基于BIM技術的《隧道工程》課程教學改革研究

王華

摘要：隨著信息化技術的不斷發(fā)展，BIM技術在隧道規(guī)劃、設計、施工以及運營全過程中的應用越來越廣泛，而傳統(tǒng)的隧道工程課程側重理論知識的傳授，由于隧道工程實踐性強的特點，學生往往較難達到理想的學習效果。本文結合隧道工程課程建設及BIM技術在隧道工程中的應用情況，探討了BIM技術在隧道工程課程教學改革中應用的意義及應用實踐，對高職隧道工程課程教學與BIM技術的結合提出了一種新的思路，對學生畢業(yè)后與企業(yè)之間的無縫對接具有一定的積極作用，能夠使學生畢業(yè)后具有企業(yè)要求的素質。

關鍵詞：BIM技術;隧道工程;教學改革;應用實踐

序言

BIM是（Building Information Model）的簡稱，具有三維可視化、參數(shù)化、信息完備性、關聯(lián)性、一致性、全參與方、全生命周期、深度不斷完善、可傳遞等優(yōu)點，因而其可應用到工程建設的決策設計階段、招投標階段、施工、竣工及運維的各個階段。隨著信息技術的進一步發(fā)展，BIM技術以其無可比擬的特點，已經(jīng)被廣泛應用到工程施工中，并彰顯出巨大的優(yōu)勢。尤其是在隧道工程和地下工程施工中，BIM技術的應用為其提供了信息化支撐，促進了施工的管理優(yōu)化，進一步縮減了施工工期、節(jié)約了施工成本，全面提高了工程的施工質量。調研結果發(fā)現(xiàn)：中交第二公路勘察設計研究院有限公司承擔了科研課題《BIM技術在隧道及軌道交通工程中的應用研究》，制定了公司標準《隧道工程BIM設計實施標準》，研發(fā)了隧道工程BIM設計軟件平臺，針對沉管、堰筑、鉆爆、盾構等工法，開發(fā)了專業(yè)的BIM設計模塊。應用案例：港珠澳拱北隧道設計才用了BIM技術進行了工程的控制，廈門海滄隧道采用BIM模型與結構模型相互驗證，孟加拉水下隧道采用了BIM模型進行鋼筋設計和工程量統(tǒng)計，天山特長勝利隧道提出基于BIM的地質信息描述，通過BIM在實施前期評估整體施工組織設計和施工方案的優(yōu)化。寶蘭鐵路石鼓山高風險隧道，開展了鐵路隧道工程規(guī)劃、設計、施工、運營階段的BIM技術研究。中國中鐵、中國鐵建、中建等企業(yè)近兩年開始大力推廣BIM技術應用，迫切需要掌握BIM技術的技術技能人才，BIM技術已經(jīng)成為企業(yè)和工程技術人員備受青睞的核心能力。對于橋隧專業(yè)的學生而言，在掌握隧道工程專業(yè)知識的同時，也應當掌握BIM技術在專業(yè)的應用，這是符合目前大型施工企業(yè)對專業(yè)技能人才的基本要求的。

1.隧道工程課程的特點

1.1內容涉及廣，實踐性強

隧道工程課程涉及隧道施工與養(yǎng)護方面的知識，存在很多實踐性的內容，而這些實踐性內容也很難給學生實踐的機會，所以傳統(tǒng)的理論教學法很難達到預期的目標，而依托于BIM技術創(chuàng)建的構件庫以及隧道工程建立模型的過程，使學生能夠在建立模型的過程中掌握隧道的構造，了解隧道的施工過程。

1.2知識繁雜，學生容易把握不住重點

本課程知識繁雜，涉及面廣，既有施工方面的知識，又有養(yǎng)護方面的知識，既有材料知識，又有混凝土知識、力學知識、地質知識，內容相對較散，學生不容易把握。而將BIM技術融入，可以使學生了解現(xiàn)場施工流程及現(xiàn)場施工管理的過程，促進學生對現(xiàn)場的理解和掌握，對提高學生學習的積極性既有幫助。

2.BIM技術在隧道工程中的作用

BIM技術具有三維可視化、參數(shù)化、信息完備性、關聯(lián)性、一致性、全參與方、全生命周期、深度不斷完善、可傳遞等優(yōu)點，因而其可應用到工程建設的決策設計階段、招投標階段、施工、竣工及運維的各個階段。隨著信息技術的進一步發(fā)展，BIM技術以其無可比擬的特點，已經(jīng)被廣泛應用到工程施工中，并彰顯出巨大的優(yōu)勢。尤其是在隧道工程和地下工程施工中，BIM技術的應用為其提供了信息化支撐，促進了施工的管理優(yōu)化，進一步縮減了施工工期、節(jié)約了施工成本，全面提高了工程的施工質量。

3.構建BIM技術與隧道工程課程的融合

將BIM技術與隧道工程課程融合是隧道工程課程改革的一個方向，首先依托工程案例借助BIM軟件將二維的CAD隧道圖紙轉化為三維的BIM模型，使學生從傳統(tǒng)的學習轉變?yōu)榭梢宰约簞邮滞瓿上嚓P任務，這樣學生在構建三維BIM模型的過程中需要熟悉圖紙，熟悉隧道結構，熟悉隧道工藝，從而在構建模型中掌握和理解理論知識。

通過建立隧道工程模型及構建庫，使理論的知識和實踐知識轉化為三維的模型和構建，對于高職學生來說更容易理解和掌握。對于橋隧專業(yè)的學生而言，在掌握隧道工程專業(yè)知識的同時，也應當掌握BIM技術在專業(yè)的應用，這是符合目前大型施工企業(yè)對專業(yè)技能人才的基本要求的。而隨著智能手機的普及以及互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應用，學生接觸知識的手段更多，也更加方便，傳統(tǒng)課堂的教學內容對學生的吸引力逐漸下降，這就要求教師對傳統(tǒng)的教學方式作出一些改變。將BIM技術引入到隧道工程的教學改革中，成為一種十分迫切的需求，基于BIM技術的隧道工程課程教學改革能夠提高學生學習的積極性，并且可以提高教學的質量，同時也能夠使學生學習的隧道工程理論能夠與工程實際對接，畢業(yè)后能夠更快的適應工程的需要。

4.應用實踐評價

通過學生自己動手去構建三維BIM隧道模型，既使學生掌握了BIM技術，同時在動手的過程中，提高了學生學習的專注度和主動性，在建立模型的過程中，專業(yè)知識也隨著被掌握。相較于傳統(tǒng)的課堂教學模式，學生的學習興趣更高，學習效果更好。

在試點班級改革課程教學評價考核方式，使得教學效果評價更加量化。學生通過學習掌握一種BIM三維建模軟件，并在隧道工程課程中操作與應用，提高學生的核心競爭力。

5.結論

（1）將BIM技術融入隧道工程課程的理念較新而且具有應用價值，本項目將BIM理念、BIM軟件實際操作融入到隧道工程的課程教學中，達到理論與實際相結合的目的。

（2）隧道工程課程教學方法的創(chuàng)新。傳統(tǒng)的課堂教學主要由老師借助于PPT、工程施工圖片、施工視頻講授，學生只是被動的聽課，沒有動手的機會，加上高職學生本身的特點，往往對隧道工程課程的內容很難理解。本項目充分發(fā)揮BIM技術可視化特點，開發(fā)出三維立體模型，學生在3D視野下，隧道工程課程的學習的也會會變得極為易學易懂，教學效果將大大提升。

（3）以隧道施工案例為依托，采用revit等BIM軟件進行隧道結構的三維建模，將二維CAD圖紙轉化成三維工程實體，實現(xiàn)了隧道結構學習的立體化、可視化，提高了學生的認知能力，也提高了學生工程實踐的能力。

（4）將BIM技術融入隧道工程課程，與建設施工單位的需求極大的契合，滿足用人單位對掌握BIM技術的專業(yè)工程技術人才的需求。

參考文獻：

[1]高職地下與隧道工程技術專業(yè)BIM技術知識體系構建與課程改革初探[J].侯獻語，長江工程職業(yè)技術學院學報.2019（9）

[2]BIM技術在隧道工程中的應用[J].孫輝.西部交通科技.2018（7）