基于BIM-FILM的建筑施工技術(shù)課程改革研究

韓記 陳倩

（西南財經(jīng)大學(xué)天府學(xué)院，四川 綿陽621000）

0 引言

（1）建筑施工技術(shù)課程概況：

在整個課程建設(shè)過程中以工程造價專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)生的實(shí)際為核心，工程施工工藝部分的教學(xué)要保證學(xué)生能學(xué)以致用，教學(xué)內(nèi)容以必需及夠用為度，包括建筑工程中主要工種施工工藝、施工方法及施工中的新技術(shù)、新材料、新工藝的發(fā)展和應(yīng)用。學(xué)習(xí)的目標(biāo)是學(xué)生能夠利用工程施工技術(shù)知識指導(dǎo)工程施工的全過程施工管理工作及從事其他工程相關(guān)崗位工作，并且通過進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，積累崗位發(fā)展能力，為從施工員崗位向項(xiàng)目經(jīng)理和工程師崗位晉升奠定理論和技能基礎(chǔ)。

（2）傳統(tǒng)教學(xué)的不足：

建筑施工技術(shù)是一門綜合性、工藝性、實(shí)踐性以及操作性強(qiáng)的專業(yè)核心課。學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際以及對知識綜合運(yùn)用的能力。學(xué)生在學(xué)習(xí)本門課程時，對理論知識的學(xué)習(xí)需要花費(fèi)大量的精力和時間，并且還不能完全理解和吃透課程抽象的知識點(diǎn)。

1）教學(xué)手段有待完善。課堂教學(xué)主要是教師利用多媒體并結(jié)合板書對理論知識進(jìn)行講解，過程中加入施工案例、圖片、視頻、動畫等。然而，多媒體教學(xué)的問題也比較多，如多媒體教學(xué)往往重形式、輕內(nèi)容，課堂上聲、光、像、圖過度堆砌，缺乏系統(tǒng)性，視頻資源不連貫[1]。再加上教學(xué)仍是以教師為主體，學(xué)生被動接受，這種傳統(tǒng)模式學(xué)生參與度不夠，無論從主觀和客觀心理上都難以接受。對知識的掌握和理解都不能達(dá)到預(yù)期的效果，雖然教師和學(xué)生共同努力，但是學(xué)生的成績?nèi)匀浑y以提高。

2）實(shí)訓(xùn)教學(xué)困難。建筑施工技術(shù)課程的理論知識需要應(yīng)用于實(shí)踐，那么實(shí)訓(xùn)是必不可少的環(huán)節(jié)，但是實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)存在很多不足：本門課程的實(shí)驗(yàn)基地大多數(shù)是在建工地，一方面，由于建筑工程的建設(shè)周期都比較長，工程量大，學(xué)生不能完整參觀學(xué)習(xí)建設(shè)工程的全周期的施工內(nèi)容；另一方面，由于考慮到學(xué)生的人身安全，學(xué)生的現(xiàn)場學(xué)習(xí)僅限于參觀，不能動手實(shí)驗(yàn)，所以施工現(xiàn)場的實(shí)習(xí)效果不佳。對學(xué)校而言，無論是從經(jīng)費(fèi)還是課時的安排都是有限的。學(xué)生自主選擇實(shí)施單位，教師無法對每個學(xué)生的實(shí)習(xí)過程進(jìn)行跟蹤，難免有學(xué)生對實(shí)習(xí)敷衍了事，更難達(dá)到預(yù)期效果。

1 BIM-FILM技術(shù)理論基礎(chǔ)

為提高教學(xué)效果，解決學(xué)生難題，本文研究了在建筑施工技術(shù)課程的教學(xué)過程中應(yīng)用BIM-FILM作為新型教學(xué)手段。該軟件的操作界面簡潔、制作流程清晰，包括：地形地貌—施工部署—施工模擬—環(huán)境部署—成果輸出。模型庫內(nèi)容完全滿足在校學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，包括：施工素材庫、主題構(gòu)件庫、企業(yè)CI庫、樣板節(jié)點(diǎn)庫、案例庫。BIM-FILM可制作施工過程動畫，通過變換鏡頭角度，可將施工細(xì)節(jié)表現(xiàn)到位，學(xué)生接受度高易理解。

BIM-FILM虛擬仿真技術(shù)具有動態(tài)性、經(jīng)濟(jì)性、高效性等多種優(yōu)點(diǎn)，只需要利用一臺計(jì)算機(jī)就能完成對仿真模擬的全部操作，成本比較低廉。該技術(shù)很好地彌補(bǔ)了教材圖片靜止的不足，將施工過程通過動畫的形式形象生動地表現(xiàn)。利用BIM-FILM虛擬仿真技術(shù)可將施工技術(shù)各工種工程的完整施工工藝以動畫的形式展現(xiàn)，學(xué)生更容易接受難點(diǎn)知識，再加上學(xué)生自行利用軟件制作進(jìn)一步鞏固和豐富了知識。BIM-FILM可對各項(xiàng)施工技術(shù)逐項(xiàng)分解，同時通過改變調(diào)整攝像機(jī)視角，可三百六十度地觀看動畫演示，施工過程中的難點(diǎn)、重點(diǎn)清晰可見，學(xué)生學(xué)習(xí)難度大大降低。

本文以西南財經(jīng)大學(xué)天府學(xué)院專科建筑工程管理專業(yè)為研究對象，將傳統(tǒng)教學(xué)與BIM-FILM技術(shù)相融合，很好地解決了以下四方面問題：課堂理論教學(xué)形式單一、內(nèi)容枯燥；施工現(xiàn)場的安全問題；施工內(nèi)容銜接問題；學(xué)校實(shí)驗(yàn)室設(shè)備短缺。

2 BIM-FILM技術(shù)在建筑施工技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

建筑施工技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)是基于施工員崗位技能要求，以集水井施工方案為載體，采用任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)方法，借助超星泛雅教學(xué)平臺和線下教學(xué)混合模式，利用三維動畫軟件BIM-FILM結(jié)合實(shí)驗(yàn)室設(shè)備化解教學(xué)重難點(diǎn)。

2.1 課前預(yù)習(xí)

教師課前將PPT、落地式腳手架施工方案、動畫制作等資料提供給學(xué)生，學(xué)生可提前預(yù)習(xí)，提前熟悉課堂內(nèi)容，以提高課程的學(xué)習(xí)效率。

2.2 課堂教學(xué)

2．2．1 以具體工程引入

安排學(xué)生閱讀學(xué)習(xí)課前提供的落地式腳手架施工方案的編制內(nèi)容，包括編制依據(jù)、工程概況、落地式腳手架設(shè)計(jì)與施工、施工流程、安全文明施工。

2.2.2 理論知識教學(xué)

落地式腳手架的具體施工工藝為：平整場地—確定腳手架位置—鋪設(shè)墊板—鋪設(shè)掃地桿—搭設(shè)拋撐—設(shè)置水平桿—密布安全網(wǎng)—采用搭接或多接的方式鋪設(shè)剪刀撐。教學(xué)方式為利用PPT對施工工藝中的每一個步驟進(jìn)行講解，包括怎么做、用什么機(jī)械、注意事項(xiàng)、安全文明施工等內(nèi)容。為了讓學(xué)生更直觀地掌握知識點(diǎn)，可利用BIM-FILM建設(shè)工程立體知識云庫中地建筑施工技術(shù)里面的集水井施工動畫輔助教學(xué)。

2．2．3 BIM-FILM動畫制作

首先，向?qū)W生講解BIM-FILM軟件平臺的組成部分，并根據(jù)集水井施工工藝流程中提示的步驟依次講解：布置現(xiàn)場環(huán)境添加一些辦公樓，食堂，護(hù)欄等設(shè)施后，添加測量員和測量儀器通過精確的放線確定腳手架位置后測量員和儀器一并消失，鏡頭移到墊層位置，同時給鋪設(shè)木墊板一個特寫標(biāo)注長度不小于兩跨，厚5厘米，寬20厘米，然后鋪設(shè)橫向掃地桿與縱向掃地桿，拉遠(yuǎn)鏡頭，給掃地桿的鋪設(shè)一個鏡頭（此時縱向掃地桿鋪設(shè)完成），切換鏡頭給縱向掃地桿和直角扣件的搭接一個特寫且標(biāo)注出之間，距離不應(yīng)大于200毫米，此時添加一名工人輔助直角構(gòu)件的搭接，然后工人消失，拉遠(yuǎn)鏡頭，給上部直角構(gòu)件的搭設(shè)一個鏡頭（所有直角構(gòu)件鋪設(shè)完成），在拋撐上固定旋轉(zhuǎn)扣件時切換鏡頭角度，將拋撐與地面的夾角為四十五度這個點(diǎn)體現(xiàn)出來。又切換鏡頭到連接點(diǎn)的中心與主節(jié)點(diǎn)的位置，標(biāo)識出他們之間的距離不大于300毫米，切換鏡頭，點(diǎn)擊立桿和水平桿的布置，并按照出現(xiàn)順序設(shè)置延時動畫，給水平方向的不同步與不同跨的接頭一個特寫鏡頭，添加500毫米的尺寸標(biāo)注。添加1/3縱距的顯示。然后拉遠(yuǎn)鏡頭，給腳手板的鋪設(shè)一個鏡頭，要確保腳手板的鋪設(shè)鋪穩(wěn)鋪滿，初步腳手架雛形搭設(shè)完成，切換鏡頭根據(jù)施工進(jìn)度密布安全網(wǎng)，在構(gòu)件中載入剪刀撐并插入到相應(yīng)位置，然后拉近鏡頭給每道剪刀撐之間的寬度一個特寫。

2．2．4 現(xiàn)場實(shí)際操作

針對如砌筑工程這些知識點(diǎn)的教學(xué)就可以按照案例講解—理論教學(xué)—仿真演練—實(shí)際操作的教學(xué)模式進(jìn)行。部分教學(xué)內(nèi)容無法提供現(xiàn)場實(shí)際操作的機(jī)會，如集水井、地下大型土方開挖、井點(diǎn)降水等，一方面是考慮到學(xué)生的人身安全，一方面是實(shí)驗(yàn)器材造價過高，針對這些知識點(diǎn)利用BIM-FILM動畫制作就很好地彌補(bǔ)了無法進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)際操作的傳統(tǒng)教學(xué)缺陷。

2.3 課后鞏固

課后學(xué)院舉辦BIM-FILM校級賽。首先由學(xué)生自行組隊(duì)通過BIM-FILM官方網(wǎng)站進(jìn)行登記報名。動畫制作時間為五天，最后小組提交作品并講解。聘請?jiān)撻T課程的教師團(tuán)隊(duì)作為評委，從施工場景布置、知識點(diǎn)的嚴(yán)謹(jǐn)度、時間觀念、動畫的視覺效果、虛心學(xué)習(xí)、小組整體精神風(fēng)貌進(jìn)行點(diǎn)評。

2.4 BIM-FILM教學(xué)建設(shè)中存在的問題

2．4．1 教師團(tuán)隊(duì)的專業(yè)性問題

為了提高教師的業(yè)務(wù)能力，該院BIM-FILM 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心制定了教師軟件使用技術(shù)培訓(xùn)相關(guān)措施，定期對教師進(jìn)行校內(nèi)或者校外的虛擬仿真技術(shù)培訓(xùn)。定期聘請睿格致公司軟件工程師來給相關(guān)的專業(yè)課任課教師進(jìn)行BIM-FILM軟件的操作應(yīng)用等知識，以確保教師上課期間能夠應(yīng)用該軟件。由于該軟件是建筑施工技術(shù)課程的輔助教學(xué)工具，并未形成一門獨(dú)立的課程，所以教師課后很少會花時間去練習(xí)BIM-FILM軟件的使用。這就導(dǎo)致大部分教師對軟件操作的熟練程度并不高，以至于學(xué)生的某些軟件操作問題得不到教師的專業(yè)指導(dǎo)。

2.4.2 課堂中學(xué)生的效率問題

建筑施工技術(shù)目前的教學(xué)模式是課堂理論教學(xué)—教師講解—學(xué)生上機(jī)操作—難點(diǎn)解答—操作完成。由于課時的安排，學(xué)生軟件操作時間有限，在課堂操作中學(xué)生的進(jìn)度不一樣，導(dǎo)致教師不能統(tǒng)一對學(xué)生進(jìn)行軟件使用的重難點(diǎn)解答，造成部分學(xué)生不能對軟件進(jìn)行很好的操作。

2．4．3 BIM-FILM覆蓋面的問題

該院開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要是針對建筑施工技術(shù)課程中部分知識點(diǎn)。如樁基礎(chǔ)施工，井點(diǎn)降水系統(tǒng)施工等在實(shí)際教學(xué)中很難或無法實(shí)際操作的。無法將課程重難點(diǎn)全覆蓋。

3 結(jié)語

將BIM-FILM虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于工科建筑施工技術(shù)課程的教學(xué)中有以下五方面優(yōu)點(diǎn)：（1）能夠使教學(xué)內(nèi)容更加逼真、直觀，彌補(bǔ)學(xué)生實(shí)踐操作不足的缺陷，有效地保證了建筑施工技術(shù)的教學(xué)質(zhì)量；（2）只需一臺電腦即可完成操作，設(shè)備簡單；（3）所有同學(xué)均可動手制作動畫，真正達(dá)到了能力培養(yǎng)的目的；（4）資源庫內(nèi)容豐富，有效解決了網(wǎng)上視頻資源不連貫、現(xiàn)場無法完整參觀施工工序的難題；（5）生動、形象的動畫教學(xué)使學(xué)生更樂學(xué)、更易懂、更積極、更主動。