互聯網+背景下VR技術在高職院校工程管理專業實訓教學中的應用研究

黃丙利

（武漢城市職業學院 湖北·武漢 430064）

虛擬教學就是傳統教學適應信息技術和現代人才培養觀的一種新型教學，是人類進入虛擬空間進行教育的一種教學形式。從廣義上講，虛擬的教師、虛擬的教室、實驗室和虛擬的研討等等，在這種虛擬環境中進行的教與學的活動都可以稱之虛擬教學。

1 互聯網+背景下VR技術在理論教學和實踐教學分析與特征

1.1 VR技術在理論教學和實踐教學分析

在理論教學中，教師優勢理論知識豐富，劣勢是沒有足夠的實踐素材，通過各種渠道收集圖片、視頻、動畫等制作教學課件。

在實踐教學中，教師優勢實踐經驗豐富，劣勢是缺少場地，實物仿真模型數量有限、功能有限，實習有點走馬觀花。

1.2 VR技術在實訓教學中的特征

真實感，要求如臨其境，感同身受，通過VR技術實現裝置不走真實物料，但是和走真實物料現象一致。有效解決了高危險、高成本、高消耗問題，為學生研究探索活動打開方便之門；

交互性，知識高效遷移的必要條件，交互性是指用戶對模擬環境內物體的可操作程度及從環境得到反饋的方便和自然程度，包括可操控性，教學上利用VR技術讓學生親自動手操作，通過工藝優化操作、過程敏感因素分析、事故判斷和排除、模擬車間生產班組，培養其工程思維、安全意識、實踐能力，團隊精神；

感知性，視覺感知、力覺感知、觸覺感知、聽覺感知、運動感知，甚至味覺感知、嗅覺感知等集成。通過多媒體技術和網絡二維碼技術將難傳授、難理解的 內容制作成知識授課視頻和設備工作原理動畫，整合到實體裝置中，融入平時實驗教學環節。

1.3 VR技術在實訓教學模式

基于基礎互動方式組織的VR實訓課程，在感知VR實訓APP中運行，并支持三種基礎教學模式，包括：指導模式：讓學生在虛擬場景中按步驟學習實訓課程的完整內容，結合各自學習重點自由調整觀看視角與步驟。考核模式：讓學生通過體感互動方式將實訓課的完整內容進行自主模擬，并結合完成準確度與時間評分。案例模式：將學生置于一個“真實項目”特定階段的虛擬場景中，指派任務，發現并解決項目中發生的實際問題，提高學生分析與解決問題的綜合能力。

2 VR+BIM技術在工程管理專業“五化”教學模式探討

根據工程管理專業人才培養方案，結合專業實際情況，充分利用信息化手段，探索VR+BIM技術如何在工程管理專業中發揮其作用，提出“五化”教學模式，即：課程體系系統化、教學內容項目化、教學形式無紙化、教學手段信息化、技能比賽全員化。

2.1 依托VR+BIM技術，校企合作構建工作過程系統化的課程體系

新生入學后統一配備《建筑工程施工圖冊》和《建筑工程學院理實一體化圖集》兩套工程實際圖紙，直至畢業。以這兩套工程圖紙為工作任務，進行各門課程串聯學習。實現各專業課程知識點融匯貫通，形成課程體系系統化，形成一個有機的整體。學生通過學習兩套工程圖紙，學習建筑識圖、結構（平法）識圖、水電識圖；認識各種建筑材料，了解房屋的構造做法；熟悉建筑施工知識、掌握測量放線技能；編制這兩個工程的土建、安裝預算及施工組織設計方案，進行項目管理和模擬招投標等。學生在校三年相當于參與建設了兩個典型工程項目，工作任務明確，兩個典型工程貫穿始終，各門專業課程緊緊圍繞其設置，成為一個工作過程系統化的有機整體。

2.2 基于VR+BIM技術的工作過程系統化人才培養方案

課程體系的建設是根據社會需求引導專業設置，職業標準引導培養方案，工作過程引導課程體系，典型工作任務引導教學內容；與行業企業合作進行課程體系構建、課程標準制定、教材編寫、教學實施和質量評價；根據建設工程管理專業領域和職業崗位的任職要求，參照建筑行業職業資格標準，基于工作過程的課程體系和教學內容，推行“按工程建造過程平行設計教學進程，以工程項目管理為導向”教學模式，實行課程體系與教學改革和人才培養模式的高度匹配；探索“1+x”證書制度，實現教學內容與職業標準的一致性，形成以任務驅動，能力遞進，加強職業技能的培養的同時注重職業素養的養成，最終形成體現綜合職業能力的課程體系。

2.3 利用VR+BIM軟件技術的優勢，逐步實現無紙化教學方式

建設思路，學生從入學初的識圖課程開始，針對所學的實際工程項目圖紙，學習revit建模；運用VR技術，進行施工工藝再現，激發學生創新能力的培養；在學生自己建的revit模型上，通過BIM鋼筋算量軟件、圖形算量軟件、安裝算量軟件等，編制工程造價；利用施工組織設計軟件，編制工程的施工組織設計方案，進行施工現場三維場地布置；利用工程招投標模擬軟件，模擬招投標全過程；利用BIM5D軟件，學習工程項目全方位管理。

2.4 運用VR+BIM技術等技術實現教學手段信息化

現代信息化教學手段，教學資源庫、云教學平臺、精品資源共享課、VRAR虛擬空間交互體驗、各種仿真教學軟件等，充分調動學生學習的興趣，降低學習難度，提高課堂效率。

2.5 鼓勵參加行業協會BIM+VR技能比賽，實現技能比賽全員化

在開展日常教育教學同時，鼓勵學生參加行業學會、協會等舉辦的各類技能比賽，專業教師分賽項指導學生比賽，學生分組參加不同的比賽，形成以賽促教、以賽促學、以賽促練、以賽促改的職業教育理念，形成良教風和學風，同時激發學生的主動性、參與性、團隊協作性，實現技能比賽全員化。

3 VR+裝配式建筑技術在工程管理專業實踐教學探索

通過虛擬現實技術（VR），將裝配式建筑無法真實實訓的困難予以解決，學生可通過VR設備真實模擬裝配式施工現場，包括預制車間漫游、裝配式構件碼放運輸情景教學、預制構件吊裝、施工工地安 全檢測與建筑維護、墻板臨時支撐、套筒灌漿、現澆連接等各個崗位與環節的實訓。功能集觀摩、互動PK、結果智能考核、實訓體驗為一體的綜合實訓體驗廳。利用虛擬仿真技術和軟硬的虛實結合技術，實現動態演示、交互式操作實訓，軟硬件結合的一體化教學模式。

虛擬仿真構件施工過程現澆連接操作，訓練考核學生根據施工目標構件進行現澆點支設模板、鋼筋綁扎，混凝土現澆等操作。訓練構件基于國家建筑標 準設計圖集中的標準構件，教師下達構件現澆連接實訓任務，學生即可登錄本模塊轉變為現澆連接崗位角色參與構件現澆連接的工程仿真生產。

虛擬仿真構件生產、施工過程質檢操作，訓練考核學生合理評判生產、施工各模塊崗位操作結果是否符合生產標準并對不合理的操作結果進行處置的操作。

VR虛擬軟件系統實現課程的項目化教學、任務型教學、智能化教學、模塊化教學，從而達到一 體化教學標準，實現課堂反轉。根據建筑產業現代化裝配式建筑流程特點，分別從構件生產、運輸和 裝配化施工流程進行設計，按照構件 廠實際生產流程與企業崗位需求，進行模塊化劃分，構件內容依據標準圖集典型構件進行設計。軟件能夠實現裝配式建筑過程的仿真模擬、動態演示、交互式操 作實訓、結果智能考核等多項功能。實現以崗位為模塊的獨立學習、訓練、考核和評價。

4 VR+裝配式建筑技術在工程管理專業實踐教學優勢

裝配式建筑工地VR實景操作系統，是將“互聯網+”理念與虛擬現實技術引入建筑工地。將建筑施工現場的實際狀態，經采集和匯集處理，以可視化的形式在培訓平臺上進行實時展現，幫助工人快速掌握裝配式工藝流程，針對不同工種進行專業化訓練，控制培訓時間，保證培訓質量，實現精益建造、綠色建造和生態建造的“智慧建造”理念。與傳統的技能培訓方式相比，其突出優勢主要表現在以下五個方面：

（1）還原真實性：VR技術建立的虛擬環境是由基于真實數據建立的數字模型組合而成，嚴格遵循工程項目設計的標準和要求，通過強大的三維建模技術建立逼真的三維場景，對規劃項目進行真實“再現”。

圖：VR系統與傳統模式教育效果對比表

（2）可分析性：VR應用可以創建建筑工程設計師或人員施工所需的特殊場景，并在使用中提供即時的反饋。比如說，VR可以評估人群在面對地震時應急預案的成效，反過來，根據提供的即時數據找出差距和需要改進的地方，并進行反復訓練。

（3）多元性：在設計中，VR可以將不同的需求個體或設計師同步到一個區域，使得各方能夠在一個可視化空間中進行模擬的協調確定最終方案；而在培訓中VR可以將諸如用電或消防等建筑施工各場地一致同步到各個區域，讓多個組織工種同時進行培訓。

（4）可選性：VR應用允許建筑工程設計師和工程施工人員按照自己的節奏來感受體驗，建筑工程設計師可以在不同的方案中感受并修改，工程施工人員可以逐步而全面地掌握相關的技能知識。在進行集體培訓中，VR平臺可以提供小組討論和分析的場景，建筑工程設計師可以協調各方意見和討論最終方案與預期效果，工程施工人員可以用來討論個體行為的正確性與預期效果，能夠保證團隊協作。

（5）綜合性：一庫三系統的模擬可分布在各個施工環境下。假如給民用建筑施工、工業建筑施工、裝配式建筑施工、以及構筑物施工提供多個虛擬場景，這在現實建筑的設計流程、技能培訓中幾乎是不可能實現的。反之，VR卻可以很呈現仿效出這些真實環境，提高所需要達到的逼真性。

在互聯網+背景下，VR技術應用到職業教育中，打破傳統教學，提升了信息化教學方法和手段。給職業教育帶來了充滿未來感的巨大變化，徹底打破時間、空間的限制，把枯燥的數據變成鮮活的圖形圖像，使職業教育進入交互式參與的新時代。因此，VR+BIM技術在工程管理專業“五化”教學新模式，VR+裝配式建筑技術在工程管理專業實踐教學優勢，將VR虛擬現實技術與職業教育教學實訓深度融合發展。