信息化技术在建筑教学改革中的应用研究

摘要：信息化技术在建筑教学改革中扮演着愈发重要的角色。该文探讨了信息化技术，如虚拟现实（VR）、建筑信息模型（BIM）、增强现实（AR）以及大数据和人工智能（AI）等，在建筑教学改革中的应用，旨在为建筑教学改革提供科学依据，全面推动教育质量的提升。

关键词：信息化技术；建筑专业；建筑教学；教学改革

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2025）08-0129-03

开放科学（资源服务） 标识码（OSID）

0 引言

随着信息技术的迅猛发展，各行各业正经历着数字化转型，教育领域亦不例外。信息化技术为建筑专业教学改革带来了新的机遇与挑战。虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、建筑信息模型（BIM）以及大数据和人工智能（AI）等技术的应用，正在逐步改变传统的建筑教学模式[1]。传统的建筑教学模式主要以课堂讲授和纸质教材为主，难以满足学生对复杂建筑结构和设计理念的直观理解需求。信息化技术的引入使教师可以通过虚拟仿真、三维建模和智能分析等手段，帮助学生更直观、更全面地掌握建筑知识。例如，VR技术可以模拟真实的建筑环境，让学生在虚拟世界中进行设计和施工操作；BIM技术则能够实现建筑全生命周期的管理，使学生了解从设计到运营的全过程。因此，深入研究信息化技术在建筑教学改革中的应用显得尤为重要。本文旨在探讨信息化技术在建筑教学改革中的应用现状、面临的挑战及未来发展趋势，通过分析当前信息化技术在建筑教学中的应用情况，提出相应的教学改革措施，为建筑教学研究提供参考，推动建筑教育的持续创新。

1 虚拟现实（VR） 技术在建筑教学改革中的应用

虚拟现实（Virtual Reality， VR） 技术通过计算机生成逼真的虚拟环境，使用户能够沉浸其中并与之互动。用户可以利用头戴式显示器（HMD）、数据手套、运动捕捉设备等硬件，以及三维建模、实时渲染等软件，体验逼真的虚拟环境。VR技术可以应用于建筑设计和施工模拟，帮助学生在虚拟环境中进行设计操作和施工演练，从而更直观地理解建筑结构和空间布局。传统的建筑教学主要依赖二维图纸和模型，学生难以全面理解复杂的建筑结构和空间布局[2]。而VR技术能够创建三维虚拟模型，使学生可以在虚拟环境中自由漫游，观察建筑的各个细节。这种沉浸式体验不仅提高了学生的学习兴趣，还增强了他们对建筑空间的直观理解。例如，学生可以通过VR技术进入虚拟建筑，观察不同房间的布局、结构和材料，甚至可以模拟不同的光照和天气条件，了解其对建筑设计的影响。以建筑设计与施工课程为例，教师可以引入VR技术，在课程的设计阶段，首先利用BIM软件创建建筑的三维模型，然后将模型导入VR系统。学生通过佩戴VR头戴式显示器，进入虚拟建筑环境，进行设计和施工模拟（见图1） 。

在建筑设计阶段，学生可以在虚拟环境中进行建筑设计操作，如添加或修改墙体、门窗、家具等，并实时观察设计效果，从而更直观地理解建筑空间的布局和结构，提升设计的合理性与创新性。在施工模拟阶段，学生可以在虚拟环境中进行施工操作，例如模拟墙体的砌筑、钢筋的绑扎、混凝土的浇筑等施工过程，以了解施工的具体步骤和技术要求，进而提高实践能力和操作技能。此外，教师还可以利用VR技术安排虚拟参观环节，引导学生参观国内外著名建筑，如北京故宫、巴黎埃菲尔铁塔、纽约帝国大厦等，以帮助学生领略不同的建筑风格和设计理念[3]。通过这些应用，学生对建筑设计与施工的理解得以加深，实践能力和创新意识得到增强，从而有效提升了教学效果。

2 建筑信息模型（BIM） 技术在建筑教学改革中的应用

建筑信息模型（Building Information Modeling， BIM） 是一种基于三维数字技术的建筑设计与管理方法。BIM技术通过创建和管理建筑物的数字模型，集成建筑的几何信息、物理特性和功能数据，涵盖建筑全生命周期的各个阶段，包括设计、施工、运营和维护。在建筑教学改革中，教师可以运用BIM技术帮助学生全面了解建筑项目的各个阶段。以建筑专业的建筑信息模型与应用课程为例，教师可以基于BIM技术优化教学效果。课程内容分为理论讲解和实践操作两部分。在理论讲解部分，教师可以介绍BIM技术的基本概念、发展历程、应用前景等[4]。在实践操作部分，学生可以利用BIM软件进行建筑的三维建模、设计优化、施工模拟、进度管理等操作。此外，教师还可以安排项目实践环节，让学生分组进行实际项目的BIM建模和应用，以办公楼项目为例，涵盖从设计到施工再到运营的全过程。在项目实践中，学生可以利用BIM软件进行建筑的三维建模、碰撞检测、能效分析等，以优化设计方案；在施工阶段进行施工模拟和进度管理，掌握施工的关键技术和操作要点；在运营阶段进行建筑的维护和管理，制定维护计划，并进行设备的检查和维修。通过BIM技术的应用，学生对建筑项目各个阶段的理解得以加深，实践能力得到增强。同时，学生在项目实践中能够将理论知识与实际操作相结合，全面掌握BIM技术的应用。

3 在线教育平台在建筑教学改革中的应用

根据平台的服务对象和内容，在线教育平台可以分为以下几种类型，以使逻辑更清晰：1） 综合性在线教育平台：如Coursera、edX等，这些平台提供广泛的课程选择，其中也包括建筑专业的课程。2） 专业性在线教育平台：如Udacity、LinkedIn Learning等，这些平台专注于特定领域，提供建筑设计、施工管理等方面的专业课程。3） 高校自建在线教育平台：目前，许多高校如清华大学（学堂在线） 、北京大学（MOOC平台） 等，都建立了自己的在线教育平台，提供本校的课程资源，方便学生在线学习。

在线教育平台在建筑教学中的优势主要体现在以下几个方面：1） 灵活性：在线教育平台打破了时间和地域的限制，学生可以根据自己的时间安排进行学习。例如，在建筑设计基础课程中，教师可以将课程视频、课件、作业等上传到在线平台，学生可以随时随地进行学习。2） 资源丰富：在线平台可以提供多样的教学资源，如视频讲解、课件、案例分析、设计图纸、参考文献等。学生可以根据自己的需求查阅相关资源，进行自主学习。3） 互动性：在线平台通常设有讨论区、在线答疑等功能，方便学生与教师和同学进行互动交流。例如，学生可以在讨论区提出问题，与教师和同学进行讨论，也可以在线上与教师进行实时沟通，解答学习中的疑问。4） 个性化学习：在线平台可以根据学生的学习数据，推荐个性化的学习内容和学习路径。例如，平台可以根据学生的学习进度、作业成绩等，推荐相关的学习资源和练习题，帮助学生进行有针对性的学习。

以建筑设计基础课程为例，教师在在线教育平台上设计了完整的课程内容，包括视频讲解、课件、作业和考试等。每个知识点都有详细的视频讲解，学生可以反复观看，深入理解。课件和作业也都上传到平台上，学生可以随时下载学习和完成作业。此外，教师在平台上上传了大量的教学资源，如建筑设计的案例分析、设计图纸、参考文献等，供学生随时查阅和自主学习。学生也可以上传自己的设计作品，与同学和教师分享交流，互相学习。平台设置的讨论区和在线答疑功能，为学生提供了与教师和同学交流的平台，教师可以通过在线答疑，及时解答学生的疑问，帮助学生解决学习中的问题。例如，某学生在设计过程中遇到结构布局的问题，通过讨论区提出问题后，教师和其他同学积极参与讨论，提供了多种解决方案，最终帮助该学生解决了问题。

疫情期间，课程可以采用远程教学模式。教师通过在线平台进行直播授课，学生可以在任何地方通过互联网参与课程学习。直播授课过程中，教师可以与学生进行实时互动，回答学生的问题，增强教学效果。在建筑施工安全课程中，可以采用“线上+线下”的混合式教学模式，利用山东省高等学校在线开放课程平台、雨课堂和QQ群等工具，进行课前导学、在线学习、作业测验和总结反馈。这种模式不仅提高了学生的自主学习能力，还通过实时互动和反馈，增强了教学效果[5]。在房屋建筑学课程中，教师可以通过腾讯课堂进行在线直播，结合建筑云课堂和学校课程中心的MOOC资源，提供全面的教学内容和课后作业。学生可以通过在线平台观看视频讲解、参与讨论和提交作业，教师则通过平台监控学习进度，及时提供指导和帮助。这些案例表明，在线教育平台在建筑教学中不仅提高了教学效率，还促进了学生的自主学习和互动交流[6]。

4 增强现实（AR） 技术在建筑教学改革中的应用

增强现实（Augmented Reality， AR） 技术能够将虚拟信息与真实世界巧妙融合。通过智能手机、平板电脑、AR眼镜等设备，AR技术将计算机生成的图像、声音、视频等虚拟信息叠加到现实环境中，丰富了用户对现实世界的感知体验。在建筑教学领域，AR技术广泛应用于建筑设计、施工模拟和现场教学等多个场景。

以建筑施工技术课程为例，在课程设计中，教师充分利用AR技术，将建筑施工的各个环节进行虚拟化处理。首先，教师使用BIM软件创建建筑的三维模型，随后将该模型导入AR系统。学生只需通过智能手机或平板电脑扫描施工现场的二维码，即可在设备屏幕上看到虚拟建筑模型与现实环境的完美叠加。在施工模拟环节，学生借助AR设备可以身临其境地查看虚拟的施工过程。例如，学生可以在AR环境中模拟钢筋的绑扎过程，深入了解钢筋的规格、数量和绑扎方法；同时，也可以模拟混凝土的浇筑过程，掌握混凝土的配比、浇筑顺序和养护技巧。这种教学方式使学生在虚拟环境中进行施工操作，有效提升了他们的实践能力和操作技能[7]。在现场教学环节，教师带领学生深入建筑工地，利用AR设备进行现场讲解和演示。教师通过AR眼镜，将虚拟的建筑结构叠加到正在施工的建筑上，生动直观地向学生讲解各个结构的功能和施工方法。例如，教师可以在实际建筑的基础上，叠加虚拟的钢结构框架，详细阐述钢结构的安装方法和注意事项。学生通过AR设备，能够更加直观地理解建筑结构和施工过程，从而显著提高学习效果。通过AR技术的应用，学生对建筑设计和施工过程的理解更加深入。在课程中，学生能够将理论知识与实际操作相结合，全面掌握建筑施工的关键技术和操作要点。

5 大数据与人工智能（AI） 在建筑教学中的应用

大数据技术是指对海量数据进行采集、存储、分析和处理，从中提取有价值的信息和知识的技术。而人工智能（AI） 技术则通过模拟人类智能，实现机器学习、自然语言处理和图像识别等功能。在建筑教学改革中，大数据和AI技术发挥着举足轻重的作用，它们可以应用于个性化学习、智能评估和教学优化等多个方面。

以建筑专业的建筑设计与分析课程为例：1） 个性化学习：教师可以利用大数据技术收集学生的学习数据，如学习进度、作业成绩、学习偏好等，并借助AI技术分析学生的学习行为和学习特征，为学生提供量身定制的学习建议和学习资源。例如，系统可以根据学生的学习情况，推荐难度适中的练习题或相关的学习资料。2） 智能评估：AI系统可以自动评估学生的设计图纸和文字作业，并提供详尽的评估报告和改进建议。例如，系统能够识别图纸中不符合规范的地方，或分析文字作业的逻辑性和完整性。3） 教学优化：教师可以利用大数据技术分析学生的学习数据（如考试成绩、作业完成情况等） 以及课程资源的使用情况（如视频观看时长、课件下载量等） ，从而发现教学中存在的问题，并及时进行改进。例如，若大部分学生在某个知识点上都存在困难，教师可考虑调整教学内容或教学方法。

6 结束语

本文深入探讨了信息化技术在建筑教学改革中的应用，详细分析了VR、BIM、AR、在线教育平台、大数据和AI等技术的应用案例，并展望了未来的发展趋势。信息化技术在建筑教学中的应用不仅是技术手段的革新，更是教育理念的深刻变革。通过引入VR、BIM、AR等先进技术，教学过程变得更加生动、直观，学生的学习体验得到极大提升，他们对复杂的建筑概念有了更深入的理解。在建筑专业教学改革中，教师的角色也在悄然发生变化，从传统的知识传授者转变为学习的引导者、支持者。信息化技术的应用使教学资源更加丰富多样，教学方式更加灵活多变，学生可以根据自己的兴趣和进度进行个性化学习。大数据、人工智能技术的引入为教学评估和优化提供了科学依据，使得教学效果更加显著。随着信息技术的不断发展，信息化技术将为建筑教学改革带来更多可能性，推动建筑教育迈向高质量发展之路。

参考文献：

[1] 徐金欣.信息化技术在建筑教学改革中的应用研究[J].中外企业家，2019（29）：180.

[2] 尹维玲，李旭.信息化技术在建筑设计类课程教学中的应用研究 ：以临沂大学建筑学专业教学为例[J].高教学刊，2019（18）：112-114.

[3] 刘芳，杨晓青.信息化技术在建筑教学改革中的应用探索[J].居舍，2019（26）：188.

[4] 武彩霞，刘媛媛，沈小燕.信息化技术在 “自动化生产线技术应用” 教学改革中的应用与研究[J].现代职业教育，2019（22）：54-55.

[5] 李龙.信息化技术在建筑类课程教学改革中的应用研究[J].城市建筑，2019，16（11）：44-45.

[6] 陶然，裴斐，朱鹤.高职建筑装饰工程技术专业课程教学中信息化技术的研究与应用[J].职业技术，2020，19（2）：77-80.

[7] 祁丽丽，田立臣，杨玉光，等.信息化技术在建筑教学改革中的应用探讨[J].城市建筑，2019，16（17）：33-34.

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