面向土建类专业基于BIM技术的学习型游戏软件方案设计★

谭显通 田 琼 尹俊伟 谭 彬

(湖南科技学院，湖南 永州 425199)

1 概述

伴随着BIM理念在建筑行业内不断地被认知和认可，其作用也在建筑领域内日益显现，BIM无疑是现代建筑行业内技术革命的代名词。但BIM毕竟是一种新技术，新能量，现阶段BIM从业人员大部分人着重掌握BIM的建模软件，对于全过程化信息管理BIM运用基本上仍处于初期阶段。并且关于BIM的软件很多，要做到精通每项BIM软件，难度很大。且软件学习阶段较复杂，趣味性有限。高校现阶段在BIM课程入课堂方面仍在探索阶段，结合专业理论知识来进课堂更是摸索性的，还不能全程导入式教学。而现阶段随着网络信息的高速发展，同学们对新鲜事物的向往，人们对手机和电脑的依赖心理很强，各种各样的游戏APP层出不穷，种类繁多，不管是学生还是其他行业人员都容易被有趣的游戏吸引，反而在学习上兴致不高，特别面对学习难度较大的专业课程，他们就像打了霜的茄子。如果能结合需要开发出学习型游戏软件，以此来带动大家致力于专业知识学习，可谓一举两得。

现行游戏市场，关于幼儿的学习型游戏软件很多，但面向土木专业有针对性的专业学习型游戏软件开发还是较少。结合BIM的三维化优势以仿真游戏的形式来促进专业知识的学习型软件研发更是没开先河。因此我们做出创新性设想，希望能在BIM的功能优势上推出更智能的学习型游戏软件设计方案，以此推动多方面的协同发展。

2 土木类专业学生的学习难点、困境分析

1)诸多专业课程繁重枯燥，仅仅通过书本上识记知识较难理解。通过对中南大学、长沙理工大学、湘潭大学、湖南理工学院、湖南科技学院等多所大学在校生开展了调查研究，我们发现，当代大学生土建类专业课程挂科率遥遥领先其他专业科目。这是土建类专业一个普遍的现象。那是什么原因导致挂科率高。通过走访、问卷等形式，我们发现同学们反映的同一个问题，那就是土建类专业课程难，例如三大力学、混凝土结构以及施工技术等，课程内容难于理解，对于知识系统化整理能力要求高，形象记忆性的内容少，空间理解性的内容多。对于空间想象力略差的同学来说，学习专业知识有难度。

2)同学们缺乏学习专业知识的兴趣。通过大量的问卷调查及走访周边同学，我们发现62%的同学对于各类课程的学习都处于一种被动的学习状态，29%的同学对部分专业课程感兴趣，只有9%的同学对大部分课程较感兴趣，对课程学习有自己的规划。从调查结果分析，大部分同学会因为土木类专业课程具有一定难度且较为晦涩枯燥，而产生厌倦、畏惧的情绪。总之，大部分同学都缺少一种主动学习的兴趣。

3)想较好掌握BIM的相关软件，但发现软件种类繁多，系统学习较困难。目前BIM在我国建设行业正处于蓬勃发展时期，国内外各大建筑公司以及各大建筑类软件开发公司均有自己关于这块技术的专业团队。比较知名的软件有Autodesk公司研发的Revit，Bentley公司的Bentley，以及我国研发的PKPM、鲁班、广联达等多种软件。但是，由于各大公司所用软件不同而不同软件间又存在差异，某些数据需要Bridge才能互通等问题，使得想要成为满足建筑市场BIM技术需求的专业型人才，需要相当长的时间，而且，在本身学习难度较高的诸多专业课程基础上一时间熟练掌握这么多种类的软件实在是存在较大学习难度。

3 基于BIM技术结合土建类专业研究学习型游戏软件的必要性

1)帮助同学们理解专业理论课程，提高学习积极性。研究基于BIM技术结合土建类专业学习型游戏软件，不仅能帮助同学们理解专业理论课程，更能培养同学们对于BIM技术的主动学习兴趣与热情。让学生主动地充分利用课余的闲暇娱乐时间投入到“边玩边学”的过程中去互相促进，互相学习。在这样的学习状态下能让同学们更加深刻地理解专业理论课程，也有助于加强同学们对于BIM软件全过程管理概念的掌握。

2)加强同学们对于BIM技能的掌握，推动BIM技术在建筑行业的应用与发展。研究基于BIM技术结合土建类专业学习型游戏软件，不仅仅针对于土建专业的学生，它的使用对象将包括建筑行业的开发商、设计方以及施工方，甚至包括建筑竣工后的使用者等普通民众。它将推动BIM技术在整个建筑行业系统化的普及与发展，促进整个项目从设计到后期的执行过程满足高效、节能等要求，从更加全面的领域创造价值。

4 BIM学习型游戏软件的方案设想

1)代入式学习型软件整体思路。基于模拟BIM仿真技术，通过导入、以及随机生成地形地貌构建出一个仿真的正待建设的世界。通过类似BIM软件的绘图模式将建筑过程以虚线体的形式投射至虚拟世界，采用类似CS等FPS类型的第一人称自由视角使玩家将在其中扮演一个自由的具有行动力的人去完成虚拟世界的建设。

2)游戏系统设想。a.经济系统：玩家初期需通过类似“WAR3”“星际争霸”中的工人一样投入到建筑的建设中去加快建筑的完成而获得虚拟金钱酬劳(与现实施工定额相统一)。积累了一部分虚拟资金后，便可找NPC或者玩家接受建设任务，可以全程自己完成从收购地皮、设计绘图至施工完成，也可以找寻其他玩家合作“分包”。b.等级系统：玩家完成建设任务将获得经验奖励以及相关技能熟练度奖励。经验能使人物升级而解锁更多技能以及提升自身属性。而施工技能熟练度则影响玩家进行各类施工的速度。c.社交系统：玩家们在虚拟世界可以自由交流，相互讨论建设中的问题以及根据自身任务需要，寻找相关技能达标的玩家合作，允许玩家交易游戏币。d.成就系统：玩家们在达成许多具有自身成长里程碑意义及完成各类建设任务时，将获得相应荣誉称号，解锁更高级的建筑建设资格，获得相应的丰厚奖励。e.建造系统：玩家通过获得建设任务，使用BIM软件制出建筑图形投放到游戏中，游戏中相应地段将会显现一套虚线构成的施工建筑大样，需要玩家们对虚线体进行逐步建造。可以理解为细化的WAR3农民以及“星际争霸”中的“农民”建造建筑的概念。学生模块：土建类专业学生将在其中扮演“小白”，没有资金、没有施工技术，慢慢的发展自己。这样将帮助理解专业理论课程，促进对于BIM技术的熟悉掌握。开发商模块：开发商将在其中扮演腰缠万贯的大商人，拥有巨额虚拟资金。他们只需考虑如何更好地开发出高价值的工程项目。将有助于提前更清晰准确地预知项目的成本与建设价值。施工方模块：施工方将在其中扮演建筑技艺高超的团体，将帮助他们更准确地计算工期进度以及更高质量地完成建设任务。业主方模块：业主方将扮演有一定资金与建设意愿的人，将早早的在投资期就能“亲眼”看到自己所希望的模拟出的建筑形态。建筑消费者模块：建筑竣工后的使用者们比如一套楼盘竣工后的购房者们，早早在施工期便可“走进”每一种户型的房间观察选购，或者因为工作上时间上的问题没有太多机会现场选择户型，这个软件将发挥重要的作用。

5 实例游戏场景设计

1)玩家接受建筑任务后，按要求通过类似于BIM软件(Revit)绘制出各式各样的建筑模型，再投射至游戏中的虚拟世界里，玩家可以按前文所述的类似细化的WAR3中的农民建设模式自己完成从基础到整个建筑竣工的过程，也可以拥有一定游戏币后租赁其他玩家充当自己的“施工员”，从而熟悉整个建筑施工的具体流程。2)也可以尝试复原生活中接触到的各类建筑，当然这更需要对BIM技术的熟练掌握与对建筑数据的处理能力。想象一下你在虚拟世界成功复原学习某栋建筑，并能带小伙伴“进去”，以第一人称的方式“走一走”是不是十分有成就感。3)更可以尝试复原一些热销实用的户型图，也是能满足房地产开发及普通民众购房者的提前预览户型效果图的需求的。带领购房者在虚拟世界中“看房”，也是存在商业价值与技术研究必要的。

6 结论与展望

本文通过调查走访及数据研究，分析了土木类专业学生的学习难点、困境；其次，结合BIM仿真技术的优势对学习型游戏类软件研发的必要性研究进行了探讨，再次，针对BIM学习型游戏软件进行了方案设想，并且探讨了实例游戏场景设计。期待通过BIM学习型游戏软件的研发来提高同学们的学习积极性，拟解决土建类理论课程的枯燥性问题以及专业知识难理解难识记的问题。并以学习型游戏的人性化、智能化设计方案，带动BIM软件的发展，使BIM软件技术与操作性能更优化。