基于BIM技術(shù)平臺(tái)的土木工程專業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)改革探討

基于BIM技術(shù)平臺(tái)的土木工程專業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)改革探討在全方位復(fù)合型人才培養(yǎng)方面將軟硬件相結(jié)合，將新技術(shù)等硬件作為支撐，對(duì)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)模式等進(jìn)行改革，而土木工程行業(yè)興起的信息—網(wǎng)絡(luò)—虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，正是土木工程專業(yè)教學(xué)改革的“助推器”。一、生產(chǎn)實(shí)習(xí)在土木工程專業(yè)教學(xué)中的地位及現(xiàn)狀(一)生產(chǎn)實(shí)習(xí)在土木工程專業(yè)教學(xué)中的地位土木工程專業(yè)教學(xué)實(shí)習(xí)是土木工程專業(yè)實(shí)踐的排頭兵，生產(chǎn)實(shí)習(xí)又是其中極其重要的一環(huán)。生產(chǎn)實(shí)習(xí)是工科院校貫徹理論聯(lián)系實(shí)際原則、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力以及創(chuàng)造性思維的重要教學(xué)手段。生產(chǎn)實(shí)習(xí)的主要教學(xué)任務(wù)是學(xué)生在系統(tǒng)學(xué)習(xí)專業(yè)課程以后，深入施工現(xiàn)場(chǎng)，參加施工等實(shí)際工作，通過學(xué)生自己在施工現(xiàn)場(chǎng)的觀察、思考、學(xué)習(xí)，以及專業(yè)教師及現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的指導(dǎo)，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)理論與實(shí)踐關(guān)系的認(rèn)識(shí)。學(xué)生以實(shí)際工作者的身份，直接深入建筑生產(chǎn)第一線，參與生產(chǎn)的整個(gè)過程，一可以加深對(duì)課堂理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)，對(duì)已學(xué)習(xí)掌握的知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證、加深理解，這是課堂教學(xué)重要的延伸，也是課堂知識(shí)得以鞏固、豐富的過程；二可以在實(shí)習(xí)過程中學(xué)習(xí)實(shí)際工程技術(shù)以及現(xiàn)場(chǎng)管理知識(shí)，培訓(xùn)學(xué)生在施工現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的綜合能力，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，以及運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，加深對(duì)工程的感性認(rèn)識(shí)；三可以在實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行職業(yè)規(guī)劃、職業(yè)操守、組織紀(jì)律性、社會(huì)責(zé)任感等綜合素質(zhì)的教育，為學(xué)生今后走向社會(huì)開展工作夯實(shí)基礎(chǔ)。(二)土木工程專業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)的現(xiàn)狀傳統(tǒng)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，教學(xué)上一般很少在學(xué)校進(jìn)行實(shí)習(xí)預(yù)演，或?yàn)樯a(chǎn)實(shí)習(xí)做充分的準(zhǔn)備，僅由指導(dǎo)教師聯(lián)系好工地或講座，以班級(jí)為單位，以參觀學(xué)習(xí)和聽專題講座為主。事后學(xué)生遞交一份實(shí)習(xí)報(bào)告，由指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī)即為實(shí)習(xí)結(jié)束。這種事先沒有準(zhǔn)備事后也沒有后續(xù)總結(jié)的實(shí)習(xí)模式，既耗費(fèi)了師生的精力、時(shí)間及學(xué)校的實(shí)習(xí)經(jīng)費(fèi)，然而卻完全達(dá)不到教學(xué)效果。其弊端主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1.聯(lián)系實(shí)習(xí)場(chǎng)地困難多，實(shí)習(xí)質(zhì)量難以保障聯(lián)系實(shí)習(xí)場(chǎng)地一直以來都是教學(xué)中的一個(gè)難題，特別是近年高校土木工程專業(yè)招生人數(shù)不斷增加，基于實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)的安全問題，許多建設(shè)單位不愿意接受學(xué)校集體組織的實(shí)習(xí)學(xué)生，因?yàn)橐坏┏霈F(xiàn)安全事故，對(duì)建設(shè)單位的影響很大，這樣就導(dǎo)致聯(lián)系實(shí)習(xí)工地非常困難，能聯(lián)系到與原定教學(xué)計(jì)劃內(nèi)容一致的工地更是難上加難。而且教師和工程技術(shù)人員的講解又不能保證面面俱到，帶隊(duì)教師在學(xué)生實(shí)習(xí)期間將大量的時(shí)間和精力放在安全問題上，處處時(shí)時(shí)擔(dān)心，根本無心指導(dǎo)學(xué)生專業(yè)實(shí)習(xí)，只盼實(shí)習(xí)早點(diǎn)結(jié)束，早點(diǎn)將學(xué)生安全送回學(xué)校。以致實(shí)習(xí)時(shí)間短，實(shí)習(xí)內(nèi)容不系統(tǒng)、不完整，在整個(gè)實(shí)習(xí)中，學(xué)生只能查看工地基本資料，再跟著大隊(duì)伍被動(dòng)地“走馬觀花”，或者坐在教室里，毫無準(zhǔn)備地聽一聽專題講座。學(xué)生沒有親身參與，只有被動(dòng)接受，還是無法切身應(yīng)用專業(yè)理論。這樣的實(shí)習(xí)，質(zhì)量從何談起？還有一些學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)習(xí)由其自行找單位落實(shí)解決，由于缺乏有效的監(jiān)督管理，學(xué)生往往只是為了實(shí)習(xí)報(bào)告而片面應(yīng)付，有的甚至不去現(xiàn)場(chǎng)，找有關(guān)系的單位蓋章證明已完成實(shí)習(xí)即可，這樣的實(shí)習(xí)能有收獲嗎？另外，還有些隱蔽工程，比如回填后的基坑及鋼筋工程等等，一旦工序結(jié)束，即無法探究細(xì)部，學(xué)生即使到現(xiàn)場(chǎng)也無法了解相關(guān)知識(shí)［2］。2.考核方式單一實(shí)習(xí)的考核方式單一，即學(xué)生遞交報(bào)告，由指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī)，這種考核方式導(dǎo)致很多學(xué)生可能直接采用其他同學(xué)的實(shí)習(xí)照片甚至實(shí)習(xí)報(bào)告正文，或者稍作修改。有的學(xué)生甚至沒有去過現(xiàn)場(chǎng)，靠抄襲同學(xué)和網(wǎng)上摘抄也能炮制出一份可以過關(guān)的實(shí)習(xí)報(bào)告。學(xué)生實(shí)習(xí)的積極性沒有充分調(diào)動(dòng)，學(xué)生很可能認(rèn)為校方對(duì)于實(shí)習(xí)并不重視，自己也可以敷衍了事，甚至認(rèn)為教師所謂的工科的嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)只是口頭說說而已，這一認(rèn)識(shí)還會(huì)影響到學(xué)風(fēng)乃至日后從業(yè)的態(tài)度，人才培養(yǎng)質(zhì)量難以得到保證。3.教師自身專業(yè)素養(yǎng)不足生產(chǎn)實(shí)習(xí)要求帶隊(duì)教師必須有足夠的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但很多教師忙于教學(xué)，與外界聯(lián)系較少，很少深入第一線，在指導(dǎo)學(xué)生實(shí)習(xí)方面缺乏相關(guān)的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，大都心有余而力不足，現(xiàn)場(chǎng)無法深入講解，指導(dǎo)效果不佳。二、BIM技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及不足建筑信息模型(BuildingInformationModeling，簡(jiǎn)稱BIM)由Autodesk公司發(fā)明。建筑信息模型是建筑學(xué)、工程學(xué)及土木工程學(xué)科的新工具，主要指以三維圖形為主，由建筑相關(guān)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，采用建筑過程的數(shù)字展示這一革新方式來進(jìn)行數(shù)字信息交流及合作。BIM技術(shù)是一門新興技術(shù)，其在建筑業(yè)的應(yīng)用，主要涉及軟件的研制和系統(tǒng)跟蹤開發(fā)。BIM技術(shù)的應(yīng)用革新了傳統(tǒng)土木工程行業(yè)的施工、設(shè)計(jì)方法和理論，帶來了新的理念。實(shí)踐證明，建筑工程應(yīng)用BIM技術(shù)，將創(chuàng)造極大的經(jīng)濟(jì)效益，并促使土木工程這個(gè)古老的行業(yè)與時(shí)俱進(jìn)。進(jìn)入21世紀(jì)以來，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用趨于廣泛，發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛提出信息化建設(shè)戰(zhàn)略，在工程項(xiàng)目中大力推廣試點(diǎn)：英國(guó)明確至2016年，所有政府建設(shè)文件均以信息化進(jìn)行管理；美國(guó)的總務(wù)管理局、陸軍工程兵、國(guó)家科學(xué)建筑研究院分別就BIM技術(shù)發(fā)展路線圖、標(biāo)準(zhǔn)化工作出臺(tái)了相應(yīng)政策；日本、新加坡等國(guó)也就BIM技術(shù)在項(xiàng)目中的試點(diǎn)應(yīng)用制定了發(fā)展路線規(guī)劃。中國(guó)也在逐步加快開展BIM技術(shù)的應(yīng)用研究，住建部2011年發(fā)布信息化發(fā)展綱要，明確指出BIM技術(shù)要延伸至施工階段，2012年開始制定BIM的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，更顯示出中國(guó)在推行BIM技術(shù)制度化上的決心及執(zhí)行力。針對(duì)不斷擴(kuò)大的市場(chǎng)需求，中國(guó)高校和企業(yè)界響應(yīng)市場(chǎng)號(hào)召，積極儲(chǔ)備BIM技術(shù)力量，促進(jìn)BIM技術(shù)事業(yè)的發(fā)展。清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)在BIM技術(shù)平臺(tái)研究上進(jìn)行了不懈的努力；有的高校提出用BIM技術(shù)虛擬工程項(xiàng)目管理，更新工程項(xiàng)目管理沙盤的開發(fā)模式；有的高校提出以BIM技術(shù)為平臺(tái)，強(qiáng)化建筑工程造價(jià)管理課程體系的實(shí)踐能力培養(yǎng)；也有的高?；贐IM技術(shù)，進(jìn)行集成化可持續(xù)的建筑設(shè)計(jì)教學(xué)研究；還有的高校直接將BIM技術(shù)開成計(jì)算機(jī)課程，將計(jì)算機(jī)課程教學(xué)與BIM技術(shù)進(jìn)行接軌等等。綜上所述，高校及企業(yè)界已經(jīng)對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，并進(jìn)行了符合中國(guó)國(guó)情的適應(yīng)性改裝，取得了較好的效果，經(jīng)過BIM軟件系統(tǒng)學(xué)習(xí)的學(xué)生實(shí)踐能力明顯有所提升，軟件建模能力也優(yōu)于以往。但從整個(gè)大土木的課程體系來看，BIM技術(shù)的效力顯然還沒有完全發(fā)揮出來。表現(xiàn)在以下幾方面：(1)有些高校僅僅為了讓學(xué)生學(xué)會(huì)BIM軟件而開設(shè)BIM技術(shù)課程，甚至在培養(yǎng)方案中將其列在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中。其實(shí)，軟件開發(fā)出來就是為人所用，為了學(xué)會(huì)軟件操作而學(xué)習(xí)軟件大可不必，而且也枯燥無味，教學(xué)效果得不到保證。如將BIM技術(shù)融入到實(shí)踐教學(xué)等課程中，在學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)時(shí)就不知不覺將軟件操作熟練起來，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間以及學(xué)校的資源配置都有好處。(2)部分高校在應(yīng)用BIM技術(shù)方面已作了很好的嘗試，如虛擬沙盤、造價(jià)體系研究、集成化建筑設(shè)計(jì)等，但還存在一系列問題，比如模擬的項(xiàng)目比較簡(jiǎn)單，不真實(shí)，比如一個(gè)鋼架、一座小橋等，而BIM技術(shù)在處理大批量的數(shù)據(jù)沖突時(shí)才優(yōu)勢(shì)明顯，簡(jiǎn)單的項(xiàng)目當(dāng)然不能讓學(xué)生領(lǐng)略BIM技術(shù)的強(qiáng)大，也不能讓學(xué)生感受實(shí)際工程的復(fù)雜。將BIM技術(shù)與實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行結(jié)合，可直接模擬真實(shí)工程，將BIM技術(shù)展示的沖突與實(shí)際加以驗(yàn)證，讓學(xué)生在校期間就能積累初步的工程經(jīng)驗(yàn)。(3)從目前來看，BIM技術(shù)僅僅運(yùn)用在沙盤模擬、建筑設(shè)計(jì)等土木工程行業(yè)的細(xì)小分支上，模擬還未成體系，項(xiàng)目間銜接的全面性也有待補(bǔ)充，而本科學(xué)習(xí)階段最重要的是學(xué)生能將所學(xué)的知識(shí)與以后工作的所需對(duì)應(yīng)起來，BIM技術(shù)對(duì)于本科教學(xué)最大的意義應(yīng)該就是讓學(xué)生身臨其境，學(xué)以致用。而要達(dá)到這一目標(biāo)僅僅依靠單一的模擬肯定是無法完成的，因此，必須引入實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)模擬。三、BIM技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)的實(shí)際意義BIM技術(shù)以強(qiáng)大的協(xié)同交互性著稱，它的主要特點(diǎn)是可以連續(xù)、即時(shí)、高效地提供高品質(zhì)、可靠度高的有關(guān)項(xiàng)目設(shè)計(jì)草案、設(shè)計(jì)成型方案、施工進(jìn)度、質(zhì)量、成本控制信息等。所有信息及數(shù)據(jù)通過BIM技術(shù)平臺(tái)共享，建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師和現(xiàn)場(chǎng)施工管理人員通過平臺(tái)可將工程項(xiàng)目全過程管理無縫連接，以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的精細(xì)化管理。此外，BIM技術(shù)很多時(shí)候被用在施工前期，它可以無死角、全方位模擬施工現(xiàn)場(chǎng)，在施工前甚至設(shè)計(jì)初期就可以發(fā)現(xiàn)后期施工時(shí)可能出現(xiàn)的各種問題，這樣在設(shè)計(jì)階段就可以進(jìn)行合理的規(guī)避處理，以此擬定實(shí)際施工操作方案，最大程度地合理配置人員、材料、工期等資源。將BIM技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐教學(xué)中的實(shí)際意義主要有：(1)作為一種表現(xiàn)力較強(qiáng)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，其在實(shí)習(xí)教學(xué)中的應(yīng)用，將極大地豐富教育技術(shù)學(xué)的理論體系，豐富和拓展實(shí)習(xí)教學(xué)思維和教學(xué)理論。(2)進(jìn)行教學(xué)改革試驗(yàn)，嘗試一種新的教學(xué)方式?；贐IM技術(shù)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)素材，可以生動(dòng)形象并最大程度地還原施工現(xiàn)場(chǎng)和過程控制，幫助學(xué)生直觀感受工程中的動(dòng)態(tài)變化，使學(xué)生能夠身臨其境地邊學(xué)習(xí)理論知識(shí)，邊與實(shí)際相結(jié)合，以更好地理解相關(guān)知識(shí)。(3)提高學(xué)生信息素養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)生自主協(xié)作學(xué)習(xí)的能力。BIM技術(shù)為學(xué)生提供了一種新的素材收集方式，學(xué)生在利用該技術(shù)采集、處理信息的過程中，可以培養(yǎng)其信息素養(yǎng)。無論是收集過程中的分工合作，還是基于資源的學(xué)習(xí)，都對(duì)增強(qiáng)學(xué)生自主協(xié)作學(xué)習(xí)的能力有很大幫助。(4)培養(yǎng)教師多樣化、經(jīng)濟(jì)有效制作教學(xué)素材的能力。BIM技術(shù)的出現(xiàn)為制作教學(xué)素材增加了一種新穎而有效的方法。四、整合BIM技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)的改革思路隨著高校改革的不斷深入，如何提高實(shí)習(xí)質(zhì)量成為土木工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)面臨的嚴(yán)峻問題。針對(duì)目前生產(chǎn)實(shí)習(xí)出現(xiàn)的亂象，基于國(guó)內(nèi)外關(guān)于BIM技術(shù)的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用，將BIM技術(shù)與具體學(xué)科課程相結(jié)合，在大量閱讀國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)和充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，對(duì)生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)的特點(diǎn)與BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行整合研究，課程教學(xué)具體改革思路如下：(一)開發(fā)基于BIM技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)素材利用BIM技術(shù)制作一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)施工全過程動(dòng)畫，并制定相應(yīng)教學(xué)方案。利用校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，發(fā)布多媒體課件供學(xué)生瀏覽，在施工等課程學(xué)習(xí)階段要求學(xué)生首先學(xué)習(xí)運(yùn)用BIM軟件，并與學(xué)生進(jìn)行課堂上和網(wǎng)上的討論與交流，進(jìn)一步完善結(jié)構(gòu)施工全過程動(dòng)畫及細(xì)節(jié)。(二)利用網(wǎng)絡(luò)整合BIM技術(shù)平臺(tái)，設(shè)立土木工程學(xué)科網(wǎng)絡(luò)施工模擬實(shí)驗(yàn)室利用網(wǎng)絡(luò)整合平臺(tái)，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬實(shí)習(xí)的工程圖紙，每班學(xué)生可以分為若干小組，小組成員每人負(fù)責(zé)一個(gè)工程子項(xiàng)，通過網(wǎng)絡(luò)上傳自己的虛擬成果，最終實(shí)現(xiàn)實(shí)習(xí)項(xiàng)目預(yù)先虛擬四維施工。通過對(duì)設(shè)計(jì)圖紙的深入了解，提升學(xué)生獨(dú)立思考、查閱參考資料與分析應(yīng)用理論及軟件的能力，實(shí)現(xiàn)專業(yè)實(shí)踐體系的有效整合。另外，每個(gè)施工小組都有自己的子項(xiàng)工程，但全班學(xué)生做同一個(gè)項(xiàng)目也不會(huì)有雷同的現(xiàn)象出現(xiàn)，對(duì)后期成果的檢驗(yàn)及成績(jī)的評(píng)定提供了很好的依據(jù)。既杜絕了抄襲，也保證了教學(xué)質(zhì)量。(三)在虛擬實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)一步深化現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)所學(xué)知識(shí)虛擬施工環(huán)節(jié)結(jié)束后，利用課余時(shí)間，由帶隊(duì)教師帶領(lǐng)學(xué)生前去工地實(shí)勘，可以按照工程進(jìn)度安排多次參觀學(xué)習(xí)。不同于傳統(tǒng)實(shí)習(xí)走馬燈似的參觀，已模擬過施工全過程的學(xué)生對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的情況了然于心，能有的放矢地提出相關(guān)問題，收到事半功倍的效果。而且這樣學(xué)生在現(xiàn)場(chǎng)逗留的時(shí)間也不會(huì)太長(zhǎng)，消除了教師及施工單位維護(hù)安全的煩惱。每次工地參觀學(xué)習(xí)歸來后，學(xué)生均可根據(jù)實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)要點(diǎn)繼續(xù)完善自己的虛擬施工流程，引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)專業(yè)知識(shí)