基于BIM的虚拟仿真技术在建筑工程实践教学中的应用

吴静

（河套学院，内蒙古 巴彦淖尔 015000）

0 引言

建筑信息模型简称BIM，最初诞生于美国，逐渐扩展到欧洲、日本等发达国家，并且都制定了较高水平的BIM技术应用规范。BIM技术也是近年来在建筑行业比较受欢迎的前沿技术。它的应用不仅局限于建筑工程的各个环节，在建筑相关专业的教学中的应用也是越来越广泛，受到高校教师的高度重视。2003年，BIM技术在我国建筑行业开始被关注，越来越深入地在结构设计与施工中得到应用，利用BIM技术进行设计、虚拟仿真技术碰撞检测等，提高了施工效率。也属于国家在建筑工程中大力推广的先进技术。与欧美国家相比，国内应用BIM技术有一定局限性，BIM技术的先进理念还没有完全被高校相关专业中所接受，开设的BIM相关的课程也不多，有很多高校暂未开设相关的课程，使学生对BIM技术的知识了解少之又少，解决工程问题无法运用专业的新技术和新方法。

1 关于BIM虚拟仿真技术的基本概述

虚拟仿真又称环境虚拟或虚拟环境现实，是一种计算机技术比较先进，是传感技术、仿真模拟、微电子技术等计算机集一体的三维模拟现实环境技术。BIM技术的意图是建立模型信息库并覆盖建筑项目整个生命周期，不同阶段、不同专业之间实现基于建筑模型信息合成与共享。BIM与虚拟仿真技术的合成与应用包括虚拟环境构建、施工进度、施工方案、施工成本等的模拟、三维模型信息模拟和虚拟场景漫游。其主要思想是在整个生命周期中更好地应用BIM信息模型库虚拟现实技术进行建设项目。

我们将BIM技术与虚拟现实环境相结合，可以提高模拟的真实性。传统的二维图纸和三维模型只能传递在单一尺度上建筑的一部分信息。通过虚拟仿真技术，可以展现出一个真实的虚拟仿真建筑，让人漫游其中。另外，所建立的虚拟场景中不管任何信息都可以加进去，还可以模拟三维模型信息。它能从任何角度、实时查看各种部位的信息与模型之间的联系，指导设计、施工，帮助监理进行相关工作。

与此同时，BIM虚拟仿真技术不受时间的约束，在建筑工程施工技术教学中将其运用，对工程部位施工的操作学生随时都可以完成，尤其是在危险性较高的施工内容学习时，例如模板、脚手架工程可以有效保护学生安全利用BIM虚拟仿真技术。近年来人们对BIM虚拟仿真技术认知程度的逐步加深，它应用范围正在不断扩大，在建设工程、机械等相关领域中都得到广泛应用。

2 传统教学模式的局限性

（1）当前，普通高校建筑工程专业主要教学内容侧重于理论、实验和课程设计，但是学生对于建筑行业现状了解很少，没有系统性认识建筑全生命周期的相关工作，毕业后专业工作经验不足，通常需要长时间的实践才能熟悉行业的具体程序。

（2）高校对于CAD辅助技术的教学相对比较熟练，但是二维图纸的设计存在一定的缺陷，无论是专业工程设计人员还是业主只有到工程竣工才能看到它的整体效果，项目的可视化很难实现，CAD作为绘图的工具，不能提供建筑结构详细、全面的设计模型和参数，信息化水平不高，在实际教学中存在较大的局限性。

（3）在当前的教学模式下，培养学生的创新能力较慢，对于学生很难做到熟练掌握建筑工程每个工序或结构，因此学生不可能将自己所学到的专业理论知识结构设计中运用，也不能保证设计出完全符合规范要求的建筑结构。学生的创新思维发展在很大程度上被限制了，因此，我们需要探索新的开拓学生创新思维的教学模式显得非常重要。

3 BIM虚拟仿真技术在工程实践教学中应用的必要性

BIM虚拟仿真技术在工程实践教学中应用。首先分析整体层面，以下是建筑工程应用型本科院校引入BIM技术的必要性，一方面考虑到建筑企业的用人需要，BIM技术具有可视化特征，另外也具备虚拟仿真特征，这就为其在建筑相关专业教学中的推广和使用奠定了基础。近几来BIM技术越来越深入建筑行业获得了长足的发展，本科院校建筑专业学生的培养倾向性表现体现在BIM技术的应用。通过调查表明，BIM技术存在的优势明显。应用型本科院校将BIM虚拟仿真技术引入相关专业的教学实践中符合行业需要。

4 建筑专业教学中BIM虚拟仿真技术应用

培养更多适应行业发展需要的BIM人才，需要将BIM技术应用于本科院校建筑专业教学中，极大地提高学生的就业率。此外，学生的创新创业能力还能够增强。因此本科院校建筑专业教学中引入BIM虚拟仿真技术有它的必要性。

4.1 BIM虚拟仿真技术应用于专业课堂教学活动的优势

BIM虚拟仿真技术无可比拟的模拟功能是最为核心的特点和优势，运用在建筑工程施工中的BIM虚拟仿真技术，可以对钢结构施工、混凝土结构施工、基础工程施工等进行高仿真模拟。在计算机软件中，可以分解各项工程施工项目，同时以三维立体视角演示和动态操作，将施工中的各项内容进行展示，增加学生专业知识的学习兴趣。如在钢筋施工当中，通过BIM虚拟仿真技术，可以还原出真实施工过程。不仅如此，学生还可以清晰、直观地了解施工技术最终达到的效果，从而使学生更加全面、系统地掌握建筑工程施工的理论和实践方面的知识，起到学以致用的效果。

4.2 BIM虚拟仿真技术应用于专业实践教学的优势

BIM虚拟仿真技术应用于专业实践教学。应用型本科院校建筑专业的实践教学包括认识实习及毕业顶岗实习。建筑专业的认识实习是组织学生实地参观认识，顶岗实习是学生个人落实实习单位进行岗位实习。但是施工场地有很多不安全风险因素存在，因此，一些施工单位安排顶岗实习的学生在办公室读图纸，查规范，做资料等，学生难以真正在施工现场进行实际操作，现场实习管理经验欠缺，实习效果不明显。而BIM虚拟仿真技术在专业实践教学中的应用突破这一难点。BIM虚拟仿真技术对不同结构类型建筑物的建造工序进行三维仿真模拟，360度全方位将施工现场以及施工过程进行还原。学生可以更为清楚地认识和了解建筑相关工序，将理论与实践相结合，搭建了教学与工作岗位之间的桥梁，增加建筑工程专业学生的就业率。

4.3 BIM虚拟仿真技术在实训教学应用的优势

BIM虚拟仿真技术应用于专业实训教学的优势。应用型本科院校建筑类专业开设实验、实训一般是从具体环节所需要的理论和实际操作入手。例如，施工图识读课程，施工组织设计，工程量清单报价编制等课程的实训。在进行三维算量以及计价软件套价的实训中，发挥BIM三维模型的优势，将各个构件工程量准确详细的计算出来提高了计价效率，同时对建筑工程量计算规则以及相关的计算方法也就有了更为深刻的理解。

5 发挥教师的引导功能提升BIM虚拟仿真技术在建筑工程专业教学中的应用效果

提升BIM虚拟仿真技术在建筑工程教学中的应用效果。应该先结合专业教学的实际情况，教师的引导功能需要充分发挥。必须坚持以学生为中心的教学理念，将BIM技术作为良好的教学工具，从而认识到其对建筑工程专业教学效果提升的优势。在应用的过程中发挥学生主体地位的作用，注重师生之间以及同学之间的交流与合作，鼓励学生提出问题大胆质疑，主动解决问题，发挥BIM技术的优势，在专业课程学习中也能积极运用BIM技术加以解决，充分发挥主观能动性提高创新能力。

6 结语

建筑工程全生命周期的各阶段、程序、技术节点等进行仿真和模拟原形需要利用BIM虚拟仿真技术来实现。因此，建筑工程专业教学工作的高效开展有必要强调BIM虚拟仿真技术在其中的应用，发挥其应用优势。应用型本科院校应该紧随行业发展的需要。建立三维仿真化，动态化、模拟化的教学模式，因此教师作为引导者在今后开展教学活动时需要结合实际情况，真正做到建筑工程专业教学质量的提升。充分运用BIM虚拟仿真技术帮助学生实现全面、系统发展。培养真正符合行业发展需求的新型人才。