VR与BIM技术背景下的土木工程施工课程教改研究

摘要：近年来，BIM技术和VR技术在高校教学中得到广泛应用，特别是在土木工程施工课程改革中，将BIM技术和VR技术有效融合，通过BIM建模、VR制作模块、项目周期管理虚拟化等将枯燥的土木工程施工教学变得更加直观生动，充分调动了学生的学习兴趣，提高了教学质量和教学效率。因此，本文基于VR与BIM技术背景，对土木工程施工课程教改进行了研究。

关键词：VR技术;BIM技术;土木工程施工教学

BIM技术通过模拟建筑建设过程，将建筑建设过程中涉及到的数据、信息等进行整合建立相关模型，在土木工程方案设计阶段、施工阶段以及后期的维护阶段都可以通过BIM技术实现信息的共享和传递过程;VR技术则是将人置身于虚拟化的场景中，增强人对建筑项目的体验。而将VR技术和BIM技术有效结合，则可以实现土木工程施工教学的情境化教学，提高教学质量。

1VR和BIM技术概述

1.1VR技术

VR是VirtualReality的缩写，全称为虚拟现实技术。VR技术借助计算机图形技术将现实存在的场景模拟出来，给人营造出一种置身其中的感觉。人们利用VR技术仿佛置身于未来建筑当中。现阶段VR技术广泛运用在土木工程中，推动了建筑设计行业的发展与进步。

1.2BIM技术

BIM即为建筑信息模型，是通过模拟建筑建设过程，将建筑建设过程中涉及到的数据、信息等进行整合，建立相关模型，在土木工程方案设计阶段、施工阶段以及后期的维护阶段都可以通过BIM技术实现信息的共享和传递过程。另外，通过BIM建筑信息模型还可以及时发现土木工程施工过程中存在的问题，以便及时处理，避免影响工程的进度和质量。

2土木工程施工专业教学现状及VR和BIM技术的教学优势

2.1土木工程施工教学现状

在高校土木工程施工教学过程中，由于本专业的实践性和操作性比较强，需要教师将理论知识和实践操作有效的结合起来，以激发学生课堂上的参与度，营造积极向上的学习氛围。但由于部分教师没有意识到新课程改革的重要意义，仍在沿用传统的教学模式和教学方法，侧重于理论知识的灌输，缺乏和学生的交流和互动，导致课堂教学效果不理想。另外，教师也忽视了实践教学对学生未来参与工作的重要性，以至于出现学生理论知识强而实践能力低的尴尬现状。

2.2VR和BIM技术的教学优势

近年来，高校为提高教学质量，积极探索创新，将越来越多的科学技术应用于日常教学中。如土木工程施工专业就很好的将VR和BIM技术应用于教学中来。借助VR的交互能力和BIM的信息建模技术，并将二者高效结合，可以更好的激发学生的学习兴趣。土木工程施工专业主要是为培养学生施工技能和施工管理能力，借助VR和BIM技术可以模拟工程建设的各个环节，为学生营造出一种置身其中的场景，带来一种沉浸式体验，从而使学生对本专业学习有更清晰的认识。

3土木工程施工课程教改中VR技术和BIM技术的具体应用

近年来，越来越多的高校学者对VR和BIM技术在土木工程施工专业上的应用给予了更多的关注并进行了系列的研究，通过转变教师教学理念和教学模式，显著提高了土木工程施工专业的教学质量，提升了教学水平。笔者结合自身所在学院的土木工程施工课程改革，就VR与BIM技术的具体应用予以说明。

3.1建立BIM课堂教学模型

笔者所在学院的土木工程专业课程利用BIM技术将虚拟的建筑工程模拟出来，将工程的方案设计、地形勘测、开挖土方、建筑构件等通过BIM技术建立课堂教学模型，还原真实建筑工程具体的建设过程，从而给学生直观的视觉感受。另外，学生也可借助构建的BIM课堂教学模型自主设计土木建筑工程，从而激发学生的思考能力和动手能力。

3.2优化土木工程施工课程设计

在土木工程施工教学过程中，教师借助BIM技术与VR技术设计好施工方案、施工平面布置图绘制、施工资源计划表编制和施工进度计划等课程，从而使学生可以置身于虚拟的施工过程中，以三维视角了解具体的施工过程，加深对施工方案、施工资源配置及施工工艺的掌握，及时发现施工过程中容易出现问题的环节并进行预判然后提出解决措施，以此锻炼学生的实践操作能力和施工管理能力。

3.3构建土木工程施工虚拟实验室

众所周知，土木工程施工专业的实践性非常强，在日常的教学过程中，教师应为学生提供更多的实践实习的机会，如通过构建土木工程施工虚拟实验室，建立校园实习基地等措施锻炼学生的实践能力。本学院的土木工程专业就依托VR和BIM技术构建土木工程施工虚拟实验室，让学生借助建筑模型和虚拟的现实场景切身体验施工的各个环节，从而熟悉整个施工流程。

3.4组织系列BIM设计大赛

高等院校的土木专业主要是建筑行業的发展培养专业性的人才，而为使学生毕业后能够快速投身入土木工程建设中，本学院联合住建部、省教育厅等部门组织一系列BIM设计大赛，以锻炼学生的创新能力和实战能力，学生也在多项比赛中取得了很好的成绩。此项活动也激发了学生学习的热情，并在院校内营造出学习土木工程施工课程的浓厚氛围。

表1 VR技术和BIM技术的应用特点和主要内容

主要应用 应用特点和主要内容

建立BIM课堂教学模型 还原真实建筑工程施工过程，借助构建的BIM课堂教学模型自主设计土木建筑工程，激发学生的思考和动手能力

优化土木工程施工课程设计 三维视角了解具体的施工过程，加深对施工方案、施工资源配置及施工工艺的掌握，锻炼学生的实践操作能力和施工管理能

构建土木工程施工虚拟实验室 借助建筑模型和虚拟的现实场景切身体验施工的各个环节，熟悉整个施工流程

组织系列BIM设计大赛 激发学生学习热情，营造学习土木工程施工课程氛围，提升学生竞争力

4结束语

总之，为响应国家新课改的要求，各院校也不断探索创新，将更多的科学技术应用到日常的教学活动中，BIM和VR技术的应用推动了土木工程施工课程的教育改革，提高了学生学习的积极性和主动性，也促进了院校教学水平的提高。故而院校应对此引起足够的重视，将VR和BIM技术应用到更多的专业课程教学中，以此为社会培养更多的专业型人才。

参考文献：

[1]丁点点，孙林华，陈松.基于VR与BIM技术的土木工程施工课程教改研究[J].课程教育研究，2020（33）.

[2]杨阳，姚刚，沈鑫，等.基于VR和BIM技术的场景沉浸式土木工程施工课程建设[J].教育教学论坛，2020，No.453（07）：257-259.

作者简介：甘元彦，1980年3月出生，男，重庆市，汉族，研究生（博士），高级工程师，重庆文理学院教师，中国建筑第七工程局有限公司和重庆大学联合培养博士后，研究方向：装配式建筑智慧建造。