陳淑靜

摘 要：建筑類課程大多較為抽象，傳統(tǒng)平面型教學(xué)手段的效果提升空間有限。為了更有效地化解課程難點(diǎn)、突出課程重點(diǎn)、調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性、提升教學(xué)質(zhì)量和效率，可以將BIM技術(shù)應(yīng)用在《建筑制圖與識(shí)圖》課程的教學(xué)中。將BIM技術(shù)與VR技術(shù)結(jié)合應(yīng)用于建筑類課程教學(xué)，可以實(shí)現(xiàn)二維到三維的轉(zhuǎn)化，根據(jù)教學(xué)進(jìn)度，利用BIM建模、VR制作模塊和項(xiàng)目周期管理虛擬化的認(rèn)知學(xué)習(xí)，完成對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)虛擬場(chǎng)景的研究與分析，為學(xué)生畢業(yè)后從事打下堅(jiān)實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：建筑模型信息;虛擬現(xiàn)實(shí);建筑類課程

0 引言

建筑類課程的傳統(tǒng)教學(xué)手段一般采用多媒體教學(xué)方式，靜止的畫面表現(xiàn)方式不利于學(xué)生將二維圖像與理論要點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)系，難以激發(fā)充足的學(xué)習(xí)熱情，不能很好地實(shí)現(xiàn)“做中教、做中學(xué)”教學(xué)長(zhǎng)遠(yuǎn)的目標(biāo)。此外，一些學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)較薄弱、空間想象力不強(qiáng)、專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備不多和工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)較少，會(huì)認(rèn)為建筑類課程抽象難懂、枯燥無味。隨著建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)在土木與建筑工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，在建筑類課程的教學(xué)中，利用BIM技術(shù)可以描述、建立課程相關(guān)知識(shí)對(duì)象和教學(xué)過程模型。在此基礎(chǔ)上，通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）與虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)專業(yè)課程的知識(shí)對(duì)象在教學(xué)過程中二維圖形與三維信息模型的無縫對(duì)接，從而較為客觀地構(gòu)建一個(gè)接近真實(shí)情境的課程知識(shí)體系。通過教學(xué)過程中虛擬的三維建筑信息模型環(huán)境進(jìn)行多感知性、沉浸性和交互性體驗(yàn)，構(gòu)建建筑類課程虛實(shí)一體的教學(xué)模式和方法，可解決目前建筑類課程的教學(xué)難點(diǎn)[1]。以建筑類專業(yè)一門重要的基礎(chǔ)課程《建筑制圖與識(shí)圖》為例，該課程不僅包含大量的理論知識(shí)，還是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程。

1 BIM與VR技術(shù)簡(jiǎn)述

BIM技術(shù)，英文全稱為Building Information Modeling，即建筑信息模型，該技術(shù)是以項(xiàng)目各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型建模的，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。BIM模型具有完備的數(shù)據(jù)，信息的直觀性、關(guān)聯(lián)性、一致性、可視化、易協(xié)調(diào)、易模擬、易優(yōu)化、可出圖性是它的八大特點(diǎn)。通過共享統(tǒng)一的建筑模型，建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理單位等項(xiàng)目參與方可以在同一平臺(tái)上共享數(shù)據(jù)信息，協(xié)同完善施工過程，相比傳統(tǒng)建設(shè)過程可以更迅速的傳遞信息、管理、調(diào)整施工。BIM不僅僅是類似于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）的軟件，而是一種工程管理手段，是實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)精細(xì)化、信息化管理的重要技術(shù)工具[2]。

在建筑領(lǐng)域應(yīng)用，VR技術(shù)高仿真、高沉浸、低成本的技術(shù)特點(diǎn)使其應(yīng)用廣泛。以裝配式建筑為例，該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了裝配式建筑相關(guān)技術(shù)施工前的高仿真檢驗(yàn)和施工中的快速檢查，減少了裝配式建筑的建設(shè)誤差且節(jié)約了成本，推動(dòng)了裝配式建筑的廣泛應(yīng)用。

將BIM與VR技術(shù)相互結(jié)合，運(yùn)用到建筑行業(yè)中，不僅是信息技術(shù)載體和應(yīng)用工具的升級(jí)，而且使整個(gè)施工過程隨著技術(shù)的深入發(fā)展而發(fā)生實(shí)質(zhì)性的變化。VR技術(shù)的有效運(yùn)用，將BIM信息與真實(shí)的施工環(huán)境進(jìn)行直觀交互。設(shè)計(jì)人員依據(jù)BIM模型數(shù)據(jù)，結(jié)合相關(guān)的信息，通過VR技術(shù)提供指導(dǎo)，以確保施工設(shè)計(jì)與實(shí)際施工平穩(wěn)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)在施工質(zhì)量控制中的最大價(jià)值。

目前BIM和VR技術(shù)都受到了國(guó)家的大力支持，并頒布了非常多的支持政策，隨著國(guó)家出臺(tái)了《推進(jìn)BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域應(yīng)用指導(dǎo)意見》，一些企業(yè)正積極將BIM逐步推廣開來，而在BIM方面一些領(lǐng)先企業(yè)正在將BIM和VR技術(shù)進(jìn)行整合，行業(yè)內(nèi)漸漸出現(xiàn)如萬間網(wǎng)絡(luò)科技等BIM+VR、BIM+MR技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)企業(yè)[3]。

2 BIM+VR在《建筑工程制圖與識(shí)圖》中的教學(xué)實(shí)踐

2.1 《建筑制圖與識(shí)圖》課程教學(xué)現(xiàn)狀

《建筑制圖與識(shí)圖》涉及兩種類型的知識(shí)：一類是畫法幾何，另一類是建筑工程制圖。畫法幾何是建筑工程制圖基礎(chǔ)，也是建筑制圖乃至所有空間三維立體轉(zhuǎn)化為二維平面圖紙的基本手段，其特點(diǎn)是入門比較簡(jiǎn)單，但是深入學(xué)習(xí)比較困難，學(xué)習(xí)的內(nèi)容又比較繁雜，各個(gè)內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)性不是特別強(qiáng)，要求學(xué)生具備很強(qiáng)的空間邏輯思維能力與想象能力。通過多年的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，對(duì)于很多學(xué)生來說，由于受到空間想象能力和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的限制，實(shí)現(xiàn)從二維圖紙到三維實(shí)體的轉(zhuǎn)變非常困難。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，借助多媒體課件、視頻、縮尺模型以及施工現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)等多種教學(xué)手段相結(jié)合，在一定程度上提升了課程的教學(xué)效果。但在實(shí)際操作過程中，也受到了各種限制，如縮尺模型成本高，現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)存在安全隱患等等[4]。

2.2 構(gòu)建教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

基于BIM技術(shù)和VR技術(shù)的可視化、沉浸式體驗(yàn)的特點(diǎn)，依照“理論+虛擬仿真實(shí)訓(xùn)+職業(yè)技能實(shí)踐”的設(shè)計(jì)思路，創(chuàng)新了《建筑制圖與識(shí)圖》課程的教學(xué)模式。在課程的理論環(huán)節(jié)中，教學(xué)內(nèi)容嵌入虛實(shí)一體的教學(xué)模塊。實(shí)訓(xùn)教學(xué)綜合管理系統(tǒng)的組成主要包括教學(xué)統(tǒng)一管理平臺(tái)、漫游客戶端、5D虛擬平臺(tái)、移動(dòng)端。教學(xué)管理平臺(tái)，可在線組課、在線授課、在線管理教學(xué)資源，允許資源上傳下載在線查看。模型管理模塊，支持模型上傳下載，提供漫游客戶端，支持FBX、DAE模型的漫游。圖紙等以文件形式上傳下載，漫游客戶端主要功能是對(duì)模型進(jìn)行虛擬漫游。5D虛擬平臺(tái)的主要功能是查看BIM模型以及質(zhì)量安全信息等。

2.3 培養(yǎng)優(yōu)秀的師資力量

高職院校培養(yǎng)與社會(huì)接軌的學(xué)生，除了配備現(xiàn)代化的教學(xué)硬件外，還需要培養(yǎng)出具有先進(jìn)建筑技術(shù)教學(xué)能力的雙師型教師。優(yōu)質(zhì)的建筑制圖與識(shí)圖教師需要具備扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)和技能，同時(shí)對(duì)BIM+VR有透徹的了解和掌握，具有豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，才能將BIM及VR技術(shù)將課程相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力[5]。

3 結(jié)束語

隨著BIM、VR、AR等信息技術(shù)的發(fā)展，多樣化的虛擬現(xiàn)實(shí)硬件設(shè)備、豐富的教學(xué)資源使虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在建筑類課程教學(xué)中發(fā)揮著重要的作用。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為新的教學(xué)手段以強(qiáng)大的教學(xué)優(yōu)勢(shì)和潛力，在建筑類課程視聽教學(xué)領(lǐng)域中正逐步成為新的趨勢(shì)。實(shí)踐表明，基于BIM和AR技術(shù)的虛擬仿真教學(xué)方法，符合建筑類專業(yè)課程，尤其是《建筑制圖與識(shí)圖》課程的教學(xué)特點(diǎn)，可讓學(xué)生系統(tǒng)地掌握職業(yè)技能，了解、熟悉建設(shè)工程項(xiàng)目管理中的內(nèi)容、方法及具體措施中場(chǎng)景和業(yè)務(wù)知識(shí)點(diǎn)，為建筑類專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后從事工程項(xiàng)目管理工作打下堅(jiān)實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)[6]。

參考文獻(xiàn)：

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[4]劉曉鋒.BIM技術(shù)下的建筑設(shè)計(jì)課程改革實(shí)踐探析[J].教育觀察，2016，5（11）：112-113.

[5]唐徐林.BIM技術(shù)在《建筑識(shí)圖與構(gòu)造》課程教學(xué)中應(yīng)用研究[J].長(zhǎng)江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，35（2）：52-54.

[6]張璐.基于BIM和AR/VR技術(shù)的建筑類課程教學(xué)改革[J].黎明職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2019（3）：62-66+76.