BIM技術(shù)在土木工程施工教學中的應用

摘 要：為了提升我國建筑工程產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平，各高等院校紛紛開設了相關(guān)課程，為建筑工程行業(yè)的發(fā)展培養(yǎng)大量人才。土木施工技術(shù)作為培養(yǎng)建筑工程專業(yè)人才的重要課程，其教學質(zhì)量和教學成果直接關(guān)系學生的專業(yè)技能水平。因此，文章從BIM技術(shù)出發(fā)，分析了我國土木施工技術(shù)課程的教學現(xiàn)狀，提出了基于BIM技術(shù)的土木施工技術(shù)教學改革建議，希望為提升高校土木施工技術(shù)這門課程的教學效果提供參考。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);土木施工技術(shù);教學改革

中圖分類號：G642

文章編號：2095-624X（2019）24-0103-02

一、BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)是建筑信息模型技術(shù)的簡稱，它是在計算機三維模型信息技術(shù)的基礎上發(fā)展而來的，人們通過該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)建筑工程的數(shù)字化，構(gòu)建建筑工程的三維模型。這種模型包含了整個建筑工程的所有信息，相關(guān)技術(shù)人員可以根據(jù)該模型對建筑工程的各環(huán)節(jié)進行設計、優(yōu)化，使各施工部門的協(xié)調(diào)性達到最好，最大限度地提高工程的施工效率、節(jié)約施工資源，實現(xiàn)施工單位經(jīng)濟效益的最大化。

BIM技術(shù)是現(xiàn)代社會發(fā)展到一定水平的產(chǎn)物，它的出現(xiàn)極大地促進了現(xiàn)代建筑產(chǎn)業(yè)的信息化發(fā)展。在土木施工技術(shù)課程的課堂教學中引入BIM技術(shù)能夠有效消除傳統(tǒng)課堂教學方法的弊端，激起學生的求知欲和好奇心，激發(fā)學生對土木施工技術(shù)課程的學習興趣。

二、土木施工技術(shù)課程的教學現(xiàn)狀

隨著我國對教育領(lǐng)域支持力度的不斷增大，一些設置了建筑相關(guān)專業(yè)的高校開始在教學過程中開設實踐教學課程，但由于受到一些客觀因素的影響，大部分高校在進行建筑或土木施工技術(shù)這類實踐性較強的課程教學時，仍然存在嚴重的重理論輕實踐的現(xiàn)象。

一方面，由于某些因素的限制，很多學校不能為學生提供較為完善的實踐設施或?qū)嵺`基地，教師在進行土木施工技術(shù)課程的教學時，往往采用傳統(tǒng)的教學模式，將教學的重點放在專業(yè)理論知識上，這就導致學生嚴重缺乏實際的工程實踐經(jīng)驗，難以真正掌握所學的理論知識。另一方面，很多高等院校還沒有建立起與當?shù)叵嚓P(guān)企業(yè)的合作關(guān)系，兩者之間的交流也相對較少，而高校現(xiàn)有教師隊伍中的教師又大多缺少實戰(zhàn)經(jīng)驗，因而對土木施工工程實踐性的理解深度不夠，導致教師在實踐性教學能力方面表現(xiàn)不佳。這也是土木施工技術(shù)課程教學過程中實踐教學水平低下的重要原因。

BIM技術(shù)可以通過構(gòu)建建筑的三維模型來模擬土木施工的整個過程，具有很強的實踐性特點。因此，在土木施工技術(shù)這種對實踐性要求較高的課程教學中運用BIM技術(shù)可以有效改善目前該課程教學中“重理論輕實踐”的不良現(xiàn)象。

三、基于BIM技術(shù)的教學改革建議

首先，學校可以采用實虛結(jié)合的教學方式培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力，即利用BIM技術(shù)在土木施工技術(shù)課程教學過程中建立建筑工程施工的模型，模擬建筑的施工過程，讓學生通過模型了解施工的全生命周期。另外，教師應該引導學生思考理論知識在工程實踐中的具體應用，并將課堂教學知識融入施工模擬中去，鍛煉學生的實踐思維以及分析問題、解決問題的能力。

其次，學?？梢詫⑼聊臼┕ふn程的課堂教學內(nèi)容與BIM等級進行結(jié)合，采用評優(yōu)評先的方式來激發(fā)學生對土木施工技術(shù)實踐操作的學習興趣。比如，學?？梢园凑諏W生已取得的BIM等級證書、工程實踐成績等給予相應的加分或獎勵，并把學生在工程實踐中取得的成果展示出來。

最后，加強高校與當?shù)叵嚓P(guān)企業(yè)的合作與交流。高等院校通過與施工企業(yè)合作可以達到雙贏的效果，一方面企業(yè)能夠為高校的學生提供豐富的實踐機會，提高學生施工技術(shù)的實踐技能;另一方面高校能夠為企業(yè)輸送優(yōu)秀的畢業(yè)人才，促進企業(yè)的良性發(fā)展。另外，還可以通過開展一些實踐性較強的校企合作科研項目，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。

以橋梁施工中應用最為廣泛的掛籃施工部分的教學為例，提出課程改革的構(gòu)思。掛籃是預應力混凝土連續(xù)梁、懸臂梁分段施工和T形鋼構(gòu)的一項主要設備。掛籃系統(tǒng)包括雙導梁系統(tǒng)、壓重系統(tǒng)、后錨系統(tǒng)、橫梁系統(tǒng)、底平臺系統(tǒng)等。掛籃為臨時結(jié)構(gòu)，組成結(jié)構(gòu)復雜，各部分的設計又需滿足一定的受力及變形要求，材質(zhì)也較為特殊;掛籃在廠內(nèi)進行制作，現(xiàn)場安裝后進行預壓，經(jīng)過檢查掛籃的安全性和檢測導梁撓度，即可立箱梁的模板、綁扎鋼筋、安裝波紋管、澆筑砼。每澆完一對梁段，就進行預應力鋪固，然后向前移動掛籃，進行下一段箱梁的澆筑，直到懸臂端為止。掛籃組成復雜，且掛籃的運行又按一定的順序進行，對很多方面比如連接等有特定要求;施工中的作業(yè)順序也有嚴格要求;掛籃行走到一定位置后，要及時對腹板外側(cè)、底板進行修飾、打磨，使砼外觀一致;底模鋼筋和腹板鋼筋綁扎好以后，要及時安裝腹板及側(cè)模板和芯模;芯模應該放置在掛籃的小縱梁上，前口用拉桿調(diào)節(jié)高程，后口用拉桿和已澆筑好的砼收緊;腹板內(nèi)側(cè)模和外側(cè)模的聯(lián)結(jié)和固定必須采用兩層;兩腹板上口的緊固，則用螺絲進行調(diào)節(jié)，使已澆筑的砼牢牢地鎖定在腹板間。總之，掛藍存在空間上的組成復雜性和掛籃運行時間上的復雜性，使用過程中包括眾多的有嚴格要求的操作。傳統(tǒng)的文字、圖片授課方式不便學生產(chǎn)生感性認識，且掛籃施工現(xiàn)場存在較大安全隱患，不便聯(lián)系工地帶學生現(xiàn)場參觀。為此，可聯(lián)系工地上有掛籃施工的校友或有合作的工程單位現(xiàn)場技術(shù)人員，讓他們拍攝現(xiàn)場視頻，并加以講解，特別是要包括掛籃移動的整個過程，以及緊隨這個過程后進行的施工操作。在課堂上播放視頻后，收集學生提出的問題，利用視頻連接現(xiàn)場技術(shù)人員講解?？紤]到現(xiàn)場圖片包含較多因素，不容易識別，可聯(lián)系虛擬現(xiàn)實技術(shù)制作公司，基于工程實例幫助制作三維掛籃施工動畫，將課程要求的所有知識點融入該動畫中，并帶虛擬漫游功能，使學生能有身臨其境的感覺，能親手“觸摸”各個構(gòu)件，并可基于BIM技術(shù)，隨時獲得各個構(gòu)件的材質(zhì)信息及內(nèi)力狀態(tài)，加深學生對各個構(gòu)件選材及尺寸設計的認識。并可制作掛籃施工游戲軟件，讓學生課下玩，學生在構(gòu)件庫中選擇材料，設計掛籃，并模擬施工各個步驟，顯示構(gòu)件的受力和變形，對操作進行打分，對錯誤的操作進行及時的提醒，達到寓教于樂的目的。

建筑工程在我國城市化建設過程中發(fā)揮著舉足輕重的作用，隨著社會的進步和發(fā)展，整個社會對建筑工程提出了更高的要求。而建筑領(lǐng)域的人才培養(yǎng)是該領(lǐng)域發(fā)展的重要任務。本文提出了將BIM技術(shù)應用在土木施工技術(shù)的課堂教學中，對該課程進行教學改革，根據(jù)我國建筑、土木等專業(yè)的教學現(xiàn)狀，學習和總結(jié)BIM技術(shù)在其他機構(gòu)中已成功的人才培養(yǎng)經(jīng)驗，不斷提高教學質(zhì)量，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和實踐能力。

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作者簡介：魏建東（1968—），男，河南新密人，教授，研究方向：橋梁工程。