹了BIM技術(shù)、VR技術(shù)，接著從建筑工程技術(shù)、建筑裝飾工程技術(shù)、工程造價(jià)三個(gè)專業(yè)探討B(tài)IM+VR模式在建筑類專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用，探索建筑類專業(yè)課程新的教學(xué)思路和方法。通過探討發(fā)現(xiàn)BIM+VR模式不僅能打破傳統(tǒng)黑板配合多媒體的形式，還能使建筑類專業(yè)課程豐富多彩，增加教學(xué)資源。針對(duì)高職院校學(xué)生的特點(diǎn)，BIM+VR模式可以提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生從被動(dòng)式學(xué)習(xí)向主動(dòng)式學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變，提高學(xué)習(xí)效率。在高職建筑類專業(yè)教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用BIM+VR技術(shù)解決實(shí)際問題，為高職學(xué)生畢業(yè)后步人工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。