基于BIM技術(shù)平臺的土木工程專業(yè)生產(chǎn)實習改革探討

基于BIM技術(shù)平臺的土木工程專業(yè)生產(chǎn)實習改革探討在全方位復合型人才培養(yǎng)方面將軟硬件相結(jié)合，將新技術(shù)等硬件作為支撐，對理論教學和實踐教學模式等進行改革，而土木工程行業(yè)興起的信息—網(wǎng)絡(luò)—虛擬現(xiàn)實技術(shù)，正是土木工程專業(yè)教學改革的“助推器”。一、生產(chǎn)實習在土木工程專業(yè)教學中的地位及現(xiàn)狀(一)生產(chǎn)實習在土木工程專業(yè)教學中的地位土木工程專業(yè)教學實習是土木工程專業(yè)實踐的排頭兵，生產(chǎn)實習又是其中極其重要的一環(huán)。生產(chǎn)實習是工科院校貫徹理論聯(lián)系實際原則、培養(yǎng)學生實踐能力以及創(chuàng)造性思維的重要教學手段。生產(chǎn)實習的主要教學任務是學生在系統(tǒng)學習專業(yè)課程以后，深入施工現(xiàn)場，參加施工等實際工作，通過學生自己在施工現(xiàn)場的觀察、思考、學習，以及專業(yè)教師及現(xiàn)場技術(shù)人員的指導，強化學生對理論與實踐關(guān)系的認識。學生以實際工作者的身份，直接深入建筑生產(chǎn)第一線，參與生產(chǎn)的整個過程，一可以加深對課堂理論知識的認識，對已學習掌握的知識進行驗證、加深理解，這是課堂教學重要的延伸，也是課堂知識得以鞏固、豐富的過程；二可以在實習過程中學習實際工程技術(shù)以及現(xiàn)場管理知識，培訓學生在施工現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的綜合能力，培養(yǎng)學生的專業(yè)素質(zhì)，以及運用所學理論知識解決實際問題的能力，加深對工程的感性認識；三可以在實習現(xiàn)場對學生進行職業(yè)規(guī)劃、職業(yè)操守、組織紀律性、社會責任感等綜合素質(zhì)的教育，為學生今后走向社會開展工作夯實基礎(chǔ)。(二)土木工程專業(yè)生產(chǎn)實習的現(xiàn)狀傳統(tǒng)的生產(chǎn)實習，教學上一般很少在學校進行實習預演，或為生產(chǎn)實習做充分的準備，僅由指導教師聯(lián)系好工地或講座，以班級為單位，以參觀學習和聽專題講座為主。事后學生遞交一份實習報告，由指導教師評定成績即為實習結(jié)束。這種事先沒有準備事后也沒有后續(xù)總結(jié)的實習模式，既耗費了師生的精力、時間及學校的實習經(jīng)費，然而卻完全達不到教學效果。其弊端主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1.聯(lián)系實習場地困難多，實習質(zhì)量難以保障聯(lián)系實習場地一直以來都是教學中的一個難題，特別是近年高校土木工程專業(yè)招生人數(shù)不斷增加，基于實習現(xiàn)場的安全問題，許多建設(shè)單位不愿意接受學校集體組織的實習學生，因為一旦出現(xiàn)安全事故，對建設(shè)單位的影響很大，這樣就導致聯(lián)系實習工地非常困難，能聯(lián)系到與原定教學計劃內(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，帶隊教師在學生實習期間將大量的時間和精力放在安全問題上，處處時時擔心，根本無心指導學生專業(yè)實習，只盼實習早點結(jié)束，早點將學生安全送回學校。以致實習時間短，實習內(nèi)容不系統(tǒng)、不完整，在整個實習中，學生只能查看工地基本資料，再跟著大隊伍被動地“走馬觀花”，或者坐在教室里，毫無準備地聽一聽專題講座。學生沒有親身參與，只有被動接受，還是無法切身應用專業(yè)理論。這樣的實習，質(zhì)量從何談起？還有一些學生的生產(chǎn)實習由其自行找單位落實解決，由于缺乏有效的監(jiān)督管理，學生往往只是為了實習報告而片面應付，有的甚至不去現(xiàn)場，找有關(guān)系的單位蓋章證明已完成實習即可，這樣的實習能有收獲嗎？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，即無法探究細部，學生即使到現(xiàn)場也無法了解相關(guān)知識［2］。2.考核方式單一實習的考核方式單一，即學生遞交報告，由指導教師評定成績，這種考核方式導致很多學生可能直接采用其他同學的實習照片甚至實習報告正文，或者稍作修改。有的學生甚至沒有去過現(xiàn)場，靠抄襲同學和網(wǎng)上摘抄也能炮制出一份可以過關(guān)的實習報告。學生實習的積極性沒有充分調(diào)動，學生很可能認為校方對于實習并不重視，自己也可以敷衍了事，甚至認為教師所謂的工科的嚴謹作風只是口頭說說而已，這一認識還會影響到學風乃至日后從業(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)實習要求帶隊教師必須有足夠的實踐經(jīng)驗，但很多教師忙于教學，與外界聯(lián)系較少，很少深入第一線，在指導學生實習方面缺乏相關(guān)的工程實踐經(jīng)驗，大都心有余而力不足，現(xiàn)場無法深入講解，指導效果不佳。二、BIM技術(shù)在教學中的應用現(xiàn)狀及不足建筑信息模型(BuildingInformationModeling，簡稱BIM)由Autodesk公司發(fā)明。建筑信息模型是建筑學、工程學及土木工程學科的新工具，主要指以三維圖形為主，由建筑相關(guān)的計算機輔助設(shè)計，采用建筑過程的數(shù)字展示這一革新方式來進行數(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)的應用革新了傳統(tǒng)土木工程行業(yè)的施工、設(shè)計方法和理論，帶來了新的理念。實踐證明，建筑工程應用BIM技術(shù)，將創(chuàng)造極大的經(jīng)濟效益，并促使土木工程這個古老的行業(yè)與時俱進。進入21世紀以來，這項技術(shù)的應用趨于廣泛，發(fā)達國家紛紛提出信息化建設(shè)戰(zhàn)略，在工程項目中大力推廣試點：英國明確至2016年，所有政府建設(shè)文件均以信息化進行管理；美國的總務管理局、陸軍工程兵、國家科學建筑研究院分別就BIM技術(shù)發(fā)展路線圖、標準化工作出臺了相應政策；日本、新加坡等國也就BIM技術(shù)在項目中的試點應用制定了發(fā)展路線規(guī)劃。中國也在逐步加快開展BIM技術(shù)的應用研究，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)標準規(guī)范，更顯示出中國在推行BIM技術(shù)制度化上的決心及執(zhí)行力。針對不斷擴大的市場需求，中國高校和企業(yè)界響應市場號召，積極儲備BIM技術(shù)力量，促進BIM技術(shù)事業(yè)的發(fā)展。清華大學、同濟大學在BIM技術(shù)平臺研究上進行了不懈的努力；有的高校提出用BIM技術(shù)虛擬工程項目管理，更新工程項目管理沙盤的開發(fā)模式；有的高校提出以BIM技術(shù)為平臺，強化建筑工程造價管理課程體系的實踐能力培養(yǎng)；也有的高?；贐IM技術(shù)，進行集成化可持續(xù)的建筑設(shè)計教學研究；還有的高校直接將BIM技術(shù)開成計算機課程，將計算機課程教學與BIM技術(shù)進行接軌等等。綜上所述，高校及企業(yè)界已經(jīng)對BIM技術(shù)進行了深入的研究，并進行了符合中國國情的適應性改裝，取得了較好的效果，經(jīng)過BIM軟件系統(tǒng)學習的學生實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生學會BIM軟件而開設(shè)BIM技術(shù)課程，甚至在培養(yǎng)方案中將其列在計算機基礎(chǔ)課程中。其實，軟件開發(fā)出來就是為人所用，為了學會軟件操作而學習軟件大可不必，而且也枯燥無味，教學效果得不到保證。如將BIM技術(shù)融入到實踐教學等課程中，在學習專業(yè)知識時就不知不覺將軟件操作熟練起來，對學生的學習時間以及學校的資源配置都有好處。(2)部分高校在應用BIM技術(shù)方面已作了很好的嘗試，如虛擬沙盤、造價體系研究、集成化建筑設(shè)計等，但還存在一系列問題，比如模擬的項目比較簡單，不真實，比如一個鋼架、一座小橋等，而BIM技術(shù)在處理大批量的數(shù)據(jù)沖突時才優(yōu)勢明顯，簡單的項目當然不能讓學生領(lǐng)略BIM技術(shù)的強大，也不能讓學生感受實際工程的復雜。將BIM技術(shù)與實踐環(huán)節(jié)進行結(jié)合，可直接模擬真實工程，將BIM技術(shù)展示的沖突與實際加以驗證，讓學生在校期間就能積累初步的工程經(jīng)驗。(3)從目前來看，BIM技術(shù)僅僅運用在沙盤模擬、建筑設(shè)計等土木工程行業(yè)的細小分支上，模擬還未成體系，項目間銜接的全面性也有待補充，而本科學習階段最重要的是學生能將所學的知識與以后工作的所需對應起來，BIM技術(shù)對于本科教學最大的意義應該就是讓學生身臨其境，學以致用。而要達到這一目標僅僅依靠單一的模擬肯定是無法完成的，因此，必須引入實踐環(huán)節(jié)進行系統(tǒng)模擬。三、BIM技術(shù)應用于實踐教學的實際意義BIM技術(shù)以強大的協(xié)同交互性著稱，它的主要特點是可以連續(xù)、即時、高效地提供高品質(zhì)、可靠度高的有關(guān)項目設(shè)計草案、設(shè)計成型方案、施工進度、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)平臺共享，建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計師和現(xiàn)場施工管理人員通過平臺可將工程項目全過程管理無縫連接，以實現(xiàn)項目的精細化管理。此外，BIM技術(shù)很多時候被用在施工前期，它可以無死角、全方位模擬施工現(xiàn)場，在施工前甚至設(shè)計初期就可以發(fā)現(xiàn)后期施工時可能出現(xiàn)的各種問題，這樣在設(shè)計階段就可以進行合理的規(guī)避處理，以此擬定實際施工操作方案，最大程度地合理配置人員、材料、工期等資源。將BIM技術(shù)應用于生產(chǎn)實習等實踐教學中的實際意義主要有：(1)作為一種表現(xiàn)力較強的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，其在實習教學中的應用，將極大地豐富教育技術(shù)學的理論體系，豐富和拓展實習教學思維和教學理論。(2)進行教學改革試驗，嘗試一種新的教學方式?；贐IM技術(shù)的生產(chǎn)實習教學素材，可以生動形象并最大程度地還原施工現(xiàn)場和過程控制，幫助學生直觀感受工程中的動態(tài)變化，使學生能夠身臨其境地邊學習理論知識，邊與實際相結(jié)合，以更好地理解相關(guān)知識。(3)提高學生信息素養(yǎng)，增強學生自主協(xié)作學習的能力。BIM技術(shù)為學生提供了一種新的素材收集方式，學生在利用該技術(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，還是基于資源的學習，都對增強學生自主協(xié)作學習的能力有很大幫助。(4)培養(yǎng)教師多樣化、經(jīng)濟有效制作教學素材的能力。BIM技術(shù)的出現(xiàn)為制作教學素材增加了一種新穎而有效的方法。四、整合BIM技術(shù)應用于實踐教學的改革思路隨著高校改革的不斷深入，如何提高實習質(zhì)量成為土木工程專業(yè)實踐教學面臨的嚴峻問題。針對目前生產(chǎn)實習出現(xiàn)的亂象，基于國內(nèi)外關(guān)于BIM技術(shù)的研究現(xiàn)狀及應用，將BIM技術(shù)與具體學科課程相結(jié)合，在大量閱讀國內(nèi)外文獻和充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，對生產(chǎn)實習教學的特點與BIM技術(shù)的優(yōu)勢進行整合研究，課程教學具體改革思路如下：(一)開發(fā)基于BIM技術(shù)的實踐教學素材利用BIM技術(shù)制作一個完整的結(jié)構(gòu)施工全過程動畫，并制定相應教學方案。利用校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)教學平臺，發(fā)布多媒體課件供學生瀏覽，在施工等課程學習階段要求學生首先學習運用BIM軟件，并與學生進行課堂上和網(wǎng)上的討論與交流，進一步完善結(jié)構(gòu)施工全過程動畫及細節(jié)。(二)利用網(wǎng)絡(luò)整合BIM技術(shù)平臺，設(shè)立土木工程學科網(wǎng)絡(luò)施工模擬實驗室利用網(wǎng)絡(luò)整合平臺，采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬實習的工程圖紙，每班學生可以分為若干小組，小組成員每人負責一個工程子項，通過網(wǎng)絡(luò)上傳自己的虛擬成果，最終實現(xiàn)實習項目預先虛擬四維施工。通過對設(shè)計圖紙的深入了解，提升學生獨立思考、查閱參考資料與分析應用理論及軟件的能力，實現(xiàn)專業(yè)實踐體系的有效整合。另外，每個施工小組都有自己的子項工程，但全班學生做同一個項目也不會有雷同的現(xiàn)象出現(xiàn)，對后期成果的檢驗及成績的評定提供了很好的依據(jù)。既杜絕了抄襲，也保證了教學質(zhì)量。(三)在虛擬實驗室中進一步深化現(xiàn)場實習所學知識虛擬施工環(huán)節(jié)結(jié)束后，利用課余時間，由帶隊教師帶領(lǐng)學生前去工地實勘，可以按照工程進度安排多次參觀學習。不同于傳統(tǒng)實習走馬燈似的參觀，已模擬過施工全過程的學生對施工現(xiàn)場的情況了然于心，能有的放矢地提出相關(guān)問題，收到事半功倍的效果。而且這樣學生在現(xiàn)場逗留的時間也不會太長，消除了教師及施工單位維護安全的煩惱。每次工地參觀學習歸來后，學生均可根據(jù)實際施工經(jīng)驗及技術(shù)要點繼續(xù)完善自己的虛擬施工流程，引導學生歸納總結(jié)專業(yè)知識在工程實際中的應用條件和注意事項。將自己所學專業(yè)課程知識真正應用到實踐中，這對培養(yǎng)復合型人才的工程素養(yǎng)大有好處，也確保了教學質(zhì)量。結(jié)語工程質(zhì)量保證措施1、質(zhì)量目標本工程質(zhì)量目標為合格。為確保工程質(zhì)量，從質(zhì)量管理體系的各工序質(zhì)量程度網(wǎng)絡(luò)控制兩大方面嚴格控制，并制定出相應的質(zhì)量保證措施以確保工程的質(zhì)量。質(zhì)量保證體系的管理組織，從公司到項目部，配套管理，形成嚴格的統(tǒng)一管理體系，定員定崗責任到人。2、質(zhì)量保證體系（1）、建立健全質(zhì)量保證體系，配備足夠的專業(yè)質(zhì)量檢查人員，確保工程質(zhì)量。（2）、加強技術(shù)管理，認真貫徹國家規(guī)范、操作規(guī)程及各項管理制度，確確崗位責任制，組織學習圖紙、施工組織設(shè)計和工藝卡，做好技術(shù)交底工作，并建立技術(shù)考核制度。（3）、施工過程中，按部位檢查操作方法和施工效果、及時糾正差錯。按部位及時填寫應檢查項目的隱、預檢記錄單，接受建設(shè)單位和質(zhì)量檢查人員檢查。督促班組執(zhí)行自檢、互檢制和崗位責任制。工程變更應提前辦理。如發(fā)生涉及結(jié)構(gòu)的質(zhì)量問題必須及時上報、不準擅自處理。（4）、測量、定位、放線必須準確，嚴格按施工測量定位方案進行。定位控制樁要保護好，不得擾動。（5）、綁扎鋼筋前要熟悉圖紙，近配料檢查加工的鋼筋品種、規(guī)格、數(shù)量和形狀，是否符合要求。焊接接頭經(jīng)施焊人員自檢后，抽樣送到試驗室進行機械性能試驗。（6）、所有材料和半成品進場應有出廠合格證或檢驗報告，鋼材應雙控（合格證和檢驗報告）。砼配合比示經(jīng)試驗室和技術(shù)經(jīng)理同意，不得擅自變動。原材料計量要準確，坍落度要嚴格控制，不得隨意加水，攪拌機后臺掛牌，標明配合比和每盤砼用料，砂、石、水泥要做原材料試驗。砼要振搗密實，防止漏振。拆模后加強澆水養(yǎng)護，進行濕潤養(yǎng)護并養(yǎng)護。（7）、嚴格工序交接制度。要及時做好隱蔽工程驗收記錄，認真填寫施工日記，確保技術(shù)資料完整。（8）、堅持預先定標準、定樣板、定材料、定做法。進場材料、半成品和加工品應執(zhí)行驗收手續(xù)，不符合要求的材料不得進場。（9）、土建和水電、安裝由現(xiàn)場統(tǒng)一指揮，及時做好預埋件，認真做好各分項工程施工情況及檢查記錄和隱蔽工程驗收記錄，及時簽證。（10）、執(zhí)行砼澆筑令和模板拆除令制度。（11）、推行全面質(zhì)量管理，現(xiàn)場成立QC小組，以保證工程優(yōu)良，各工種施工均應遵照有關(guān)施工規(guī)范和施工工藝要求。（12）、對垂直度偏差的高程控制，設(shè)立專門測量放線小組，測量儀器及工具等須事先校正。（13）、建立崗位責任制，操作人員姓名、年齡、級別實行掛牌上崗，分段負責，質(zhì)量優(yōu)劣與獎金掛鉤。（14）、設(shè)備要開箱檢驗，了解設(shè)備狀況（觀感）并做好記錄和簽證。（15）、所有半成品存放應有防水防濕措施，成品保護要設(shè)專人負責。還要選派看管人員。（16）、接受建設(shè)單位、設(shè)計部門、監(jiān)理單位及質(zhì)量監(jiān)督部門對本工程質(zhì)量進行監(jiān)督和指導。（17）、未經(jīng)公司質(zhì)檢部門驗收合格后，不得提請有關(guān)部門驗收。（18）、堅持回訪維修制度，認真執(zhí)行本單位一切行之有效的各項技術(shù)、質(zhì)量管理制度。隨著“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的逐步推廣和實施，教學實習的改革是高校工科調(diào)整專業(yè)教學計劃的必然選擇［4］。將BIM技術(shù)應用于生產(chǎn)實習是對信息技術(shù)與課程整合的一大補充，為實習教學提供了新的視角。這一改革也有助于學生對土木工程學科系統(tǒng)化的理解，加深學生對土木工程團隊合作精神的認識，學生的綜合素質(zhì)和實踐應用能力在實習教學過程中也將得到很大的提升。1、質(zhì)量目標工程質(zhì)量目標為合格。為確保工程質(zhì)量，從質(zhì)量管理體系的各工序質(zhì)量程度網(wǎng)絡(luò)控制兩大方面嚴格控制，并制定出相應的質(zhì)量保證措施以確保工程的質(zhì)量。質(zhì)量保證體系的管理組織，從公司到項目部，配套管理，形成嚴格的統(tǒng)一管理體系，定員定崗責任到人。2、質(zhì)量保證體系（1）、建立健全質(zhì)量保證體系，配備足夠的專業(yè)質(zhì)量檢查人員，確保工程質(zhì)量。（2）、加強技術(shù)管理，認真貫徹國家規(guī)范、操作規(guī)程及各項管理制度，確確崗位責任制，組織學習圖紙、施工組織設(shè)計和工藝卡，做好技術(shù)交底工作，并建立技術(shù)考核制度。（3）、施工過程中，按部位檢查操作方法和施工效果、及時糾正差錯。按部位及時填寫應檢查項目的隱、預檢記錄單，接受建設(shè)單位和質(zhì)量檢查人員檢查。督促班組執(zhí)行自檢、互檢制和崗位責任制。工程變更應提前辦理。如發(fā)生涉及結(jié)構(gòu)的質(zhì)量問題必須及時上報、不準擅自處理。（4）、測量、定位、放線必須準確，嚴格按施工測量定位方案進行。定位控制樁要保護好，不得擾動。（5）、綁扎鋼筋前要熟悉圖紙，近配料檢查加工的鋼筋品種、規(guī)