隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，信息技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用更加廣泛，與此同時(shí)，教育領(lǐng)域也發(fā)生了前所未有的變革，教育方式、教育手段及工具都出現(xiàn)了質(zhì)的變化。建筑專業(yè)以培養(yǎng)具有豐富理論知識(shí)與實(shí)際操作能力的建筑類人才為目標(biāo)，其涉及的學(xué)科內(nèi)容十分繁雜。傳統(tǒng)的建筑專業(yè)教學(xué)以理論教學(xué)為主，多通過開展理論課程來幫助學(xué)生扎實(shí)掌握建筑設(shè)計(jì)、施工制造及工程項(xiàng)目管理等知識(shí)，實(shí)踐教學(xué)課程比例則相對(duì)較少，且多以實(shí)體模型和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)為主。隨著社會(huì)的發(fā)展，這一教學(xué)模式已逐漸難以滿足日益增長(zhǎng)的教學(xué)需求，將人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新興前沿技術(shù)引入建筑專業(yè)實(shí)踐教學(xué)成為必然。

　　建筑學(xué)涉及風(fēng)景園林、土木工程、室內(nèi)設(shè)計(jì)及生態(tài)學(xué)等多個(gè)專業(yè)的內(nèi)容，是一門實(shí)踐性極強(qiáng)的學(xué)科，注重學(xué)生設(shè)計(jì)思維、實(shí)際操作能力的培養(yǎng)，但建筑專業(yè)實(shí)體教學(xué)環(huán)境建設(shè)受到場(chǎng)地資源的限制，工期長(zhǎng)、成本高，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，這些因素一直是建筑專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中難以逾越的障礙。隨著線上教學(xué)模式的發(fā)展，人們對(duì)建筑專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求逐漸發(fā)生變化，構(gòu)建更加智能化、自主化、強(qiáng)交互性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)成為該專業(yè)教學(xué)工作的重要任務(wù)之一，虛擬仿真技術(shù)的引入便可幫助人們有效解決這一問題。可以說，構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)是推動(dòng)建筑教育現(xiàn)代化、智能化，提高建筑類專業(yè)教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵途徑。

　　對(duì)建筑專業(yè)教學(xué)而言，構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)具有突出優(yōu)勢(shì)，具體表現(xiàn)如下。一是降低成本與風(fēng)險(xiǎn)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)主要利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Augmented Reality，簡(jiǎn)稱AR)等構(gòu)建一個(gè)現(xiàn)實(shí)與虛擬空間高度融合的虛擬仿真教學(xué)環(huán)境，學(xué)生可以在模擬環(huán)境中完成建筑規(guī)劃與設(shè)計(jì)、工程項(xiàng)目施工及流程管理等學(xué)習(xí)任務(wù)，無需真正參與建筑工程建造與施工，如此可以減少實(shí)際建材消耗，有效降低建筑專業(yè)實(shí)踐教學(xué)成本，減少可能發(fā)生的安全隱患。二是增強(qiáng)互動(dòng)體驗(yàn)感。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生可沉浸式體驗(yàn)虛擬環(huán)境，通過不同視角審視建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)效果，從而對(duì)其空間布局、色彩、光影效果等進(jìn)行優(yōu)化，這一環(huán)境甚至可模擬不同氣候條件下的建筑表現(xiàn)，為學(xué)生提供更全面的指導(dǎo)，大大增強(qiáng)學(xué)生與建筑設(shè)計(jì)的互動(dòng)性與直觀性。三是突破教學(xué)時(shí)空限制。傳統(tǒng)的實(shí)體模型與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)對(duì)師生學(xué)習(xí)時(shí)間與空間的限制較多，學(xué)生難以自由選擇教學(xué)地點(diǎn)與時(shí)間;構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)后，學(xué)生可以根據(jù)自己的意愿、時(shí)間安排等隨時(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)，虛擬環(huán)境下的教學(xué)活動(dòng)再也不受時(shí)空的約束。這一平臺(tái)的引入也大大提高了教育資源的均衡分配性，即便是教育資源不太豐富的地方，高校也可通過構(gòu)建平臺(tái)來為學(xué)生提供服務(wù)。四是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。學(xué)生可在虛擬環(huán)境中大膽嘗試一些獨(dú)特、新穎的設(shè)計(jì)理念與方案，即便效果不理想，也可通過數(shù)次調(diào)整優(yōu)化來使其更加接近預(yù)想，可見虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)可為建筑類專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐學(xué)習(xí)提供更多的試錯(cuò)機(jī)會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力與問題解決能力。

　　目前，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)已在很多高校中獲得了大力推廣，如清華、北大等高校均建設(shè)了國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室;華南理工大學(xué)建立了建筑全生命周期管理虛擬仿真(BIM)中心，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)完成建筑工程的建造實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可幫助學(xué)生完成常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中難以完成的任務(wù)，是對(duì)虛擬仿真、數(shù)據(jù)采集及性能模擬等項(xiàng)目的有效強(qiáng)化和內(nèi)容擴(kuò)展，充分體現(xiàn)了華南理工大學(xué)建筑專業(yè)的特色和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。但對(duì)大部分高校而言，構(gòu)建建筑專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)面臨較大的阻礙與困境，結(jié)合其他高校平臺(tái)建設(shè)的普遍經(jīng)驗(yàn)，可發(fā)現(xiàn)困境主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)。

　　一是技術(shù)與成本較高。開發(fā)高質(zhì)量的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)并不是一件簡(jiǎn)單的事，不僅需要成熟的軟件技術(shù)和硬件設(shè)施，而且需要高昂的成本投入，且信息技術(shù)更新十分迅速，高校需不斷投入資源以保持平臺(tái)技術(shù)的先進(jìn)性與兼容性，這對(duì)普通高校而言具有一定挑戰(zhàn)。二是平臺(tái)內(nèi)容開發(fā)難度較大。為滿足建筑專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)需求，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)要高度還原各種真實(shí)建筑場(chǎng)景，這便需要將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建材屬性、不同施工方案與過程等更具體的細(xì)節(jié)引入系統(tǒng)，這對(duì)開發(fā)者技術(shù)能力要求較高，如此復(fù)雜的內(nèi)容也會(huì)導(dǎo)致平臺(tái)建設(shè)周期更長(zhǎng)。三是師資培訓(xùn)缺乏。受到平臺(tái)技術(shù)先進(jìn)性的影響，教師也需不斷進(jìn)行學(xué)習(xí)以確保自身及時(shí)掌握新的技術(shù)工具，從而改善教學(xué)方法，以指導(dǎo)學(xué)生更好地完成虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。但一些高校很難及時(shí)跟進(jìn)技術(shù)發(fā)展，導(dǎo)致師資培訓(xùn)存在滯后。四是學(xué)生接受度與學(xué)習(xí)效果評(píng)估錯(cuò)位。部分學(xué)生的學(xué)習(xí)能力較差，對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的接受程度也較差，且如何準(zhǔn)確評(píng)估學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的教學(xué)效果也較難。五是平臺(tái)資源的整合與共享難度較大。為豐富平臺(tái)教學(xué)內(nèi)容，部分高校會(huì)對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)資源進(jìn)行跨學(xué)科、跨校乃至跨行業(yè)的整合與共享，但這一共享機(jī)制還未成熟，導(dǎo)致該平臺(tái)很難被廣泛應(yīng)用于各高校建筑專業(yè)教學(xué)過程。

　　在構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)時(shí)，高校應(yīng)重視以下要點(diǎn)。第一，平臺(tái)構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)整合。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建包括模型搭建、模塊設(shè)計(jì)、資源引入與整合，以及平臺(tái)建設(shè)等內(nèi)容，需要利用多種信息技術(shù)手段方可實(shí)現(xiàn)。如利用三維建模及云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析、建筑信息模型(Building Information Modeling，簡(jiǎn)稱BIM)等技術(shù)，可對(duì)虛擬環(huán)境的控制系統(tǒng)、場(chǎng)景模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，引入有關(guān)建筑材料、設(shè)備等虛擬物品的相關(guān)數(shù)據(jù)，確保虛擬環(huán)境中此類物品的參數(shù)及性能指標(biāo)與現(xiàn)實(shí)中相一致，再參考現(xiàn)實(shí)中不同建筑工程項(xiàng)目案例，構(gòu)建虛擬環(huán)境下的工程案例，模擬真實(shí)的工作流程、環(huán)境條件及可能發(fā)生的應(yīng)急處理情景等。利用VR、AR、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)可開發(fā)設(shè)置高度逼真的互動(dòng)環(huán)節(jié)，滿足學(xué)生對(duì)不同實(shí)驗(yàn)教學(xué)場(chǎng)景的需求。此外，平臺(tái)還應(yīng)利用接口協(xié)議實(shí)現(xiàn)CAD、PS、ID等多種建筑設(shè)計(jì)軟件的接入，確保這一平臺(tái)的兼容性與靈活性，力求打造一個(gè)高度逼真、功能豐富、強(qiáng)交互性的虛擬教學(xué)環(huán)境。

　　第二，課程體系與內(nèi)容設(shè)計(jì)。建筑專業(yè)教學(xué)課程體系設(shè)計(jì)應(yīng)遵循教學(xué)大綱，合理設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論與實(shí)踐教學(xué)的課程比例，如將理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程占比調(diào)整為1:1，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)理論的同時(shí)也能參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)，從而加深學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解。以建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)與施工管理等教學(xué)課程為例，教師也應(yīng)結(jié)合每堂課的理論教學(xué)內(nèi)容來制定相應(yīng)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以確保學(xué)生更好地融會(huì)貫通理論知識(shí)與實(shí)踐技能。

　　第三，教師技能培訓(xùn)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)對(duì)教師專業(yè)技能要求較高，為確保虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠成功實(shí)施，高校需要聘請(qǐng)對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)理解更深的人員開展專業(yè)教學(xué)，或?qū)Ρ拘＝處熯M(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，提升教師在虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境下的教學(xué)指導(dǎo)能力與教學(xué)效果，培養(yǎng)建筑專業(yè)人才。培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)涵蓋關(guān)于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念的理解、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基本操作技能、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)策略與方法、教師如何利用平臺(tái)創(chuàng)建新的虛擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景用于教學(xué)，以及如何整合多媒體教學(xué)資源、如何集成虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與學(xué)校現(xiàn)有教學(xué)管理系統(tǒng)等內(nèi)容。

　　第四，建立教學(xué)評(píng)價(jià)體系。引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目后，高校應(yīng)構(gòu)建更加科學(xué)合理的教學(xué)評(píng)價(jià)體系，如構(gòu)建多維度評(píng)價(jià)指標(biāo)，制定定量或定性評(píng)價(jià)方案，建立定期評(píng)估機(jī)制，實(shí)時(shí)分析平臺(tái)反饋結(jié)果等方法，可對(duì)學(xué)生理論知識(shí)掌握情況進(jìn)行評(píng)估，并對(duì)學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)中的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評(píng)估，從而激勵(lì)、敦促學(xué)生更好地提升創(chuàng)新思維、問題解決能力及團(tuán)隊(duì)合作能力。

　　總之，構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的必然選擇，能夠推動(dòng)建筑學(xué)科、行業(yè)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展與深刻變革。利用這一平臺(tái)，高校能夠培養(yǎng)出實(shí)踐能力更強(qiáng)、更加適應(yīng)未來行業(yè)發(fā)展需求的專業(yè)人才。但實(shí)際應(yīng)用中，高校仍需不斷克服技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、政策、師資培訓(xùn)等多個(gè)方面的挑戰(zhàn)，方可確保虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)真正發(fā)揮作用。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，社會(huì)教育理念也在持續(xù)更新，建筑專業(yè)中虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建將發(fā)揮越來越突出的作用，帶領(lǐng)中國(guó)建筑專業(yè)教育與行業(yè)發(fā)展實(shí)現(xiàn)升級(jí)。

        （作者李志超系廣西城市職業(yè)大學(xué)工程師）