基于BIM技術(shù)的獨(dú)立學(xué)院混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)改革研究★

馬亞楠 孫瀟瀟

(青島理工大學(xué)琴島學(xué)院土木工程系，山東 青島 266106)

1 概述

混凝土結(jié)構(gòu)是土木工程領(lǐng)域主要的結(jié)構(gòu)類型之一，作為高等院校的核心專業(yè)課，也是進(jìn)入土木工程領(lǐng)域的敲門磚課程，深刻影響著學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和從事工作的專業(yè)素養(yǎng)。其教學(xué)質(zhì)量直接影響整個(gè)專業(yè)的人才培養(yǎng)質(zhì)量。隨著高等教育的深化改革，土木工程專業(yè)相關(guān)專業(yè)課程理論教學(xué)課時(shí)逐漸壓縮減少，但混凝土結(jié)構(gòu)課程知識(shí)點(diǎn)多、計(jì)算理論復(fù)雜、大量公式存在是客觀事實(shí)，教學(xué)內(nèi)容仍必須按照大綱要求完成。所以混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)的改革和探索對(duì)于獨(dú)立學(xué)院土木工程專業(yè)的人才培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用。

2 獨(dú)立學(xué)院混凝土結(jié)構(gòu)課程的特點(diǎn)與現(xiàn)狀

對(duì)于土木工程專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，三大力學(xué)(理論力學(xué)、材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué))和土木工程材料是混凝土結(jié)構(gòu)課程的先修課程，混凝土結(jié)構(gòu)綜合了力學(xué)、構(gòu)造、荷載和材料等多門課程，是一門跨度大、內(nèi)容多、專業(yè)性和實(shí)踐性強(qiáng)的課程。學(xué)生各門課程的知識(shí)體系孤立，形不成系統(tǒng)聯(lián)系且有遺忘。鋼筋和混凝土受力復(fù)雜，而且具有不均勻性、非連續(xù)性的特點(diǎn)，目前規(guī)范中混凝土結(jié)構(gòu)的一些計(jì)算公式和理論都是在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上近似得到的，與以往理論性強(qiáng)的數(shù)學(xué)、力學(xué)等課程的學(xué)習(xí)有區(qū)別，獨(dú)立學(xué)院學(xué)生數(shù)學(xué)、力學(xué)基礎(chǔ)較差，基礎(chǔ)薄弱，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)比較吃力?；炷两Y(jié)構(gòu)課程與工程實(shí)踐聯(lián)系密切，學(xué)生不僅要熟練應(yīng)用最新的國(guó)家相關(guān)規(guī)范、規(guī)程中各構(gòu)件的設(shè)計(jì)公式和適用條件，還要滿足各自的構(gòu)造措施，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算答案不唯一，混凝土和鋼筋兩者可以有多種合理配置方案，而且不同的配置可能引起結(jié)構(gòu)受力性能的變化，無(wú)疑增加了學(xué)生的理解難度，學(xué)生沒有實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，常常感到“抽象和沒有邏輯可循”，打擊了學(xué)習(xí)積極性?，F(xiàn)有的混凝土結(jié)構(gòu)教學(xué)采用板書、口述結(jié)合PPT模式，形式單一，老師在課堂上的講解往往不能給學(xué)生以直觀印象，學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握效果差，學(xué)過(guò)就忘，無(wú)法激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，給后續(xù)課程的教學(xué)帶來(lái)了一定的不利影響。教學(xué)中引入BIM技術(shù)和微課堂，可以最大程度解決以上問(wèn)題。

3 混凝土結(jié)構(gòu)教學(xué)改革

3.1 微課堂在混凝土結(jié)構(gòu)教學(xué)中的應(yīng)用

混凝土結(jié)構(gòu)課堂容量大，學(xué)生應(yīng)掌握結(jié)構(gòu)基本原理和計(jì)算、構(gòu)造要求和其他相關(guān)規(guī)范內(nèi)容，涉及到的先修課程和知識(shí)點(diǎn)多，由于教學(xué)課時(shí)有限無(wú)法做到詳細(xì)講解每個(gè)知識(shí)點(diǎn)；而獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，僅在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)講解課程內(nèi)容，學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)效果差。針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)教學(xué)中遇到的相關(guān)問(wèn)題，微課堂視頻的引入是一個(gè)很好的解決方法。如，在講解“受彎構(gòu)件撓度變形”時(shí)，利用微課堂視頻帶領(lǐng)學(xué)生回顧材料力學(xué)中撓度變形計(jì)算的相關(guān)知識(shí)，使學(xué)生更清晰地掌握混凝土構(gòu)件抗彎剛度的概念和撓度變形的計(jì)算；也可以通過(guò)微課堂的形式讓學(xué)生了解混凝土結(jié)構(gòu)最新動(dòng)態(tài)——預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的政策、標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)應(yīng)用等等；也可以利用微課堂展示該課程相關(guān)工程實(shí)例的多媒體片段，加深構(gòu)造理解等等。微課堂的引入有助于學(xué)生更好地學(xué)習(xí)這門課程，并加深對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)基本概念的理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。微課堂的主題確定可以在客觀、具有代表性的問(wèn)卷調(diào)查基礎(chǔ)上進(jìn)行。有針對(duì)性地選擇學(xué)生在學(xué)習(xí)混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)與已學(xué)課程相銜接的薄弱知識(shí)點(diǎn)，和課程重、難點(diǎn)制作微課堂。“微課堂”的內(nèi)容圍繞某個(gè)重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)或技能展開，目標(biāo)明確、針對(duì)性強(qiáng)，教學(xué)時(shí)間比較短。微課堂能夠在較短時(shí)間內(nèi)解決學(xué)生的疑難問(wèn)題，提高課程教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)能力。

3.2 BIM技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)教學(xué)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)二維平法施工圖中的鋼筋信息抽象，鋼筋的設(shè)置位置和分布情況學(xué)生難以理解掌握。BIM技術(shù)可視性強(qiáng)，可以從各個(gè)角度觀察結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)組成清晰明了，直觀性強(qiáng)?；炷两Y(jié)構(gòu)中對(duì)空間想象力要求較高的復(fù)雜構(gòu)造和難以呈現(xiàn)的平面圖紙都可以通過(guò)建立BIM三維模型來(lái)展示，利用多媒體設(shè)施展示給同學(xué)，降低教學(xué)難度，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。如，在講解鋼筋混凝土伸臂梁的設(shè)計(jì)實(shí)例時(shí)，建立鋼筋混凝土伸臂梁的BIM模型，縱向鋼筋的彎起和截?cái)?、橫向鋼筋的配置一目了然，加深了學(xué)生的理解。通過(guò)對(duì)照二維平面圖紙和相應(yīng)的BIM模型也可以幫助學(xué)生理解圖紙上符號(hào)的含義，提高平法施工圖識(shí)圖能力，有利于與今后工作有效對(duì)接。BIM技術(shù)課堂上應(yīng)用效果顯著，具有推廣價(jià)值。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)過(guò)程中引入BIM技術(shù)和微課堂將不斷促進(jìn)教學(xué)改革。相信隨著微課教學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展和BIM技術(shù)的引入，獨(dú)立學(xué)院混凝土結(jié)構(gòu)的教學(xué)效果會(huì)得到不斷提高。