王璐 劉于

文章介紹了BIM技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，針對土木工程施工課程教學(xué)的特點，在總結(jié)施工課程教學(xué)方面存在問題的基礎(chǔ)上，闡述了BIM技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)在該課程中的應(yīng)用方法，進而提出采用以賽促學(xué)的教學(xué)方式既提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，又能促進BIM技術(shù)在施工課程中的應(yīng)用。

1 引言

《土木工程施工》是土木工程專業(yè)的主干課程，具有涉及面廣、實踐性強和發(fā)展迅速的特點。而建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，利用集中式數(shù)字化技術(shù)，創(chuàng)建數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)建筑信息的集成，實現(xiàn)規(guī)劃、設(shè)計、施工到管理各階段統(tǒng)一協(xié)調(diào)的過程，其具有可視性、模擬性、優(yōu)化性、協(xié)調(diào)性等特點?；贐IM進行協(xié)調(diào)工作，可為參與各方提供信息化支撐平臺，有效提高工作效率、節(jié)省資源、降低成本、以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。高校作為人才培養(yǎng)的搖籃，必須響應(yīng)國家號召，將BIM技術(shù)應(yīng)用到專業(yè)課程教學(xué)中，以促進BIM應(yīng)用人才的培養(yǎng)。

2 現(xiàn)階段土木工程施工課程教學(xué)現(xiàn)狀與存在的問題

（1）教材內(nèi)容難以與時俱進。隨著建筑業(yè)施工技術(shù)的迅速發(fā)展，新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備層出不窮，國家及地方的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程等也不斷更新和推廣，土木工程施工教材涉及的相應(yīng)內(nèi)容也應(yīng)該與時俱進，然而新出版的教材參差不齊，其內(nèi)容難以及時更新，加之各高校在選擇教材上具有周期性的特點，致使教材內(nèi)容遠滯后于現(xiàn)有的國家規(guī)范規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，進而學(xué)生難以深入了解施工技術(shù)前沿發(fā)展情況。

（2）教學(xué)模式單一。目前該課程仍采用課堂講授方式，配套課程設(shè)計實踐環(huán)節(jié)。學(xué)生以被動的方式接受知識，學(xué)習(xí)熱情及積極性不高。雖然課堂上采用大量的圖片和視頻等多媒體方式予以講授，但是土木工程施工對學(xué)生的實踐性和綜合性要求較高，學(xué)生若對部分內(nèi)容沒有直觀上的認識，還是難以掌握具體地施工技術(shù)操作方法，導(dǎo)致教學(xué)效果也不理想。此外由于時間和空間的限制，實踐環(huán)節(jié)很難安排到課程中去。這樣的教學(xué)模式難以滿足高等教育所要求的“厚基礎(chǔ)、寬口徑、強能力、高素質(zhì)”的π型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

（3）實訓(xùn)環(huán)節(jié)設(shè)計單一，缺乏工程項目訓(xùn)練。隨著社會的進步與發(fā)展，高校應(yīng)順應(yīng)時代發(fā)展的潮流，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)具備很強的實踐能力和創(chuàng)新能力，在教學(xué)過程中增大實訓(xùn)實習(xí)環(huán)節(jié)的比例。然而目前的問題是：①學(xué)生安全意識差，無法進行現(xiàn)場參觀實習(xí)，只能播放相關(guān)施工視頻以了解現(xiàn)場作業(yè);②課程設(shè)計只是簡單地模擬布置，對施工方法和機械的選擇、施工段的劃分、施工進度的安排及施工平面圖的布置等基本知識掌握不牢固，其實踐能力得不到全面系統(tǒng)的鍛煉，所掌握的職業(yè)能力遠不及企業(yè)的崗位需求。高校實習(xí)實訓(xùn)教學(xué)資源的不足，嚴重阻礙了土木工程施工課程的教學(xué)質(zhì)量。將BIM技術(shù)與虛擬仿真技術(shù)相結(jié)合的模式融入到實習(xí)實訓(xùn)環(huán)節(jié)，可解決實踐課時少，完善教學(xué)條件，形成多元化的教學(xué)環(huán)境。

3 BIM技術(shù)與虛擬仿真技術(shù)在土木工程施工課程中的應(yīng)用

BIM技術(shù)具有可視化的特點，而虛擬仿真技術(shù)能夠模擬各種真實施工環(huán)境，兩者結(jié)合，相得益彰。BIM技術(shù)除了能構(gòu)建模型外，還能夠模擬施工。

3.1 利用虛擬仿真技術(shù)改善實踐教學(xué)條件

利用仿真技術(shù)軟件進行施工技術(shù)模擬操作、制定施工組織計劃等，使學(xué)生切實掌握施工技術(shù)流程。例如，三好公司開發(fā)的施工模擬仿真軟件，是基于工程實例真實再現(xiàn)施工現(xiàn)場，從基礎(chǔ)工程到屋面裝飾裝修工程，各個環(huán)節(jié)都有對應(yīng)的施工操作內(nèi)容，學(xué)生在人機交互中熟悉工程項目的施工方法、施工工藝、施工流程及施工組織編制內(nèi)容，掌握施工質(zhì)量技術(shù)規(guī)程規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。仿真軟件具有情境性、過程性和交互性等特點，為學(xué)生營造出一個形象逼真的施工情境，讓學(xué)生熟悉每一施工環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)土木工程施工技術(shù)的興趣，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的激情，增加學(xué)生的求知欲。學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識的基礎(chǔ)上，根據(jù)教師提供的施工圖再轉(zhuǎn)戰(zhàn)仿真虛擬軟件真實再現(xiàn)施工現(xiàn)場進行實踐操作，通過編寫施工方案，確定施工工藝，制定施工進度計劃，安全文明施工等施工組織內(nèi)容，融會貫通其關(guān)聯(lián)理論、技術(shù)知識，協(xié)調(diào)掌握技術(shù)關(guān)鍵和理論知識，這樣不僅熟悉和掌握了施工技術(shù)及組織設(shè)計，而且提高了實際操作能力。

3.2 利用BIM技術(shù)構(gòu)建教學(xué)施工模型

BIM技術(shù)具有多元化特點，其知識和軟件應(yīng)用能夠貫穿土木工程一系列專業(yè)課程教學(xué)中，形成多課程的聯(lián)合教學(xué)。在施工課程階段，教師采用案例教學(xué)，利用前面課程已完成的建筑設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計的模型，結(jié)合4DBIM技術(shù)教授學(xué)生建立模型，將3D數(shù)據(jù)與BIM模型匹配，指導(dǎo)學(xué)生進行施工組織方案的設(shè)計，完成對已建部分的修正，從而實現(xiàn)對施工過程控制。BIM技術(shù)不僅可以實現(xiàn)對整個建筑工程的施工控制，而且能夠在某一個分部分項工程的施工階段、某個施工節(jié)點來精確模擬現(xiàn)場的施工情況，從而實現(xiàn)局部的施工控制。例如，教師也可以教授學(xué)生模擬局部結(jié)構(gòu)的施工工藝，建立梁柱節(jié)點模型，對節(jié)點的鋼柱和鋼筋進行三維碰撞分析。在此過程中，以學(xué)生思考練習(xí)為主，施工模擬為輔，教師再加以適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)，提高學(xué)生分析、解決問題的能力，提高學(xué)生的實踐能力。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生會認可這種講授方式，學(xué)習(xí)效率大大提高，收到事半功倍的效果。

3.3 BIM技術(shù)與虛擬仿真技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，以賽促學(xué)改善教學(xué)效果

將建好的施工BIM模型轉(zhuǎn)入虛擬仿真系統(tǒng)，通過虛擬交互式操作，可以完成施工現(xiàn)場的沉浸式體驗、施工進度模擬、施工工藝模擬、施工方法模擬、施工現(xiàn)場漫游等等。漫游包括施工現(xiàn)場的漫游和主體工程內(nèi)部漫游，這些功能在一定程度上幫助學(xué)生檢查施工現(xiàn)場布置的合理性，實時掌握施工工序安排、材料調(diào)配、機械設(shè)備進場及人員的使用情況。因此，把BIM技術(shù)與虛擬仿真技術(shù)引入施工課程教學(xué)中，學(xué)生做到學(xué)以致用，既解決了傳統(tǒng)分離式教學(xué)帶來的不足，又提高了學(xué)生的實踐和創(chuàng)新能力。

此外鼓勵學(xué)生參加技能競賽，其能夠有力地提高學(xué)生核心競爭能力，促進學(xué)生的就業(yè)。參加職業(yè)技能競賽的學(xué)生憑借著他們熟練的操作技能和較強的心理應(yīng)變能力，不僅在就業(yè)上具有較強的競爭力，在今后的工作崗位上也會有較好的表現(xiàn)。課程教學(xué)倡導(dǎo)競賽引領(lǐng)，以賽促學(xué)的教學(xué)理念，學(xué)生自2017年以來參加由三好軟件公司舉辦的三屆全國建設(shè)類院校施工技術(shù)應(yīng)用技能大賽，取得多項一等獎的佳績。同時，競賽引領(lǐng)課程教學(xué)的實施有力促進了高素質(zhì)高技能型人才的培養(yǎng)，學(xué)生的就業(yè)率和就業(yè)質(zhì)量均有明顯提高，初步顯示出了課程改革的實際效果。

4 結(jié)語

實踐證明，將BIM技術(shù)與虛擬仿真技術(shù)融入到施工課程教學(xué)中，改變了傳統(tǒng)課程的教學(xué)環(huán)境和教學(xué)模式，同時以賽促學(xué)的理念促進了教學(xué)方式的改進。這樣不僅可以解決由于各種資源限制而無法完成的教學(xué)內(nèi)容，節(jié)約教學(xué)資源，而且可以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的實踐與創(chuàng)新能力，有效地提高了土木工程施工課程的教學(xué)質(zhì)量。

項目名稱：廣東海洋大學(xué)寸金學(xué)院2018年院級質(zhì)量工程，項目編號：CJ2018060。

（作者單位：廣東海洋大學(xué)寸金學(xué)院）