BIM+VR技术在高校土建类专业课程教学中的应用探索

姚静

摘要：BIM、VR与教育的融合对现代化教育有着支撑作用。从BIM应用于实践教学和VR的特性出发，分析BIM结合VR技术应用于高校土建类专业课程教学中的优势，探讨BIM+VR技术应用于高校土建类专业课程教学对传统教学的影响，以及两者融合面临的挑战，以期BIM+VR技术更好为高校土建类专业课程教学服务。

关键词：BIM+VR；高校土建类；专业课程；教学

一、引言

随着教育形式的多样化和信息技术与教育的深入融合，在BIM已成为建筑行业信息技术发展的必然趋势，并推动着建筑行业技术的革新时代背景下，及VR技术在多个领域发挥重要作用，并将持续拓展其应用领域的热潮中，越来越多的学者研究BIM和VR技术应如何应用到现代化教学。有研究表明，BIM技术完成可以融入建筑类高校专业课程教学，而VR技术不仅可以应用于教学，还对推动教学改革有事半功倍的效果。目前，BIM和VR应用到教学的研究已取得了一定成果，但学者对BIM+VR技术应用到土建类高校专业课程教学的探讨较少，合理结合BIM+VR技术应用于高校土建类专业课程教学中，必然有助于专业课程教学改革和教学方法优化，对BIM+VR技术应用到高校土建类专业课程教学的研究亟待深入探讨。

二、BIM+VR技术在高校土建类专业课程教学的应用优势

BIM（建筑信息模型，Building Information Modeling），以三维数字为基础，贯穿于建设项目全生命周期，形成整个各种项目的相关信息的模型。VR（虚拟现实，Virtual Reality），依靠计算机技术融合多种资源信息，创造可视化、可交互的三维动态视景，参与者可通过借助VR设备，可在虚拟现实中体验并产生实时互动的一种交互式仿真系统。

BIM作为正在被全面推广的建筑产业信息化技术工具，已引入到土建类专业的专业课程。从教学实践、教学效果和学生讨论总结得知，虽然BIM贯穿整个项目全生命周期，有强大的数据集成性，但是教学应用中仍存在不足：

（1） BIM的可视化表达效果不足，三维动态模型虽然能形象、立体地展现建筑物，但是对学习者带入感不强，参与者无法置身于建筑物中，与建筑物形成直接互动。

（2） BIM软件专业性强，操作较为复杂，影响学习者根据自己意愿了解建筑物特定位置、信息等需求。

（3） 反馈力度不够，BIM模型与建筑物设计初衷未形成直接反馈，设计成果与功能需求的匹配度存在于想象中，反馈信息受限。

VR具有沉浸性、构想性和交互性的特征，能虚拟出特定的现实环境，给学习者听、看、感等方面学习体验。

（1） 沉浸性。VR模拟的环境能让学习者感到身临其境，可以直接360度无死角盲区观察虚拟物体，使学习者产生探索兴趣、沉浸其中。

（2） 构想性。学习者通过VR设备进入虚拟现实，可以获得对虚拟环境感性和理性认识，由此可产生新的创意，对集成的虚拟环境进行优化。

（3） 交互性。学习者与虚拟环境可以产生互动，并获取反馈。

VR的特性与BIM具有互补性。BIM具有的集成数据性为VR提供了落地应用的场景，BIM与VR技术结合，深度优化了虚拟建筑及表现效果。相比BIM应用于专业课程教学，BIM+VR技术能将教学内容更全面、直接、形象地呈现给学习者，具有如下优势：

（1） BIM+VR技术，可实现三维空间实体化建模，优化建筑可视化效果，学习者可通过VR设备直接深入建筑物内部全方面探索建筑空间、功能、特性等，与虚拟环境产生互动，并获取直接信息反馈。学习者在虚拟环境中，可以产生视觉、触觉等方面体验感，会对虚拟建筑产生好奇心，引发学习兴趣。

（2） 通过BIM+VR技术，教师可根据不同的专业课程，虚拟出特定专业知识学习的学习环境，为课堂学习创设出沉浸感和视觉动态效果，虚拟现实与知识产生直接互动，知识和外界相互联系，从而建立刺激——反应的联结，学习者可获得更全面、精细的知识冲击，知识更全面、深入，记忆更加深刻。

（3） BIM+VR创造出的学习环境，能实现学习者与环境交互时获得直接反馈，进而指导下一步的学习动作，不仅能优化虚拟环境，而且知识和反应之间的联系能完整地构建，有助于学习者取得良好的学习效果。

三、 BIM+VR技术对高校土建类专业课程教学的影响

第一，改变教学情境。高校土建类专业课程教学中，实践性教学、实验教学等课时占比大，而设计、结构分析、施工、管理等各环节的实践性和实验教学受到场地、环境、设备、天气、安全等诸多因素影响，往往无法达到预期教学效果。BIM+VR技术，可以创建虚拟环境， 并且可以优化实践性和实验教学的环境，打破传统课堂学习环境的局限性，避免诸多因素影响，改变教学情境。在BIM+VR创建的虚拟环境中，学习者的学习维度、自由度和广度可以根据自身学习情况充分舒展，获得更好的学习体验。

第二，改变教学模式。BIM+VR技术应用于土建类专业课程教学中，教师不仅仅“传道授业解惑”，还是学习情境中体验的指导者、参与者，学生不是知识的被动接受者，而是知识的主动获取者、问题的发现者和解答者。学习者在虚拟环境中实践、实验、探索，根据设定的教学目标自主获取知识，根据自己习惯的学习方法，畅游在虚拟现实环境中，增添了学习的生动性和趣味性。BIM+VR技术不受教学时空影响，在虚拟现实场景中，学习者不仅可以选择适合自己的知识学习顺序，随时进入学习环境，还可以拓展延伸学习空间，从被动学习变为自主学习、乐于学习，让教学真正做到以学生为中心。学习者学习思维的改变，能很好地强化学习效果，缩短高校培养的人才与社会需求之间的差距，为社会输入高素质人才。

第三，丰富教学资源。随着社会的进步，教学资源越来越丰富，从书籍到多媒体、网络技术，从文字到视频、音频资料，但这些教学资源呈现方式相对简单，学习者自主获取知识的学习环境带入感欠缺。BIM+VR技术模拟出的虚拟现实，是三维动态的教学资源，知识表达生动、直观，逼真的学习场景能给学习者多重感官刺激，增加了学习的吸引力，有利于激发学习者学习兴趣。学习者根据自己的学习方式学习，相当于每堂课都是个性化学习和教学，这样的学习资源更受教师和学生青睐。

四、BIM+VR技术在高校土建类专业课程教学中应用面临的挑战

BIM和VR技术越发成熟，且引起了政府重视，政府多项政策都体现了对两项技术的扶持，但BIM+VR技术在高校土建类专业课程教学中的应用还面临着许多挑战：

（1） BIM和VR的结合应用在参数控制、信息传递、互动体现等方面仍有缺失，技术有待突破。

（2） BIM+VR的硬件配置与学科教育契合度有待提高。BIM+VR技术应用于教育的教学开发技术起点高，在虚拟现实场景中，为了符合教学目的，需要投入大量教学资源、项目资源，并对土建类各专业教学内容进行分析，准确理解、把握教学内容。软件技術开发人员仅能从技术上提供支持，而无法确定教学内容，这就要求专业教师学习参与设计、开发相关的虚拟教学资源。

（3） BIM+VR技术为土建类专业学科教学打破传统课堂学习环境、创新教学模式等提供了新的发展方向，但新技术下教师如何设计教学过程让学生按时自主完成学习、学习过程如何交互、如何评价学生学习效果等都应做更多的研究。

五、总结

BIM+VR技术满足高校土建类专业课程的教学学习环境，深度融合BIM+VR与高校土建类专业课程教学，不仅符合政策要求，而且有助于培养学生自主学习能力。BIM+VR技术应用于高校土建类专业课程教学将打破传统的教学方法及教学模式，丰富教学资源，引导学生自主学习，有助于提高教学效果。但BIM+VR应用与土建类职业教育尚处于简单呈现、沉浸感不强的初级阶段，BIM+VR与土建类职业教育的融合依然有很多亟待解决的问题。

参考文献：

[1]王建超，BIM技术在建筑类高校专业课程教学中的应用探索——以沈阳建筑大学为例[J].高等建筑教育，2017（26）.

[2]魏民.在职业教育应用视角下的VR/AR技术[J].中国电化教育，2017（3）.

[3]李文玉，王树志.VR技术在数字教育馆中的应用研究[ J].技术应用，2017，1（5）.

[4]张良杰，朱丽敏.VR技术现状与应用领域研究[J].技术与应用，2017（5）.