基于BIM+VR技術應用的課程教學改革研究
——以“裝配式混凝土結構施工”課程為例

徐峰，張東嶺，王玉振

（河南水利與環境職業學院，河南 鄭州 450008）

0 引言

在信息高速發展時代，生活時時刻刻都被信息技術所影響。依據2019年國務院頒布的《國家職業教育改革實施方案》要求“經過5-10年左右時間，大幅提升新時代職業教育現代化水平。沒有職業教育現代化就沒有教育現代化。”信息技術的不斷創新與發展給職業教育帶來了前所未有的新機遇。BIM+VR 是將BIM（建筑信息模型）和VR（虛擬現實）結合起來的一種信息技術手段，讓人們在操作體驗中感受到BIM特有的真實三維特性以及VR技術的畫面是全息的，立體的感受。BIM+VR在職業教育教學中應用，體現信息化技術在教育改革中的重要地位和作用。

2016 年國務院頒布的《國務院辦公廳關于大力發展裝配式建筑的指導意見》要求“大力培養裝配式建筑專業人才，鼓勵職業學校設置裝配式建筑相關專業及課程，積極推動產教融合，創新人才培養模式。”目前，大部分職業院校已開設裝配式建筑相關課程，但知識體系大都為傳統理論教學，缺乏教學實踐性環節。依據職業院校學生動手能力強的特點，在裝配式施工課程教學中引入BIM+VR技術，將對課程的教學改革的具有顯著的意義。

基于上述現狀，部分學者對BIM+VR 技術在施工類課程教學改革中的應用進行了研究與探索。王凱等構建了一種新型BIM+VR裝配式建筑教學平臺，從工程管理教學過程出發得出裝配式建筑教學平臺的構建對于產業發展的意義與前景。陸海燕等將BIM和VR技術結合作用于土木工程施工教學，促進了教學方法的改革。楊陽等結合實際工程項目設計教學案例，對BIM技術和VR技術應用的場景沉浸式土木工程施工課程教學進行了探索和實踐，創新了教學模式。李萌萌等結合裝配式建筑構實驗教學，進行了基于BIM+VR技術的實踐應用研究，構建了信息技術應用新模式。這些研究與探索為BIM 技術和VR 技術在裝配式施工類課程的教學改革中提供了新的方向和思路。以“裝配式混凝土結構施工”課程為例，分析基于“BIM+VR”技術的應用，給課程教學帶來的巨大改革。

1 課程特點

1.1 課程主要內容

課程主要內容為預制混凝土構件（柱、梁、墻、板、樓梯）等的施工全過程，該過程包括構件的存儲、運輸、起吊、對位、灌漿連接及質量檢查驗收等工作任務，重點是讓學生掌握每一項工作任務的施工工藝流程及施工控制要點，并具備施工現場操作以及指導現場施工的能力。

1.2 課程教學特點

課程具備一般施工類課程的特點，即學科性強、綜合性強和實踐性強，并且每一個施工過程都具有即時性和完成性的特點，即一個施工過程完成后，在教學過程中無法再現的特性。使得學生在學習的過程中，無法真實感受到整個施工過程，導致在視覺和感覺系統上對知識內容無法產生共鳴。

2 BIM+VR技術的應用

2.1 BIM技術

BIM 技術即建筑信息模型，是通過三維虛擬技術將建筑工程項目的整個生命周期各個環節集合在一起，形成模型信息的技術。在工程類課程教學中，通過BIM 技術將抽象的教學內容在計算機中以三維信息模型展示，對學生理解建筑空間結構的和建設工程全壽命周期的認識有輔助作用。

2.2 VR技術

虛擬現實簡稱VR，是一種能夠創建和體驗虛擬世界的計算機仿真技術，可以使參與者有真實地場景或實物存在感，即所見即所得。由于其特有的仿真模擬和沉浸體驗特性，它正在成為解決建筑三維空間問題的一種重要方法，也將成為信息技術輔助教學的一個重要手段。

2.3 BIM+VR的應用

2.3.1 BIM建立模型

給定實際工程項目，在BIM操作軟件中建立構件的三維模型，通過模型的建立，鍛煉識讀建筑施工圖紙的能力，并熟悉構件的幾何參數、材料性能等基本知識。在模型建立的過程中，更加注重構件施工期間的細節內容，例如：預埋件及預留空洞的位置等。

2.3.2 VR模擬操作

工地導覽：完成對整個施工現場布置情況的沉浸式游覽和操作，虛擬的施工現場布置完全依據實際施工現場的整體布設要求及安全施工要求進行布置，學生游覽過程中可以隨時了解現場布設的規范要求，并進行布置的調整，不滿足要求時，系統會進行錯誤提示，從而身臨其境的感受場地布置對構件位置的合理性以及設施滿足規范性的要求，進而了解工程的概況和施工場地布置要求。

構件運輸、起吊、就位：完成對預制混凝土構件的沉浸式操作，虛擬平臺內置數據完全依據現行規范設置，操作過程中學生按規范要求工藝流程完成，并注意每道工序的施工要點，如果操作發生失誤，系統會自動提醒，全部施工過程可以反復進行操作，考核操作過程中會進行扣分處理，大大提高學生對工藝流程和施工要點的掌握。

灌漿連接：對已經安裝就位的混凝土構件的連接位置及連接的基本構造有所了解，并完成灌漿料的制作以及構件連接對外界施工溫度的設定，實現對構件連接施工環境要求的了解，并掌握灌漿的工藝流程和施工操作要點。

3 基于BIM+VR的課程教學改革

3.1 教學模式的改革

傳統施工類課程主要以傳遞-接受式為主，教師講的多、學生動的少，學生缺乏積極主動性。BIM+VR 信息技術的應用，學生通過虛擬系統中反復操作施工過程，即增強了學生的實際操作能力和又增強了學生的團隊協作能力。

3.2 教學內容的改革

課程的教學內容主要為施工工藝流程和施工工藝要點，文字和圖片的堆積使得教學內容枯燥、乏味，無法激發學生的學習興趣，造成其對學習內容無法理解和掌握。教師通過BIM+VR 系統將教學內容變成具體工作任務，增強了學生的課堂學習體驗的同時使得教學內容的更加靈動。

3.3 教學方法的改革

由傳統的“教師主體”的課堂教學轉變為“教師主導、學生主體”的課堂自學，教師講究教學方法，注重學法指導，通過實行啟發式和討論式教學致力培養學生的自學能力。

3.4 教學手段的改革

熟練運用BIM+VR現代教育技術手段，通過實際工程建設項目，將項目教學內容劃分成具體工作任務，提前創設教學情景，激發學生的學習興趣，充分挖掘學生的潛能，切實提高了課堂教學效率。

3.5 教學評價的改革

考核評價目的在于提高學生的學習能力和學習質量，通過BIM+VR現代技術手段可以全過程記錄學生的任務完成情況，并給出認定結果。為學生的學科綜合考評給出了重要的參考依據。

3.6 教學實踐的改革

職業院校學生的優勢在于他們的動手操作能力和實踐創新能力比較強。而傳統的實踐教學環節基本上都是課程中間或者結束后進入企業實習，不能做到隨學隨做，對知識的理解和應用有一定的延緩性，應用BIM+VR 技術到課堂教學后，使得課堂變成虛擬的施工現場，有利于提高實踐教學的效率和質量，同時彌補企業實踐教學的延緩性和不足性。

4 結語

綜上所述，BIM+VR信息技術的應用，在“裝配式混凝土結構施工”課程教學改革方面起到了重要的推動和促進作用，其教學改革成果為同類施工課的教學改革提供了新的方法，同時促進了教育的信息化。因此，BIM+VR 技術的應用，在施工類課程培養專業化高質量人才培養方面的獨特優勢。