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摘要:

BIM技術(shù)是一種基于三維數(shù)字技術(shù)的立體化、可視化共享技術(shù)，它可以對(duì)建筑設(shè)計(jì)、建造及運(yùn)營維護(hù)過程中的方案進(jìn)行可視化展示、分析和優(yōu)化，BIM技術(shù)的應(yīng)用及推廣對(duì)建筑行業(yè)將產(chǎn)生不可估量的影響及創(chuàng)新型的變革。在此行業(yè)大背景下，為了順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，應(yīng)用型本科院校土木工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革的重要舉措之一就是融合BIM技術(shù)，優(yōu)化實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，整合實(shí)踐教學(xué)體系，從而增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞:

BIM技術(shù);可視化;立體化;應(yīng)用型;實(shí)踐教學(xué)

一、土木工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀及存在的問題

土木工程專業(yè)是一個(gè)理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的專業(yè)，當(dāng)前在應(yīng)用型土木工程培養(yǎng)方案中，實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)約占全部學(xué)時(shí)的30%左右，包括實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等多個(gè)環(huán)節(jié)，課時(shí)安排和環(huán)節(jié)設(shè)置比較合理，但由于土木工程具有分散、唯一、周期長等特點(diǎn)，而學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)一般為3～4周，在短暫的現(xiàn)場實(shí)習(xí)期內(nèi)，學(xué)生無法完整接觸一個(gè)項(xiàng)目從圖紙到成品的完整過程。另一方面，當(dāng)前倡導(dǎo)的能力本位項(xiàng)目化教學(xué)改革，要求教學(xué)過程按實(shí)踐－理論－實(shí)踐的順序交替進(jìn)行，也就是說大量項(xiàng)目化課程教學(xué)都要求學(xué)生在實(shí)際工作情境中學(xué)習(xí)，而建筑工程的工作情境如果只能通過平面來描述，效果必定不甚理想。雖然當(dāng)前應(yīng)用型土木工程專業(yè)在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置及學(xué)時(shí)安排上較為合理，但實(shí)踐教學(xué)的目標(biāo)即學(xué)生的應(yīng)用創(chuàng)新能力卻沒有達(dá)到預(yù)期的培養(yǎng)效果。基于土木工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀，我們提出了融合BIM技術(shù)，優(yōu)化土木工程實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)效果的教學(xué)改革。

二、融合BIM技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)改革思路

BIM(BuildingInformationMolding建筑信息模型)技術(shù)，是一種應(yīng)用于設(shè)計(jì)、建造、管理的數(shù)字化方法，即利用三維數(shù)字化技術(shù)，對(duì)建筑設(shè)計(jì)、建造及運(yùn)營維護(hù)過程中的方案進(jìn)行可視化展示、分析和優(yōu)化。例如:在設(shè)計(jì)階段，BIM技術(shù)可將傳統(tǒng)的二維模型轉(zhuǎn)換為三維模型，并且可以做各種各樣的建筑性能分析，從而優(yōu)化設(shè)計(jì)方案;在招投標(biāo)階段，可以用BIM技術(shù)進(jìn)行三維模型算量，工程量會(huì)算得更為清楚準(zhǔn)確;在施工階段，可以利用BIM技術(shù)對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行模擬，檢查施工方案是否合理，物料、塔吊擺放是否安全、方便等。BIM技術(shù)還可以深入到更細(xì)微的地方，包括房間布局、電梯方向運(yùn)行、安全出口位置、多專業(yè)管線碰撞試驗(yàn)等多個(gè)方面。將BIM技術(shù)融合于土木工程實(shí)踐教學(xué)的基本思路是通過BIM技術(shù)，建立校內(nèi)BIM教學(xué)實(shí)訓(xùn)室，將案例工程的建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、配套安裝設(shè)計(jì)及施工現(xiàn)場布置等信息模型作立體展示，向?qū)W生提供直觀的項(xiàng)目情境，學(xué)生通過可視化的三維立體建筑信息模型對(duì)建筑設(shè)計(jì)過程及施工現(xiàn)場環(huán)境產(chǎn)生直接深刻的感性認(rèn)識(shí)，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)踐教學(xué)的各項(xiàng)要求開展實(shí)訓(xùn)活動(dòng)。學(xué)生通過在接近真實(shí)的建筑信息模型中學(xué)習(xí)、訓(xùn)練，解決工程具體問題，即時(shí)直觀地看到實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的結(jié)果，學(xué)習(xí)興趣及成就感大大提高，實(shí)訓(xùn)效果大大提升。通過融合BIM技術(shù)，改變土木工程實(shí)踐教學(xué)“天天在施工現(xiàn)場，只學(xué)到一點(diǎn)點(diǎn)”為“到現(xiàn)場感受體會(huì)，回到實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行分析、整理、計(jì)算結(jié)合的全方位職業(yè)能力訓(xùn)練”的現(xiàn)狀，且隨著BIM技術(shù)與土木工程實(shí)踐教學(xué)的深度融合，最終將形成涵蓋設(shè)計(jì)階段、施工階段及招投標(biāo)階段各環(huán)節(jié)職業(yè)能力訓(xùn)練的、一個(gè)較完整的實(shí)踐教學(xué)體系。在此過程中，嚴(yán)格遵循“場景認(rèn)知－概念原理－互動(dòng)講解－要點(diǎn)強(qiáng)化－實(shí)訓(xùn)練習(xí)”的實(shí)訓(xùn)教學(xué)路線(如圖1)，最終達(dá)到培養(yǎng)和提高學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力的目的。

三、融合BIM技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)改革具體內(nèi)容

(一)構(gòu)建融合BIM技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)課程體系根據(jù)學(xué)校的辦學(xué)定位和人才培養(yǎng)目標(biāo)，以土木工程應(yīng)用創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線，建立分層次、多模塊、相互銜接的、科學(xué)系統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)［1］，與理論教學(xué)有機(jī)結(jié)合又相對(duì)獨(dú)立。實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與工程應(yīng)用實(shí)踐密切聯(lián)系，并引入BIM技術(shù)，開發(fā)綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性的實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目體系。實(shí)踐教學(xué)應(yīng)以科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展為背景［2］，以培養(yǎng)學(xué)生合理的智能結(jié)構(gòu)和創(chuàng)新素質(zhì)為目標(biāo)，按照學(xué)科特點(diǎn)和學(xué)生能力形成的不同階段和認(rèn)識(shí)發(fā)展規(guī)律，系統(tǒng)設(shè)計(jì)、整體優(yōu)化，以融合實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)，統(tǒng)一培養(yǎng)目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)方法，積極探索集教與學(xué)、校內(nèi)與校外、課內(nèi)與課外于一體的實(shí)踐教學(xué)課程體系，如圖2。

(二)建設(shè)適應(yīng)學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力培養(yǎng)的校內(nèi)BIM實(shí)踐教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)［3］依托學(xué)院現(xiàn)有的土木工程等相關(guān)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)室和校內(nèi)外實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)基地，構(gòu)建融合BIM技術(shù)的建設(shè)工程技術(shù)集成展示、招投標(biāo)模擬、工程項(xiàng)目管理模擬等綜合類實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，并且在訓(xùn)練時(shí)間、訓(xùn)練內(nèi)容、儀器設(shè)備、教學(xué)電子資源庫等方面全面對(duì)學(xué)生開放，立足于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)造才能，推進(jìn)學(xué)生合作學(xué)習(xí)、探索學(xué)習(xí)為方向的開放式實(shí)踐教學(xué)體系建設(shè)，提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力。學(xué)生可以自主設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)題目，然后組織實(shí)訓(xùn)過程，總結(jié)實(shí)訓(xùn)效果。建設(shè)融合BIM技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，學(xué)生可以在電子工地上直觀立體地看到擬建工程，繼而發(fā)現(xiàn)存在的問題，結(jié)合理論課程的知識(shí)，優(yōu)化設(shè)計(jì)施工方案，并且優(yōu)化結(jié)果也即時(shí)顯現(xiàn)，提高了學(xué)生參與工程實(shí)踐的興趣，激發(fā)了學(xué)習(xí)動(dòng)力。

(三)加強(qiáng)與建筑企業(yè)的合作，建設(shè)校企合作的校外BIM實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)［4］通過校企合作建立實(shí)踐基地的形式，加大與校外施工企業(yè)的深入合作，建設(shè)校外BIM實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，把現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的實(shí)際問題利用企業(yè)BIM技術(shù)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行分析、計(jì)算、優(yōu)化，將得到的結(jié)果回歸到施工現(xiàn)場第一線，解決實(shí)際工程問題。利用企業(yè)所具有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和場地優(yōu)勢(shì)，拓寬實(shí)踐教學(xué)的軟硬件環(huán)境，學(xué)生在實(shí)際工程中以工地技術(shù)人員的身份參與工程建設(shè)管理實(shí)踐，使學(xué)生的實(shí)踐能力和工程素質(zhì)在真實(shí)、復(fù)雜、開放的實(shí)踐環(huán)境中到了充分訓(xùn)練，從而培養(yǎng)了學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)了實(shí)踐教學(xué)資源的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

(四)在BIM實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)上，教師們豐富自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，拓寬自身的知識(shí)面，使教師的工程應(yīng)用素質(zhì)也得以提高。在實(shí)踐教學(xué)過程中，發(fā)揮高校教師自身在科技理論等方面的優(yōu)勢(shì)，幫助合作施工企業(yè)解決項(xiàng)目實(shí)施過程中遇到的各種問題，并且組織學(xué)生全程參與、協(xié)助教師解決項(xiàng)目實(shí)際問題，不僅可以豐富教師自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，拓寬知識(shí)面，提高工程應(yīng)用素質(zhì)，而且使學(xué)生在參與實(shí)踐的過程中產(chǎn)生成就感，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)和實(shí)踐的動(dòng)力，從而培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用和創(chuàng)新能力。

(五)教師和學(xué)生在BIM實(shí)踐教學(xué)中實(shí)現(xiàn)角色轉(zhuǎn)換［5］教師是實(shí)踐教學(xué)的主導(dǎo)，因此，在構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)體系時(shí)，要堅(jiān)持教師的主導(dǎo)地位充分放開的原則。一方面，教師應(yīng)以幫助學(xué)生提升將實(shí)踐教學(xué)所獲得的知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力、將潛在能力轉(zhuǎn)化為實(shí)際技能為目標(biāo)。另一方面，教師在實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)中要轉(zhuǎn)變角色，變“教授”技能為“指導(dǎo)”與“管理”實(shí)踐過程，教學(xué)方式應(yīng)遵循多樣化原則。學(xué)生是受教育的主體，也是實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)中的創(chuàng)新主體，在實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)及具體運(yùn)行中，必須充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，變受教師被動(dòng)的“教”為學(xué)生主動(dòng)地“學(xué)”，用“任務(wù)”來驅(qū)動(dòng)實(shí)踐教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，把蘊(yùn)藏在學(xué)生身上的巨大學(xué)習(xí)潛力發(fā)揮出來，引導(dǎo)學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體。

(六)圍繞學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量和教師實(shí)踐教學(xué)工作質(zhì)量開展評(píng)價(jià)，形成一系列的實(shí)踐考評(píng)方法結(jié)合BIM實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的運(yùn)行，應(yīng)形成一系列的實(shí)踐考評(píng)方法:從單純考核學(xué)生所掌握的知識(shí)量轉(zhuǎn)變?yōu)榭己藢W(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)綜合解決實(shí)際問題的能力;從單純考核個(gè)體的學(xué)習(xí)情況轉(zhuǎn)變?yōu)榭己藞F(tuán)隊(duì)的學(xué)習(xí)情況;從強(qiáng)調(diào)考核學(xué)習(xí)結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)榭己藢W(xué)習(xí)過程;從采用單一的閉卷考試方式轉(zhuǎn)變?yōu)椴捎枚喾N考核方式結(jié)合的考核模式。

綜上所述，通過融合BIM技術(shù)的土木工程實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的優(yōu)化及應(yīng)用，將立體化、可視化的三維建筑模型及“電子工地”作為實(shí)踐教學(xué)的平臺(tái)和基礎(chǔ)，學(xué)生通過立體化、可視化的模擬訓(xùn)練，增進(jìn)了參與工程實(shí)踐、解決實(shí)際問題的積極性和主動(dòng)性，從而促進(jìn)學(xué)生專業(yè)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，最終實(shí)現(xiàn)應(yīng)用創(chuàng)新型土木工程復(fù)合型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

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作者：王芳 張志強(qiáng) 單位：山西工程技術(shù)學(xué)院 建筑工程系