浅谈BIM与VR技术集成在建筑施工专业教学中的应用

文/欧阳愍、王作伟 长沙市中等城乡建设职业技术学校 湖南长沙 410000

谭本乐 湖南中医药大学第二附属医院 湖南长沙 410000

2016年，住房城乡建设部《关于印发2016-2020年建筑业信息化发展纲要的通知》提出“十三五”时期，全面提高建筑业信息化水平，着力增强BIM、云计算等信息技术集成应用能力。[1]因此近几年来，一大批“融合新科技”涌现，其中BIM+VR的集成技术，将BIM技术融入到沉浸式VR体验中，为教学改革提供了可能，让教学变的“智慧”,形成全新实用的建筑施工专业教学解决方案。

1、目前建筑施工专业教学中的问题

建筑施工专业课程的理论性和实践性都很强，且课程涉及到的知识内容众多。传统的建筑工程施工专业教学模式存在的问题，是众多教师共同面对的难题。

1.1 传统教学模式不能将学生的“做和学”紧密结合

一般在建筑施工专业的课程安排中分为理论基础知识和实践应用知识两个环节。在传统教学模式中，往往学生的做和学不能紧密的结合，导致出现理论与实际脱节想象。

理论基础知识部分，如建筑材料、房屋构造等课程，在教学过程中，老师大多采用在黑板上板书讲解或用图片和视频进行演示讲解，学生被动听课、看图片、记笔记等形式进行学习。这种教学模式，学生缺乏对理论内容的感性认识,同时学生学习过程比较枯燥、被动，导致学生学习兴趣不浓，积极性不高，甚至产生厌学情绪。所以，学生不能深入地掌握专业知识，不利于培养学生的职业能力。

实践应用知识部分，如施工组织、施工技术等课程。目前，职业院校普遍存在学生去施工现场参观实践较为困难的问题。其中一部分原因是一些职业院校经费有限，无法支持大批量长时间学生的实践参观费用，最主要的原因是学生进入施工现场可能影响施工单位正常的工作，甚至产生安全隐患。即使部分有条件的职业院校安排了现场实践参观，在参观过程中,学生也只能看到当时施工中的某一阶段,无法看到施工生产的全过程。还有一些学校，在校内建造施工实训基地，学生可以做一些典型的实训项目,如梁的钢筋绑扎，但典型实训也不能涵盖建筑施工生产的各个过程。

理论基础知识和实践应用知识的分环节学习，本身也不利于学生的做学结合。所以在这种教学模式下，导致学生的做与学脱节，最终无法较好的实现培养学生职业能力的教学目标。

1.2 传统教学考核评价不够科学合理

建筑施工专业目前的考核评价标准、考核内容、考核方式和评价主体不够合理和科学。

首先，考核评价标准一般由老师们根据自己对课程的理解以及学校的相关要求设定，随意性大，考核标准与岗位标准脱节。

其次，考核内容多源自于书本，尽管同实际有一定联系，但大多是单纯的知识或技能考核，与建筑工程将来的工作实际还存在一定差异。

接着，一般建筑施工专业的考核方式为终结性考核，在一门课程结束以后用理论闭卷的书面考试或者实操完成某个任务进行考核。终结性考核将教学评估作为教学过程的最后一个环节， 割裂了 “教、 学、评”三者之间的联系。[2]闭卷的书面考试传统的题型如填空题、论述题等需要学生大量的背诵记忆,这样往往造成了学生“考前背得滚瓜烂熟,考后忘得一干二净”,达不到检验学生知识掌握情况的目的，实操考核能反映出学生的操作技能的熟练程度，但一部分学生平时没有约束和激励，终极考核成绩往往不理想。因此这种终结性考核不利于培养学生的职业素养。

最后，评价主体主要是教师，缺乏企业的参与和监督。仅由学校一方对学生进行评价，忽视了社会对素质应用型人才的基本要求，致使整个评价过程缺乏科学性、合理性，评价结果也得不到用人单位的认可。

2、BIM与VR技术集成分析

2.1 BIM技术

BIM（Building Information Modeling）是指建筑信息模型，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。[3]

2.2 VR技术

VR技术即虚拟现实技术，它一种能够创建和体验虚拟世界的计算机仿真技术，利用计算机生成一种交互式的三维动态视景，其实体行为的仿真系统能够使用户沉浸到该环境中。虚拟现实技术创建的虚拟信息环境具有沉浸式、交互式和构想式三个基本特性。[4]

2.3 BIM与VR技术集成

BIM技术可以将难以理解的CAD二维图纸转化为虚拟三维模型，而 VR 技术可以将虚拟与现实进行连通，两技术交融，通过构建三维虚拟展示，将建好的施工BIM模型转入VR系统，即可进行VR交互式操作，完成施工现场的沉浸体验、施工工艺虚拟模拟等，从而为学生创设交互交融的过程，同时沉浸式的体验加强了可视化和具象性，提升了BIM应用效果。因此，把BIM与 VR 技术引入土木工程施工课程教学中，可以大大提高学生的学习兴趣，解决传统教学中学生做和学分离，理论和实践脱节的难题，同时，BIM与VR技术集成的即学即用的特点，能提供教学考核评价痛点问题的解决路径。

3、BIM与VR技术集成的教学体系的具体应用

结合土木工程施工课程教学中存在的问题及BIM与 VR 技术集成的优势，将BIM与 VR集成技术融入到施工专业教学中的具体应用如下：

3.1 BIM与VR技术集成有助于形成新的教学模式，实现“以学生为本”,“做学合一”

建筑施工专业在教学实践中应“以学生为本”，BIM与VR技术集成形成了新的教学模式,能有效实现学生做和学有机融合。

以“建筑施工技术课程”项目化教学中楼面钢筋绑扎的知识内容为例,教师可运用三好建筑工程虚实结合教学实训平台。首先，鼓励学生组成小组团队，学生团队看识图纸和施工方案，主动探究并尝试归纳工艺流程，老师重点讲解知识要点。接着老师下达任务书，学生利用三好建筑工程虚实结合教学实训平台中的BIM和VR集成技术沉入式的完成虚拟施工任务,从而实现对知识的深刻理解与把握。施工虚拟场景结合实际工程情况，与实际工作过程一致，学生通过BIM与VR集成技术, 既在主动探究理论知识点的过程当中实现了动手操作,同时又在沉浸互动式环境操作实践过程当中,进一步内化老师所讲解到的具体知识点,真正实现“做学合一”。因此，学生通过BIM与 VR 技术的应用，不再简单地被动学习，而是结合了理论学习和操作实践，学生将所学的知识即刻应用，做到即学即用，实践能力和创新能力得到了提高。BIM与VR技术集成仿真实训有效的提升了学生的职业能力。

3.2 BIM与VR技术集成有助于形成过程性考核评价模式，丰富教学考核评价体系

传统的终结性考核评价无法关注能力形成的过程，无法记录学习者能力培养的各个动态成果。BIM与VR技术集成的应用，把终结性考核评价延伸为“过程性考核评价+终结性考核评价”，如三好建筑工程虚实结合教学实训平台，学生完成每一个施工工艺模拟实训后都要根据岗位标准进行考核，学生的考核由各个动态的过程性考核组成。同时BIM与VR技术集成，切合1+X证书制度,丰富了评价主体。根据《国家职业教育改革实施方案的通知》国发〔2019〕4号，从2019年开始，在职业院校、应用型本科高校启动“学历证书+若干职业技能等级证书”制度试点工作。1+X证书制度变革，将评价主体延伸至企业专家。[5]

BIM与VR技术集成以赛促学、以赛促练，用竞赛的评价形式来补充传统的试卷考试评价形式。如我校学生参加的由住房城乡建设部人事司指导，中国建设协会主办的全国职业院校建设教育杯职业技能竞赛BIM建模技能赛项和装配式混凝土建筑虚拟施工操作赛项，还有中国建设教育协会组织的全国建设类院校施工技术应用技能大赛建筑虚拟施工操作赛项。学生通过竞赛，增强了学习效果,提高了技能水平，同时竞赛的评价既有量的精确性，又有质的规定性，在很大程度上提高评价的公正公平性。

小结：

在建筑施工专业课程教学中应用BIM与 VR技术是新的尝试，通过BIM与 VR 技术的引进，解决现场施工实践的资源短缺的问题。通过BIM与 VR 技术集成的虚拟仿真教学平台实践证明，虚实现实的人机交互，拉近了学生和施工专业课程的距离，激发了学生的学习兴趣，增加了学生学习的途径，同时切实提高了学生的实践能力。BIM与 VR 技术有助于形成过程性考核评价模式，丰富教学考核评价体系，有效的融合竞赛的评价形式，推动教育教学质量，促进建筑工程施工专业学生专业素质的发展。