虚拟现实技术在建筑施工安全教育培训中的应用效果评估

一、引言

建筑施工行业作业环境复杂、危险因素众多，每年因安全事故导致大量人员伤亡和财产损失。传统的安全教育培训多依赖于课堂讲授、观看视频、现场演示等方式，虽有一定成效，但存在培训场景单一、学员参与度不高、风险体验不真实等局限性。虚拟现实技术凭借其沉浸感、交互性和构想性优势，能够创建高度逼真的建筑施工虚拟场景，让学员身临其境地感受安全风险，模拟应对突发事件，为建筑施工安全教育培训开辟了新方向。深入研究其应用效果，对提升建筑施工安全管理水平具有重要现实意义。

二、虚拟现实技术在建筑施工安全教育培训中的应用模式

（一）构建虚拟施工场景

1.精准还原施工现场

依据真实建筑施工项目蓝图，利用 3D 建模软件构建涵盖建筑结构、机械设备、临时设施等在内的精细虚拟施工现场。从基础开挖、主体施工到装饰装修各个阶段，详细呈现不同施工工艺、流程及复杂作业环境。例如，在模拟高层建筑施工时，精确展现塔吊吊运物料、施工电梯运行、高空脚手架搭建等场景，使学员对施工全貌有直观认识。

2.模拟特殊施工环境与工况

针对如深基坑、隧道、高耸结构等具有高危险性的特殊施工部位，利用 VR 技术创设极端条件下的虚拟环境，像暴雨后深基坑积水、隧道内瓦斯泄漏、强风下高耸结构晃动等场景，让学员熟悉罕见但致命的危险状况，提前做好应对准备。

（二）安全风险模拟与交互体验

1.多样化风险场景呈现

在虚拟场景中植入各类常见安全事故诱因，如未正确佩戴安全帽被高空坠物击中、违规操作电焊机引发火灾、在不稳定边坡下方作业遭遇坍塌等。通过设置不同触发条件，让学员多次 “亲身经历” 事故发生瞬间，深刻体会违规行为带来的惨痛后果。

2.互动式风险应对训练

学员在虚拟环境遭遇风险时，可借助手柄、体感设备等与场景交互，尝试采取如紧急制动设备、疏散人群、使用消防器材等应对措施。系统实时反馈操作正误，引导学员掌握正确处置方法，提升应急反应能力。

（三）培训课程定制与个性化学习

1.分层级培训内容设计

根据建筑施工人员岗位层级，如一线工人、班组长、项目经理等，定制专属 VR 培训课程。一线工人侧重于基础安全操作规程、个人防护装备使用；班组长聚焦于班组作业协调、现场安全监督；项目经理着眼于整体安全规划、事故应急预案制定等，满足不同层次需求。

2.学习进度跟踪与智能辅导

VR 培训系统记录学员操作轨迹、答题情况等学习数据，分析学习习惯与知识薄弱点，为学员推送针对性强化训练内容，实现个性化学习指导，确保培训效果最大化。

（四）多平台融合拓展培训途径

1.移动端 VR 便捷培训

开发适配移动端的 VR 应用程序，学员利用智能手机搭配简易 VR 眼镜，随时随地开启轻量化安全培训，打破时间、空间限制，尤其适用于零散时间学习或远程项目培训。

2.与在线学习平台整合

将 VR 培训模块嵌入建筑企业在线学习平台，与理论课程、文档资料等有机结合，学员完成 VR 实践训练后可即时查阅相关理论知识深化理解，形成线上线下一体化培训生态。

三、虚拟现实技术在建筑施工安全教育培训中的应用效果评估方法

（一）知识掌握程度评估

1.理论考核对比

在学员接受 VR 培训前后，分别组织涵盖建筑施工安全法规、操作规程、事故预防等内容的理论知识笔试。对比前后成绩变化，分析 VR 培训对学员安全理论知识储备的提升效果。例如，对某建筑公司两个施工班组分别采用传统培训与 VR 培训，培训后 VR 培训班组理论平均成绩较传统培训班组高出 15 分，表明 VR 培训有助于知识强化。

2.知识问答互动测试

在 VR 培训过程中，适时弹出安全知识问答弹窗，要求学员即时作答，检验学员对刚接触的风险场景、应对措施等知识的即时理解与掌握程度，培训系统记录答题准确率，为后续培训优化提供依据。

（二）技能提升效果评估

1.实操模拟考核

搭建与虚拟场景对应的实操考核场地，模拟如灭火器使用、急救包扎、安全设备安装等实际操作场景，学员完成 VR 培训后在此进行实操考核，对比培训前后操作熟练度、规范度提升情况。如在急救包扎考核中，VR 培训后学员平均包扎时间缩短 2 分钟，且包扎手法更符合标准，彰显 VR 培训对技能提升的促进作用。

2.应急反应时间监测

在 VR 风险场景模拟中，利用系统内置计时器，精准记录学员从风险发生到采取首次有效应对措施的时间间隔，多次测试取平均值。随着培训深入，学员应急反应时间逐渐缩短，直观反映 VR 培训对应急处置能力的锻炼效果。

（三）安全意识转变评估

1.安全态度问卷调查

培训前后发放包含对安全重要性认知、违规行为态度、自我安全防护意愿等问题的问卷，采用李克特量表量化学员态度。对比结果显示，VR 培训后学员对安全重视程度评分均值从 3.5 提升至 4.2（满分 5 分），表明学员安全意识显著增强。

2.风险识别能力观察

在虚拟场景漫游及实际施工现场观察学员对潜在安全风险的识别敏锐度，如能否主动指出未防护的洞口、违规堆放的物料等。VR 培训后学员识别风险点数量平均增加 3 - 4 个，体现其风险防范意识的提高。

（四）培训满意度调查

1.学员主观评价收集

培训结束后，组织学员填写满意度调查问卷，涵盖 VR 场景逼真度、培训内容趣味性、操作便捷性、学习收获等方面，以 1 - 5 分评价并收集意见建议。统计结果显示，超 学员给予 4 分及以上评价，肯定了 VR 培训体验。

2.培训师反馈汇总

培训师全程参与 VR 培训指导，从教学实施角度反馈学员学习积极性、知识技能掌握难点、系统稳定性等问题，与学员评价互补，为全面优化 VR 培训提供多视角依据。

四、虚拟现实技术在建筑施工安全教育培训中存在的问题与改进策略

（一）存在的问题

1.技术设备成本较高

高质量 VR 硬件设备，如高端头显、动作捕捉设备、图形工作站等采购成本不菲，软件研发与场景建模也需投入大量人力、财力，对于中小建筑企业而言，资金压力较大，制约了 VR 技术推广。

2.内容更新滞后

建筑施工工艺、设备不断革新，新的安全风险随之产生，但 VR 培训内容更新速度难以跟上行业变化。部分现有 VR 场景仍停留在传统施工模式，无法满足新型施工技术如装配式建筑、智能建造等安全培训需求。

3.长时间使用易产生不适

学员长时间佩戴 VR 设备，可能出现头晕、恶心、视觉疲劳等症状，影响培训连续性与效果，尤其在高强度集中培训时，不适症状更为突出。

（二）改进策略

1.多元化降低成本

鼓励设备租赁，建筑企业按培训周期租赁 VR 设备，减少一次性购置支出；推动行业协会、政府部门牵头联合开发通用 VR 培训软件与基础场景模型，供企业免费或低成本共享使用，分摊研发成本。

五、结论

虚拟现实技术在建筑施工安全教育培训中的应用为提升行业安全水平展现出巨大潜力。通过多样化的应用模式，显著提升了学员知识技能、安全意识，优化了培训体验。尽管目前存在成本、内容更新、使用体验等问题，但借助针对性改进策略，有望逐步克服。未来，随着 VR 技术持续发展与建筑行业深度融合，将推动建筑施工安全教育培训迈向新高度，为建筑工人生命安全筑牢坚实防线，助力建筑行业安全、稳健发展。

参考文献：

[1] 张明，王辉。虚拟现实技术在建筑施工安全培训中的实践应用 [J]. 建筑技术开发，2022 （15）：121-123.

[2] 李华，陈悦。基于虚拟现实的建筑施工高处作业安全培训效果研究 [J]. 中国安全生产科学技术，2021 （08）：167-172.