基于VR的钢结构设计原理教学探讨

李明,刘栩邑

沈阳建筑大学 土木工程学院，辽宁 沈阳，110168

摘要：本文将VR技术应用于钢结构教学，通过VR技术实现理论深入浅出的讲解，使学生易于掌握钢结构的理论，并展示了部分VR视觉传达图片，最后对存在的问题进行了探讨。

关键词：VR；钢结构；教学；视觉传达

土木工程专业的学生众多，而《钢结构》是土木工程专业学生的一门必修的骨干学科基础课，也是相关专业的选修或必修课。因此，《钢结构》课程的用户量很大。本门课程教学的目的是使学生掌握钢结构材料、构件和连接的基础知识，熟悉一些常用钢结构构件的计算原理，并能按有关专业规范或规程初步进行一般钢结构的整体设计、截面计算和构造处理。为学生从事钢结构设计和施工等方向的工作奠定基础。传统的教学方法都是基于老师讲授、板书和PPT演示，学生学习比较枯燥，兴趣低，并且对于构造复杂的结构，学生理解难度大。因此，如果能够将VR技术融入到《钢结构》课程建设中，使学生在学习时，有身临其境的感觉，这样可以大大提高学生学习的兴趣，降低学生学习的难度。但目前有关该方面的文献还较少，徐淳等"钢结构施工技术"课程教学中，采用了VR实训过程，分析了VR技术在高等学校职业教育领域的问题，取得了良好的效果[1]。为此，笔者对此进行了研究。

1 VR技术

所谓VR(Virtual Reality）技术，即虚拟现实技术，又称灵境技术，是20世纪发展起来的一项全新的实用技术。虚拟现实是指虚拟和现实相互结合。从理论上来讲，虚拟现实技术（VR）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，使用户沉浸到该环境中。虚拟现实技术就是利用现实生活中的数据，通过计算机技术产生的电子信号，将其与各种输出设备结合使其转化为能够让人们感受到的现象，这些现象可以是现实中真真切切的物体，也可以是我们肉眼所看不到的物质，通过三维模型表现出来。因为这些现象不是我们直接所能看到的，而是通过计算机技术模拟出来的现实中的[2-4]。

2 VR技术在《钢结构》课程讲述中的应用

钢结构课程包括钢结构设计原理和建筑钢结构两部分。本研究仅针对钢结构设计原理开展。钢结构设计原理部分讲述内容主要包括钢结构的连接、轴心受力构件、受弯构件和压（拉）弯构件的设计原理和设计方法。由于是理论部分内容较多，易使学生感到枯燥。在讲解的过程，融入VR技术，从构件连接的破坏视觉传达，可以起到深入浅出的作用。另外，在课程讲授时，实现手机端和电脑端的操作，使学生在听课时，不再仅仅是听众的角色，而是通过手机端参与到课程的互动中，从而使学生的学习生动有趣，并且增强了对实际工程理解，即通过课堂学习也可实现工程经验的积累。图1~图2位为部分视觉传达图片。

图1 钢结构厂房格构柱视频截图	图2 钢结构的吊装视频截图

3 学生反馈

通过实际教学，调研了学生对“基于VR的钢结构设计原理教学”效果的反馈，共发出了98份问卷，返回98份问卷，均对该种教学方法给予了认可，认为该种教学方法深入浅出，更加符合当代大学生的学习习惯。

4 结论与展望

（1）基于VR的钢结构教学，通过融入视觉传达，可以使学生深入浅出的掌握课程内容，是一种较好的教学手段，在未来的教学手段中建议多融入该种方法。

（2）VR视频制作投入成本工作量较大，单独依赖于单一高校难以实现高质量的课程建设，建议多高校共同研发制作，共同使用，通过资源共享降低成本，实现共赢。

（3）学校应在政策上多鼓励教师开展该方面的研究和制作课件，并应用于课堂教学，以达到更好的教学效果。

参考文献

[1]陈天仑.AR和VR技术在数字博物馆的应用研究[J].数字通信世界,2022(04):81-83.

[2]张誉馨.俄罗斯虚拟现实产业发展状况探究[J].俄罗斯学刊,2022,12(02):67-89.

[3]王仰宇.虚拟现实VR技术对影视创作的影响[J].电子技术,2022,51(02):292-293.

[4]徐淳,陈锐浩.VR技术在高职教学中的应用与反思——以土建专业的钢结构施工技术课程为例[J].深圳职业技术学院学报,2018,17(02):78-82.DOI:10.13899/j.cnki.szptxb.2018.02.014.