融合BIM技術的應用型土木工程專業(yè)實踐教學平臺的優(yōu)化與應用

王芳　張志強

摘要：BIM技術是一種基于三維數字技術的立體化、可視化共享技術，它可以對建筑設計、建造及運營維護過程中的方案進行可視化展示、分析和優(yōu)化，BIM技術的應用及推廣對建筑行業(yè)將產生不可估量的影響及創(chuàng)新型的變革。在此行業(yè)大背景下，為了順應時代的發(fā)展，應用型本科院校土木工程專業(yè)實踐教學改革的重要舉措之一就是融合BIM技術，優(yōu)化實踐教學平臺，整合實踐教學體系，從而

增強學生的實踐能力及創(chuàng)新能力。

關鍵詞：BIM技術；可視化；立體化；應用型；實踐教學

中圖分類號：G424-4；TU17 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2016）01-0155-03

一、土木工程專業(yè)實踐教學的現狀及存在的問題

土木工程專業(yè)是一個理論與實踐緊密結合的專業(yè)，當前在應用型土木工程培養(yǎng)方案中，實踐性教學環(huán)節(jié)約占全部學時的30%左右，包括實驗、實訓、實習、課程設計、畢業(yè)設計等多個環(huán)節(jié)，課時安排和環(huán)節(jié)設置比較合理，但由于土木工程具有分散、唯一、周期長等特點，而學生的生產實習、畢業(yè)實習一般為3～4周，在短暫的現場實習期內，學生無法完整接觸一個項目從圖紙到成品的完整過程。另一方面，當前倡導的能力本位項目化教學改革，要求教學過程按實踐-理論-實踐的順序交替進行，也就是說大量項目化課程教學都要求學生在實際工作情境中學習，而建筑工程的工作情境如果只能通過平面來描述，效果必定不甚理想。雖然當前應用型土木工程專業(yè)在實踐教學環(huán)節(jié)設置及學時安排上較為合理，但實踐教學的目標即學生的應用創(chuàng)新能力卻沒有達到預期的培養(yǎng)效果。基于土木工程專業(yè)實踐教學的現狀，我們提出了融合BIM技術，優(yōu)化土木工程實踐教學平臺，強化實踐教學效果的教學改革。

二、融合BIM技術的實踐教學改革思路

BIM（Building Information Molding建筑信息模型）技術，是一種應用于設計、建造、管理的數字化方法，即利用三維數字化技術，對建筑設計、建造及運

營維護過程中的方案進行可視化展示、分析和優(yōu)化。例如：在設計階段，BIM技術可將傳統的二維模型轉換為三維模型，并且可以做各種各樣的建筑性能分析，從而優(yōu)化設計方案；在招投標階段，可以用BIM技術進行三維模型算量，工程量會算得更為清楚準確；在施工階段，可以利用BIM技術對整個施工過程進行模擬，檢查施工方案是否合理，物料、塔吊擺放是否安全、方便等。BIM技術還可以深入到更細微的地方，包括房間布局、電梯方向運行、安全出口位置、多專業(yè)管線碰撞試驗等多個方面。

將BIM技術融合于土木工程實踐教學的基本思路是通過BIM技術，建立校內BIM教學實訓室，將案例工程的建筑設計、結構設計、配套安裝設計及施工現場布置等信息模型作立體展示，向學生提供直觀的項目情境，學生通過可視化的三維立體建筑信息模型對建筑設計過程及施工現場環(huán)境產生直接深刻的感性認識，進而在此基礎上根據實踐教學的各項要求開展實訓活動。學生通過在接近真實的建筑信息模型中學習、訓練，解決工程具體問題，即時直觀地看到實習實訓的結果，學習興趣及成就感大大提高，實訓效果大大提升。通過融合BIM技術，改變土木工程實踐教學“天天在施工現場，只學到一點點”為“到現場感受體會，回到實訓室進行分析、整理、計算結合的全方位職業(yè)能力訓練”的現狀，且隨著BIM技術與土木工程實踐教學的深度融合，最終將形成

涵蓋設計階段、施工階段及招投標階段各環(huán)節(jié)職業(yè)能力訓練的、一個較完整的實踐教學體系。在此過程中，嚴格遵循“場景認知-概念原理-互動講解-要點強化-實訓練習”的實訓教學路線（如圖1），最終達到培養(yǎng)和提高學生應用創(chuàng)新能力的目的。

三、融合BIM技術的實踐教學改革具體內容

（一）構建融合BIM技術的實踐教學課程體系

根據學校的辦學定位和人才培養(yǎng)目標，以土木工程應用創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線，建立分層次、多模塊、相互銜接的、科學系統的實踐教學平臺[1]，與理論教學有機結合又相對獨立。實踐教學內容與工程應用實踐密切聯系，并引入BIM技術，開發(fā)綜合性、設計性、創(chuàng)新性的實踐教學項目體系。實踐教學應以科技進步和社會發(fā)展為背景[2]，以培養(yǎng)學生合理的智能結構和創(chuàng)新素質為目標，按照學科特點和學生能力形成的不同階段和認識發(fā)展規(guī)律，系統設計、整體優(yōu)化，以融合實踐教學與理論教學，統一培養(yǎng)目標與教學內容、教學手段、教學方法，積極探索集教與學、校內與校外、課內與課外于一體的實踐教學課程體系，如圖2。

（二）建設適應學生應用創(chuàng)新能力培養(yǎng)的校內BIM實踐教學實訓平臺[3]

依托學院現有的土木工程等相關學科的實驗室和校內外實訓實習基地，構建融合BIM技術的建設工程技術集成展示、招投標模擬、工程項目管理模擬等綜合類實驗教學實訓平臺，并且在訓練時間、訓練內容、儀器設備、教學電子資源庫等方面全面對學生開放，立足于培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和創(chuàng)造才能，

推進學生合作學習、探索學習為方向的開放式實踐教學體系建設，提升學生的工程實踐能力。學生可以自主設計實訓題目，然后組織實訓過程，總結實訓效果。建設融合BIM技術的實踐教學平臺，學生可以在電子工地上直觀立體地看到擬建工程，繼而發(fā)現存在的問題，結合理論課程的知識，優(yōu)化設計施工方案，并且優(yōu)化結果也即時顯現，提高了學生參與工程實踐的興趣，激發(fā)了學習動力。

（三）加強與建筑企業(yè)的合作，建設校企合作的校外BIM實踐教學平臺[4]

通過校企合作建立實踐基地的形式，加大與校外施工企業(yè)的深入合作，建設校外BIM實踐教學平臺，把現場發(fā)現的實際問題利用企業(yè)BIM技術實踐教學平臺進行分析、計算、優(yōu)化，將得到的結果回歸到施工現場第一線，解決實際工程問題。利用企業(yè)所具有的技術優(yōu)勢和場地優(yōu)勢，拓寬實踐教學的軟硬件環(huán)境，學生在實際工程中以工地技術人員的身份參與工程建設管理實踐，使學生的實踐能力和工程素質在真實、復雜、開放的實踐環(huán)境中到了充分訓練，從而培養(yǎng)了學生的應用能力和創(chuàng)新能力，實現了實踐教學資源的優(yōu)勢互補。

（四）在BIM實踐教學平臺上，教師們豐富自身的教學經驗，拓寬自身的知識面，使教師的工程應用素質也得以提高。

在實踐教學過程中，發(fā)揮高校教師自身在科技理論等方面的優(yōu)勢，幫助合作施工企業(yè)解決項目實施過程中遇到的各種問題，并且組織學生全程參與、協助教師解決項目實際問題，不僅可以豐富教師自身的教學經驗，拓寬知識面，提高工程應用素質，而且使學生在參與實踐的過程中產生成就感，激發(fā)學生進一步學習和實踐的動力，從而培養(yǎng)學生的應用和創(chuàng)新能力。

（五）教師和學生在BIM實踐教學中實現角色轉換[5]

教師是實踐教學的主導，因此，在構建實踐教學體系時，要堅持教師的主導地位充分放開的原則。一方面，教師應以幫助學生提升將實踐教學所獲得的知識轉化為能力、 將潛在能力轉化為實際技能為目標。另一方面，教師在實踐教學活動中要轉變角色，變 “教授”技能為 “指導” 與 “管理” 實踐過程，教學方式應遵循多樣化原則。

學生是受教育的主體，也是實踐教學活動中的創(chuàng)新主體，在實踐教學內容的設計及具體運行中，必須充分發(fā)揮學生的主動性，變受教師被動的 “教” 為學生主動地 “學”，用 “任務” 來驅動實踐教學的各個環(huán)節(jié)，把蘊藏在學生身上的巨大學習潛力發(fā)揮出來，引導學生真正成為學習的主體。

（六）圍繞學生學習質量和教師實踐教學工作質量開展評價，形成一系列的實踐考評方法

結合BIM實踐教學平臺的運行，應形成一系列的實踐考評方法：從單純考核學生所掌握的知識量轉變?yōu)榭己藢W生運用理論知識綜合解決實際問題的能力；從單純考核個體的學習情況轉變?yōu)榭己藞F隊的學習情況；從強調考核學習結果轉變?yōu)榭己藢W習過程；從采用單一的閉卷考試方式轉變?yōu)椴捎枚喾N考核方式結合的考核模式。

綜上所述，通過融合BIM技術的土木工程實踐教學平臺的優(yōu)化及應用，將立體化、可視化的三維建筑模型及“電子工地”作為實踐教學的平臺和基礎，學生通過立體化、可視化的模擬訓練，增進了參與工程實踐、解決實際問題的積極性和主動性，從而促進學生專業(yè)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，最終實現應用創(chuàng)新型土木工程復合型人才培養(yǎng)的目標。

參考文獻：

[1]李楠，賈宏俊.基于BIM技術的土木工程專業(yè)實踐教學體系構建[J].科技創(chuàng)新導報，2015（09）：161-167.

[2]涂勁松，李瑞霞.基于BIM技術應用的土木類專業(yè)綜合實訓平臺構建[J].合肥學院學報：自然科學版，2015（07）：76-80.

[3]劉紅勇，何維濤，黃秋爽.普通高等院校BIM實踐教學路徑探索[J].土木建筑工程信息技術，2013（10）：98-101.

[4]彭國軍.地方本科院校土木工程專業(yè)實踐教學改革探討—以浙江工業(yè)大學為例[J].教育理論與實踐，2013（12）：15-17.

[5]黃黎敏，李薇.BIM技術在建筑工程專業(yè)教學中的推廣研究[J].時代教育，2015（06）：155-156.

（編輯 梁遠華）