基于VR和BIM技術建筑設備安裝教學創新模式研究

沈云峰 葉揚 徐德會 包秀莉 何志紅

摘要：由于企業對高職院校的學生動手能力要求日益提高，同時虛擬現實技術不斷得到普及應用，為了確保學生在實訓活動中人身安全學校往往顧慮較多，為了達到較好的實訓效果往往需要購置大量實訓設備，而實訓設備往往升級換代速度很快，成本的壓力不允許學校不停地對實訓設備進行升級。本文以《建筑設備安裝與識圖》這門課程為例采用沉浸感強的VR技術和BIM建模技術進行課堂教學，探討項目化教學的創新模式，讓學生在學中做，做中學，以期學生達到理論知識與實踐技能共同提高的高素質技能人才培養的目標。

關鍵詞：職業教育;虛擬現實技術;實訓;操作安全;項目化教學

中圖分類號：TP391? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）14-0076-02

1 背景

在職業教育不斷深化改革的背景下，學生動手能力的培養日益顯得重要。在實際教學中，如果要進行實習實訓往往需要購買大量的實訓設備及耗材，或者到校企合作企業實習、實訓，耗費大量人力、物力、財力，同時還要確保學生操作的安全。在目前虛擬現實技術逐漸普及的情況下，把實習、實訓工作放在虛擬現實的環境中就不需要采購大量的實訓設備及耗材，同時還能確保學生操作的安全，在目前技術條件下虛擬現實相關課程開發是完全可以實現的。

2 優勢及創新點

成本低，安全性好，升級方便，操作互動性好。通過虛擬現實場景操作使學生獲得直觀感受和體驗，可以很好地激發學生的學習興趣和動手能力。

3 可行性研究

基于Unity的VR實現工作原理如下圖所示。

1）使用軟件： REVIT， Unity等。

2）適用專業：建筑工程技術，工程造價，建筑設備工程技術，給排水工程技術，建筑電氣工程技術，樓宇智能化、建筑室內設計等專業。

3）適合人員：教師，學生，建筑相關企業人員。

4）預期成果：虛擬現實教學資源包，教程，教材。

5）硬件設備。

（1）電腦配置要求：

（2）VR操作設備采用HTC VIVE頭戴式設備，具體參數如下：

（3）設備清單：

6）實施步驟

（1）首先根據教材內容進行項目劃分。項目分為：建筑給水系統、排水系統、消防滅火系統、供暖系統、通風空調系統、電氣系統[1]。

（2）其次針對每個項目利用Rivit進行BIM機電建模。

（3）把建好的模型與建筑場景結合，構建虛擬現實操作平臺。

把用Rivit建好的模型通過本機插件轉換后形成實時BIM模型，把BIM模型導入Unity Reflect Viewer 中進行展示。

VR Unity HTC VIVE交互步驟[2]：

（4）講完基本原理知識后，在虛擬現實場景中讓學生動手操作，完成相應任務，掌握相應理論與實踐知識。

4 教學與VR操作

1）給水系統原理講完后由學生以小組方式操作連接，完成供水任務（模式選擇：直接給水、水泵+水箱、水箱供水等），連接完成后打開水龍頭流出水后方為合格;

2）排水系統原理講完后由學生以小組方式操作連接，完成排水任務。連接完成模擬產生污水并排出;

3）消防滅火系統原理講完后由學生以小組方式操作連接，模擬發生火災后連接消火栓進行成功滅火合格;自動噴淋系統發生火災后能夠自動噴水完成滅火視為合格;

4）建筑供暖系統原理講完后由學生以小組方式操作連接，模擬點火后鍋爐產生熱水送至各個節點后方為合格;地暖安裝完畢后開啟開關后地面產生熱量視為合格;

5）通風空調系統原理講完后由學生以小組方式操作連接，開啟開關后實現通風或者制冷、制熱要求后視為合格;

6）建筑電氣系統原理講完后，由學生以小組方式操作連接，開啟開關后實現照明后方為合格。

注：在操作前認識各個組成部分，了解部件工作原理及性能，然后按照安裝流程進行安裝連接

5 教學考核

理論要求完成基本理論和原理的認知;實踐要對各項目相關設備工作原理及操作進行考核。在考核工作中可以利用虛擬現實操作平臺進行操作。考核比例：理論50%+實踐50%。

6 效益預測

使用虛擬仿真操作平臺后設備采購成本大幅降低，場地需求面積減少，學生參與度大幅提升，學生操作安全性得到保障，能源與耗材使用量大幅降低，可以起到節能減排的作用，同時可以極大提高學生的操作技能和對專業知識的興趣，提升職業素養。

參考文獻：

[1] 艾湘軍，劉鐵鑫.建筑設備安裝與識圖[M].武漢：武漢大學出版社，2013.

[2] https：//www.raywenderlich.com/9189-htc-vive-tutorial-for-unit.

【通聯編輯：李雅琪】