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BIM+VR模式在高職建筑類專業教學中的應用

發布時間:2019-08-01 14:40所屬分類:建筑工程瀏覽:1加入收藏

關鍵詞:BIM;VR;教學實踐 當今社會,隨著科學技術進步、經濟飛速發展,在國家大力推動產業升級、調整結構的大背景下,傳統建筑業弊端凸顯,我國建筑

  關鍵詞:BIM;VR;教學實踐

  當今社會,隨著科學技術進步、經濟飛速發展,在國家大力推動產業升級、調整結構的大背景下,傳統建筑業弊端凸顯,我國建筑業終將打破傳統,逐漸向工業化、信息化、智能化方向發展。在此大環境下,高職院校建筑類專業如何調整人才培養模式,以適應當今信息化智能化社會,是目前急需解決的問題。

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  一、傳統高職院校建筑類專業教學模式特征及缺陷

  高職院校建筑類專業的傳統教學模式多以黑板配合多媒體的方式,向學生灌輸理論知識,學生被動吸收,實踐教學占比并不樂觀。研究表明,高職院校的學生文化基礎薄弱,對純理論的知識興致不高,但是高職院校的學生具有較強的動手能力,喜歡新鮮的事物,對新事物具有很強的適應性。傳統教學模式并未成功地立足高職院校學生特點,將學生學習知識的方式由被動轉換為主動,究其原因有以下幾點:首先,師資隊伍建設未能跟上當下建筑行業發展的步伐。高職院校建筑類專業教師大多缺乏一線設計、施工實踐經驗;多數高職院校也未能對建筑類專業教師定期進行一線設計、施工培訓。在實際教學環節中,教師只能重理論輕實踐。其次,實踐教學條件落后。大多數高職院校對建筑類專業實訓室、實訓設備、軟件的投入遠遠不足,校外實訓基地不能滿足眾多學生的實踐需求,有待進一步提升改造。第三,教學方式較為落后。多數高職院校教學手段仍停留在黑板、多媒體等被動灌輸式的教學方式,未能將建筑信息模型(BIM)、虛擬現實技術(VR)、三維仿真技術、網絡移動教學平臺等信息化技術有效地引入到教學中,激發學生學習的興趣,將對知識的獲取逐漸從被動式轉換為主動式,從而達到提高教學質量的目的。

  二、BIM技術

  BIM技術即建筑信息模型(Build-ingInformationModeling),它基于三維數字,將建設工程全壽命周期中的各個環節(主要包括可行性研究、初步設計、技術設計、施工圖設計、招投標、施工、竣工移交、運營等)集合在一起,形成該建設工程的數字化三維模型。

  隨著科學技術的發展,BIM技術日趨成熟,在建筑業中得到廣泛的應用,越來越多的高校意識到BIM技術對未來建筑業的意義,逐漸將BIM技術引入到教學當中。有研究表明,美國將BIM技術引入到教學中的高校數量已占全部高校數量的70%,而97%的高校也會將BIM納入其課程中。BIM技術可以將抽象的教學內容以三維信息模型這種立體可視化的形式向學生展示,從而實現二維圖形與三維模型的實時關聯對應,有助于學生理解復雜的建筑空間,對學生空間思維、建設工程全壽命周期的認識等方面的培養極為有利,為后面的課程學習打下夯實的基礎。

  三、VR技術

  虛擬現實(virtual Reality)簡稱VR,是一種模擬體驗虛擬世界的交互式仿真系統,它可以創建和體驗虛擬世界(virtual World),利用計算機系統生成的交互式三維環境,可以使參與者感受到景物或模型十分逼真地存在,同時可以對參與者的運動和操作做出實時準確的響應。虛擬現實技術是一種綜合性極強的高新信息技術,在最近十幾年得到了飛速的發展,在建筑、工業、軍事、能源、醫學、藝術、教育培訓、城市規劃等很多領域都得到了廣泛的應用。由于其特有的仿真特性,如,沉浸感、時實交互性、想象力和三維圖形等,它正在成為解決工程問題的一種重要方法,也是實現計算機輔助教學的一個重要手段。

  四、BIM+VR模式

  BIM技術是利用計算機與互聯網技術將建筑平面圖紙轉成可視化的多維度數據模型。它是所有建筑信息數據的集成模型,實現數據信息的應用。BIM不但可以完成建筑全生命周期內所有信息數據的處理、共享與傳遞工作,更具備三維可視化的特點,非專業人士也更容易看懂建筑、讀懂建筑。BIM模型可以達到模擬的效果,但與VR相比,在視覺效果上還有很大差距,VR能彌補視覺表現真實度的短板。VR目前的發展主要在硬件設備的研究上,缺乏豐富的內容資源使得VR難以表現虛擬現實的真正價值,VR內容的模型建立與內容調整上更需投入大量成本,新技術存在落地難的困境。而BIM本身就具有了模型與數據信息,可為VR提供極好的內容與落地應用的真實場景。

  BIM已在建造方式上改變了傳統的施工方法,VR的誕生給人們帶來了不一樣的感知交互體驗,兩者的結合勢必會提高相互領域間的技術層次。

  五、BIM+VR模式在高職院校建筑類專業教學中的應用

  (一)建筑工程技術專業

  1、建筑結構。當今建筑設計與之前20年的相比,設計風格日趨多樣化,中規中矩的建筑盒子也變成了造型復雜或者異形曲面的建筑形式。例如,國家體育場(鳥巢)、中央電視臺新址大樓、瑪麗蓮·夢露大廈、銀河SOHO等建筑。建筑結構亦會隨建筑形式的變化而變化。造型復雜或者異型曲面的建筑形式,建筑結構較中規中矩的建筑盒子要復雜很多,如此復雜多樣的建筑結構,往往需要經過大量的數據統計、計算、分析。只有通過大量的實驗數據,才能分析出結構的穩定性、抗剪能力等性能。如此龐大的實驗數據、復雜多樣的建筑結構,對于高職院校的學生來說,學習起來無疑困難重重,會嚴重打擊學生的學習積極性。

  現如今,建筑行業在分析復雜多樣的結構時,多借助BIM技術和VR技術進行分析。在建筑結構課程中如果將BIM技術和VR技術相結合,在為學生講解復雜多樣的建筑結構時,會使課堂更加生動。BIM技術可分析大量的實驗數據,通過分析可以確定結構的穩定性以及抗剪能力,當遇到結構不適應建筑形式時,通過BIM可以修改模型,直到找到最佳方案。BIM建立的模型可采用交互的形式在VR設備中展示,學生們通過頭盔、3D眼鏡等設備可直觀地觀察模型,可使課堂中講解的模型更加形象,使學生更易理解復雜的建筑結構、建筑形式,使教學效果更好。

  2、建筑施工技術。建筑施工技術是系統介紹建筑工程中施工技術的基礎理論、基本知識和基本施工方法的科學,涉及多種復雜的實踐工程,如土方工程、地基處理及樁基工程、結構工程、砌筑工程、安裝工程等。建筑施工技術在教學過程中,需要多個實踐環節,由于涉及到學生的人身安全,很多工地并不愿意接納學生到工地參觀、實踐學習。傳統的建筑施工技術課程主要通過圖片、ppt等形式向學生介紹建筑施工技術,這種形式學生動手能力較少,很難全面掌握多種建筑施工工藝;有些有條件的高職院校會安排學生到實訓場進行某項工種施工實訓,由于場地、實驗耗材等多種因素的影響,學生實訓只能進行某一項或者某兩三項施工工藝實訓,其他施工知識主要依靠傳統教學方式。針對此種情況,在建筑施工技術課程中不妨通過BIM+VR形式克服,對于不能到實訓場、施工工地實踐的施工工藝可以通過BIM技術進行仿真模擬,再通過VR技術呈現模擬的場景、施工工藝,通過觀察發現施工中可能存在的問題,通過BIM技術進行修改,直至找到最優方案。

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