BIM虚拟仿真实训中心的建设与应用实践

殷晓玮 鲁玉芬

摘要：BIM虚拟仿真实训中心作为国家出台政策重点支持的项目，将BIM技术、虚拟仿真技术与可视化技术相融合，提供一个全面、系统的综合实验平台。通过BIM虚拟仿真实训课程体系、建设管理体系和师资队伍建设，校企共享优质实习实训资源，为建筑类专业院校培养急需的BIM技术人才，为学生就业提供广阔的前景。

关键词：BIM技术;虚拟仿真技术;实验室;体系建设;效果分析

中图分类号：TU201.4        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）19-0265-02

目前高校对土建类专业的教学方式大多是教师运用黑板板书配合多媒体课件教学。这种方式既不直观也难提高学生的空间想象能力，导致学生学习《建筑识图与构造》《建筑施工技术》等专业课时困难重重。高校将建筑行业重点推广的BIM建筑信息模型技术引入课堂教学实践中，利用BIM三维化、参数智能化的优点，培养学生的空间思维和建筑的整体概念，结合带给用户真实视觉、触觉感受的VR虚拟现实技术，建设起BIM虚拟仿真实训中心，提供了一个全面、系统的综合实验平台。

1 BIM虚拟仿真实训中心现状研究

1.1 BIM虚拟仿真实训中心建设政策支持

教育部在《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》（教高司函[2013]94号文）、《关于2017-2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知》（教高厅〔2017〕4号）和《关于开展国家虚拟仿真实验教学项目建设工作的通知》（教高函〔2018〕5号）三个文件中都强调，虚拟仿真实验教育是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物，加快国家级虚拟仿真实验教学中心的建设工作，提高高校创新精神和实践能力，共享优质实验教学资源[1]。在《高等职业教育创新发展行动计划（2015-2018年）》中，教育部明确要求各承办院校建设一批国家级虚拟仿真实验教学中心。

1.2 國内高校建设BIM虚拟仿真实训中心现状

目前，我国大部分建筑类高校已经开始针对BIM技术开展了相关工作。香港理工大学建筑虚拟实验室在建筑虚拟模型技术方面取得了重大的进展，提出了基于VR虚拟原型技术的“先试后建”解决方案;清华大学作为行业领头羊，成立了BIM中心，致力于BIM标准研究和BIM产品的设计、软件的开发;上海交通大学BIM协同研究虚拟实验室，注重BIM协同设计平台和BIM技术应用;南昌航空大学设立了BIM研究所，探索建筑全生命周期的BIM理论研究和实践应用研究;四川师范大学建成BIM与建筑安全虚拟仿真实验室，重视BIM技术实践教学与虚拟仿真运用[2]。还有很多高校的BIM 虚拟实验室陆续建成，在各地区各领域发挥着积极的作用。

2  BIM虚拟仿真实训中心建设方案

2.1 BIM虚拟仿真实训中心建设

BIM虚拟仿真实训中心的建设是将BIM技术、虚拟仿真技术与可视化技术相融合，实现数字化的智慧工地，体验全新的教学效果。在实训教学和社会服务过程中，使用BIM服务软件、BIM后台管理软件、BIM云服务软件和移动客户端软件，建立院校BIM基础数据库，在BIM后台轻松进行版本管理，通过后台控制，随时掌握数据和学生使用情况[3]。同时让各专业、各行业都能实时模型、数据库共享，信息共享协同，建成共享的集成化平台，让使用者无论何时何地，在PC客户端和手机客户端都能查阅数据，发出指令，加强现场管理。VR技术让体验者在虚拟的仿真场景中“真实”地感受到建筑模型，情景再现，自主漫游，实现了人与建筑模型交互式信息交流，让学生全方位、多视角去了解复杂节点工和重要的构件[4]。可视化技术将工地现场信息进行采集处理，随时与3D模型进行对比，让学生不到工地现场也能即时能进行观察工地施工场景，方便教师进行工地教学。

BIM虚拟仿真实训中心采用模块化实验室结构，无论是进行基础教学还是进行案例式教学，通过实训模块组合，实现实训场景地灵活运用，节省实验室建设投入，提高实验室的利用率。根据BIM项目实施的阶段，按实验模块购置相关软件，比如土建钢筋建模软件、机电设备设计软件等建模软件;土建钢筋算量软件、工程计价软件、工程审核软件等一系列工程造价软件;BIM5D施工管理软件、钢筋施工翻样软件、脚手架模板三维设计软件等施工组织设计软件;建筑施工技术仿真演练软件、建筑构造仿真实训软件等虚拟仿真软件。

2.2 BIM虚拟仿真实训课程体系建设

BIM虚拟仿真实训中心引进先进的教学管理模式，建立了完善的教学管理制度和质量评价与控制体系，成立一个包含校内外知名专家、相关学科教师、合作企业代表在内的中心发展指导委员会。中心建立起以培养专业岗位为目的，以工作任务分析法为指导，以易教易学易考为追求，以虚拟仿真为手段，以体验式教学为形式的BIM虚拟仿真实训课程体系[5]。该体系充分考虑了建筑八大员岗位的核心能力要求，设置了与专业能力训练对接的实训课程，将岗位培养过程及项目周期过程任务化，把虚拟仿真技术充分运用到教学中去，对现场实训进行补充，使抽象的施工管理过程形象化，使高风险的地下、高空作业安全化，使高消耗的钢筋下料等实验绿色节能化。教学过程中，学生可以以游戏体验的方式进行施工员等角色扮演，在3D场景中进行漫游，对于系统中的任务进行攻关，对于不懂的教学内容既可以教师直接解答，系统也可自动解答，课后考核题库自动评分，查询成绩，实现了学生自主学习，人机互动的模式。

BIM虚拟仿真实训课程体系包含了丰富的教学知识点以及职业技能，知识点设计紧紧围绕完整的技能体系，每门实训课程均对应不同的专业理论课程，如《建筑识图与构造》《建筑施工技术》《建筑工程计量与计价》等，采用教、学、做一体化的教学模式使学生能够熟练掌握教学内容和工程软件的应用。BIM虚拟仿真实训中心建设实现校内外的实验教学资源共享，建立可持续发展的虚拟仿真实训教学服务支撑体系。具体实验室开设实训课程见图1。

2.3 BIM虚拟仿真实训中心的管理体系建设

BIM虚拟仿真实训中心建设中，形成了一套完整的管理体系。中心发展指导委员会负责出台学院虚拟仿真中心建设规划、审定上报的实验资源建设计划、中心制度建设等，协调实验实训教学管理、监督检查、人员调配、经费划拨、资产调度等工作。实验中心负责人负责中心的建设管理、实验实训教学管理、资产管理、日常管理、社会服务管理等，负责规定各小组成员间的职责，实验实训教学计划管理、教学耗材的计划、实验实训教学实施和监控等。专职实验室人员对实验实训教学系统进行建设、支持、更新与维护，建立运行维护团队配合BIM虚拟仿真实训中心对虚拟仿真教学资源进行软件维护与升级。

2.4 BIM虚拟仿真实训中心的师资队伍建设

在BIM虚拟仿真实训中心建设中，要建设一支教学经验丰富、科研能力强，敢于创新的虚拟仿真实验教学团队。建设中依托行业，联合企业，打造“双师型”教学团队。采用进修、考察学习的方式，有计划地选派中青年教师参加BIM技能培训，同时采用企业锻炼、技术服务和科研等方式，鼓励教师在现场承担技术和管理工作，通过锻炼取得了执业资格证或工程师职称，培养一支理论基础扎实、实际操作能力强、教学水平高、具有一定科研能力的双师型专职教师队伍，提高专职教师的专业实践和技术服务能力。扩建兼职教师库，改革现有兼职教师整个学期授课的方式，“一案例一人”聘请教师开展教学活动，充分挖掘兼职教师的特长。

3 BIM虚拟仿真实训中心的应用效果分析

BIM虚拟仿真实训中心建设取得质的飞跃，不仅能满足教学要求，还能为建筑企业提供BIM工程咨询等社会服务，使校企共享优质实习实训资源。校企共同巩固、扩充校内外实训基地，生产实习、顶岗实习将能顺利安排并能达到预期效果。

3.1 教学形式先进化

通过调研，学校制订和完善人才培养方案，建立全新的课程体系，教学内容做出重大调整，课程内容与职业标准对接，实现专业教学要求与建筑企业岗位技能要求对接。教学形式也产生了极大变化，实训教学可采取云课形式。课前，教师创建线上课程，发布教学任务，学生可以在课前用手机或电脑进行预习;课中，老师可以提前查看学生预习情况，课堂教学同屏，上课进行签到、提问、测试等教学活动。课下，教师继续布置任务，进行教学总结，学生课后进行复习，随时查看教师上课视频。院校间、各专业间可共享精品课程资源系统，丰富了教学内容，避免了重复建设。

3.2 考核方式多样化

实训中心的建设使考核方法趋于多样化，更突出对学生能力的考查，逐步建立起学校、用人单位和行业部门共同参与的多元考核的学生考核评价机制[6]。中心建立起测评认证平台，建立起资源共享题库，实现无纸化考试，标准题库对应相应评分标准，题库选题、在线考试、阅卷评分、试卷分析、单个学生的成绩评价报告都可以自动化生成，现场考试实时录像也避免了考试作弊现象。

3.3  技能认证全面化

为了提高高职毕业生的就业率、就业质量以及就业竞争力，《职业教育法》规定，“实施职业教育应当根据实际需要，同国家制定的职业分类和职业等级标准相适应，实行学历证书、培训证书和职业资格证书制度。[7]”高校可成立BIM技术人才培养基地，与企业共同制定岗位评价标准，加强对学生和员工的技能评定，通过BIM技能等级考试，获得职业技能证书，实现“1+X证书”，成为具有BIM工作技能的有效证明，成为担任项目工程管理人才的敲门砖。学生可参加BIM工程应用类人员的考证，获得BIM模型生产工程师、BIM专业分析工程师、BIM信息应用工程师、BIM系统管理工程师、BIM数据维护工程师等职业资格证书。学校专业服务社会能力不断增强，结合当地企业的需要，根据BIM技术对人才的需求，分层次，有针对性地开展BIM建模员、BIM工程师和BIM管理师等人才培训服务。

4 結束语

BIM虚拟仿真实训中心具有示范效应，结合专业人才培养方案的需求以及相关的课程体系和教学资源，以创新型实验室方式进行BIM建筑信息模型建设，加强校企合作，创新实践教学场景，打造特色专业品牌，提高了专业建设服务社会的能力。

参考文献：

[1] 戴晓燕，刘超.基于BIM技术的建筑工程虚拟仿真实训中心的建设研究[J].实验技术与管理，2018，35（12）：237-241.

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 2016—2020年建筑业信息化发展纲要  [J]. 建筑安全， 2017（1）：4-7.

[3] 邹冰倩.高职院校工业工程技术专业虚拟仿真实训中心建设的必要性[J].重庆电力高等专科学校学报，2018，23（01）：23-24+52.

[4] 程蓓.虚拟仿真软件在高等学校实训竞赛装备中的应用[J].黑龙江工程学院学报，2018，32（02）：37-40+54.

[5] 黄华，王照安.BIM仿真教学平台建设方案[J].内江师范学院学报，2017，32（10）：60-63.

[6] 吴凌壹，丁志坤，隋莉莉，王家远.土木工程BIM实验室的建设与实践教学实施[J].实验技术与管理，2019，36（02）：194-197+203.

[7] 项英辉，白庶，丛菲.高校工程管理类专业开展BIM教学的形势和对策分析[J].沈阳建筑大学学报（社会科学版），2017，19（04）：427-432.

【通联编辑：王力】