BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心的建設(shè)與應(yīng)用實(shí)踐

殷曉瑋 魯玉芬

摘要：BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心作為國家出臺(tái)政策重點(diǎn)支持的項(xiàng)目，將BIM技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)與可視化技術(shù)相融合，提供一個(gè)全面、系統(tǒng)的綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)課程體系、建設(shè)管理體系和師資隊(duì)伍建設(shè)，校企共享優(yōu)質(zhì)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)資源，為建筑類專業(yè)院校培養(yǎng)急需的BIM技術(shù)人才，為學(xué)生就業(yè)提供廣闊的前景。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);虛擬仿真技術(shù);實(shí)驗(yàn)室;體系建設(shè);效果分析

中圖分類號(hào)：TU201.4? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）19-0265-02

目前高校對(duì)土建類專業(yè)的教學(xué)方式大多是教師運(yùn)用黑板板書配合多媒體課件教學(xué)。這種方式既不直觀也難提高學(xué)生的空間想象能力，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)《建筑識(shí)圖與構(gòu)造》《建筑施工技術(shù)》等專業(yè)課時(shí)困難重重。高校將建筑行業(yè)重點(diǎn)推廣的BIM建筑信息模型技術(shù)引入課堂教學(xué)實(shí)踐中，利用BIM三維化、參數(shù)智能化的優(yōu)點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的空間思維和建筑的整體概念，結(jié)合帶給用戶真實(shí)視覺、觸覺感受的VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，建設(shè)起B(yǎng)IM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心，提供了一個(gè)全面、系統(tǒng)的綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

1 BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心現(xiàn)狀研究

1.1 BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)政策支持

教育部在《關(guān)于開展國家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作的通知》（教高司函[2013]94號(hào)文）、《關(guān)于2017-2020年開展示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的通知》（教高廳〔2017〕4號(hào)）和《關(guān)于開展國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)工作的通知》（教高函〔2018〕5號(hào)）三個(gè)文件中都強(qiáng)調(diào)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教育是高等教育信息化建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)的重要內(nèi)容，是學(xué)科專業(yè)與信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物，加快國家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)工作，提高高校創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，共享優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源[1]。在《高等職業(yè)教育創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2015-2018年）》中，教育部明確要求各承辦院校建設(shè)一批國家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。

1.2 國內(nèi)高校建設(shè)BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心現(xiàn)狀

目前，我國大部分建筑類高校已經(jīng)開始針對(duì)BIM技術(shù)開展了相關(guān)工作。香港理工大學(xué)建筑虛擬實(shí)驗(yàn)室在建筑虛擬模型技術(shù)方面取得了重大的進(jìn)展，提出了基于VR虛擬原型技術(shù)的“先試后建”解決方案;清華大學(xué)作為行業(yè)領(lǐng)頭羊，成立了BIM中心，致力于BIM標(biāo)準(zhǔn)研究和BIM產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、軟件的開發(fā);上海交通大學(xué)BIM協(xié)同研究虛擬實(shí)驗(yàn)室，注重BIM協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)和BIM技術(shù)應(yīng)用;南昌航空大學(xué)設(shè)立了BIM研究所，探索建筑全生命周期的BIM理論研究和實(shí)踐應(yīng)用研究;四川師范大學(xué)建成BIM與建筑安全虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，重視BIM技術(shù)實(shí)踐教學(xué)與虛擬仿真運(yùn)用[2]。還有很多高校的BIM 虛擬實(shí)驗(yàn)室陸續(xù)建成，在各地區(qū)各領(lǐng)域發(fā)揮著積極的作用。

2? BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)方案

2.1 BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)

BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心的建設(shè)是將BIM技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)與可視化技術(shù)相融合，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的智慧工地，體驗(yàn)全新的教學(xué)效果。在實(shí)訓(xùn)教學(xué)和社會(huì)服務(wù)過程中，使用BIM服務(wù)軟件、BIM后臺(tái)管理軟件、BIM云服務(wù)軟件和移動(dòng)客戶端軟件，建立院校BIM基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，在BIM后臺(tái)輕松進(jìn)行版本管理，通過后臺(tái)控制，隨時(shí)掌握數(shù)據(jù)和學(xué)生使用情況[3]。同時(shí)讓各專業(yè)、各行業(yè)都能實(shí)時(shí)模型、數(shù)據(jù)庫共享，信息共享協(xié)同，建成共享的集成化平臺(tái)，讓使用者無論何時(shí)何地，在PC客戶端和手機(jī)客戶端都能查閱數(shù)據(jù)，發(fā)出指令，加強(qiáng)現(xiàn)場管理。VR技術(shù)讓體驗(yàn)者在虛擬的仿真場景中“真實(shí)”地感受到建筑模型，情景再現(xiàn)，自主漫游，實(shí)現(xiàn)了人與建筑模型交互式信息交流，讓學(xué)生全方位、多視角去了解復(fù)雜節(jié)點(diǎn)工和重要的構(gòu)件[4]?？梢暬夹g(shù)將工地現(xiàn)場信息進(jìn)行采集處理，隨時(shí)與3D模型進(jìn)行對(duì)比，讓學(xué)生不到工地現(xiàn)場也能即時(shí)能進(jìn)行觀察工地施工場景，方便教師進(jìn)行工地教學(xué)。

BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心采用模塊化實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)，無論是進(jìn)行基礎(chǔ)教學(xué)還是進(jìn)行案例式教學(xué)，通過實(shí)訓(xùn)模塊組合，實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)場景地靈活運(yùn)用，節(jié)省實(shí)驗(yàn)室建設(shè)投入，提高實(shí)驗(yàn)室的利用率。根據(jù)BIM項(xiàng)目實(shí)施的階段，按實(shí)驗(yàn)?zāi)K購置相關(guān)軟件，比如土建鋼筋建模軟件、機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)軟件等建模軟件;土建鋼筋算量軟件、工程計(jì)價(jià)軟件、工程審核軟件等一系列工程造價(jià)軟件;BIM5D施工管理軟件、鋼筋施工翻樣軟件、腳手架模板三維設(shè)計(jì)軟件等施工組織設(shè)計(jì)軟件;建筑施工技術(shù)仿真演練軟件、建筑構(gòu)造仿真實(shí)訓(xùn)軟件等虛擬仿真軟件。

2.2 BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)課程體系建設(shè)

BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心引進(jìn)先進(jìn)的教學(xué)管理模式，建立了完善的教學(xué)管理制度和質(zhì)量評(píng)價(jià)與控制體系，成立一個(gè)包含校內(nèi)外知名專家、相關(guān)學(xué)科教師、合作企業(yè)代表在內(nèi)的中心發(fā)展指導(dǎo)委員會(huì)。中心建立起以培養(yǎng)專業(yè)崗位為目的，以工作任務(wù)分析法為指導(dǎo)，以易教易學(xué)易考為追求，以虛擬仿真為手段，以體驗(yàn)式教學(xué)為形式的BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)課程體系[5]。該體系充分考慮了建筑八大員崗位的核心能力要求，設(shè)置了與專業(yè)能力訓(xùn)練對(duì)接的實(shí)訓(xùn)課程，將崗位培養(yǎng)過程及項(xiàng)目周期過程任務(wù)化，把虛擬仿真技術(shù)充分運(yùn)用到教學(xué)中去，對(duì)現(xiàn)場實(shí)訓(xùn)進(jìn)行補(bǔ)充，使抽象的施工管理過程形象化，使高風(fēng)險(xiǎn)的地下、高空作業(yè)安全化，使高消耗的鋼筋下料等實(shí)驗(yàn)綠色節(jié)能化。教學(xué)過程中，學(xué)生可以以游戲體驗(yàn)的方式進(jìn)行施工員等角色扮演，在3D場景中進(jìn)行漫游，對(duì)于系統(tǒng)中的任務(wù)進(jìn)行攻關(guān)，對(duì)于不懂的教學(xué)內(nèi)容既可以教師直接解答，系統(tǒng)也可自動(dòng)解答，課后考核題庫自動(dòng)評(píng)分，查詢成績，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)，人機(jī)互動(dòng)的模式。

BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)課程體系包含了豐富的教學(xué)知識(shí)點(diǎn)以及職業(yè)技能，知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)緊緊圍繞完整的技能體系，每門實(shí)訓(xùn)課程均對(duì)應(yīng)不同的專業(yè)理論課程，如《建筑識(shí)圖與構(gòu)造》《建筑施工技術(shù)》《建筑工程計(jì)量與計(jì)價(jià)》等，采用教、學(xué)、做一體化的教學(xué)模式使學(xué)生能夠熟練掌握教學(xué)內(nèi)容和工程軟件的應(yīng)用。BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)實(shí)現(xiàn)校內(nèi)外的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享，建立可持續(xù)發(fā)展的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)服務(wù)支撐體系。具體實(shí)驗(yàn)室開設(shè)實(shí)訓(xùn)課程見圖1。

2.3 BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心的管理體系建設(shè)

BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)中，形成了一套完整的管理體系。中心發(fā)展指導(dǎo)委員會(huì)負(fù)責(zé)出臺(tái)學(xué)院虛擬仿真中心建設(shè)規(guī)劃、審定上報(bào)的實(shí)驗(yàn)資源建設(shè)計(jì)劃、中心制度建設(shè)等，協(xié)調(diào)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)管理、監(jiān)督檢查、人員調(diào)配、經(jīng)費(fèi)劃撥、資產(chǎn)調(diào)度等工作。實(shí)驗(yàn)中心負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)中心的建設(shè)管理、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)管理、資產(chǎn)管理、日常管理、社會(huì)服務(wù)管理等，負(fù)責(zé)規(guī)定各小組成員間的職責(zé)，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)計(jì)劃管理、教學(xué)耗材的計(jì)劃、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)實(shí)施和監(jiān)控等。專職實(shí)驗(yàn)室人員對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)、支持、更新與維護(hù)，建立運(yùn)行維護(hù)團(tuán)隊(duì)配合BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心對(duì)虛擬仿真教學(xué)資源進(jìn)行軟件維護(hù)與升級(jí)。

2.4 BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心的師資隊(duì)伍建設(shè)

在BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)中，要建設(shè)一支教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富、科研能力強(qiáng)，敢于創(chuàng)新的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)。建設(shè)中依托行業(yè)，聯(lián)合企業(yè)，打造“雙師型”教學(xué)團(tuán)隊(duì)。采用進(jìn)修、考察學(xué)習(xí)的方式，有計(jì)劃地選派中青年教師參加BIM技能培訓(xùn)，同時(shí)采用企業(yè)鍛煉、技術(shù)服務(wù)和科研等方式，鼓勵(lì)教師在現(xiàn)場承擔(dān)技術(shù)和管理工作，通過鍛煉取得了執(zhí)業(yè)資格證或工程師職稱，培養(yǎng)一支理論基礎(chǔ)扎實(shí)、實(shí)際操作能力強(qiáng)、教學(xué)水平高、具有一定科研能力的雙師型專職教師隊(duì)伍，提高專職教師的專業(yè)實(shí)踐和技術(shù)服務(wù)能力。擴(kuò)建兼職教師庫，改革現(xiàn)有兼職教師整個(gè)學(xué)期授課的方式，“一案例一人”聘請(qǐng)教師開展教學(xué)活動(dòng)，充分挖掘兼職教師的特長。

3 BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心的應(yīng)用效果分析

BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)取得質(zhì)的飛躍，不僅能滿足教學(xué)要求，還能為建筑企業(yè)提供BIM工程咨詢等社會(huì)服務(wù)，使校企共享優(yōu)質(zhì)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)資源。校企共同鞏固、擴(kuò)充校內(nèi)外實(shí)訓(xùn)基地，生產(chǎn)實(shí)習(xí)、頂崗實(shí)習(xí)將能順利安排并能達(dá)到預(yù)期效果。

3.1 教學(xué)形式先進(jìn)化

通過調(diào)研，學(xué)校制訂和完善人才培養(yǎng)方案，建立全新的課程體系，教學(xué)內(nèi)容做出重大調(diào)整，課程內(nèi)容與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)專業(yè)教學(xué)要求與建筑企業(yè)崗位技能要求對(duì)接。教學(xué)形式也產(chǎn)生了極大變化，實(shí)訓(xùn)教學(xué)可采取云課形式。課前，教師創(chuàng)建線上課程，發(fā)布教學(xué)任務(wù)，學(xué)生可以在課前用手機(jī)或電腦進(jìn)行預(yù)習(xí);課中，老師可以提前查看學(xué)生預(yù)習(xí)情況，課堂教學(xué)同屏，上課進(jìn)行簽到、提問、測試等教學(xué)活動(dòng)。課下，教師繼續(xù)布置任務(wù)，進(jìn)行教學(xué)總結(jié)，學(xué)生課后進(jìn)行復(fù)習(xí)，隨時(shí)查看教師上課視頻。院校間、各專業(yè)間可共享精品課程資源系統(tǒng)，豐富了教學(xué)內(nèi)容，避免了重復(fù)建設(shè)。

3.2 考核方式多樣化

實(shí)訓(xùn)中心的建設(shè)使考核方法趨于多樣化，更突出對(duì)學(xué)生能力的考查，逐步建立起學(xué)校、用人單位和行業(yè)部門共同參與的多元考核的學(xué)生考核評(píng)價(jià)機(jī)制[6]。中心建立起測評(píng)認(rèn)證平臺(tái)，建立起資源共享題庫，實(shí)現(xiàn)無紙化考試，標(biāo)準(zhǔn)題庫對(duì)應(yīng)相應(yīng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，題庫選題、在線考試、閱卷評(píng)分、試卷分析、單個(gè)學(xué)生的成績?cè)u(píng)價(jià)報(bào)告都可以自動(dòng)化生成，現(xiàn)場考試實(shí)時(shí)錄像也避免了考試作弊現(xiàn)象。

3.3? 技能認(rèn)證全面化

為了提高高職畢業(yè)生的就業(yè)率、就業(yè)質(zhì)量以及就業(yè)競爭力，《職業(yè)教育法》規(guī)定，“實(shí)施職業(yè)教育應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際需要，同國家制定的職業(yè)分類和職業(yè)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)，實(shí)行學(xué)歷證書、培訓(xùn)證書和職業(yè)資格證書制度。[7]”高?？沙闪IM技術(shù)人才培養(yǎng)基地，與企業(yè)共同制定崗位評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生和員工的技能評(píng)定，通過BIM技能等級(jí)考試，獲得職業(yè)技能證書，實(shí)現(xiàn)“1+X證書”，成為具有BIM工作技能的有效證明，成為擔(dān)任項(xiàng)目工程管理人才的敲門磚。學(xué)生可參加BIM工程應(yīng)用類人員的考證，獲得BIM模型生產(chǎn)工程師、BIM專業(yè)分析工程師、BIM信息應(yīng)用工程師、BIM系統(tǒng)管理工程師、BIM數(shù)據(jù)維護(hù)工程師等職業(yè)資格證書。學(xué)校專業(yè)服務(wù)社會(huì)能力不斷增強(qiáng)，結(jié)合當(dāng)?shù)仄髽I(yè)的需要，根據(jù)BIM技術(shù)對(duì)人才的需求，分層次，有針對(duì)性地開展BIM建模員、BIM工程師和BIM管理師等人才培訓(xùn)服務(wù)。

4 結(jié)束語

BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心具有示范效應(yīng)，結(jié)合專業(yè)人才培養(yǎng)方案的需求以及相關(guān)的課程體系和教學(xué)資源，以創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)室方式進(jìn)行BIM建筑信息模型建設(shè)，加強(qiáng)校企合作，創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)場景，打造特色專業(yè)品牌，提高了專業(yè)建設(shè)服務(wù)社會(huì)的能力。

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【通聯(lián)編輯：王力】