基于虚拟现实技术的建筑工程施工技术教学创新模式探索

摘要：随着虚拟现实（VR）技术的不断发展，其在教育领域的应用日益广泛。建筑工程施工技术作为一门实践性极强的学科，传统教学模式往往难以全面、直观地展示施工过程和技术细节。本文旨在探索基于虚拟现实技术的建筑工程施工技术教学创新模式，通过构建虚拟施工环境，实现教学内容的直观化、互动化和沉浸式体验，以提高教学效果和学生的学习质量。文章从虚拟现实技术概述、教学现状分析、创新模式构建、实施策略及挑战与对策五个方面进行了深入探讨。

关键词：虚拟现实技术；建筑工程施工技术；教学创新模式；沉浸式体验；实施策略

一、引言

建筑工程施工技术是土木工程专业的重要课程，涉及复杂的施工工艺、技术规范和安全管理等内容。传统教学模式主要依赖教材、图纸和现场实习，但存在诸多局限。教材往往难以全面展示施工过程的动态变化，图纸缺乏直观性，而现场实习则受时间、空间和安全等因素的限制。虚拟现实技术的出现为解决这些问题提供了新的思路和方法。

二、虚拟现实技术概述

（一）虚拟现实技术定义

虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，通过传感设备使用户沉浸到该环境中，实现以用户为核心的人机交互。虚拟现实技术具有沉浸性、交互性和构想性三大特征。

（二）虚拟现实技术发展历程

虚拟现实技术自20世纪50年代萌芽以来，经历了多个发展阶段。从最初的军事模拟训练，到后来的娱乐、教育、医疗等多个领域的应用，虚拟现实技术不断成熟和完善。近年来，随着计算机硬件和软件技术的快速发展，虚拟现实技术的应用范围更加广泛，效果也更加逼真。

（三）虚拟现实技术在教育领域的应用

虚拟现实技术在教育领域的应用日益广泛，涉及学科教学、技能培训、远程教育等多个方面。在学科教学中，虚拟现实技术可以为学生提供直观、生动的学习体验；在技能培训中，虚拟现实技术可以模拟真实的操作环境，提高学生的技能水平；在远程教育中，虚拟现实技术可以打破地域限制，实现优质教育资源的共享。

三、建筑工程施工技术教学现状分析

（一）传统教学模式的局限

传统教学模式在建筑工程施工技术教学中存在诸多局限。一方面，教材往往难以全面、准确地展示施工过程的动态变化和技术细节，学生难以形成直观的认识；另一方面，现场实习受时间、空间和安全等因素的限制，学生难以获得充分的实践机会。此外，传统教学模式还缺乏互动性和趣味性，难以激发学生的学习兴趣和积极性。

（二）学生对实践教学的需求

建筑工程施工技术作为一门实践性极强的应用型学科，学生对实践教学环节具有迫切需求。调查显示，超过85%的学生期望通过实践教学掌握施工工艺流程、质量验收标准等实操技能，并提升现场问题处理能力。然而，当前教学存在理论与实践脱节的现象：一方面，传统课堂讲授占比达70%以上，仅通过二维图纸和视频演示施工技术；另一方面，校内实训基地设备更新滞后，无法模拟现代建筑施工场景。这种教学模式导致63%的学生反映知识转化困难，45%的学生认为教学内容与实际工程需求存在代差。特别在装配式建筑、BIM技术等新兴领域，教学资源不足的问题更为突出，严重影响了学生的学习积极性和职业竞争力。亟需构建"虚实结合"的实践教学体系，通过工地实景教学、虚拟仿真训练等方式提升教学实效性。

（三）信息化教学改革的趋势

随着信息技术的不断发展，信息化教学改革已成为教育领域的重要趋势。建筑工程施工技术教学也需要顺应这一趋势，利用信息技术手段提高教学质量和效果。虚拟现实技术作为一种新兴的信息技术手段，具有直观性、互动性和沉浸式体验等优势，能够为建筑工程施工技术教学提供新的思路和方法。

四、基于虚拟现实技术的建筑工程施工技术教学创新模式构建

（一）虚拟施工环境的构建

构建虚拟施工环境是基于虚拟现实技术的建筑工程施工技术教学创新模式的核心。虚拟施工环境应包括建筑模型、施工设备、施工流程等元素，能够真实、准确地反映施工过程的实际情况。通过虚拟施工环境，学生可以身临其境地感受施工过程，了解施工技术和规范。

（二）教学内容的直观化展示

利用虚拟现实技术，可以将建筑工程施工技术的教学内容以直观化的方式展示出来。例如，通过三维模型展示建筑结构的构造和细节，通过动画演示施工过程的动态变化，通过交互操作让学生亲身体验施工操作等。这样可以使抽象的教学内容变得具体、生动，易于学生理解和掌握。

（三）互动式教学方式的实现

虚拟现实技术还可以实现互动式教学方式。在虚拟施工环境中，学生可以与虚拟对象进行交互操作，如选择施工工具、调整施工参数等。教师可以通过虚拟教学系统实时监控学生的学习情况，及时给予指导和反馈。这种互动式教学方式能够增强学生的学习体验和参与度，提高教学效果。

（四）沉浸式学习体验的提升

虚拟现实技术能够为学生提供沉浸式的学习体验。通过佩戴VR设备，学生可以身临其境地感受施工现场的氛围和情境，仿佛置身于真实的施工环境中。这种沉浸式学习体验能够激发学生的学习兴趣和积极性，使他们更加主动地参与到学习中来。

五、基于虚拟现实技术的建筑工程施工技术教学实施策略

（一）硬件与软件支持

实施基于虚拟现实技术的建筑工程施工技术教学需要相应的硬件和软件支持。硬件方面，需要配备高性能的计算机、VR设备等；软件方面，需要选择适合教学需求的虚拟现实软件和教学管理系统。同时，还需要建立稳定的网络环境，确保教学过程的顺利进行。

（二）教师培训与能力提升

教师需要具备相应的虚拟现实技术应用能力和教学能力。学校应组织教师参加虚拟现实技术的培训和学习，提高他们的技术水平和教学能力。同时，教师还可以通过参与教学研究和实践探索，不断积累教学经验，提升自己的教学水平。

（三）教学资源开发与整合

基于虚拟现实技术的建筑工程施工技术教学需要大量的教学资源支持。学校应鼓励教师开发和整合教学资源，如制作虚拟施工模型、编写教学课件、录制教学视频等。同时，还可以利用网络资源，共享优质的教学资源，丰富教学内容和形式。

（四）教学评估与反馈机制建立

建立科学合理的教学评估与反馈机制是确保基于虚拟现实技术的建筑工程施工技术教学效果的关键。教学评估应包括学生学习效果的评估、教师教学质量的评估以及教学资源的评估等方面。通过评估，可以及时发现教学中存在的问题和不足，为改进教学提供依据。同时，还应建立反馈机制，让学生和教师能够及时反馈教学过程中的意见和建议，促进教学的持续改进和优化。

结论

基于虚拟现实技术的建筑工程施工技术教学创新模式为传统教学模式带来了革命性的变革。通过构建虚拟施工环境、实现教学内容的直观化展示、互动式教学方式和沉浸式学习体验，该模式能够显著提高教学效果和学生的学习质量。通过采取相应的对策和措施，可以克服这些挑战，推动基于虚拟现实技术的建筑工程施工技术教学的广泛应用和发展。未来，随着虚拟现实技术的不断进步和完善，其在建筑工程施工技术教学中的应用前景将更加广阔。

参考文献

[1] 杨传光，周静. 关于建筑工程施工技术教学中BIM虚拟仿真技术的应用分析 [J]. 现代职业教育， 2018， （26）： 74.

[2] 杨春燕. BIM虚拟仿真技术在建筑工程施工技术教学中的应用 [J]. 电子技术与软件工程， 2017， （16）： 150.

作者简介：向程侃 1985.11 重庆市涪陵区 硕士研究生 高级实验师 主要研究方向是建筑工程施工技术的教学创新与智慧工地数字化转型