橋梁施工課程教學(xué)改革中BIM技術(shù)的應(yīng)用研究

田曼麗 劉波洲 江愛軍

摘 ?要：橋梁施工課程作為高職院校最重要的一門專業(yè)課程，專業(yè)實(shí)踐性較強(qiáng)，涉及的知識(shí)面較廣，專業(yè)知識(shí)內(nèi)容比較多樣化，因此，給教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來了很大的難度，為此，教師要充分利用BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)橋梁施工課程教學(xué)的改革和創(chuàng)新。本文分析了BIM技術(shù)應(yīng)用于橋梁施工課程教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，研究了傳統(tǒng)橋梁施工課程教學(xué)存在問題，探討了BIM技術(shù)在橋梁施工課程教學(xué)改革中的應(yīng)用策略。希望通過這次研究，為高校相關(guān)教育工作者提供有效的參考。

關(guān)鍵詞：橋梁施工課程 ?教學(xué)改革 ?BIM技術(shù) ?應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1672-1578（2020）03-0045-02

BIM技術(shù)是建筑信息模型的簡(jiǎn)稱，因該技術(shù)具有具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性等顯著特征，因此，被廣泛地應(yīng)用到橋梁施工課程教學(xué)中，并取得了高校相關(guān)教育工作者的一致好評(píng)，最近幾年，隨著BIM技術(shù)的不斷發(fā)展，社會(huì)需要更多的BIM項(xiàng)目管理人才參與到經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，因此，對(duì)于橋梁工程專業(yè)來說，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)無法滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，教師在橋梁施工課程教學(xué)過程中，要重視對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用，只有這樣，才能實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式的改革和創(chuàng)新，從而最大限度的提高橋梁施工課程教學(xué)的質(zhì)量和效率，以保證高校教育事業(yè)能夠朝著積極、穩(wěn)定、健康、可持續(xù)的方向發(fā)展。

1 ? BIM技術(shù)應(yīng)用于橋梁施工課程教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

1.1 技術(shù)先進(jìn)

BIM技術(shù)具有以下顯著特征，分別是可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、等，因此，該技術(shù)非常先進(jìn)。隨著BIM技術(shù)在橋梁施工中的不斷推廣和普及，目前，有大量的施工企業(yè)開始加大了對(duì)BIM技術(shù)培訓(xùn)力度，并將BIM技術(shù)更好的應(yīng)用到實(shí)際的橋梁施工中，除此之外，由于BIM技術(shù)具有較高的先進(jìn)性[3]，高校也將BIM技術(shù)應(yīng)用到了橋梁施工課程教學(xué)中，這樣一來，不僅有效的激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和自發(fā)性，而且有利于更加全面、清晰的演示橋梁的設(shè)計(jì)與施工整個(gè)過程，從而極大的提高了學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)效果。比如，教師在橋梁施工課程教學(xué)過程中通過利用BIM技術(shù)對(duì)橋梁工程進(jìn)行設(shè)計(jì)和建模，并為學(xué)生可視化展示橋梁的三維建模過程，從而有利于學(xué)生全面的觀察和理解橋梁構(gòu)件的細(xì)節(jié)內(nèi)容。

1.2 培養(yǎng)專業(yè)對(duì)口的技術(shù)人才

隨著我國(guó)信息技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，社會(huì)需要大量的BIM技術(shù)應(yīng)用型人才，為此，對(duì)高校的橋梁施工課程教學(xué)提出了更高的要求[4]，要求高校教師結(jié)合施工企業(yè)的發(fā)展需求，培養(yǎng)出既精通BIM技術(shù)有精通專業(yè)知識(shí)的全面性人才。因此，教師在橋梁施工課程教學(xué)過程中要將BIM技術(shù)融入到實(shí)際的教學(xué)工作中，這樣一來，在培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技能的同時(shí)，也能促進(jìn)學(xué)生熟練的掌握BIM技術(shù)，使學(xué)生在未來的工作中能夠更好的運(yùn)用BIM技術(shù)，從而培養(yǎng)出符合社會(huì)發(fā)展需求的BIM技術(shù)人才，不斷的提高學(xué)生核心競(jìng)爭(zhēng)力。

1.3 提高學(xué)校競(jìng)爭(zhēng)力

通過將BIM技術(shù)與高校橋梁施工課程教學(xué)進(jìn)行有效的結(jié)合，一方面，實(shí)現(xiàn)了高校教學(xué)模式的改革和創(chuàng)新;另一方面，有利于高校緊跟時(shí)代發(fā)展的步伐，為了社會(huì)培養(yǎng)出高能力、高素質(zhì)、高水平的BIM技術(shù)人才，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)校核心競(jìng)爭(zhēng)力的全面提高。

2 ? 傳統(tǒng)橋梁施工課程教學(xué)存在問題

部分高校在開展橋梁施工課程教學(xué)工作的過程中，仍然采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，導(dǎo)致課堂教學(xué)出現(xiàn)了一系列的問題，嚴(yán)重影響了 學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和效果，以下是這些問題的詳細(xì)介紹。

2.1 識(shí)圖費(fèi)時(shí)費(fèi)力

識(shí)圖是橋梁施工課程教學(xué)的重要內(nèi)容，在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，學(xué)生在對(duì)橋梁工程進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要采用傳統(tǒng)的識(shí)圖方式，完成對(duì)橋梁各個(gè)結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)，并最終形成一套完整的設(shè)計(jì)圖，這種識(shí)圖方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力[1]，且無法有效的檢驗(yàn)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和合理性，此外，學(xué)生無法有效的控制橋梁外觀整體設(shè)計(jì)風(fēng)格。另外，橋梁施工課程還涉及了橋梁施工技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，因此，教師在橋梁施工課程教學(xué)過程中需要組織學(xué)生完成施工方案的設(shè)計(jì)，此時(shí)，如果采用以上傳統(tǒng)識(shí)圖的方式，為后期調(diào)整施工方案帶來了一系列的繁瑣流程。

2.2 可視性較差

教師在橋梁施工課程教學(xué)過程中，由于橋梁施工過程比較復(fù)雜，學(xué)生很難接觸和了解橋梁的整個(gè)設(shè)計(jì)和構(gòu)建過程，又加上傳統(tǒng)的教學(xué)模式展示的橋梁設(shè)計(jì)圖，可視性較差，導(dǎo)致學(xué)生無法有效的理解有關(guān)橋梁三維實(shí)體平面圖紙的真實(shí)繪圖效果[2]，這樣一來，不利于學(xué)生有效的培養(yǎng)學(xué)生三維空間想象力。因此，傳統(tǒng)教學(xué)方式無法提高學(xué)生對(duì)橋梁施工過程的深層認(rèn)識(shí)。除此之外，在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，學(xué)生在對(duì)橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，一旦改變了設(shè)計(jì)方案的部分內(nèi)容，將會(huì)嚴(yán)重影響橋梁工程的整個(gè)設(shè)計(jì)效果，同時(shí)，還增加了設(shè)計(jì)圖處理難度。

2.3 適應(yīng)性較差

在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，橋梁施工課程教學(xué)涉及了大量的配套圖紙，每一套設(shè)計(jì)圖只能適用于特定的橋梁施工設(shè)計(jì)，這樣一來，一方面，導(dǎo)致后期的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)無法繼續(xù)使用，需要重復(fù)設(shè)計(jì)新的橋梁結(jié)構(gòu)圖，另一方面，極大地降低了設(shè)計(jì)圖的適應(yīng)性，從而嚴(yán)重影響了學(xué)生橋梁施工設(shè)計(jì)能力的提高，除此之外，由于橋梁施工設(shè)計(jì)圖的適應(yīng)性比較差，學(xué)生需要根據(jù)特定的場(chǎng)景重新設(shè)計(jì)，教師需要對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)作品重新檢查和修改，整個(gè)過程過于繁瑣，容易出現(xiàn)一系列問題，無法達(dá)到理想的教學(xué)效果。

3 ? BIM技術(shù)在橋梁施工課程教學(xué)改革中的應(yīng)用策略

為了充分的發(fā)揮BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)橋梁施工課程教學(xué)的改革和創(chuàng)新，現(xiàn)提出一系列行之有效的策略，策略具體內(nèi)容如下。

3.1 建立橋梁BIM教學(xué)體系

為了充分的發(fā)揮出BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，高校在開展橋梁施工課程教學(xué)工作過程中，要根據(jù)本科和研究生實(shí)際的教學(xué)需求，建立系統(tǒng)、全面的BIM教學(xué)體系。對(duì)于本科生來說，教師首先要對(duì)大一新生進(jìn)行BIM技術(shù)相關(guān)知識(shí)的培訓(xùn)和講解，從而讓大一新生對(duì)BIM技術(shù)有一個(gè)初步的了解，其次，教師根據(jù)橋梁施工課程教學(xué)目標(biāo)，將BIM技術(shù)知識(shí)與橋梁施工課程知識(shí)進(jìn)行充分的融合[5]，從而更好地體現(xiàn)出BIM技術(shù)在橋梁施工中的具體應(yīng)用，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)橋梁施工課程的同時(shí)，也能對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用有一個(gè)初步的了解和掌握;除此之外，對(duì)于在研究生來說，教師要在充分考慮不同研究生在研究?jī)?nèi)容和研究方向的差異性，通過采用產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的方式，對(duì)研究生進(jìn)行針對(duì)性的培養(yǎng)，確保他們能對(duì)BIM技術(shù)有更好的研究成果，從而最大限度的提高橋梁工程研究型人才的培養(yǎng)質(zhì)量。由此可見，通過科學(xué)合理的建立橋梁BIM教學(xué)體系，一方面有利于提高學(xué)生熟練應(yīng)用BIM技術(shù)的能力，另一方面，為有效的培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維提供了有力的保障。

3.2 橋梁工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了讓學(xué)生充分了解和掌握BIM技術(shù)在橋梁施工課程中的應(yīng)用內(nèi)容，提高學(xué)生橋梁工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，教師在實(shí)際的橋梁施工課程教學(xué)過程中，要對(duì)BIM技術(shù)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行針對(duì)性的試講。首先，要選出施工單位經(jīng)常用到的軟件，例如：madia和Revit，并采用多媒體的教學(xué)方式，將這些軟件的使用方法以視頻播放的形式展現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生在觀看視頻中，對(duì)軟件的使用方法有大致的認(rèn)識(shí)和了解;其次，教師采用模擬演示的方式，向?qū)W生展示三維建模與虛擬施工的整個(gè)過程[6]，同時(shí)，學(xué)生也可以將自己的建模成果演示并分享給其他學(xué)生，從而讓學(xué)生在演示中，獲得成就感和認(rèn)可感，從而有效的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)BIM技術(shù)的積極性、主動(dòng)性和自發(fā)性。再次，教師還要科學(xué)合理引導(dǎo)學(xué)生利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁工程空間模型的構(gòu)建，同時(shí)，還要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)空間三維數(shù)值進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，此外，教師還要為學(xué)生講解設(shè)計(jì)橋梁主體結(jié)構(gòu)時(shí)需要注意的事項(xiàng)，從而確保學(xué)生能夠順利的設(shè)計(jì)出橋梁的主體結(jié)構(gòu)，最后，教師還要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行科學(xué)的分析。另外，為了有效提高教學(xué)演示效果，還要對(duì)構(gòu)建的橋梁相關(guān)模型進(jìn)行截圖，如圖1所示，并將截圖后的橋梁模型以PPT的方式展示給學(xué)生，從而加深學(xué)生所學(xué)知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解。

3.3 橋梁工程施工

為了將BIM技術(shù)更好的應(yīng)用到橋梁工程的施工中，教師可以充分利用BIM虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，采用模擬橋梁施工情景的方式，開展橋梁施工課程教學(xué)工作，從而極大的提高教學(xué)效率和效果。首先，采用模擬教學(xué)的方式，借助虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)這一工具，對(duì)橋梁施工的整個(gè)過程進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬[7]，從而有效的應(yīng)用了橋梁施工技術(shù)與BIM技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型教學(xué)模式，進(jìn)而更好的實(shí)現(xiàn)了橋梁施工課程教學(xué)手段的改革和創(chuàng)新。由此可見，教師通過讓學(xué)生參與施工建模、施工計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)感知等各個(gè)教學(xué)活動(dòng)中，一方面有利于有效的培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力;另一方面有利于學(xué)生更好的體驗(yàn)和學(xué)習(xí)橋梁施工相關(guān)內(nèi)容，從而最大限度地提高自身應(yīng)用BIM技術(shù)的能力。此外，教師在實(shí)際的橋梁施工課程教學(xué)過程中，還要將BIM技術(shù)充分的融入到橋梁建模中，然后，采用多媒體的方式，演示橋梁虛擬仿真施工的整個(gè)過程，橋梁施工過程動(dòng)畫展示圖如圖2所示。因此，教學(xué)通過采用虛擬仿真的方式，讓學(xué)生在觀察橋梁施工所有流程的過程中，有利于學(xué)生進(jìn)一步加深對(duì)橋梁施工理論知識(shí)的理解，同時(shí)，對(duì)橋梁程施工相關(guān)問題也有了更深層次的認(rèn)識(shí)和理解。

3.4 橋梁BIM技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn)

為了進(jìn)一步的提高學(xué)生學(xué)習(xí)橋梁BIM技術(shù)的效率和效果，教師要重視對(duì)橋梁BIM技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn)工作的開展。首先，教師鼓勵(lì)那些對(duì)BIM技術(shù)有興趣的學(xué)生積極參與到橋梁BIM技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn)環(huán)節(jié)中，這樣確保學(xué)生是帶著興趣參與培訓(xùn)的，其次，要從最基本的BIM技術(shù)知識(shí)入手，如CAD制圖學(xué)習(xí)[8]，教師要引導(dǎo)學(xué)生操作相關(guān)Revit軟件，并訓(xùn)練學(xué)生的基本建模能力，同時(shí)，為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工程項(xiàng)目的開發(fā)能力，教師還要把真實(shí)的科研項(xiàng)目帶入到培訓(xùn)課程中，讓學(xué)生積極地參與到這些項(xiàng)目中，讓學(xué)生在真實(shí)的科研項(xiàng)目中培養(yǎng)自身的實(shí)踐能力。除此之外，為了讓學(xué)生熟練地掌握橋梁模型的構(gòu)建，教師還要針對(duì)橋梁相關(guān)知識(shí)的教學(xué)需求，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)CADIA軟件、MIDAS軟件和ANSYS軟件等建模軟件的使用方法[9]，從而不斷提高學(xué)生的橋梁結(jié)構(gòu)建模能力。最后，教師可以讓學(xué)生參與到實(shí)際工程的設(shè)計(jì)中，學(xué)生根據(jù)教師的科研項(xiàng)目，在有效配合施工企業(yè)的基礎(chǔ)上，將BIM技術(shù)更好地應(yīng)用到實(shí)際工程的施工中，此外，高校還可以為學(xué)生舉辦BIM技術(shù)技能大賽，讓學(xué)生在技能大賽得到比賽中，不斷提高自身的橋梁建模能力、解決橋梁工程問題的能力，從而有效地訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐操作能力。

4 ? 結(jié)語

綜上所述，加強(qiáng)BIM技術(shù)的應(yīng)用對(duì)有效實(shí)現(xiàn)高校橋梁施工課程教學(xué)改革和創(chuàng)新具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，因此，要想從根本上提高BIM技術(shù)的應(yīng)用水平，更好的橋梁建設(shè)工作的有效開展，高校教師必須從以下幾個(gè)方面入手，一方面，要建立橋梁BIM教學(xué)體系，確保教學(xué)體系的完整性和系統(tǒng)性;另一方面還要加強(qiáng)對(duì)橋梁工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和橋梁工程的施工;除此之外，還要重視對(duì)橋梁BIM技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn)工作的開展，只有這樣，才能充分的發(fā)揮出BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，從而最大限度地提高橋梁施工課程教學(xué)的質(zhì)量和效率，為更好地培養(yǎng)出橋梁工程優(yōu)秀技術(shù)人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介：田曼麗（1989-），漢，女，江蘇徐州人，碩士，講師，研究方向：BIM技術(shù)應(yīng)用和材料學(xué)。