以能力為導向的BIM技術在土木工程施工教學改革中的應用研究

陳源

摘要：目前，土木工程領域在我國經濟發展中占有較高的比重，這也對從事此行業的人才提出了新的要求，尤其是伴隨著實用型需求的提升，對相關專業學生的實踐應用能力要求與日俱增，但是目前土木工程課堂教學中，理論教學與實踐教學卻依然存有一定的矛盾亟待解決。本文主要借助文獻研究法，針對以能力為導向的BIM技術在土木工程施工教學改革中的應用問題與應用策略展開分析并提出對策。

關鍵詞：BIM技術；能力為導向；教學模式改革；土木工程施工；策略分析

中圖分類號：G642.0文獻標識碼：A文章編號：1673-7164（2021）07-0135-02

土木工程施工是土木工程專業最為重要的課程之一，該課程不僅實踐性較強、涉及面極廣，而且還有知識更新速度快的特點。BIM是近些年應用范圍最廣、發展最迅猛的一種技術理念。該技術通過數字信息模擬工程建筑的真實情況，具有協調性、重復性、可視性等特點。將以BIM技術為教學手段的實踐能力與教學模式改革相結合，對土木工程類專業人才培養具有重要作用。

一、土木工程施工教學改革中存在的問題

目前，土木工程施工課程的教學內容改革與教學模式改革的方式較多，主要有互動式教學模式、產教結合教學模式、多媒體教學模式、啟發式教學模式以及施工組織參與設計等，此類嘗試雖然從某種程度上起到一定的效果，但是沒有完全發揮學生的主觀能動性，對人才的技能培養、應用能力培養嚴重不足，是目前的土木工程教學模式改革中存在的主要問題。就目前情況而言，土木工程施工課程教學的具體問題如下：其一，教學內容過于老舊，并未體現出新型施工技術，知識點龐雜且瑣碎，整體教學內容系統性差，導致學生學習效果不明顯，逐漸對學習失去興趣。其二，教學模式過于單一，缺少以凸顯學生主體為目標的教學環節，課堂中師生互動不足，學生主觀能動性不足，使教學效果大打折扣。其三，學生軟件應用能力不足，對虛擬技術的建設與施工過程運用不熟練，無法滿足虛擬實踐教學的要求。其四，理論知識與實踐項目不符，導致學生無法將教學內容應用到實踐中去[1]。

二、以能力為導向的BIM技術在土木工程施工教學改革實踐策略

（一）在教學中融入案例，提升學生實踐應用能力

教師可以將實踐案例與專業教學環節融合，使實踐案例成為培養學生實踐應用能力、實踐操作能力的重要教學素材，以提升學生對土木工程課程的理解與掌握程度。這樣不僅能將抽象性專業知識轉化成具象化的實踐案例、簡化教學內容，使學生的專業知識掌握更加牢固，同時也能將理論知識的教學轉化成實踐與理論知識的雙重滲透，使學生在學習階段就接觸到專業對口領域的實際情況，熟練掌握并應用自身所學知識，用專業知識解決案例中的問題、克服案例中的困難，真正做到學以致用。案例導入需要有專業的流程引導，讓各個環節都與上一環節存在潛在關聯，讓后續學習內容與前面的內容相互呼應。因此該專業教師需要嚴格把控教學環節與教學流程，為學生營造一個由淺入深的課程學習氛圍。

案例導入的過程需要遵循以下程序：首先，在教學開始階段，教師需要將基礎知識點向學生進行深度講解，這樣有助于學生理清知識點；其次，教師引導學生進行知識點歸納與總結，使學生對知識點應用在實際工程案例中有一個基礎概念，為后續開展案例導入奠定基礎。最后，教師將綜合性案例導入教學，在案例實踐中培養學生的實踐操作能力與實踐應用能力[2]。

（二）以BIM技術開展三維模擬情景教學法

1.做好三維模擬情景教學法前期準備工作

為更好地開展情景教學法，做好前期的基礎工作至關重要。首先，學生對模架部分的基礎知識一定要非常扎實，熟悉腳手架的施工規范與細節設計，對模架的設計、建造材料、結構組成、具體類型有一個基礎的認識。教師可選定某一典型工程施工項目，建立情景模式三維模型，向學生展示模架構建的主要流程與操作要點、參數設置、主要文件導出、主要圖形導出等。此過程需要教師具備一定的指導能力與實踐教學經驗，以BIM技術為構建情景模式的方式開展教學活動，實踐應用部分需要秉承嚴謹工程施工的原則，制定出詳盡、優質的教學方案與設計方案，其中包括教學重點、教學目標、學生自主學習方案、學生分組情況、BIM模架應用、模架軟件連接以及具體的課程分配。完善的前期準備工作可以保證情景教學模式順利開展，是實施BIM技術情景教學的基礎條件[3]。

2.以實際工程案例展開實踐訓練

工程項目需要具備一定的嚴謹性，一個步驟出現差錯將會影響工程的整體效果。為提升學生的工程案例實踐學習成功率，教師可以將學生分為人數相當、能力均等的工程小組開展教學，根據學生的能力為學生劃分崗位、分配任務，選取有威信、統籌能力強的學生作為小組組長，其他小組成員根據個人意愿與自身擅長方面進行崗位劃分。需要注意的是，若想提升學生能力培養的效果，教師需要尊重學生的個人意愿，不要為學生強制分配工作，要注重培養學生的主觀能動性，這樣不僅有利于情景教學模式的開展，同時有助于學生自主能力的養成。整個教學過程需要以前期準備為基礎展開，注重對模架建造的過程進行管理，以科學的成績評定為指導思想，使學生在教師的引導與啟發中，按照實驗步驟順利完成實驗任務[4]。具體的情景教學模式步驟為：具備軟件應用能力與相關專業知識儲備、根據工程的實際信息對工程建筑進行建模、模型文件彼此轉換、模架軟件中開展模架搭建、合理性檢查判斷、高支模的構建與識別、安全性測算、計劃書的編制、詳細的操作說明說、詳細的材料匯總、技術效果與經濟效果對比、提交實驗工程項目的成果。教學過程中尤其需要注意的是對各個環節的把控，教師需檢查學生各項準備工作是否達標、人才分配是否合理，工程流程是否精準，在主要環節精準無誤的情況下，即便學生出現細小差錯，也不會影響整體實驗結果，這樣可以讓學生在小組合作中培養合作意識、集體榮譽感、自主能力與解決問題能力[5]。

（三）以BIM技術展開課程案例整體設計

為提升土木工程施工課程的教學效率，教師可以借助BIM技術開展案例設計，這樣不僅有助于學生專業課程的學習效率的提升，同時有助于學生學習興趣與自主能力的養成。為保證案例設計的實效性，教師需要注意對以下環節的把控：首先，教師應該以學生自主意識與探究性學習為教學目標，將基礎工程問題引入教學中，讓學生進行深度思考與研討，通過此過程激發學生的合作意識與自主意識，并且將BIM技術用于模架的教學課件設計中，以多媒體的形式呈現。其次，教師可以現實的施工案例為突破口，引導學生借助BIM技術進行建模，并且對模架開展模擬。這其中包括具體的搭設構件的拳譜參數，如連墻件、立桿以及橫桿的計算，在模架軟件中構建扣件式腳手架模型，并且進行方案計算書編寫、安全測算、實際方案的經濟分析、設計方案的分析論證、施工材料匯總、設計方案的編制以及工程節點詳圖等。最后，考慮到實際中模架的占地面積與體積都較大，實踐操作的成本高且難度大，借助虛擬技術展開情景模式教學，不僅可以起到實踐教學的效果與目的，同時可以培養學生解決問題與分析問題的應用能力。學生針對不同的教學案例，可以選擇不同的模架方案，對工程的積極技術效果與合理性進行分析。需要注意的是，應用型人才的合作能力是BIM技術重要的考核標準之一。教師在開展參與式教學時，應該注重學生合作意識與合作能力的培養，將學生劃分成若干合作小組，在開展不同項目案例時，要求各個小組通過合作完成各自的小組任務，這樣有助于學生合作意識與綜合性能力的培養[6]。

三、結語

總而言之，BIM技術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在教學中融入案例，提升學生實踐應用能力，做好三維模擬情景教學法前期準備工作，以實際工程案例展開實踐訓練，以BIM技術展開課程案例整體設計等方式開展教學工作，為土木工程類學生綜合能力與職業素質培養奠定堅實基礎。

參考文獻：

[1]張建成，王林.基于民辦本科院校對應用型土木工程專業建設改革的探索性研究———以江蘇科技大學蘇州理工學院為例[J].工程技術研究，2020，15（22）：1227-1228.

[2]王峰，胡輝.地下工程課程在土木工程專業的培養思路及教學效果探討———以西南交通大學地下工程課程教學為例[J].教育教學論壇，2020，17（28）：334-336.

[3]蘭中仁，熊峰，吳雨珊，等.新工科背景下厚基礎寬口徑“大土木”工程人才培養體系研究———以四川大學土木工程人才培養改革為例[J].西部學刊，2020，13（17）：269-273.

[4]熊芳，王亞.回彈法檢測混凝土抗壓強度在土木工程檢測技術課程中的應用———以中國礦業大學銀川學院為例[J].新材料·新裝飾，2020，21（17）：2164-2165.

[5]謝軍，閻杰，符怡，等.校企聯合培養卓越工程師，構建土木工程專業的實踐教學體系———以河北建筑工程學院為例[J].科教導刊·電子版（上旬），2020，12（26）：112-117.

[6]羅巍邦，周宇.產教融合模式下土木工程畢業設計任務書的改進———以新疆農業大學科學技術學院西山校區建設為例[J].亞太教育，2020，13（27）：318-319.

（薦稿人：陳瑄，河套學院教授）

（責任編輯：鄒宇銘）