基于BIM的土木工程施工生產(chǎn)實(shí)習(xí)研究

余群舟+周迎

摘要：土木工程施工生產(chǎn)實(shí)習(xí)是土木工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。將BIM技術(shù)應(yīng)用到施工生產(chǎn)實(shí)習(xí)中，不僅能解決傳統(tǒng)生產(chǎn)實(shí)習(xí)中存在的實(shí)習(xí)時(shí)間短、內(nèi)容不全等問題，還能使學(xué)生對(duì)施工全過程有所了解，對(duì)提高實(shí)習(xí)效果具有十分重要的意義。同時(shí)將BIM技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)習(xí)也是信息技術(shù)與實(shí)踐課程整合的一種嘗試，為實(shí)踐教學(xué)提供了新的視角。

關(guān)鍵詞：土木工程施工；生產(chǎn)實(shí)習(xí)；實(shí)踐教學(xué)； BIM

中圖分類號(hào)：G64244 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1005-2909（2017）04-0111-04

土木工程施工生產(chǎn)實(shí)習(xí)是土木工程專業(yè)實(shí)踐性教學(xué)最重要的環(huán)節(jié)之一， 一般在學(xué)完土木工程施工課程后安排在大三暑期進(jìn)行，其目的在于通過生產(chǎn)實(shí)習(xí)這個(gè)環(huán)節(jié)，使學(xué)生掌握土木工程施工

過程、方法和工藝，了解施工現(xiàn)場(chǎng)施工組織管理模式和方法，鞏固在課堂上學(xué)的專業(yè)理論知識(shí)，為今后在施工項(xiàng)目管理中奠定基礎(chǔ)。如何針對(duì)目前生產(chǎn)實(shí)習(xí)現(xiàn)狀，利用現(xiàn)代信息技術(shù)開展生產(chǎn)實(shí)習(xí)，培養(yǎng)和提高學(xué)生實(shí)踐能力值得進(jìn)一步研究。

一、施工生產(chǎn)實(shí)習(xí)亟待解決的問題

生產(chǎn)實(shí)習(xí)在不同學(xué)校其開展形式有所不同[1]。據(jù)筆者了解一般包括單一分散實(shí)習(xí)和集中加分散實(shí)習(xí)兩種形式：分散實(shí)習(xí)一般由學(xué)生聯(lián)系實(shí)習(xí)單位，指導(dǎo)教師督促檢查；集中加分散實(shí)習(xí)形式， 先由學(xué)校統(tǒng)一安排學(xué)生到工地現(xiàn)場(chǎng)或?qū)嵙?xí)基地集中實(shí)習(xí)，然后由學(xué)生自行聯(lián)系實(shí)習(xí)單位開展分散實(shí)習(xí)。無論是哪種實(shí)習(xí)方式，由于學(xué)生多，實(shí)習(xí)時(shí)間短，加之時(shí)間安排與考研準(zhǔn)備時(shí)間相重疊等原因，土木工程施工生產(chǎn)實(shí)習(xí)效果難以保證，生產(chǎn)實(shí)習(xí)存在亟待改進(jìn)的問題。

（一）實(shí)習(xí)單位聯(lián)系困難，實(shí)習(xí)教學(xué)資源短缺

生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)資源相對(duì)短缺的問題一直存在?？紤]到施工進(jìn)度、現(xiàn)場(chǎng)安全問題等因素，大多數(shù)情況下施工單位不愿接收大批量在校生進(jìn)場(chǎng)實(shí)習(xí)。由于集中生產(chǎn)實(shí)習(xí)時(shí)間較短，一些單位雖然接收學(xué)生進(jìn)場(chǎng)實(shí)習(xí)，但也不能確保實(shí)習(xí)內(nèi)容的全面性。因此，目前合適的實(shí)習(xí)資源相對(duì)不足。

（二）實(shí)習(xí)時(shí)間短暫，實(shí)習(xí)內(nèi)容不全面

理論上講，施工生產(chǎn)實(shí)習(xí)涉及的內(nèi)容應(yīng)包括土方工程、基礎(chǔ)工程、混凝土結(jié)構(gòu)施工、腳手架工程、裝飾工程、防水工程以及施工組織管理等。由于一般施工項(xiàng)目施工周期較長(zhǎng)，而且學(xué)生實(shí)習(xí)時(shí)間一般為4周左右，相對(duì)一個(gè)施工項(xiàng)目的施工周期時(shí)間很短，不能跟蹤施工的整個(gè)施工周期，學(xué)生在實(shí)習(xí)過程中，只能學(xué)到部分內(nèi)容，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)工程師很難對(duì)每個(gè)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)和細(xì)致的指導(dǎo)，導(dǎo)致生產(chǎn)實(shí)習(xí)內(nèi)容不全面，不深入。

（三）學(xué)生在工地上的安全問題

建筑施工企業(yè)由于其工作的特殊性，露天作業(yè)、高處作業(yè)多，施工環(huán)境、工作條件差，涉及工種多，交叉作業(yè)多，安全生產(chǎn)事故時(shí)有發(fā)生。另一方面，學(xué)生初到工地，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全隱患缺乏認(rèn)識(shí)，不注意自身及他人安全，容易引發(fā)安全事故。

（四）部分學(xué)生不重視生產(chǎn)實(shí)習(xí)

一般施工生產(chǎn)實(shí)習(xí)安排在大三暑期，一方面暑期較炎熱，部分學(xué)生不能吃苦，應(yīng)付實(shí)習(xí)；另一方面，實(shí)習(xí)時(shí)間正好與學(xué)生考研備考時(shí)間重疊，于是相當(dāng)一部分學(xué)生不參加實(shí)習(xí)，通過各種關(guān)系開具實(shí)習(xí)證明，實(shí)習(xí)效果難以保證。

二、基于BIM的施工生產(chǎn)實(shí)習(xí)方法

（一）BIM的基本概念及用途

BIM是一種應(yīng)用于設(shè)計(jì)、建造、管理的數(shù)字化方法，即利用三維數(shù)字化技術(shù)，對(duì)工程項(xiàng)目相關(guān)信息進(jìn)行詳盡的數(shù)字化表達(dá)，從而促進(jìn)建設(shè)信息交換與共享[2]。

BIM技術(shù)可以全過程、全方位模擬施工現(xiàn)場(chǎng)?；贐IM模型進(jìn)行施工方案及施工過程模擬，以識(shí)別施工階段可能出現(xiàn)的各種問題。通過BIM技術(shù)虛擬建造，在施工前了解整個(gè)施工過程以及施工重點(diǎn)和難點(diǎn)，為后期實(shí)際施工提供合理的施工方案及相應(yīng)管理流程。

（二）BIM應(yīng)用在施工生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的意義

將BIM技術(shù)應(yīng)用于土木工程施工生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基本思路是通過BIM建立施工虛擬實(shí)驗(yàn)室，將案例工程的施工方案、現(xiàn)場(chǎng)布置等信息模型作立體展示，向?qū)W生提供直觀的項(xiàng)目情境[3]，生動(dòng)形象并最大程度還原施工現(xiàn)場(chǎng)和施工過程，使學(xué)生邊學(xué)習(xí)理論知識(shí)，邊熟悉施工工藝。因此，將BIM技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的意義體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）建立詳細(xì)的BIM模型，有助于幫助學(xué)生在進(jìn)入工地實(shí)習(xí)之前了解整個(gè)施工過程及施工難點(diǎn)，明確在工地實(shí)習(xí)階段的工作重點(diǎn)，使其在實(shí)習(xí)階段做到有的放矢。即使學(xué)生無法實(shí)地跟蹤整個(gè)工程的施工過程，也能通過BIM模型了解施工階段的各項(xiàng)工作。

（2）由于BIM模型不僅可以集成施工階段的建造信息，也能集成施工階段的成本、進(jìn)度、質(zhì)量等業(yè)務(wù)信息。這樣學(xué)生在建立模型或?qū)W習(xí)BIM模型時(shí)可以全面了解項(xiàng)目的施工階段信息，為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

（3）提高學(xué)生信息素養(yǎng)，培養(yǎng)協(xié)作學(xué)習(xí)的能力[4]。 BIM建模不僅需要學(xué)生掌握相關(guān)的建模軟件和瀏覽工具，而且需要分工協(xié)作。在整個(gè)建模信息收集及處理過程中，不僅培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，而且能增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)。

（三）基于BIM的施工生產(chǎn)實(shí)習(xí)開展

現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)習(xí)開展前，在教師指導(dǎo)下學(xué)生進(jìn)行BIM建模并通過BIM技術(shù)進(jìn)行施工模擬，以幫助學(xué)生全面了解項(xiàng)目實(shí)施過程和管理流程、實(shí)習(xí)重點(diǎn)及注意事項(xiàng)，在此基礎(chǔ)上開展施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)。

根據(jù)學(xué)校已有工程BIM信息庫(kù)及學(xué)生對(duì)BIM建模軟件熟悉程度，提出兩種基于BIM的土木工程生產(chǎn)實(shí)習(xí)開展途徑。

第一種途徑：要求學(xué)生深度參與BIM建模和方案模擬過程。這種途徑對(duì)學(xué)生的要求較高，需要先掌握基本的BIM建模和瀏覽軟件工具，同時(shí)需要一定的時(shí)間才能完成建模工作。具體流程如圖1所示。

在前期準(zhǔn)備工作階段，指導(dǎo)教師結(jié)合已有實(shí)習(xí)資源選擇實(shí)習(xí)項(xiàng)目，收集工程資料。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生在教師指導(dǎo)下分工協(xié)作完成BIM建模，通過建模詳細(xì)了解施工過程及工藝，包括施工的重難點(diǎn)等。進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，學(xué)生對(duì)關(guān)鍵施工步驟和工藝進(jìn)行觀摩、操作等。endprint

第二種途徑：有些學(xué)校建立了虛擬實(shí)驗(yàn)室，已完成了一些項(xiàng)目的BIM建模，有BIM模型庫(kù)，指導(dǎo)教師根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)習(xí)要求和情況，從BIM模型庫(kù)中選擇合適的項(xiàng)目和模型提供給學(xué)生。教師直接通過BIM模型向?qū)W生講解施工過程，要求學(xué)生參與討論，提出問題，明確實(shí)習(xí)的重點(diǎn)及注意事項(xiàng)等。具體流程如圖2所示。

與第一種途徑不同的是指導(dǎo)教師先結(jié)合實(shí)習(xí)要求，從 BIM模型庫(kù)中選擇相應(yīng)模型，學(xué)生不參與建模。通過指導(dǎo)教師講解，學(xué)生參與討論，熟悉施工過程及工藝。

三、基于BIM提高施工生產(chǎn)實(shí)習(xí)效果的措施

利用BIM技術(shù)的可視化、全方位模擬施工過程的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合土木工程施工生產(chǎn)實(shí)習(xí)的特點(diǎn)，提高施工生產(chǎn)實(shí)習(xí)效果。

（一）開設(shè)BIM相關(guān)課程，開發(fā)實(shí)踐教學(xué)素材

將BIM技術(shù)運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)習(xí)中，一方面，學(xué)生需要掌握與BIM建模相關(guān)的基本知識(shí)，要熟悉BIM建模和瀏覽的常用軟件工具，如Autodesk Revit和Navisworks等。在教學(xué)計(jì)劃制定時(shí)應(yīng)考慮開設(shè)BIM建模課程。

另一方面，開發(fā)基于BIM的實(shí)踐電子教學(xué)素材。利用BIM 技術(shù)完成項(xiàng)目施工全過程的動(dòng)態(tài)BIM模型，在土木工程施工課開設(shè)同時(shí)，利用校園網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，發(fā)布電子教學(xué)素材供學(xué)生學(xué)習(xí)，做到課堂理論教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)電子教學(xué)協(xié)同進(jìn)行，并與學(xué)生進(jìn)行課堂和網(wǎng)上的討論與交流，達(dá)到熟悉施工過程和進(jìn)一步完善項(xiàng)目施工全過程BIM動(dòng)態(tài)模型雙重效果。

（二） 提高指導(dǎo)教師的工程實(shí)踐水平

基于BIM的施工生產(chǎn)實(shí)習(xí)對(duì)指導(dǎo)教師提出了更高要求。首先，教師需要具備較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力，熟悉施工及管理過程；其次，由于教師需要指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行BIM建模和施工方案仿真模擬，

對(duì)BIM技術(shù)應(yīng)有一定了解。由于大多數(shù)現(xiàn)任教師以從事教學(xué)和科研工作為主，缺乏對(duì)工程實(shí)踐的了解，學(xué)?；?qū)W院需要有計(jì)劃地安排指導(dǎo)教師到施工單位和設(shè)計(jì)單位學(xué)習(xí)鍛煉，增強(qiáng)工程實(shí)踐能力，提高工程實(shí)踐水平。

（三）設(shè)立土木工程施工虛擬實(shí)驗(yàn)室

利用網(wǎng)絡(luò)及BIM技術(shù)，設(shè)立施工虛擬實(shí)驗(yàn)室。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)開展前，將學(xué)生分為若干小組，利用虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，要求小組成員每人負(fù)責(zé)一個(gè)工程子項(xiàng)，對(duì)實(shí)習(xí)工程圖紙進(jìn)行BIM建模，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)上傳自己的虛擬成果，最終實(shí)現(xiàn)實(shí)習(xí)項(xiàng)目預(yù)先“虛擬建造”[5]。

（四）尋求穩(wěn)定的實(shí)習(xí)資源

BIM的施工生產(chǎn)實(shí)習(xí)需要得到實(shí)習(xí)單位（項(xiàng)目部）的支持與配合。BIM建模中需要項(xiàng)目詳細(xì)的工程資料，因此，需要學(xué)校與實(shí)習(xí)單位建立良好的關(guān)系，才能幫助指導(dǎo)教師和學(xué)生順利完成建模和仿真工作，并在相應(yīng)的項(xiàng)目上開展現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)。學(xué)?；?qū)W院在這方面應(yīng)通過協(xié)議，以校企聯(lián)合的模式建立實(shí)習(xí)教學(xué)基地，以保證有穩(wěn)定的實(shí)習(xí)資源，從而提高實(shí)習(xí)效果。

四、結(jié)語

生產(chǎn)實(shí)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決工程實(shí)際問題能力的重要環(huán)節(jié)。應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)土木工程施工生產(chǎn)實(shí)習(xí)改革，不僅能解決傳統(tǒng)生產(chǎn)實(shí)習(xí)中存在的實(shí)習(xí)時(shí)間短、內(nèi)容不全等問題，還能使學(xué)生對(duì)施工全過程有所了解，在實(shí)習(xí)過程中做到有的放矢，對(duì)提高實(shí)習(xí)效果具有十分重要的意義。

同時(shí)將BIM技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)習(xí)也是將信息技術(shù)與課程整合的一種嘗試，為實(shí)踐教學(xué)提供了新的視角。

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Abstract：The production practice of civil engineering construction is an important part of the civil engineering practice teaching. The application of BIM to the production practice， not only can solve problems which time is short， the content is not overall in the practice， but also can make students to understand the whole process of construction， to improve the effect of practice. Meanwhile the application of BIM to the production practice is a try of integration the information technology and practice teaching， and provides a new perspective for practice teaching.

Keywords： civil engineering construction； production practice； practice teaching； BIM

（編輯 周 沫）endprint