基于BIM+VR技术应用的课程教学改革研究——以“装配式混凝土结构施工”课程为例

徐峰，张东岭，王玉振

（河南水利与环境职业学院，河南 郑州 450008）

0 引言

在信息高速发展时代，生活时时刻刻都被信息技术所影响。依据2019年国务院颁布的《国家职业教育改革实施方案》要求“经过5-10年左右时间，大幅提升新时代职业教育现代化水平。没有职业教育现代化就没有教育现代化。”信息技术的不断创新与发展给职业教育带来了前所未有的新机遇。BIM+VR 是将BIM（建筑信息模型）和VR（虚拟现实）结合起来的一种信息技术手段，让人们在操作体验中感受到BIM特有的真实三维特性以及VR技术的画面是全息的，立体的感受。BIM+VR在职业教育教学中应用，体现信息化技术在教育改革中的重要地位和作用。

2016 年国务院颁布的《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》要求“大力培养装配式建筑专业人才，鼓励职业学校设置装配式建筑相关专业及课程，积极推动产教融合，创新人才培养模式。”目前，大部分职业院校已开设装配式建筑相关课程，但知识体系大都为传统理论教学，缺乏教学实践性环节。依据职业院校学生动手能力强的特点，在装配式施工课程教学中引入BIM+VR技术，将对课程的教学改革的具有显著的意义。

基于上述现状，部分学者对BIM+VR 技术在施工类课程教学改革中的应用进行了研究与探索。王凯等构建了一种新型BIM+VR装配式建筑教学平台，从工程管理教学过程出发得出装配式建筑教学平台的构建对于产业发展的意义与前景。陆海燕等将BIM和VR技术结合作用于土木工程施工教学，促进了教学方法的改革。杨阳等结合实际工程项目设计教学案例，对BIM技术和VR技术应用的场景沉浸式土木工程施工课程教学进行了探索和实践，创新了教学模式。李萌萌等结合装配式建筑构实验教学，进行了基于BIM+VR技术的实践应用研究，构建了信息技术应用新模式。这些研究与探索为BIM 技术和VR 技术在装配式施工类课程的教学改革中提供了新的方向和思路。以“装配式混凝土结构施工”课程为例，分析基于“BIM+VR”技术的应用，给课程教学带来的巨大改革。

1 课程特点

1.1 课程主要内容

课程主要内容为预制混凝土构件（柱、梁、墙、板、楼梯）等的施工全过程，该过程包括构件的存储、运输、起吊、对位、灌浆连接及质量检查验收等工作任务，重点是让学生掌握每一项工作任务的施工工艺流程及施工控制要点，并具备施工现场操作以及指导现场施工的能力。

1.2 课程教学特点

课程具备一般施工类课程的特点，即学科性强、综合性强和实践性强，并且每一个施工过程都具有即时性和完成性的特点，即一个施工过程完成后，在教学过程中无法再现的特性。使得学生在学习的过程中，无法真实感受到整个施工过程，导致在视觉和感觉系统上对知识内容无法产生共鸣。

2 BIM+VR技术的应用

2.1 BIM技术

BIM 技术即建筑信息模型，是通过三维虚拟技术将建筑工程项目的整个生命周期各个环节集合在一起，形成模型信息的技术。在工程类课程教学中，通过BIM 技术将抽象的教学内容在计算机中以三维信息模型展示，对学生理解建筑空间结构的和建设工程全寿命周期的认识有辅助作用。

2.2 VR技术

虚拟现实简称VR，是一种能够创建和体验虚拟世界的计算机仿真技术，可以使参与者有真实地场景或实物存在感，即所见即所得。由于其特有的仿真模拟和沉浸体验特性，它正在成为解决建筑三维空间问题的一种重要方法，也将成为信息技术辅助教学的一个重要手段。

2.3 BIM+VR的应用

2.3.1 BIM建立模型

给定实际工程项目，在BIM操作软件中建立构件的三维模型，通过模型的建立，锻炼识读建筑施工图纸的能力，并熟悉构件的几何参数、材料性能等基本知识。在模型建立的过程中，更加注重构件施工期间的细节内容，例如：预埋件及预留空洞的位置等。

2.3.2 VR模拟操作

工地导览：完成对整个施工现场布置情况的沉浸式游览和操作，虚拟的施工现场布置完全依据实际施工现场的整体布设要求及安全施工要求进行布置，学生游览过程中可以随时了解现场布设的规范要求，并进行布置的调整，不满足要求时，系统会进行错误提示，从而身临其境的感受场地布置对构件位置的合理性以及设施满足规范性的要求，进而了解工程的概况和施工场地布置要求。

构件运输、起吊、就位：完成对预制混凝土构件的沉浸式操作，虚拟平台内置数据完全依据现行规范设置，操作过程中学生按规范要求工艺流程完成，并注意每道工序的施工要点，如果操作发生失误，系统会自动提醒，全部施工过程可以反复进行操作，考核操作过程中会进行扣分处理，大大提高学生对工艺流程和施工要点的掌握。

灌浆连接：对已经安装就位的混凝土构件的连接位置及连接的基本构造有所了解，并完成灌浆料的制作以及构件连接对外界施工温度的设定，实现对构件连接施工环境要求的了解，并掌握灌浆的工艺流程和施工操作要点。

3 基于BIM+VR的课程教学改革

3.1 教学模式的改革

传统施工类课程主要以传递-接受式为主，教师讲的多、学生动的少，学生缺乏积极主动性。BIM+VR 信息技术的应用，学生通过虚拟系统中反复操作施工过程，即增强了学生的实际操作能力和又增强了学生的团队协作能力。

3.2 教学内容的改革

课程的教学内容主要为施工工艺流程和施工工艺要点，文字和图片的堆积使得教学内容枯燥、乏味，无法激发学生的学习兴趣，造成其对学习内容无法理解和掌握。教师通过BIM+VR 系统将教学内容变成具体工作任务，增强了学生的课堂学习体验的同时使得教学内容的更加灵动。

3.3 教学方法的改革

由传统的“教师主体”的课堂教学转变为“教师主导、学生主体”的课堂自学，教师讲究教学方法，注重学法指导，通过实行启发式和讨论式教学致力培养学生的自学能力。

3.4 教学手段的改革

熟练运用BIM+VR现代教育技术手段，通过实际工程建设项目，将项目教学内容划分成具体工作任务，提前创设教学情景，激发学生的学习兴趣，充分挖掘学生的潜能，切实提高了课堂教学效率。

3.5 教学评价的改革

考核评价目的在于提高学生的学习能力和学习质量，通过BIM+VR现代技术手段可以全过程记录学生的任务完成情况，并给出认定结果。为学生的学科综合考评给出了重要的参考依据。

3.6 教学实践的改革

职业院校学生的优势在于他们的动手操作能力和实践创新能力比较强。而传统的实践教学环节基本上都是课程中间或者结束后进入企业实习，不能做到随学随做，对知识的理解和应用有一定的延缓性，应用BIM+VR 技术到课堂教学后，使得课堂变成虚拟的施工现场，有利于提高实践教学的效率和质量，同时弥补企业实践教学的延缓性和不足性。

4 结语

综上所述，BIM+VR信息技术的应用，在“装配式混凝土结构施工”课程教学改革方面起到了重要的推动和促进作用，其教学改革成果为同类施工课的教学改革提供了新的方法，同时促进了教育的信息化。因此，BIM+VR 技术的应用，在施工类课程培养专业化高质量人才培养方面的独特优势。