基于BIM的公路工程施工圖識圖實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革研究

衛(wèi)少陽

[摘? ? ? ? ? ?要]? 以公路工程施工圖識圖實(shí)訓(xùn)教學(xué)現(xiàn)狀為出發(fā)點(diǎn)，分析了BIM技術(shù)的特點(diǎn)及其在教學(xué)中應(yīng)用的優(yōu)勢，提出將BIM技術(shù)應(yīng)用于公路工程施工圖識圖實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的改革措施，從實(shí)施效果來看可以很好地解決傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生識圖積極性不強(qiáng)、想象力不足的問題，大大提升了施工圖識圖實(shí)訓(xùn)的教學(xué)效果。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? BIM技術(shù);識圖實(shí)訓(xùn);課程改革

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）27-0090-02

BIM即建筑信息模型，是Building Information Modeling的簡稱。BIM技術(shù)主要通過利用工程項(xiàng)目整個(gè)建造過程的詳細(xì)數(shù)據(jù)來建立數(shù)字模型，然后利用BIM 3D模型參數(shù)對工程建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營。BIM建筑信息模型的推廣和應(yīng)用，將會(huì)是建設(shè)工程領(lǐng)域又一次革命，是目前項(xiàng)目精細(xì)化管理可以預(yù)見的最有力的技術(shù)支撐手段。

一、公路工程施工圖識圖實(shí)訓(xùn)教學(xué)現(xiàn)狀分析

在傳統(tǒng)的公路工程施工圖實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)中，圖紙往往都是以二維圖紙的形式呈現(xiàn)在學(xué)生面前，但實(shí)際工程結(jié)構(gòu)是三維的，這就形成了學(xué)生認(rèn)知上的難度。因此，要實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)，必須首先增強(qiáng)學(xué)生的空間想象力，然而由于學(xué)生普遍缺乏相關(guān)實(shí)踐工程經(jīng)驗(yàn)，特別是一些局部復(fù)雜的結(jié)構(gòu)單純靠抽象想象能力實(shí)現(xiàn)從二維圖形跨越到三維工程結(jié)構(gòu)，難度較大。同時(shí)由于路橋施工的特殊性，實(shí)訓(xùn)過程組織外出受限。針對上述問題，教學(xué)中采用圖片、現(xiàn)場視頻、施工動(dòng)畫等多媒體手段雖然在一定程度上提高了教學(xué)的直觀性和生動(dòng)性，但是往往多媒體資料和實(shí)訓(xùn)圖紙難以對應(yīng)，即使對應(yīng)也只能體現(xiàn)實(shí)訓(xùn)圖紙的局部信息，不能實(shí)現(xiàn)全構(gòu)件、全部位、多視角的觀察，這樣就使教學(xué)效果大打折扣，因此目前對于缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的初學(xué)者來說，在沒有對橋梁構(gòu)件實(shí)地觀察前，很難理解相關(guān)的二維工程圖紙，這是擺在相關(guān)識圖課程教學(xué)面前的一道難題。

二、BIM技術(shù)的特點(diǎn)及其在教學(xué)中應(yīng)用的優(yōu)勢

在傳統(tǒng)的教學(xué)中，教學(xué)多是利用實(shí)物或多媒體把公路工程構(gòu)件帶進(jìn)課堂，讓學(xué)生觀察其外觀，初步認(rèn)識構(gòu)造，教師可以收集實(shí)物照片供學(xué)生觀察，但是這種方式取決于照片的拍攝角度，無法全面反映細(xì)部構(gòu)造。外出參觀性質(zhì)的認(rèn)識實(shí)習(xí)，可見到的工程實(shí)物有一定的局限性，并且往往沒有相對應(yīng)的二維圖紙。BIM技術(shù)的出現(xiàn)，使得教師可以利用BIM技術(shù)構(gòu)建虛擬化公路工程構(gòu)件，以破解傳統(tǒng)教學(xué)中存在的難題。利用BIM技術(shù)可以構(gòu)建出與工程實(shí)物相符的虛擬模型，通過電腦屏幕放大、縮小、旋轉(zhuǎn)模型，實(shí)現(xiàn)720度觀察，從而實(shí)現(xiàn)外部和內(nèi)部的每一個(gè)構(gòu)造細(xì)節(jié)的裸眼透視觀察。同時(shí)利用BIM模型自身承載的幾何信息把相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化標(biāo)注，這給學(xué)生帶來更加豐富、直觀的視覺體驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生的識圖能力得到真正提升。教師利用BIM技術(shù)建立相關(guān)復(fù)雜工程節(jié)點(diǎn)的三維模型，使學(xué)生觀察和了解復(fù)雜工程構(gòu)造的結(jié)構(gòu)材料和功能特點(diǎn)，幫助學(xué)生準(zhǔn)確理解、把握工程圖紙內(nèi)涵，進(jìn)而降低教學(xué)難度。在教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中利用BIM技術(shù)幫助學(xué)生熟悉圖紙標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)等，讓學(xué)生形成系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)，進(jìn)而達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。

三、基于BIM的課程改革創(chuàng)新措施

基于BIM模型的三維可視化特性可以保證實(shí)訓(xùn)教學(xué)全過程的可視化。公路工程施工圖識圖實(shí)訓(xùn)課程傳統(tǒng)根據(jù)二維施工圖的課堂講授式教學(xué)模式，教學(xué)效果難以直觀量測，雖然課后通過布置一定的作業(yè)以驗(yàn)證課堂學(xué)習(xí)效果，但是過程難以控制，作業(yè)雷同較多。按照結(jié)果導(dǎo)向的教學(xué)方法，結(jié)合BIM技術(shù)對教學(xué)過程進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，是對識圖類課程進(jìn)行改革的重要途徑。具體思路為：第一個(gè)環(huán)節(jié)，模型建造：讓學(xué)生利用BIM三維建模技術(shù)把典型案例的紙質(zhì)施工圖紙變成三維的實(shí)體模型，教師最后對模型的制作質(zhì)量進(jìn)行考核。如果對二維圖紙理解存在偏差，那么最后完成的三維BIM模型必將不符合實(shí)際。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，學(xué)生可以自主完成學(xué)習(xí)，自行判斷或相互檢查模型正確與否。完成的BIM模型，其幾何尺寸完全來源于真實(shí)的施工項(xiàng)目圖紙，三維建模過程中輸入的尺寸即為真實(shí)的尺寸。建模完成后，可以通過BIM軟件進(jìn)行各個(gè)角度的觀看，模型如果尺寸正確，其結(jié)構(gòu)必然是協(xié)調(diào)的、符合邏輯的。第二個(gè)環(huán)節(jié)，虛擬建造：利用相關(guān)軟件對建造好的BIM模型按照施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行施工模擬。通過BIM技術(shù)的虛擬建造功能，既有效避開了施工現(xiàn)場的危險(xiǎn)，同時(shí)又營造了一種身臨其境的真實(shí)體驗(yàn)感，解決了教學(xué)中實(shí)習(xí)組織實(shí)施困難的問題。第三個(gè)環(huán)節(jié)，出圖：利用BIM技術(shù)將三維模型在固定位置剖切，生成剖切位置的CAD平面圖紙并配置標(biāo)準(zhǔn)圖框與紙質(zhì)圖紙進(jìn)行比對，對課程教學(xué)效果進(jìn)行直觀量測，確保學(xué)生理解圖紙的準(zhǔn)確性。上述三個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了從紙質(zhì)二維施工藍(lán)圖到三維BIM模型再導(dǎo)出生成二維CAD圖紙，同一構(gòu)造物的呈現(xiàn)方式經(jīng)歷了一個(gè)循環(huán)又回到了原點(diǎn)，但此時(shí)的二維圖紙已經(jīng)是經(jīng)過學(xué)生一個(gè)教學(xué)周期的消化吸收接納后自主生成的，相比原來施工圖在理解上已經(jīng)有了質(zhì)的飛越。

（一）教學(xué)內(nèi)容重組

經(jīng)過深入剖析交通土建類專業(yè)職業(yè)技能要求，在運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行教改實(shí)施過程中，必須結(jié)合BIM技術(shù)特點(diǎn)對實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新組織設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)思路是將教學(xué)內(nèi)容分為四大模塊：模塊一：公路工程結(jié)構(gòu)基本構(gòu)造，結(jié)合實(shí)際典型構(gòu)件，將BIM模型引入實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程，利用BIM技術(shù)三維可視進(jìn)行結(jié)構(gòu)三維動(dòng)態(tài)認(rèn)知，重點(diǎn)是結(jié)合實(shí)際三維模型重構(gòu)投影的基本知識及進(jìn)行二維工程圖常用平立剖面繪制;模塊二：公路施工圖識讀，結(jié)合典型工程進(jìn)行BIM建模，通過建模過程完成公路結(jié)構(gòu)剖面及細(xì)部構(gòu)造的識讀;模塊三：計(jì)量與計(jì)價(jià)，根據(jù)模塊二構(gòu)建的BIM模型，利用BIM軟件算量功能進(jìn)行工程量的核算，套取定額，與概預(yù)算課程結(jié)合進(jìn)行簡單計(jì)價(jià)訓(xùn)練;模塊四：施工模擬，利用BIM模型進(jìn)行5D施工模擬，加深對施工圖的理解。