BIM虛擬仿真實訓中心的建設與應用實踐

殷曉瑋 魯玉芬

摘要：BIM虛擬仿真實訓中心作為國家出臺政策重點支持的項目，將BIM技術、虛擬仿真技術與可視化技術相融合，提供一個全面、系統的綜合實驗平臺。通過BIM虛擬仿真實訓課程體系、建設管理體系和師資隊伍建設，校企共享優質實習實訓資源，為建筑類專業院校培養急需的BIM技術人才，為學生就業提供廣闊的前景。

關鍵詞：BIM技術;虛擬仿真技術;實驗室;體系建設;效果分析

中圖分類號：TU201.4? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）19-0265-02

目前高校對土建類專業的教學方式大多是教師運用黑板板書配合多媒體課件教學。這種方式既不直觀也難提高學生的空間想象能力，導致學生學習《建筑識圖與構造》《建筑施工技術》等專業課時困難重重。高校將建筑行業重點推廣的BIM建筑信息模型技術引入課堂教學實踐中，利用BIM三維化、參數智能化的優點，培養學生的空間思維和建筑的整體概念，結合帶給用戶真實視覺、觸覺感受的VR虛擬現實技術，建設起BIM虛擬仿真實訓中心，提供了一個全面、系統的綜合實驗平臺。

1 BIM虛擬仿真實訓中心現狀研究

1.1 BIM虛擬仿真實訓中心建設政策支持

教育部在《關于開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知》（教高司函[2013]94號文）、《關于2017-2020年開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設的通知》（教高廳〔2017〕4號）和《關于開展國家虛擬仿真實驗教學項目建設工作的通知》（教高函〔2018〕5號）三個文件中都強調，虛擬仿真實驗教育是高等教育信息化建設和實驗教學示范中心建設的重要內容，是學科專業與信息技術深度融合的產物，加快國家級虛擬仿真實驗教學中心的建設工作，提高高校創新精神和實踐能力，共享優質實驗教學資源[1]。在《高等職業教育創新發展行動計劃（2015-2018年）》中，教育部明確要求各承辦院校建設一批國家級虛擬仿真實驗教學中心。

1.2 國內高校建設BIM虛擬仿真實訓中心現狀

目前，我國大部分建筑類高校已經開始針對BIM技術開展了相關工作。香港理工大學建筑虛擬實驗室在建筑虛擬模型技術方面取得了重大的進展，提出了基于VR虛擬原型技術的“先試后建”解決方案;清華大學作為行業領頭羊，成立了BIM中心，致力于BIM標準研究和BIM產品的設計、軟件的開發;上海交通大學BIM協同研究虛擬實驗室，注重BIM協同設計平臺和BIM技術應用;南昌航空大學設立了BIM研究所，探索建筑全生命周期的BIM理論研究和實踐應用研究;四川師范大學建成BIM與建筑安全虛擬仿真實驗室，重視BIM技術實踐教學與虛擬仿真運用[2]。還有很多高校的BIM 虛擬實驗室陸續建成，在各地區各領域發揮著積極的作用。

2? BIM虛擬仿真實訓中心建設方案

2.1 BIM虛擬仿真實訓中心建設

BIM虛擬仿真實訓中心的建設是將BIM技術、虛擬仿真技術與可視化技術相融合，實現數字化的智慧工地，體驗全新的教學效果。在實訓教學和社會服務過程中，使用BIM服務軟件、BIM后臺管理軟件、BIM云服務軟件和移動客戶端軟件，建立院校BIM基礎數據庫，在BIM后臺輕松進行版本管理，通過后臺控制，隨時掌握數據和學生使用情況[3]。同時讓各專業、各行業都能實時模型、數據庫共享，信息共享協同，建成共享的集成化平臺，讓使用者無論何時何地，在PC客戶端和手機客戶端都能查閱數據，發出指令，加強現場管理。VR技術讓體驗者在虛擬的仿真場景中“真實”地感受到建筑模型，情景再現，自主漫游，實現了人與建筑模型交互式信息交流，讓學生全方位、多視角去了解復雜節點工和重要的構件[4]。可視化技術將工地現場信息進行采集處理，隨時與3D模型進行對比，讓學生不到工地現場也能即時能進行觀察工地施工場景，方便教師進行工地教學。

BIM虛擬仿真實訓中心采用模塊化實驗室結構，無論是進行基礎教學還是進行案例式教學，通過實訓模塊組合，實現實訓場景地靈活運用，節省實驗室建設投入，提高實驗室的利用率。根據BIM項目實施的階段，按實驗模塊購置相關軟件，比如土建鋼筋建模軟件、機電設備設計軟件等建模軟件;土建鋼筋算量軟件、工程計價軟件、工程審核軟件等一系列工程造價軟件;BIM5D施工管理軟件、鋼筋施工翻樣軟件、腳手架模板三維設計軟件等施工組織設計軟件;建筑施工技術仿真演練軟件、建筑構造仿真實訓軟件等虛擬仿真軟件。

2.2 BIM虛擬仿真實訓課程體系建設

BIM虛擬仿真實訓中心引進先進的教學管理模式，建立了完善的教學管理制度和質量評價與控制體系，成立一個包含校內外知名專家、相關學科教師、合作企業代表在內的中心發展指導委員會。中心建立起以培養專業崗位為目的，以工作任務分析法為指導，以易教易學易考為追求，以虛擬仿真為手段，以體驗式教學為形式的BIM虛擬仿真實訓課程體系[5]。該體系充分考慮了建筑八大員崗位的核心能力要求，設置了與專業能力訓練對接的實訓課程，將崗位培養過程及項目周期過程任務化，把虛擬仿真技術充分運用到教學中去，對現場實訓進行補充，使抽象的施工管理過程形象化，使高風險的地下、高空作業安全化，使高消耗的鋼筋下料等實驗綠色節能化。教學過程中，學生可以以游戲體驗的方式進行施工員等角色扮演，在3D場景中進行漫游，對于系統中的任務進行攻關，對于不懂的教學內容既可以教師直接解答，系統也可自動解答，課后考核題庫自動評分，查詢成績，實現了學生自主學習，人機互動的模式。

BIM虛擬仿真實訓課程體系包含了豐富的教學知識點以及職業技能，知識點設計緊緊圍繞完整的技能體系，每門實訓課程均對應不同的專業理論課程，如《建筑識圖與構造》《建筑施工技術》《建筑工程計量與計價》等，采用教、學、做一體化的教學模式使學生能夠熟練掌握教學內容和工程軟件的應用。BIM虛擬仿真實訓中心建設實現校內外的實驗教學資源共享，建立可持續發展的虛擬仿真實訓教學服務支撐體系。具體實驗室開設實訓課程見圖1。

2.3 BIM虛擬仿真實訓中心的管理體系建設

BIM虛擬仿真實訓中心建設中，形成了一套完整的管理體系。中心發展指導委員會負責出臺學院虛擬仿真中心建設規劃、審定上報的實驗資源建設計劃、中心制度建設等，協調實驗實訓教學管理、監督檢查、人員調配、經費劃撥、資產調度等工作。實驗中心負責人負責中心的建設管理、實驗實訓教學管理、資產管理、日常管理、社會服務管理等，負責規定各小組成員間的職責，實驗實訓教學計劃管理、教學耗材的計劃、實驗實訓教學實施和監控等。專職實驗室人員對實驗實訓教學系統進行建設、支持、更新與維護，建立運行維護團隊配合BIM虛擬仿真實訓中心對虛擬仿真教學資源進行軟件維護與升級。

2.4 BIM虛擬仿真實訓中心的師資隊伍建設

在BIM虛擬仿真實訓中心建設中，要建設一支教學經驗豐富、科研能力強，敢于創新的虛擬仿真實驗教學團隊。建設中依托行業，聯合企業，打造“雙師型”教學團隊。采用進修、考察學習的方式，有計劃地選派中青年教師參加BIM技能培訓，同時采用企業鍛煉、技術服務和科研等方式，鼓勵教師在現場承擔技術和管理工作，通過鍛煉取得了執業資格證或工程師職稱，培養一支理論基礎扎實、實際操作能力強、教學水平高、具有一定科研能力的雙師型專職教師隊伍，提高專職教師的專業實踐和技術服務能力。擴建兼職教師庫，改革現有兼職教師整個學期授課的方式，“一案例一人”聘請教師開展教學活動，充分挖掘兼職教師的特長。

3 BIM虛擬仿真實訓中心的應用效果分析

BIM虛擬仿真實訓中心建設取得質的飛躍，不僅能滿足教學要求，還能為建筑企業提供BIM工程咨詢等社會服務，使校企共享優質實習實訓資源。校企共同鞏固、擴充校內外實訓基地，生產實習、頂崗實習將能順利安排并能達到預期效果。

3.1 教學形式先進化

通過調研，學校制訂和完善人才培養方案，建立全新的課程體系，教學內容做出重大調整，課程內容與職業標準對接，實現專業教學要求與建筑企業崗位技能要求對接。教學形式也產生了極大變化，實訓教學可采取云課形式。課前，教師創建線上課程，發布教學任務，學生可以在課前用手機或電腦進行預習;課中，老師可以提前查看學生預習情況，課堂教學同屏，上課進行簽到、提問、測試等教學活動。課下，教師繼續布置任務，進行教學總結，學生課后進行復習，隨時查看教師上課視頻。院校間、各專業間可共享精品課程資源系統，豐富了教學內容，避免了重復建設。

3.2 考核方式多樣化

實訓中心的建設使考核方法趨于多樣化，更突出對學生能力的考查，逐步建立起學校、用人單位和行業部門共同參與的多元考核的學生考核評價機制[6]。中心建立起測評認證平臺，建立起資源共享題庫，實現無紙化考試，標準題庫對應相應評分標準，題庫選題、在線考試、閱卷評分、試卷分析、單個學生的成績評價報告都可以自動化生成，現場考試實時錄像也避免了考試作弊現象。

3.3? 技能認證全面化

為了提高高職畢業生的就業率、就業質量以及就業競爭力，《職業教育法》規定，“實施職業教育應當根據實際需要，同國家制定的職業分類和職業等級標準相適應，實行學歷證書、培訓證書和職業資格證書制度。[7]”高校可成立BIM技術人才培養基地，與企業共同制定崗位評價標準，加強對學生和員工的技能評定，通過BIM技能等級考試，獲得職業技能證書，實現“1+X證書”，成為具有BIM工作技能的有效證明，成為擔任項目工程管理人才的敲門磚。學生可參加BIM工程應用類人員的考證，獲得BIM模型生產工程師、BIM專業分析工程師、BIM信息應用工程師、BIM系統管理工程師、BIM數據維護工程師等職業資格證書。學校專業服務社會能力不斷增強，結合當地企業的需要，根據BIM技術對人才的需求，分層次，有針對性地開展BIM建模員、BIM工程師和BIM管理師等人才培訓服務。

4 結束語

BIM虛擬仿真實訓中心具有示范效應，結合專業人才培養方案的需求以及相關的課程體系和教學資源，以創新型實驗室方式進行BIM建筑信息模型建設，加強校企合作，創新實踐教學場景，打造特色專業品牌，提高了專業建設服務社會的能力。

參考文獻：

[1] 戴曉燕，劉超.基于BIM技術的建筑工程虛擬仿真實訓中心的建設研究[J].實驗技術與管理，2018，35（12）：237-241.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉建設部. 2016—2020年建筑業信息化發展綱要? [J]. 建筑安全， 2017（1）：4-7.

[3] 鄒冰倩.高職院校工業工程技術專業虛擬仿真實訓中心建設的必要性[J].重慶電力高等專科學校學報，2018，23（01）：23-24+52.

[4] 程蓓.虛擬仿真軟件在高等學校實訓競賽裝備中的應用[J].黑龍江工程學院學報，2018，32（02）：37-40+54.

[5] 黃華，王照安.BIM仿真教學平臺建設方案[J].內江師范學院學報，2017，32（10）：60-63.

[6] 吳凌壹，丁志坤，隋莉莉，王家遠.土木工程BIM實驗室的建設與實踐教學實施[J].實驗技術與管理，2019，36（02）：194-197+203.

[7] 項英輝，白庶，叢菲.高校工程管理類專業開展BIM教學的形勢和對策分析[J].沈陽建筑大學學報（社會科學版），2017，19（04）：427-432.

【通聯編輯：王力】