基于BIM技術(shù)與三維實(shí)景的應(yīng)用力學(xué)教學(xué)改革
——以路橋?qū)I(yè)為例

張艷艷，王 軒

(河南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450000)

0 前 言

近年來(lái)，由于信息科技的進(jìn)步，以BIM數(shù)據(jù)格式作為文件數(shù)據(jù)的交換標(biāo)準(zhǔn)的BIM信息模型越來(lái)越受到各行各業(yè)的重視。其優(yōu)點(diǎn)在于能將圖形與非圖形信息整合于模型中，減少不必要的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換與紙本文件，促進(jìn)信息處理的一致性與效率，并提供項(xiàng)目生命周期中不同階段的信息交換與共享。路橋類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生對(duì)應(yīng)用力學(xué)的學(xué)習(xí)熱情一直不高，雖然對(duì)應(yīng)用力學(xué)的教學(xué)改革一直在不斷探索，但是該課程與工程實(shí)際結(jié)合緊密，課程內(nèi)容較多、課時(shí)較少，教學(xué)改革的效果一直不太理想。基于BIM技術(shù)與三維實(shí)景的應(yīng)用力學(xué)教學(xué)改革能夠融入BIM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合三維實(shí)景更加形象直觀地讓學(xué)生學(xué)好這門(mén)課程。國(guó)內(nèi)外對(duì)BIM技術(shù)在應(yīng)用力學(xué)課程中的研究不多，探索領(lǐng)域主要在建筑專(zhuān)業(yè)，在路橋?qū)I(yè)的發(fā)展相對(duì)滯后，針對(duì)BIM技術(shù)在路橋施工中的應(yīng)用方面更加不足，在我國(guó)路橋施工中的應(yīng)用不夠成熟。路橋?qū)I(yè)作為一個(gè)老牌專(zhuān)業(yè)，培養(yǎng)的是具有較強(qiáng)專(zhuān)業(yè)技能、良好職業(yè)道德和一定創(chuàng)新能力，能在公路、橋梁等建設(shè)一線(xiàn)從事勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工和管理等工作的技術(shù)技能型人才。應(yīng)用力學(xué)是專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，其教學(xué)效果直接影響學(xué)生的專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)，間接影響學(xué)生整個(gè)職業(yè)生涯。

筆者通過(guò)對(duì)上述地層條件和取心難度分析，總結(jié)出了巖心堵塞、沖蝕擾動(dòng)以及丟失三個(gè)導(dǎo)致巖心采取率低的主要因素，針對(duì)這三個(gè)因素開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，提出了這類(lèi)松軟泥砂地層取心鉆具設(shè)計(jì)方案。

1 基于BIM技術(shù)與三維實(shí)景的應(yīng)用力學(xué)教學(xué)改革

1.1 道路設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)對(duì)應(yīng)用力學(xué)教學(xué)改革的影響

目前，我國(guó)道路設(shè)計(jì)的路線(xiàn)走向受兩側(cè)用地限制，路網(wǎng)密度大且交通繁忙，為了擴(kuò)建改造原城市快速路，增加新的輔道，可以選用三維道路BIM模型，自動(dòng)計(jì)算道路土石方數(shù)量。

1.3.2 基礎(chǔ)護(hù)理。入院當(dāng)日，對(duì)患者及其家屬詳細(xì)介紹住院環(huán)境。室內(nèi)通風(fēng)保持內(nèi)部的空氣流通，將室溫盡量控制在20～26℃，相對(duì)濕度盡量控制為50%～70%，在夏季、冬季開(kāi)空調(diào)前及時(shí)督促后勤部門(mén)清洗消毒空調(diào)過(guò)濾網(wǎng)[4]。加強(qiáng)皮膚護(hù)理，每?jī)尚r(shí)協(xié)助患者翻身一次，預(yù)防發(fā)生壓瘡。

道路設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用可以讓學(xué)生深入理解這門(mén)課程對(duì)整個(gè)專(zhuān)業(yè)的作用，只有學(xué)好這門(mén)課程才能在就業(yè)時(shí)增加自身就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

表1 道路設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)與三維實(shí)景在應(yīng)用力學(xué)中的應(yīng)用

應(yīng)用力學(xué)教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)三維建模，學(xué)生能更清晰地理解路橋中的各種構(gòu)件與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系；通過(guò)橋梁的建模，能夠應(yīng)用BIM技術(shù)與三維實(shí)景掌握結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的受力關(guān)系，能夠模擬構(gòu)件的變形，針對(duì)路橋中的柱子，能夠理解失穩(wěn)帶來(lái)的事態(tài)嚴(yán)重性，教學(xué)效果會(huì)更好。學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)到治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性的必要，將潛移默化地影響以后的工作[4]。

1.2 橋梁BIM設(shè)計(jì)的應(yīng)用對(duì)應(yīng)用力學(xué)教學(xué)改革的影響

番茄灰霉病發(fā)生特點(diǎn)及室內(nèi)毒力測(cè)定 …………………… 張慶萍，王燕春，王秀琴，田曉燕，趙偉強(qiáng)，徐 佳，邱廷艷，龔 靜（69）

對(duì)治療組的病患給予富血小板血漿治療,具體方法為:采集病患50ml的靜脈血,注入到富血小板萃取套裝內(nèi)部,加入4ml康雪凝固枸緣酸鹽葡萄糖液,,保持2000r/min、15分鐘的離心處理,離心以后抽取5ml中間層變細(xì)的液體,假如0.2ml氯化鈣活化都能夠得到富血小板。治療的時(shí)候患者保持仰臥位并且伸直膝蓋,利用碘伏對(duì)所有穿刺的位置進(jìn)行消毒,穿刺部位集中在外側(cè)以及內(nèi)側(cè)膝眼,抽取關(guān)節(jié)腔積液,并注入4ml的PRP。對(duì)照組病患注射25mg玻璃酸鈉注射液。

表2 橋梁設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)與三維實(shí)景在應(yīng)用力學(xué)中的應(yīng)用

2 BIM技術(shù)與三維實(shí)景對(duì)應(yīng)用力學(xué)教學(xué)的影響

1)BIM技術(shù)與三維實(shí)景融合到應(yīng)用力學(xué)的教學(xué)中，路橋類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)逐步由二維思想向三維空間轉(zhuǎn)換，可視化模型能增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

2.1 提高試驗(yàn)教學(xué)的效果

應(yīng)用力學(xué)的內(nèi)容對(duì)路橋類(lèi)專(zhuān)業(yè)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)有很大幫助，如工程結(jié)構(gòu)課程中需要用到應(yīng)力、應(yīng)變、強(qiáng)度計(jì)算以及細(xì)長(zhǎng)壓桿的穩(wěn)定性等；公路施工組織設(shè)計(jì)課程中要用到應(yīng)用力學(xué)中的受力分析以及力的計(jì)算等內(nèi)容。同時(shí)，道路工程建設(shè)過(guò)程中，利用一些圖紙及相關(guān)數(shù)據(jù)信息，借助應(yīng)用力學(xué)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行建模及設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸、分析檢查設(shè)備定位數(shù)據(jù)[1]、及時(shí)發(fā)現(xiàn)道路設(shè)計(jì)施工過(guò)程中存在的問(wèn)題。

基于BIM技術(shù)與三維實(shí)景的項(xiàng)目化教學(xué)，讓路橋?qū)I(yè)的學(xué)生能夠身臨其境、了解桿件和結(jié)構(gòu)的受力和變形、理解桿件強(qiáng)度計(jì)算的意義、對(duì)橋梁的安全性模塊有更形象直觀的認(rèn)識(shí)、繪制彎矩包絡(luò)圖會(huì)更加容易、理解結(jié)構(gòu)影響線(xiàn)的深層次意義，對(duì)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的知識(shí)點(diǎn)掌握更加牢固。如工程結(jié)構(gòu)課程中用到的彎矩包絡(luò)圖和應(yīng)力以及公路工程課程中用到的影響線(xiàn)等。表3是對(duì)比分析BIM技術(shù)與三維實(shí)景的應(yīng)用前后應(yīng)用力學(xué)教學(xué)效果分析。

2.2 課堂教學(xué)中注重BIM技術(shù)的運(yùn)用

BIM技術(shù)與三維實(shí)景的結(jié)合應(yīng)用到路橋類(lèi)專(zhuān)業(yè)軸向拉伸和壓縮試驗(yàn)過(guò)程中，豐富了傳統(tǒng)力學(xué)試驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容和手段[3]。教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)BIM建模、計(jì)算模擬和試驗(yàn)感知，可以更有效地認(rèn)識(shí)試驗(yàn)內(nèi)容、接受試驗(yàn)結(jié)果、提高試驗(yàn)水平。學(xué)生對(duì)桿件內(nèi)部破壞過(guò)程有了更直觀的認(rèn)識(shí)，能深層次理解桿件的破壞原因。

2.3 促進(jìn)應(yīng)用力學(xué)的項(xiàng)目化教學(xué)效果

表3 教學(xué)效果對(duì)比分析表

3 結(jié) 語(yǔ)

融合BIM技術(shù)以后，道路設(shè)計(jì)階段、施工階段以及后續(xù)使用管理過(guò)程中能夠提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、施工效果以及管理水平，出現(xiàn)問(wèn)題有可追溯性，效率大大提高，修改也比較方便。BIM系統(tǒng)融入應(yīng)用力學(xué)的教學(xué)過(guò)程，學(xué)生既要掌握BIM技術(shù)的應(yīng)用，使其成為進(jìn)一步學(xué)習(xí)其他路橋?qū)I(yè)課程的一個(gè)工具，又可以推動(dòng)應(yīng)用力學(xué)課程本身快速發(fā)展，如表1所示。

三維實(shí)景與BIM技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用到力學(xué)課程教學(xué)中，能夠充分發(fā)揮出模擬性、可視性、協(xié)調(diào)性、全局性等優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，改善學(xué)生對(duì)力學(xué)課程的傳統(tǒng)認(rèn)知。三維可視化建立路橋類(lèi)模型可以讓學(xué)生充分理解受力分析過(guò)程，更真切感受到受力對(duì)結(jié)構(gòu)變形和位移的影響，提高學(xué)生參與度。在應(yīng)用力學(xué)的教學(xué)中應(yīng)用BIM技術(shù)能進(jìn)一步提高學(xué)生對(duì)該技術(shù)重要性的認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)BIM的主動(dòng)性，為后續(xù)拓寬就業(yè)渠道和提高學(xué)生就業(yè)率打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

早期的唐草風(fēng)格基本指的就是亞利桑那和加州風(fēng)格。其特點(diǎn)是紋樣的邊線(xiàn)處理不規(guī)則，并且隨型的比較多。之所以叫亞利桑那風(fēng)格,是因?yàn)閳D案中出現(xiàn)的花卉紋樣是采用亞利桑那特有花卉圖案。花托部分的裝飾線(xiàn)條是Y形紋排列，中間用刀線(xiàn)從上往下隔開(kāi)。裝飾性的莖干數(shù)量小，弧度小，卷草粗大，頭部收縮卷曲，用圓點(diǎn)圖案在中心收節(jié)。枝葉部分是采用歐式的茛苕葉。刀線(xiàn)走得窄而深。

3)BIM技術(shù)在路橋類(lèi)專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)逐漸推廣，作為相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教師應(yīng)通過(guò)應(yīng)用力學(xué)課程在整個(gè)專(zhuān)業(yè)的作用，積極探索推動(dòng)課程體系深化的方法，適應(yīng)BIM技術(shù)的發(fā)展。

4)BIM技術(shù)與項(xiàng)目化教學(xué)的融合，不僅提高學(xué)生的參與度，而且進(jìn)一步促進(jìn)BIM技術(shù)在專(zhuān)業(yè)中的發(fā)展[5]。

對(duì)路橋?qū)I(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，應(yīng)用力學(xué)好比房屋的地基，只有學(xué)好力學(xué)課程才能學(xué)好后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程，而B(niǎo)IM技術(shù)本身也是一項(xiàng)技能和一個(gè)就業(yè)渠道，可以在以后的工作中充分發(fā)揮專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)。在路橋類(lèi)專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用力學(xué)教學(xué)中利用BIM技術(shù)與三維實(shí)景的深入融合，可以大大改善應(yīng)用力學(xué)的教學(xué)現(xiàn)狀。

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