隨著社會的飛速發(fā)展，信息技術在各領域的應用更加廣泛，與此同時，教育領域也發(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)具有豐富理論知識與實際操作能力的建筑類人才為目標，其涉及的學科內(nèi)容十分繁雜。傳統(tǒng)的建筑專業(yè)教學以理論教學為主，多通過開展理論課程來幫助學生扎實掌握建筑設計、施工制造及工程項目管理等知識，實踐教學課程比例則相對較少，且多以實體模型和現(xiàn)場實習為主。隨著社會的發(fā)展，這一教學模式已逐漸難以滿足日益增長的教學需求，將人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)等新興前沿技術引入建筑專業(yè)實踐教學成為必然。

　　建筑學涉及風景園林、土木工程、室內(nèi)設計及生態(tài)學等多個專業(yè)的內(nèi)容，是一門實踐性極強的學科，注重學生設計思維、實際操作能力的培養(yǎng)，但建筑專業(yè)實體教學環(huán)境建設受到場地資源的限制，工期長、成本高，存在一定的安全風險，這些因素一直是建筑專業(yè)實驗教學中難以逾越的障礙。隨著線上教學模式的發(fā)展，人們對建筑專業(yè)實驗教學的需求逐漸發(fā)生變化，構建更加智能化、自主化、強交互性的實驗教學平臺成為該專業(yè)教學工作的重要任務之一，虛擬仿真技術的引入便可幫助人們有效解決這一問題。可以說，構建虛擬仿真實驗教學平臺是推動建筑教育現(xiàn)代化、智能化，提高建筑類專業(yè)教學質(zhì)量的關鍵途徑。

　　對建筑專業(yè)教學而言，構建虛擬仿真實驗教學平臺具有突出優(yōu)勢，具體表現(xiàn)如下。一是降低成本與風險。虛擬仿真實驗教學平臺主要利用虛擬現(xiàn)實技術(Virtual Reality，簡稱VR)、增強現(xiàn)實技術(Augmented Reality，簡稱AR)等構建一個現(xiàn)實與虛擬空間高度融合的虛擬仿真教學環(huán)境，學生可以在模擬環(huán)境中完成建筑規(guī)劃與設計、工程項目施工及流程管理等學習任務，無需真正參與建筑工程建造與施工，如此可以減少實際建材消耗，有效降低建筑專業(yè)實踐教學成本，減少可能發(fā)生的安全隱患。二是增強互動體驗感。在實驗教學中，學生可沉浸式體驗虛擬環(huán)境，通過不同視角審視建筑工程項目設計效果，從而對其空間布局、色彩、光影效果等進行優(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)，為學生提供更全面的指導，大大增強學生與建筑設計的互動性與直觀性。三是突破教學時空限制。傳統(tǒng)的實體模型與現(xiàn)場實習對師生學習時間與空間的限制較多，學生難以自由選擇教學地點與時間;構建虛擬仿真實驗教學平臺后，學生可以根據(jù)自己的意愿、時間安排等隨時進行學習，虛擬環(huán)境下的教學活動再也不受時空的約束。這一平臺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，高校也可通過構建平臺來為學生提供服務。四是培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。學生可在虛擬環(huán)境中大膽嘗試一些獨特、新穎的設計理念與方案，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想，可見虛擬仿真實驗教學平臺可為建筑類專業(yè)學生的實踐學習提供更多的試錯機會，培養(yǎng)學生創(chuàng)造力與問題解決能力。

　　目前，虛擬仿真實驗教學平臺已在很多高校中獲得了大力推廣，如清華、北大等高校均建設了國家級虛擬仿真實驗室;華南理工大學建立了建筑全生命周期管理虛擬仿真(BIM)中心，利用計算機技術完成建筑工程的建造實驗教學，可幫助學生完成常規(guī)實驗教學中難以完成的任務，是對虛擬仿真、數(shù)據(jù)采集及性能模擬等項目的有效強化和內(nèi)容擴展，充分體現(xiàn)了華南理工大學建筑專業(yè)的特色和技術優(yōu)勢。但對大部分高校而言，構建建筑專業(yè)虛擬仿真實驗教學平臺面臨較大的阻礙與困境，結(jié)合其他高校平臺建設的普遍經(jīng)驗，可發(fā)現(xiàn)困境主要表現(xiàn)為以下幾點。

　　一是技術與成本較高。開發(fā)高質(zhì)量的虛擬仿真實驗平臺并不是一件簡單的事，不僅需要成熟的軟件技術和硬件設施，而且需要高昂的成本投入，且信息技術更新十分迅速，高校需不斷投入資源以保持平臺技術的先進性與兼容性，這對普通高校而言具有一定挑戰(zhàn)。二是平臺內(nèi)容開發(fā)難度較大。為滿足建筑專業(yè)學生學習需求，虛擬仿真實驗平臺建設要高度還原各種真實建筑場景，這便需要將建筑結(jié)構設計、建材屬性、不同施工方案與過程等更具體的細節(jié)引入系統(tǒng)，這對開發(fā)者技術能力要求較高，如此復雜的內(nèi)容也會導致平臺建設周期更長。三是師資培訓缺乏。受到平臺技術先進性的影響，教師也需不斷進行學習以確保自身及時掌握新的技術工具，從而改善教學方法，以指導學生更好地完成虛擬實驗項目。但一些高校很難及時跟進技術發(fā)展，導致師資培訓存在滯后。四是學生接受度與學習效果評估錯位。部分學生的學習能力較差，對虛擬仿真實驗的接受程度也較差，且如何準確評估學生在虛擬實驗項目中的教學效果也較難。五是平臺資源的整合與共享難度較大。為豐富平臺教學內(nèi)容，部分高校會對虛擬實驗資源進行跨學科、跨校乃至跨行業(yè)的整合與共享，但這一共享機制還未成熟，導致該平臺很難被廣泛應用于各高校建筑專業(yè)教學過程。

　　在構建虛擬仿真實驗教學平臺時，高校應重視以下要點。第一，平臺構建的關鍵技術整合。虛擬仿真實驗教學平臺的構建包括模型搭建、模塊設計、資源引入與整合，以及平臺建設等內(nèi)容，需要利用多種信息技術手段方可實現(xiàn)。如利用三維建模及云計算、大數(shù)據(jù)分析、建筑信息模型(Building Information Modeling，簡稱BIM)等技術，可對虛擬環(huán)境的控制系統(tǒng)、場景模型進行設計，引入有關建筑材料、設備等虛擬物品的相關數(shù)據(jù)，確保虛擬環(huán)境中此類物品的參數(shù)及性能指標與現(xiàn)實中相一致，再參考現(xiàn)實中不同建筑工程項目案例，構建虛擬環(huán)境下的工程案例，模擬真實的工作流程、環(huán)境條件及可能發(fā)生的應急處理情景等。利用VR、AR、機器學習等技術可開發(fā)設置高度逼真的互動環(huán)節(jié)，滿足學生對不同實驗教學場景的需求。此外，平臺還應利用接口協(xié)議實現(xiàn)CAD、PS、ID等多種建筑設計軟件的接入，確保這一平臺的兼容性與靈活性，力求打造一個高度逼真、功能豐富、強交互性的虛擬教學環(huán)境。

　　第二，課程體系與內(nèi)容設計。建筑專業(yè)教學課程體系設計應遵循教學大綱，合理設計基礎理論與實踐教學的課程比例，如將理論與實驗教學課程占比調(diào)整為1:1，讓學生在學習理論的同時也能參與實驗教學，從而加深學生對課程內(nèi)容的理解。以建筑工程項目設計與施工管理等教學課程為例，教師也應結(jié)合每堂課的理論教學內(nèi)容來制定相應的虛擬仿真實驗項目，以確保學生更好地融會貫通理論知識與實踐技能。

　　第三，教師技能培訓。虛擬仿真實驗教學平臺對教師專業(yè)技能要求較高，為確保虛擬仿真實驗教學能夠成功實施，高校需要聘請對虛擬仿真實驗教學理解更深的人員開展專業(yè)教學，或?qū)Ρ拘＝處熯M行技術培訓，提升教師在虛擬實驗教學環(huán)境下的教學指導能力與教學效果，培養(yǎng)建筑專業(yè)人才。培訓內(nèi)容應涵蓋關于虛擬仿真實驗教學理念的理解、虛擬仿真實驗平臺的基本操作技能、虛擬仿真實驗教學策略與方法、教師如何利用平臺創(chuàng)建新的虛擬實驗場景用于教學，以及如何整合多媒體教學資源、如何集成虛擬仿真實驗平臺與學校現(xiàn)有教學管理系統(tǒng)等內(nèi)容。

　　第四，建立教學評價體系。引入虛擬仿真實驗教學項目后，高校應構建更加科學合理的教學評價體系，如構建多維度評價指標，制定定量或定性評價方案，建立定期評估機制，實時分析平臺反饋結(jié)果等方法，可對學生理論知識掌握情況進行評估，并對學生在虛擬實驗中的學習成果進行評估，從而激勵、敦促學生更好地提升創(chuàng)新思維、問題解決能力及團隊合作能力。

　　總之，構建虛擬仿真實驗教學平臺是順應時代發(fā)展的必然選擇，能夠推動建筑學科、行業(yè)實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展與深刻變革。利用這一平臺，高校能夠培養(yǎng)出實踐能力更強、更加適應未來行業(yè)發(fā)展需求的專業(yè)人才。但實際應用中，高校仍需不斷克服技術、經(jīng)濟、政策、師資培訓等多個方面的挑戰(zhàn)，方可確保虛擬仿真實驗教學平臺真正發(fā)揮作用。隨著現(xiàn)代信息技術水平的不斷進步，社會教育理念也在持續(xù)更新，建筑專業(yè)中虛擬仿真實驗教學平臺的構建將發(fā)揮越來越突出的作用，帶領中國建筑專業(yè)教育與行業(yè)發(fā)展實現(xiàn)升級。

        （作者李志超系廣西城市職業(yè)大學工程師）