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

　　摘要：生產(chǎn)實習(xí)是土木工程專業(yè)本科教學(xué)的重要實踐環(huán)節(jié)，如何提高實習(xí)質(zhì)量是土木工程專業(yè)實踐教學(xué)面臨的嚴峻問題。文章針對傳統(tǒng)生產(chǎn)實習(xí)模式，基于BIM技術(shù)教學(xué)應(yīng)用現(xiàn)狀，將BIM技術(shù)與生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)進行優(yōu)勢整合，提出利用網(wǎng)絡(luò)平臺，設(shè)立網(wǎng)絡(luò)施工模擬實驗室，并探討其過程管理及戰(zhàn)略意義。

　　關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);土木工程專業(yè);生產(chǎn)實習(xí);網(wǎng)絡(luò)實驗室;教學(xué)改革;

　　《青海教育》雜志是青海省教育廳主辦的綜合性刊物。論文百事通主管單位：青海省教育廳，主辦單位：青海省教育廳，編輯單位：青海教育雜志社，主編：郭風(fēng)波，主任：陳景東，國內(nèi)刊號：CN63-1006/G4，國際刊號：ISSN0529-3502。

　　隨著城鎮(zhèn)化進程的不斷推進，高等工程教育的改革發(fā)展日益迫切。2010年，教育部推行“卓越工程師培養(yǎng)計劃”，該計劃對土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)要求，逐步從單純會技術(shù)轉(zhuǎn)向“精技術(shù)，善經(jīng)營，懂管理”全方位復(fù)合型人才的培養(yǎng)。世界發(fā)達國家的工科院校都十分重視工程實踐教學(xué)。與國外相比，中國工科學(xué)校工程實踐教學(xué)存在明顯的不足，目前最為人詬病的即為“形式之風(fēng)”[1]。新形勢下，傳統(tǒng)實踐教學(xué)模式已不適應(yīng)學(xué)科發(fā)展的需求，對土木工程相關(guān)專業(yè)的實踐教學(xué)“去形式化”的革新探索勢在必行?；?ldquo;卓越工程師培養(yǎng)計劃”，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，對理論教學(xué)和實踐教學(xué)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(xué)改革的“助推器”。

　　一、生產(chǎn)實習(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)實習(xí)是土木工程專業(yè)實踐的排頭兵，生產(chǎn)實習(xí)又是其中極其重要的一環(huán)。生產(chǎn)實習(xí)是工科院校貫徹理論聯(lián)系實際原則、培養(yǎng)學(xué)生實踐能力以及創(chuàng)造性思維的重要教學(xué)手段。生產(chǎn)實習(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，參加施工等實際工作，通過學(xué)生自己在施工現(xiàn)場的觀察、思考、學(xué)習(xí)，以及專業(yè)教師及現(xiàn)場技術(shù)人員的指導(dǎo)，強化學(xué)生對理論與實踐關(guān)系的認識。

　　學(xué)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(xué)習(xí)掌握的知識進行驗證、加深理解，這是課堂教學(xué)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(xí)過程中學(xué)習(xí)實際工程技術(shù)以及現(xiàn)場管理知識，培訓(xùn)學(xué)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(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，以及運用所學(xué)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(xí)現(xiàn)場對學(xué)生進行職業(yè)規(guī)劃、職業(yè)操守、組織紀律性、社會責(zé)任感等綜合素質(zhì)的教育，為學(xué)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(xí)的現(xiàn)狀

　　傳統(tǒng)的生產(chǎn)實習(xí)，教學(xué)上一般很少在學(xué)校進行實習(xí)預(yù)演，或為生產(chǎn)實習(xí)做充分的準備，僅由指導(dǎo)教師聯(lián)系好工地或講座，以班級為單位，以參觀學(xué)習(xí)和聽專題講座為主。事后學(xué)生遞交一份實習(xí)報告，由指導(dǎo)教師評定成績即為實習(xí)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(xí)模式，既耗費了師生的精力、時間及學(xué)校的實習(xí)經(jīng)費，然而卻完全達不到教學(xué)效果。其弊端主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

　　1.聯(lián)系實習(xí)場地困難多，實習(xí)質(zhì)量難以保障

　　聯(lián)系實習(xí)場地一直以來都是教學(xué)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(xí)現(xiàn)場的安全問題，許多建設(shè)單位不愿意接受學(xué)校集體組織的實習(xí)學(xué)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(dǎo)致聯(lián)系實習(xí)工地非常困難，能聯(lián)系到與原定教學(xué)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(xué)生實習(xí)期間將大量的時間和精力放在安全問題上，處處時時擔(dān)心，根本無心指導(dǎo)學(xué)生專業(yè)實習(xí)，只盼實習(xí)早點結(jié)束，早點將學(xué)生安全送回學(xué)校。以致實習(xí)時間短，實習(xí)內(nèi)容不系統(tǒng)、不完整，在整個實習(xí)中，學(xué)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(xué)生沒有親身參與，只有被動接受，還是無法切身應(yīng)用專業(yè)理論。這樣的實習(xí)，質(zhì)量從何談起?

　　還有一些學(xué)生的生產(chǎn)實習(xí)由其自行找單位落實解決，由于缺乏有效的監(jiān)督管理，學(xué)生往往只是為了實習(xí)報告而片面應(yīng)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(xí)即可，這樣的實習(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，即無法探究細部，學(xué)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(xí)的考核方式單一，即學(xué)生遞交報告，由指導(dǎo)教師評定成績，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)的實習(xí)照片甚至實習(xí)報告正文，或者稍作修改。有的學(xué)生甚至沒有去過現(xiàn)場，靠抄襲同學(xué)和網(wǎng)上摘抄也能炮制出一份可以過關(guān)的實習(xí)報告。學(xué)生實習(xí)的積極性沒有充分調(diào)動，學(xué)生很可能認為校方對于實習(xí)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(fēng)只是口頭說說而已，這一認識還會影響到學(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)實習(xí)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(xué)，與外界聯(lián)系較少，很少深入第一線，在指導(dǎo)學(xué)生實習(xí)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(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(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)計方法和理論，帶來了新的理念。實踐證明，建筑工程應(yīng)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(yīng)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(wù)管理局、陸軍工程兵、國家科學(xué)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(yīng)政策;日本、新加坡等國也就BIM技術(shù)在項目中的試點應(yīng)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(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(yīng)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(xué)、同濟大學(xué)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(xué)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(xué)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(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(xué)生學(xué)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(xué)會軟件操作而學(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)融入到實踐教學(xué)等課程中，在學(xué)習(xí)專業(yè)知識時就不知不覺將軟件操作熟練起來，對學(xué)生的學(xué)習(xí)時間以及學(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(xué)生領(lǐng)略BIM技術(shù)的強大，也不能讓學(xué)生感受實際工程的復(fù)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(xué)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(xué)習(xí)階段最重要的是學(xué)生能將所學(xué)的知識與以后工作的所需對應(yīng)起來，BIM技術(shù)對于本科教學(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(yīng)用于實踐教學(xué)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(yīng)用于生產(chǎn)實習(xí)等實踐教學(xué)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(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，豐富和拓展實習(xí)教學(xué)思維和教學(xué)理論。

　　(2)進行教學(xué)改革試驗，嘗試一種新的教學(xué)方式。基于BIM技術(shù)的生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)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(xué)生直觀感受工程中的動態(tài)變化，使學(xué)生能夠身臨其境地邊學(xué)習(xí)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(xué)生信息素養(yǎng)，增強學(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)，都對增強學(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，如何提高實習(xí)質(zhì)量成為土木工程專業(yè)實踐教學(xué)面臨的嚴峻問題。針對目前生產(chǎn)實習(xí)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(yīng)用，將BIM技術(shù)與具體學(xué)科課程相結(jié)合，在大量閱讀國內(nèi)外文獻和充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，對生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)的特點與BIM技術(shù)的優(yōu)勢進行整合研究，課程教學(xué)具體改革思路如下：

　　(一)開發(fā)基于BIM技術(shù)的實踐教學(xué)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(yīng)教學(xué)方案。利用校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，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)運用BIM軟件，并與學(xué)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(xué)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(xí)的工程圖紙，每班學(xué)生可以分為若干小組，小組成員每人負責(zé)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(xí)項目預(yù)先虛擬四維施工。

　　通過對設(shè)計圖紙的深入了解，提升學(xué)生獨立思考、查閱參考資料與分析應(yīng)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(xué)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(xué)質(zhì)量。

　　(三)在虛擬實驗室中進一步深化現(xiàn)場實習(xí)所學(xué)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(xué)生前去工地實勘，可以按照工程進度安排多次參觀學(xué)習(xí)。不同于傳統(tǒng)實習(xí)走馬燈似的參觀，已模擬過施工全過程的學(xué)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(xué)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(xué)習(xí)歸來后，學(xué)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(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)專業(yè)知識在工程實際中的應(yīng)用條件和注意事項。將自己所學(xué)專業(yè)課程知識真正應(yīng)用到實踐中，這對培養(yǎng)復(fù)合型人才的工程素養(yǎng)大有好處，也確保了教學(xué)質(zhì)量[3]。

　　五、結(jié)語

　　隨著“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的逐步推廣和實施，教學(xué)實習(xí)的改革是高校工科調(diào)整專業(yè)教學(xué)計劃的必然選擇[4]。將BIM技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)實習(xí)是對信息技術(shù)與課程整合的一大補充，為實習(xí)教學(xué)提供了新的視角。這一改革也有助于學(xué)生對土木工程學(xué)科系統(tǒng)化的理解，加深學(xué)生對土木工程團隊合作精神的認識，學(xué)生的綜合素質(zhì)和實踐應(yīng)用能力在實習(xí)教學(xué)過程中也將得到很大的提升。