以能力为导向的BIM技术在土木工程施工教学改革中的应用研究

陈源

摘要：目前，土木工程领域在我国经济发展中占有较高的比重，这也对从事此行业的人才提出了新的要求，尤其是伴随着实用型需求的提升，对相关专业学生的实践应用能力要求与日俱增，但是目前土木工程课堂教学中，理论教学与实践教学却依然存有一定的矛盾亟待解决。本文主要借助文献研究法，针对以能力为导向的BIM技术在土木工程施工教学改革中的应用问题与应用策略展开分析并提出对策。

关键词：BIM技术；能力为导向；教学模式改革；土木工程施工；策略分析

中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1673-7164（2021）07-0135-02

土木工程施工是土木工程专业最为重要的课程之一，该课程不仅实践性较强、涉及面极广，而且还有知识更新速度快的特点。BIM是近些年应用范围最广、发展最迅猛的一种技术理念。该技术通过数字信息模拟工程建筑的真实情况，具有协调性、重复性、可视性等特点。将以BIM技术为教学手段的实践能力与教学模式改革相结合，对土木工程类专业人才培养具有重要作用。

一、土木工程施工教学改革中存在的问题

目前，土木工程施工课程的教学内容改革与教学模式改革的方式较多，主要有互动式教学模式、产教结合教学模式、多媒体教学模式、启发式教学模式以及施工组织参与设计等，此类尝试虽然从某种程度上起到一定的效果，但是没有完全发挥学生的主观能动性，对人才的技能培养、应用能力培养严重不足，是目前的土木工程教学模式改革中存在的主要问题。就目前情况而言，土木工程施工课程教学的具体问题如下：其一，教学内容过于老旧，并未体现出新型施工技术，知识点庞杂且琐碎，整体教学内容系统性差，导致学生学习效果不明显，逐渐对学习失去兴趣。其二，教学模式过于单一，缺少以凸显学生主体为目标的教学环节，课堂中师生互动不足，学生主观能动性不足，使教学效果大打折扣。其三，学生软件应用能力不足，对虚拟技术的建设与施工过程运用不熟练，无法满足虚拟实践教学的要求。其四，理论知识与实践项目不符，导致学生无法将教学内容应用到实践中去[1]。

二、以能力为导向的BIM技术在土木工程施工教学改革实践策略

（一）在教学中融入案例，提升学生实践应用能力

教师可以将实践案例与专业教学环节融合，使实践案例成为培养学生实践应用能力、实践操作能力的重要教学素材，以提升学生对土木工程课程的理解与掌握程度。这样不仅能将抽象性专业知识转化成具象化的实践案例、简化教学内容，使学生的专业知识掌握更加牢固，同时也能将理论知识的教学转化成实践与理论知识的双重渗透，使学生在学习阶段就接触到专业对口领域的实际情况，熟练掌握并应用自身所学知识，用专业知识解决案例中的问题、克服案例中的困难，真正做到学以致用。案例导入需要有专业的流程引导，让各个环节都与上一环节存在潜在关联，让后续学习内容与前面的内容相互呼应。因此该专业教师需要严格把控教学环节与教学流程，为学生营造一个由浅入深的课程学习氛围。

案例导入的过程需要遵循以下程序：首先，在教学开始阶段，教师需要将基础知识点向学生进行深度讲解，这样有助于学生理清知识点；其次，教师引导学生进行知识点归纳与总结，使学生对知识点应用在实际工程案例中有一个基础概念，为后续开展案例导入奠定基础。最后，教师将综合性案例导入教学，在案例实践中培养学生的实践操作能力与实践应用能力[2]。

（二）以BIM技术开展三维模拟情景教学法

1.做好三维模拟情景教学法前期准备工作

为更好地开展情景教学法，做好前期的基础工作至关重要。首先，学生对模架部分的基础知识一定要非常扎实，熟悉脚手架的施工规范与细节设计，对模架的设计、建造材料、结构组成、具体类型有一个基础的认识。教师可选定某一典型工程施工项目，建立情景模式三维模型，向学生展示模架构建的主要流程与操作要点、参数设置、主要文件导出、主要图形导出等。此过程需要教师具备一定的指导能力与实践教学经验，以BIM技术为构建情景模式的方式开展教学活动，实践应用部分需要秉承严谨工程施工的原则，制定出详尽、优质的教学方案与设计方案，其中包括教学重点、教学目标、学生自主学习方案、学生分组情况、BIM模架应用、模架软件连接以及具体的课程分配。完善的前期准备工作可以保证情景教学模式顺利开展，是实施BIM技术情景教学的基础条件[3]。

2.以实际工程案例展开实践训练

工程项目需要具备一定的严谨性，一个步骤出现差错将会影响工程的整体效果。为提升学生的工程案例实践学习成功率，教师可以将学生分为人数相当、能力均等的工程小组开展教学，根据学生的能力为学生划分岗位、分配任务，选取有威信、统筹能力强的学生作为小组组长，其他小组成员根据个人意愿与自身擅长方面进行岗位划分。需要注意的是，若想提升學生能力培养的效果，教师需要尊重学生的个人意愿，不要为学生强制分配工作，要注重培养学生的主观能动性，这样不仅有利于情景教学模式的开展，同时有助于学生自主能力的养成。整个教学过程需要以前期准备为基础展开，注重对模架建造的过程进行管理，以科学的成绩评定为指导思想，使学生在教师的引导与启发中，按照实验步骤顺利完成实验任务[4]。具体的情景教学模式步骤为：具备软件应用能力与相关专业知识储备、根据工程的实际信息对工程建筑进行建模、模型文件彼此转换、模架软件中开展模架搭建、合理性检查判断、高支模的构建与识别、安全性测算、计划书的编制、详细的操作说明说、详细的材料汇总、技术效果与经济效果对比、提交实验工程项目的成果。教学过程中尤其需要注意的是对各个环节的把控，教师需检查学生各项准备工作是否达标、人才分配是否合理，工程流程是否精准，在主要环节精准无误的情况下，即便学生出现细小差错，也不会影响整体实验结果，这样可以让学生在小组合作中培养合作意识、集体荣誉感、自主能力与解决问题能力[5]。

（三）以BIM技术展开课程案例整体设计

为提升土木工程施工课程的教学效率，教师可以借助BIM技术开展案例设计，这样不仅有助于学生专业课程的学习效率的提升，同时有助于学生学习兴趣与自主能力的养成。为保证案例设计的实效性，教师需要注意对以下环节的把控：首先，教师应该以学生自主意识与探究性学习为教学目标，将基础工程问题引入教学中，让学生进行深度思考与研讨，通过此过程激发学生的合作意识与自主意识，并且将BIM技术用于模架的教学课件设计中，以多媒体的形式呈现。其次，教师可以现实的施工案例为突破口，引导学生借助BIM技术进行建模，并且对模架开展模拟。这其中包括具体的搭设构件的拳谱参数，如连墙件、立杆以及横杆的计算，在模架软件中构建扣件式脚手架模型，并且进行方案计算书编写、安全测算、实际方案的经济分析、设计方案的分析论证、施工材料汇总、设计方案的编制以及工程节点详图等。最后，考虑到实际中模架的占地面积与体积都较大，实践操作的成本高且难度大，借助虚拟技术展开情景模式教学，不仅可以起到实践教学的效果与目的，同时可以培养学生解决问题与分析问题的应用能力。学生针对不同的教学案例，可以选择不同的模架方案，对工程的积极技术效果与合理性进行分析。需要注意的是，应用型人才的合作能力是BIM技术重要的考核标准之一。教师在开展参与式教学时，应该注重学生合作意识与合作能力的培养，将学生划分成若干合作小组，在开展不同项目案例时，要求各个小组通过合作完成各自的小组任务，这样有助于学生合作意识与综合性能力的培养[6]。

三、结语

总而言之，BIM技术与土木工程施工课程十分契合，二者之间有诸多互通之处。土木工程教师可以通过在教学中融入案例，提升学生实践应用能力，做好三维模拟情景教学法前期准备工作，以实际工程案例展开实践训练，以BIM技术展开课程案例整体设计等方式开展教学工作，为土木工程类学生综合能力与职业素质培养奠定坚实基础。

参考文献：

[1]张建成，王林.基于民办本科院校对应用型土木工程专业建设改革的探索性研究———以江苏科技大学苏州理工学院为例[J].工程技术研究，2020，15（22）：1227-1228.

[2]王峰，胡辉.地下工程课程在土木工程專业的培养思路及教学效果探讨———以西南交通大学地下工程课程教学为例[J].教育教学论坛，2020，17（28）：334-336.

[3]兰中仁，熊峰，吴雨珊，等.新工科背景下厚基础宽口径“大土木”工程人才培养体系研究———以四川大学土木工程人才培养改革为例[J].西部学刊，2020，13（17）：269-273.

[4]熊芳，王亚.回弹法检测混凝土抗压强度在土木工程检测技术课程中的应用———以中国矿业大学银川学院为例[J].新材料·新装饰，2020，21（17）：2164-2165.

[5]谢军，阎杰，符怡，等.校企联合培养卓越工程师，构建土木工程专业的实践教学体系———以河北建筑工程学院为例[J].科教导刊·电子版（上旬），2020，12（26）：112-117.

[6]罗巍邦，周宇.产教融合模式下土木工程毕业设计任务书的改进———以新疆农业大学科学技术学院西山校区建设为例[J].亚太教育，2020，13（27）：318-319.

（荐稿人：陈瑄，河套学院教授）

（责任编辑：邹宇铭）