面向土建類(lèi)專(zhuān)業(yè)基于BIM技術(shù)的學(xué)習(xí)型游戲軟件方案設(shè)計(jì)★

譚顯通 田 瓊 尹俊偉 譚 彬

(湖南科技學(xué)院，湖南 永州 425199)

1 概述

伴隨著B(niǎo)IM理念在建筑行業(yè)內(nèi)不斷地被認(rèn)知和認(rèn)可，其作用也在建筑領(lǐng)域內(nèi)日益顯現(xiàn)，BIM無(wú)疑是現(xiàn)代建筑行業(yè)內(nèi)技術(shù)革命的代名詞。但BIM畢竟是一種新技術(shù)，新能量，現(xiàn)階段BIM從業(yè)人員大部分人著重掌握BIM的建模軟件，對(duì)于全過(guò)程化信息管理BIM運(yùn)用基本上仍處于初期階段。并且關(guān)于BIM的軟件很多，要做到精通每項(xiàng)BIM軟件，難度很大。且軟件學(xué)習(xí)階段較復(fù)雜，趣味性有限。高校現(xiàn)階段在BIM課程入課堂方面仍在探索階段，結(jié)合專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)來(lái)進(jìn)課堂更是摸索性的，還不能全程導(dǎo)入式教學(xué)。而現(xiàn)階段隨著網(wǎng)絡(luò)信息的高速發(fā)展，同學(xué)們對(duì)新鮮事物的向往，人們對(duì)手機(jī)和電腦的依賴(lài)心理很強(qiáng)，各種各樣的游戲APP層出不窮，種類(lèi)繁多，不管是學(xué)生還是其他行業(yè)人員都容易被有趣的游戲吸引，反而在學(xué)習(xí)上興致不高，特別面對(duì)學(xué)習(xí)難度較大的專(zhuān)業(yè)課程，他們就像打了霜的茄子。如果能結(jié)合需要開(kāi)發(fā)出學(xué)習(xí)型游戲軟件，以此來(lái)帶動(dòng)大家致力于專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)，可謂一舉兩得。

現(xiàn)行游戲市場(chǎng)，關(guān)于幼兒的學(xué)習(xí)型游戲軟件很多，但面向土木專(zhuān)業(yè)有針對(duì)性的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)型游戲軟件開(kāi)發(fā)還是較少。結(jié)合BIM的三維化優(yōu)勢(shì)以仿真游戲的形式來(lái)促進(jìn)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)型軟件研發(fā)更是沒(méi)開(kāi)先河。因此我們做出創(chuàng)新性設(shè)想，希望能在BIM的功能優(yōu)勢(shì)上推出更智能的學(xué)習(xí)型游戲軟件設(shè)計(jì)方案，以此推動(dòng)多方面的協(xié)同發(fā)展。

2 土木類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)難點(diǎn)、困境分析

1)諸多專(zhuān)業(yè)課程繁重枯燥，僅僅通過(guò)書(shū)本上識(shí)記知識(shí)較難理解。通過(guò)對(duì)中南大學(xué)、長(zhǎng)沙理工大學(xué)、湘潭大學(xué)、湖南理工學(xué)院、湖南科技學(xué)院等多所大學(xué)在校生開(kāi)展了調(diào)查研究，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)代大學(xué)生土建類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程掛科率遙遙領(lǐng)先其他專(zhuān)業(yè)科目。這是土建類(lèi)專(zhuān)業(yè)一個(gè)普遍的現(xiàn)象。那是什么原因?qū)е聮炜坡矢摺Ｍㄟ^(guò)走訪(fǎng)、問(wèn)卷等形式，我們發(fā)現(xiàn)同學(xué)們反映的同一個(gè)問(wèn)題，那就是土建類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程難，例如三大力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)以及施工技術(shù)等，課程內(nèi)容難于理解，對(duì)于知識(shí)系統(tǒng)化整理能力要求高，形象記憶性的內(nèi)容少，空間理解性的內(nèi)容多。對(duì)于空間想象力略差的同學(xué)來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)有難度。

2)同學(xué)們?nèi)狈W(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的興趣。通過(guò)大量的問(wèn)卷調(diào)查及走訪(fǎng)周邊同學(xué)，我們發(fā)現(xiàn)62%的同學(xué)對(duì)于各類(lèi)課程的學(xué)習(xí)都處于一種被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)，29%的同學(xué)對(duì)部分專(zhuān)業(yè)課程感興趣，只有9%的同學(xué)對(duì)大部分課程較感興趣，對(duì)課程學(xué)習(xí)有自己的規(guī)劃。從調(diào)查結(jié)果分析，大部分同學(xué)會(huì)因?yàn)橥聊绢?lèi)專(zhuān)業(yè)課程具有一定難度且較為晦澀枯燥，而產(chǎn)生厭倦、畏懼的情緒。總之，大部分同學(xué)都缺少一種主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣。

3)想較好掌握BIM的相關(guān)軟件，但發(fā)現(xiàn)軟件種類(lèi)繁多，系統(tǒng)學(xué)習(xí)較困難。目前BIM在我國(guó)建設(shè)行業(yè)正處于蓬勃發(fā)展時(shí)期，國(guó)內(nèi)外各大建筑公司以及各大建筑類(lèi)軟件開(kāi)發(fā)公司均有自己關(guān)于這塊技術(shù)的專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)。比較知名的軟件有Autodesk公司研發(fā)的Revit，Bentley公司的Bentley，以及我國(guó)研發(fā)的PKPM、魯班、廣聯(lián)達(dá)等多種軟件。但是，由于各大公司所用軟件不同而不同軟件間又存在差異，某些數(shù)據(jù)需要Bridge才能互通等問(wèn)題，使得想要成為滿(mǎn)足建筑市場(chǎng)BIM技術(shù)需求的專(zhuān)業(yè)型人才，需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，而且，在本身學(xué)習(xí)難度較高的諸多專(zhuān)業(yè)課程基礎(chǔ)上一時(shí)間熟練掌握這么多種類(lèi)的軟件實(shí)在是存在較大學(xué)習(xí)難度。

3 基于BIM技術(shù)結(jié)合土建類(lèi)專(zhuān)業(yè)研究學(xué)習(xí)型游戲軟件的必要性

1)幫助同學(xué)們理解專(zhuān)業(yè)理論課程，提高學(xué)習(xí)積極性。研究基于BIM技術(shù)結(jié)合土建類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)型游戲軟件，不僅能幫助同學(xué)們理解專(zhuān)業(yè)理論課程，更能培養(yǎng)同學(xué)們對(duì)于BIM技術(shù)的主動(dòng)學(xué)習(xí)興趣與熱情。讓學(xué)生主動(dòng)地充分利用課余的閑暇娛樂(lè)時(shí)間投入到“邊玩邊學(xué)”的過(guò)程中去互相促進(jìn)，互相學(xué)習(xí)。在這樣的學(xué)習(xí)狀態(tài)下能讓同學(xué)們更加深刻地理解專(zhuān)業(yè)理論課程，也有助于加強(qiáng)同學(xué)們對(duì)于BIM軟件全過(guò)程管理概念的掌握。

2)加強(qiáng)同學(xué)們對(duì)于BIM技能的掌握，推動(dòng)BIM技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展。研究基于BIM技術(shù)結(jié)合土建類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)型游戲軟件，不僅僅針對(duì)于土建專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，它的使用對(duì)象將包括建筑行業(yè)的開(kāi)發(fā)商、設(shè)計(jì)方以及施工方，甚至包括建筑竣工后的使用者等普通民眾。它將推動(dòng)BIM技術(shù)在整個(gè)建筑行業(yè)系統(tǒng)化的普及與發(fā)展，促進(jìn)整個(gè)項(xiàng)目從設(shè)計(jì)到后期的執(zhí)行過(guò)程滿(mǎn)足高效、節(jié)能等要求，從更加全面的領(lǐng)域創(chuàng)造價(jià)值。

4 BIM學(xué)習(xí)型游戲軟件的方案設(shè)想

1)代入式學(xué)習(xí)型軟件整體思路。基于模擬BIM仿真技術(shù)，通過(guò)導(dǎo)入、以及隨機(jī)生成地形地貌構(gòu)建出一個(gè)仿真的正待建設(shè)的世界。通過(guò)類(lèi)似BIM軟件的繪圖模式將建筑過(guò)程以虛線(xiàn)體的形式投射至虛擬世界，采用類(lèi)似CS等FPS類(lèi)型的第一人稱(chēng)自由視角使玩家將在其中扮演一個(gè)自由的具有行動(dòng)力的人去完成虛擬世界的建設(shè)。

2)游戲系統(tǒng)設(shè)想。a.經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)：玩家初期需通過(guò)類(lèi)似“WAR3”“星際爭(zhēng)霸”中的工人一樣投入到建筑的建設(shè)中去加快建筑的完成而獲得虛擬金錢(qián)酬勞(與現(xiàn)實(shí)施工定額相統(tǒng)一)。積累了一部分虛擬資金后，便可找NPC或者玩家接受建設(shè)任務(wù)，可以全程自己完成從收購(gòu)地皮、設(shè)計(jì)繪圖至施工完成，也可以找尋其他玩家合作“分包”。b.等級(jí)系統(tǒng)：玩家完成建設(shè)任務(wù)將獲得經(jīng)驗(yàn)獎(jiǎng)勵(lì)以及相關(guān)技能熟練度獎(jiǎng)勵(lì)。經(jīng)驗(yàn)?zāi)苁谷宋锷?jí)而解鎖更多技能以及提升自身屬性。而施工技能熟練度則影響玩家進(jìn)行各類(lèi)施工的速度。c.社交系統(tǒng)：玩家們?cè)谔摂M世界可以自由交流，相互討論建設(shè)中的問(wèn)題以及根據(jù)自身任務(wù)需要，尋找相關(guān)技能達(dá)標(biāo)的玩家合作，允許玩家交易游戲幣。d.成就系統(tǒng)：玩家們?cè)谶_(dá)成許多具有自身成長(zhǎng)里程碑意義及完成各類(lèi)建設(shè)任務(wù)時(shí)，將獲得相應(yīng)榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)，解鎖更高級(jí)的建筑建設(shè)資格，獲得相應(yīng)的豐厚獎(jiǎng)勵(lì)。e.建造系統(tǒng)：玩家通過(guò)獲得建設(shè)任務(wù)，使用BIM軟件制出建筑圖形投放到游戲中，游戲中相應(yīng)地段將會(huì)顯現(xiàn)一套虛線(xiàn)構(gòu)成的施工建筑大樣，需要玩家們對(duì)虛線(xiàn)體進(jìn)行逐步建造。可以理解為細(xì)化的WAR3農(nóng)民以及“星際爭(zhēng)霸”中的“農(nóng)民”建造建筑的概念。學(xué)生模塊：土建類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生將在其中扮演“小白”，沒(méi)有資金、沒(méi)有施工技術(shù)，慢慢的發(fā)展自己。這樣將幫助理解專(zhuān)業(yè)理論課程，促進(jìn)對(duì)于BIM技術(shù)的熟悉掌握。開(kāi)發(fā)商模塊：開(kāi)發(fā)商將在其中扮演腰纏萬(wàn)貫的大商人，擁有巨額虛擬資金。他們只需考慮如何更好地開(kāi)發(fā)出高價(jià)值的工程項(xiàng)目。將有助于提前更清晰準(zhǔn)確地預(yù)知項(xiàng)目的成本與建設(shè)價(jià)值。施工方模塊：施工方將在其中扮演建筑技藝高超的團(tuán)體，將幫助他們更準(zhǔn)確地計(jì)算工期進(jìn)度以及更高質(zhì)量地完成建設(shè)任務(wù)。業(yè)主方模塊：業(yè)主方將扮演有一定資金與建設(shè)意愿的人，將早早的在投資期就能“親眼”看到自己所希望的模擬出的建筑形態(tài)。建筑消費(fèi)者模塊：建筑竣工后的使用者們比如一套樓盤(pán)竣工后的購(gòu)房者們，早早在施工期便可“走進(jìn)”每一種戶(hù)型的房間觀察選購(gòu)，或者因?yàn)楣ぷ魃蠒r(shí)間上的問(wèn)題沒(méi)有太多機(jī)會(huì)現(xiàn)場(chǎng)選擇戶(hù)型，這個(gè)軟件將發(fā)揮重要的作用。

5 實(shí)例游戲場(chǎng)景設(shè)計(jì)

1)玩家接受建筑任務(wù)后，按要求通過(guò)類(lèi)似于BIM軟件(Revit)繪制出各式各樣的建筑模型，再投射至游戲中的虛擬世界里，玩家可以按前文所述的類(lèi)似細(xì)化的WAR3中的農(nóng)民建設(shè)模式自己完成從基礎(chǔ)到整個(gè)建筑竣工的過(guò)程，也可以擁有一定游戲幣后租賃其他玩家充當(dāng)自己的“施工員”，從而熟悉整個(gè)建筑施工的具體流程。2)也可以嘗試復(fù)原生活中接觸到的各類(lèi)建筑，當(dāng)然這更需要對(duì)BIM技術(shù)的熟練掌握與對(duì)建筑數(shù)據(jù)的處理能力。想象一下你在虛擬世界成功復(fù)原學(xué)習(xí)某棟建筑，并能帶小伙伴“進(jìn)去”，以第一人稱(chēng)的方式“走一走”是不是十分有成就感。3)更可以嘗試復(fù)原一些熱銷(xiāo)實(shí)用的戶(hù)型圖，也是能滿(mǎn)足房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)及普通民眾購(gòu)房者的提前預(yù)覽戶(hù)型效果圖的需求的。帶領(lǐng)購(gòu)房者在虛擬世界中“看房”，也是存在商業(yè)價(jià)值與技術(shù)研究必要的。

6 結(jié)論與展望

本文通過(guò)調(diào)查走訪(fǎng)及數(shù)據(jù)研究，分析了土木類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)難點(diǎn)、困境；其次，結(jié)合BIM仿真技術(shù)的優(yōu)勢(shì)對(duì)學(xué)習(xí)型游戲類(lèi)軟件研發(fā)的必要性研究進(jìn)行了探討，再次，針對(duì)BIM學(xué)習(xí)型游戲軟件進(jìn)行了方案設(shè)想，并且探討了實(shí)例游戲場(chǎng)景設(shè)計(jì)。期待通過(guò)BIM學(xué)習(xí)型游戲軟件的研發(fā)來(lái)提高同學(xué)們的學(xué)習(xí)積極性，擬解決土建類(lèi)理論課程的枯燥性問(wèn)題以及專(zhuān)業(yè)知識(shí)難理解難識(shí)記的問(wèn)題。并以學(xué)習(xí)型游戲的人性化、智能化設(shè)計(jì)方案，帶動(dòng)BIM軟件的發(fā)展，使BIM軟件技術(shù)與操作性能更優(yōu)化。