基于BIM技術(shù)的“泵與泵站”課程教改研究

孫永軍 肖雪峰 孫文全 余圓圓

[摘 要] “泵與泵站”是應(yīng)用型本科院校給排水專業(yè)的基礎(chǔ)課程，該課程的基本理論知識對學(xué)生理解給排水行業(yè)的實質(zhì)有較大影響。BIM技術(shù)作為培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的新技術(shù)，在工程建設(shè)的整個生命周期具有不可替代的作用。論文分析了傳統(tǒng)的泵與泵站課程教學(xué)現(xiàn)狀及其存在的問題，之后結(jié)合BIM低成本、高效率的特點探討了在課程中融入BIM技術(shù)的教改思路，可供高校其他相關(guān)課程教改借鑒。

[關(guān)鍵詞] BIM技術(shù);泵與泵站;教學(xué)改革;應(yīng)用實踐

BIM（建筑信息模型）廣泛應(yīng)用于建筑工程的整個生命周期，包括設(shè)計環(huán)節(jié)、施工監(jiān)理環(huán)節(jié)以及驗收環(huán)節(jié)，它摒棄了傳統(tǒng)二維繪圖的局限，以其充分模擬、智能控制的特點普遍推廣于建筑行業(yè)。BIM體系包括給排水、暖通、建筑結(jié)構(gòu)等，學(xué)習(xí)三維建筑模擬可實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，達到工程項目協(xié)同設(shè)計的目的。

一、研究背景

1.課程教學(xué)實踐現(xiàn)狀。該課程的學(xué)習(xí)與給排水專業(yè)其他相關(guān)課程，如建筑給排水、水質(zhì)工程學(xué)等息息相關(guān)，該門課程的學(xué)習(xí)會直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量和以后的工程實踐，其重要性不言而喻[1]。學(xué)習(xí)泵與泵站課程要求學(xué)生有一定的空間想象能力，其較強的理論性與實踐性也成為影響教學(xué)質(zhì)量的一大因素。由于本課程在泵的工作原理、運行工況、吸壓水管路計算方面與水力學(xué)掛鉤，又要求學(xué)生必須具備一定的水力學(xué)基本知識[2]。經(jīng)研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生覺得課堂枯燥乏味，對泵的具體構(gòu)造難以想象理解，從教師的角度出發(fā)，認為教學(xué)任務(wù)繁重，僅憑現(xiàn)有的教學(xué)媒介難以解說泵的基本構(gòu)造、性能及使用方法。因此，要最大化緩解教學(xué)困境，在該課程教學(xué)中引入BIM技術(shù)就顯得十分必要，也可以為其他相關(guān)專業(yè)相關(guān)課程的教學(xué)改革提供借鑒。

2.BIM技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。BIM最初是由美國博士提出，經(jīng)過多年發(fā)展，如今可從多角度詮釋其實質(zhì)，一方面，BIM是用于工程建設(shè)期設(shè)計、施工、運營階段的三維參數(shù)模型，著重強調(diào)它的準確、高效和可協(xié)同性的特征;另一方面，BIM是建立整個建筑生命周期數(shù)據(jù)庫的過程，本質(zhì)是全方位管理[3]。國外較早引入BIM技術(shù)，近來，我國也掀起了推廣BIM技術(shù)應(yīng)用的熱潮。舉例來說，清華大學(xué)較早開展了BIM課題研究，同濟大學(xué)與魯班軟件就BIM技術(shù)研究達成協(xié)議，華中科技大學(xué)開設(shè)首個BIM碩士班，哈爾濱工業(yè)大學(xué)開設(shè)BIM技術(shù)應(yīng)用課程教學(xué)。同時，國內(nèi)600多所高校近千人參與BIM比賽。由此可見，高校與企業(yè)界都在致力于BIM技術(shù)研究以及應(yīng)用人才的培養(yǎng)[4]。我國高校都在積極尋求將BIM技術(shù)融入課程教學(xué)的方法，最常用的就是將PPT中死板書面文字替換成形象生動的3D模擬圖，就泵與泵站這門課來講，學(xué)生可以清楚地認知水泵的管線走向、閥門及附件，直接清晰地形成印象深刻的感性認識[5]。由此可見，在專業(yè)課程教學(xué)中引入BIM技術(shù)可以明顯提升教學(xué)效果，增強趣味性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)BIM的熱情與興趣。

二、融入BIM技術(shù)課程教改作用及意義

BIM技術(shù)在市政給排水中廣泛應(yīng)用，包括管道與材料表、參數(shù)設(shè)計、安裝模型等方面。在管道與材料表方面，利用BIM技術(shù)檢驗設(shè)計圖紙中存在的問題，繼而在實際施工中進行調(diào)整改善;在參數(shù)設(shè)計方面，利用BIM技術(shù)對模型參數(shù)進行修改，提高工程設(shè)計質(zhì)量;在安裝模型方面，應(yīng)用BIM技術(shù)保證復(fù)雜的施工工序高效率進行。

1.順應(yīng)時代潮流，提升學(xué)生綜合競爭力。當今實踐工程越來越復(fù)雜，以傳統(tǒng)的教學(xué)方式難以清晰直觀地呈現(xiàn)工程的全生命周期，而BIM可以模擬整個實際過程，有利于加深學(xué)生對專業(yè)知識的理解與掌握，因此有必要進行改革。

2.有效提升教學(xué)效果，極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。本課程涉及泵的基本方程、揚程計算以及特性曲線等教學(xué)內(nèi)容，抽象的學(xué)習(xí)內(nèi)容要求學(xué)生具備一定的水力學(xué)基本知識，并掌握一定的公式推導(dǎo)能力。若采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，即教師閱讀課本及板書的形式，會大大影響講解速度，內(nèi)容生澀，導(dǎo)致學(xué)生理解困難。而在課程教學(xué)中引入BIM技術(shù)，采用立體模擬、視頻等多媒體方式，展示泵的運行過程、泵房內(nèi)管道及設(shè)備的布置方式等，直觀深刻，容易提升學(xué)習(xí)興趣[1]。

3.提升學(xué)生溝通協(xié)作、用理論知識解決實際問題的能力。BIM最大的優(yōu)勢在于對建筑全生命周期數(shù)據(jù)信息的覆蓋，使工程參與者能夠協(xié)同工作，也就是說，要想面面俱到，需要大家齊心協(xié)力，彼此達成一致。在此過程中需要學(xué)生相互協(xié)作，良好地溝通交流。在泵與泵站這門課程中，學(xué)生需要掌握泵的結(jié)構(gòu)、特點及應(yīng)用等基本理論知識點，在實踐教學(xué)方面，通過水廠工作人員的講解及對取水泵房、送水泵房、污水泵房的參觀，學(xué)生應(yīng)深刻了解到泵在城鎮(zhèn)用水中的重要作用。

三、引入BIM技術(shù)課程教改實踐措施

首先，開展BIM基礎(chǔ)課，介紹BIM基本概念和應(yīng)用，使學(xué)生有了初步了解。在泵與泵站課程教學(xué)中，建立三維立體模型展示泵站的結(jié)構(gòu)、變配電設(shè)施以及機組的布置。此外，為達到深入了解BIM的目的，需引入相關(guān)軟件，使學(xué)生熟練掌握軟件的操作方法并進行簡單的應(yīng)用實踐。僅憑課程教學(xué)無法滿足對BIM知識體系的深入理解，可借助“慕課”作為輔助教學(xué)，完善教學(xué)軟件設(shè)備，建立實訓(xùn)平臺。以西南交通大學(xué)為例，具體闡明引入BIM技術(shù)的教改舉措，首先成立BIM工程研究中心，與相關(guān)企業(yè)建立良好的戰(zhàn)略合作關(guān)系，并開展相關(guān)知識講座、研討會、科技競賽等活動。泵與泵站課程重要的實踐環(huán)節(jié)是課程設(shè)計，在課設(shè)中引入BIM元素，熟悉以BIM為主題的REVIT軟件的使用，還包括BIM技術(shù)在課設(shè)中的局部應(yīng)用、變配電設(shè)施、泵房的建造過程動畫模擬等。

四、總結(jié)

在泵與泵站課程教學(xué)中引入BIM技術(shù)進行教改探索，不僅可以最大程度上改善教學(xué)環(huán)境，也為整個建筑行業(yè)培養(yǎng)BIM技術(shù)應(yīng)用型創(chuàng)新人才作出貢獻，通過分析當前課程教學(xué)現(xiàn)狀，可以發(fā)現(xiàn)將BIM技術(shù)引入泵站等給排水專業(yè)相關(guān)課程的教學(xué)環(huán)節(jié)是切實可行的，可以有效降低建筑成本，提高工程效率。通過教改，一方面能調(diào)動學(xué)生上課的積極性和主動性，改善教學(xué)實踐效果;另一方面，也能有效提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和溝通協(xié)作能力。

參考文獻

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[3]游業(yè)剛，付旭，李茜，等.BIM在應(yīng)用型本科院校中的發(fā)展現(xiàn)狀及改革思考[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2018（2）：68-71.

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[5]孫明，胡妮妮.BIM技術(shù)融入CAD課程的教學(xué)改革研究與實踐[J].圖學(xué)學(xué)報，2017（1）：109-113.