以能力為導(dǎo)向的BIM技術(shù)在土木工程施工教學(xué)改革中的應(yīng)用研究

陳源

摘要：目前，土木工程領(lǐng)域在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有較高的比重，這也對(duì)從事此行業(yè)的人才提出了新的要求，尤其是伴隨著實(shí)用型需求的提升，對(duì)相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力要求與日俱增，但是目前土木工程課堂教學(xué)中，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)卻依然存有一定的矛盾亟待解決。本文主要借助文獻(xiàn)研究法，針對(duì)以能力為導(dǎo)向的BIM技術(shù)在土木工程施工教學(xué)改革中的應(yīng)用問(wèn)題與應(yīng)用策略展開(kāi)分析并提出對(duì)策。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；能力為導(dǎo)向；教學(xué)模式改革；土木工程施工；策略分析

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-7164（2021）07-0135-02

土木工程施工是土木工程專(zhuān)業(yè)最為重要的課程之一，該課程不僅實(shí)踐性較強(qiáng)、涉及面極廣，而且還有知識(shí)更新速度快的特點(diǎn)。BIM是近些年應(yīng)用范圍最廣、發(fā)展最迅猛的一種技術(shù)理念。該技術(shù)通過(guò)數(shù)字信息模擬工程建筑的真實(shí)情況，具有協(xié)調(diào)性、重復(fù)性、可視性等特點(diǎn)。將以BIM技術(shù)為教學(xué)手段的實(shí)踐能力與教學(xué)模式改革相結(jié)合，對(duì)土木工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)具有重要作用。

一、土木工程施工教學(xué)改革中存在的問(wèn)題

目前，土木工程施工課程的教學(xué)內(nèi)容改革與教學(xué)模式改革的方式較多，主要有互動(dòng)式教學(xué)模式、產(chǎn)教結(jié)合教學(xué)模式、多媒體教學(xué)模式、啟發(fā)式教學(xué)模式以及施工組織參與設(shè)計(jì)等，此類(lèi)嘗試雖然從某種程度上起到一定的效果，但是沒(méi)有完全發(fā)揮學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，對(duì)人才的技能培養(yǎng)、應(yīng)用能力培養(yǎng)嚴(yán)重不足，是目前的土木工程教學(xué)模式改革中存在的主要問(wèn)題。就目前情況而言，土木工程施工課程教學(xué)的具體問(wèn)題如下：其一，教學(xué)內(nèi)容過(guò)于老舊，并未體現(xiàn)出新型施工技術(shù)，知識(shí)點(diǎn)龐雜且瑣碎，整體教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)性差，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效果不明顯，逐漸對(duì)學(xué)習(xí)失去興趣。其二，教學(xué)模式過(guò)于單一，缺少以凸顯學(xué)生主體為目標(biāo)的教學(xué)環(huán)節(jié)，課堂中師生互動(dòng)不足，學(xué)生主觀(guān)能動(dòng)性不足，使教學(xué)效果大打折扣。其三，學(xué)生軟件應(yīng)用能力不足，對(duì)虛擬技術(shù)的建設(shè)與施工過(guò)程運(yùn)用不熟練，無(wú)法滿(mǎn)足虛擬實(shí)踐教學(xué)的要求。其四，理論知識(shí)與實(shí)踐項(xiàng)目不符，導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法將教學(xué)內(nèi)容應(yīng)用到實(shí)踐中去[1]。

二、以能力為導(dǎo)向的BIM技術(shù)在土木工程施工教學(xué)改革實(shí)踐策略

（一）在教學(xué)中融入案例，提升學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力

教師可以將實(shí)踐案例與專(zhuān)業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)融合，使實(shí)踐案例成為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力、實(shí)踐操作能力的重要教學(xué)素材，以提升學(xué)生對(duì)土木工程課程的理解與掌握程度。這樣不僅能將抽象性專(zhuān)業(yè)知識(shí)轉(zhuǎn)化成具象化的實(shí)踐案例、簡(jiǎn)化教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)掌握更加牢固，同時(shí)也能將理論知識(shí)的教學(xué)轉(zhuǎn)化成實(shí)踐與理論知識(shí)的雙重滲透，使學(xué)生在學(xué)習(xí)階段就接觸到專(zhuān)業(yè)對(duì)口領(lǐng)域的實(shí)際情況，熟練掌握并應(yīng)用自身所學(xué)知識(shí)，用專(zhuān)業(yè)知識(shí)解決案例中的問(wèn)題、克服案例中的困難，真正做到學(xué)以致用。案例導(dǎo)入需要有專(zhuān)業(yè)的流程引導(dǎo)，讓各個(gè)環(huán)節(jié)都與上一環(huán)節(jié)存在潛在關(guān)聯(lián)，讓后續(xù)學(xué)習(xí)內(nèi)容與前面的內(nèi)容相互呼應(yīng)。因此該專(zhuān)業(yè)教師需要嚴(yán)格把控教學(xué)環(huán)節(jié)與教學(xué)流程，為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)由淺入深的課程學(xué)習(xí)氛圍。

案例導(dǎo)入的過(guò)程需要遵循以下程序：首先，在教學(xué)開(kāi)始階段，教師需要將基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)向?qū)W生進(jìn)行深度講解，這樣有助于學(xué)生理清知識(shí)點(diǎn)；其次，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)歸納與總結(jié)，使學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用在實(shí)際工程案例中有一個(gè)基礎(chǔ)概念，為后續(xù)開(kāi)展案例導(dǎo)入奠定基礎(chǔ)。最后，教師將綜合性案例導(dǎo)入教學(xué)，在案例實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力與實(shí)踐應(yīng)用能力[2]。

（二）以BIM技術(shù)開(kāi)展三維模擬情景教學(xué)法

1.做好三維模擬情景教學(xué)法前期準(zhǔn)備工作

為更好地開(kāi)展情景教學(xué)法，做好前期的基礎(chǔ)工作至關(guān)重要。首先，學(xué)生對(duì)模架部分的基礎(chǔ)知識(shí)一定要非常扎實(shí)，熟悉腳手架的施工規(guī)范與細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，對(duì)模架的設(shè)計(jì)、建造材料、結(jié)構(gòu)組成、具體類(lèi)型有一個(gè)基礎(chǔ)的認(rèn)識(shí)。教師可選定某一典型工程施工項(xiàng)目，建立情景模式三維模型，向?qū)W生展示模架構(gòu)建的主要流程與操作要點(diǎn)、參數(shù)設(shè)置、主要文件導(dǎo)出、主要圖形導(dǎo)出等。此過(guò)程需要教師具備一定的指導(dǎo)能力與實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，以BIM技術(shù)為構(gòu)建情景模式的方式開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，實(shí)踐應(yīng)用部分需要秉承嚴(yán)謹(jǐn)工程施工的原則，制定出詳盡、優(yōu)質(zhì)的教學(xué)方案與設(shè)計(jì)方案，其中包括教學(xué)重點(diǎn)、教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)方案、學(xué)生分組情況、BIM模架應(yīng)用、模架軟件連接以及具體的課程分配。完善的前期準(zhǔn)備工作可以保證情景教學(xué)模式順利開(kāi)展，是實(shí)施BIM技術(shù)情景教學(xué)的基礎(chǔ)條件[3]。

2.以實(shí)際工程案例展開(kāi)實(shí)踐訓(xùn)練

工程項(xiàng)目需要具備一定的嚴(yán)謹(jǐn)性，一個(gè)步驟出現(xiàn)差錯(cuò)將會(huì)影響工程的整體效果。為提升學(xué)生的工程案例實(shí)踐學(xué)習(xí)成功率，教師可以將學(xué)生分為人數(shù)相當(dāng)、能力均等的工程小組開(kāi)展教學(xué)，根據(jù)學(xué)生的能力為學(xué)生劃分崗位、分配任務(wù)，選取有威信、統(tǒng)籌能力強(qiáng)的學(xué)生作為小組組長(zhǎng)，其他小組成員根據(jù)個(gè)人意愿與自身擅長(zhǎng)方面進(jìn)行崗位劃分。需要注意的是，若想提升學(xué)生能力培養(yǎng)的效果，教師需要尊重學(xué)生的個(gè)人意愿，不要為學(xué)生強(qiáng)制分配工作，要注重培養(yǎng)學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，這樣不僅有利于情景教學(xué)模式的開(kāi)展，同時(shí)有助于學(xué)生自主能力的養(yǎng)成。整個(gè)教學(xué)過(guò)程需要以前期準(zhǔn)備為基礎(chǔ)展開(kāi)，注重對(duì)模架建造的過(guò)程進(jìn)行管理，以科學(xué)的成績(jī)?cè)u(píng)定為指導(dǎo)思想，使學(xué)生在教師的引導(dǎo)與啟發(fā)中，按照實(shí)驗(yàn)步驟順利完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)[4]。具體的情景教學(xué)模式步驟為：具備軟件應(yīng)用能力與相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備、根據(jù)工程的實(shí)際信息對(duì)工程建筑進(jìn)行建模、模型文件彼此轉(zhuǎn)換、模架軟件中開(kāi)展模架搭建、合理性檢查判斷、高支模的構(gòu)建與識(shí)別、安全性測(cè)算、計(jì)劃書(shū)的編制、詳細(xì)的操作說(shuō)明說(shuō)、詳細(xì)的材料匯總、技術(shù)效果與經(jīng)濟(jì)效果對(duì)比、提交實(shí)驗(yàn)工程項(xiàng)目的成果。教學(xué)過(guò)程中尤其需要注意的是對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的把控，教師需檢查學(xué)生各項(xiàng)準(zhǔn)備工作是否達(dá)標(biāo)、人才分配是否合理，工程流程是否精準(zhǔn)，在主要環(huán)節(jié)精準(zhǔn)無(wú)誤的情況下，即便學(xué)生出現(xiàn)細(xì)小差錯(cuò)，也不會(huì)影響整體實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這樣可以讓學(xué)生在小組合作中培養(yǎng)合作意識(shí)、集體榮譽(yù)感、自主能力與解決問(wèn)題能力[5]。

（三）以BIM技術(shù)展開(kāi)課程案例整體設(shè)計(jì)

為提升土木工程施工課程的教學(xué)效率，教師可以借助BIM技術(shù)開(kāi)展案例設(shè)計(jì)，這樣不僅有助于學(xué)生專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)效率的提升，同時(shí)有助于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與自主能力的養(yǎng)成。為保證案例設(shè)計(jì)的實(shí)效性，教師需要注意對(duì)以下環(huán)節(jié)的把控：首先，教師應(yīng)該以學(xué)生自主意識(shí)與探究性學(xué)習(xí)為教學(xué)目標(biāo)，將基礎(chǔ)工程問(wèn)題引入教學(xué)中，讓學(xué)生進(jìn)行深度思考與研討，通過(guò)此過(guò)程激發(fā)學(xué)生的合作意識(shí)與自主意識(shí)，并且將BIM技術(shù)用于模架的教學(xué)課件設(shè)計(jì)中，以多媒體的形式呈現(xiàn)。其次，教師可以現(xiàn)實(shí)的施工案例為突破口，引導(dǎo)學(xué)生借助BIM技術(shù)進(jìn)行建模，并且對(duì)模架開(kāi)展模擬。這其中包括具體的搭設(shè)構(gòu)件的拳譜參數(shù)，如連墻件、立桿以及橫桿的計(jì)算，在模架軟件中構(gòu)建扣件式腳手架模型，并且進(jìn)行方案計(jì)算書(shū)編寫(xiě)、安全測(cè)算、實(shí)際方案的經(jīng)濟(jì)分析、設(shè)計(jì)方案的分析論證、施工材料匯總、設(shè)計(jì)方案的編制以及工程節(jié)點(diǎn)詳圖等。最后，考慮到實(shí)際中模架的占地面積與體積都較大，實(shí)踐操作的成本高且難度大，借助虛擬技術(shù)展開(kāi)情景模式教學(xué)，不僅可以起到實(shí)踐教學(xué)的效果與目的，同時(shí)可以培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題與分析問(wèn)題的應(yīng)用能力。學(xué)生針對(duì)不同的教學(xué)案例，可以選擇不同的模架方案，對(duì)工程的積極技術(shù)效果與合理性進(jìn)行分析。需要注意的是，應(yīng)用型人才的合作能力是BIM技術(shù)重要的考核標(biāo)準(zhǔn)之一。教師在開(kāi)展參與式教學(xué)時(shí)，應(yīng)該注重學(xué)生合作意識(shí)與合作能力的培養(yǎng)，將學(xué)生劃分成若干合作小組，在開(kāi)展不同項(xiàng)目案例時(shí)，要求各個(gè)小組通過(guò)合作完成各自的小組任務(wù)，這樣有助于學(xué)生合作意識(shí)與綜合性能力的培養(yǎng)[6]。

三、結(jié)語(yǔ)

總而言之，BIM技術(shù)與土木工程施工課程十分契合，二者之間有諸多互通之處。土木工程教師可以通過(guò)在教學(xué)中融入案例，提升學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力，做好三維模擬情景教學(xué)法前期準(zhǔn)備工作，以實(shí)際工程案例展開(kāi)實(shí)踐訓(xùn)練，以BIM技術(shù)展開(kāi)課程案例整體設(shè)計(jì)等方式開(kāi)展教學(xué)工作，為土木工程類(lèi)學(xué)生綜合能力與職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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（薦稿人：陳瑄，河套學(xué)院教授）

（責(zé)任編輯：鄒宇銘）