桥梁施工课程教学改革中BIM技术的应用研究

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　　 摘  要：桥梁施工课程作为高职院校最重要的一门专业课程，专业实践性较强，涉及的知识面较广，专业知识内容比较多样化，因此，给教师的教学和学生的学习带来了很大的难度，为此，教师要充分利用BIM技术的应用优势，实现桥梁施工课程教学的改革和创新。本文分析了BIM技术应用于桥梁施工课程教学的优势，研究了传统桥梁施工课程教学存在问题，探讨了BIM技术在桥梁施工课程教学改革中的应用策略。希望通过这次研究，为高校相关教育工作者提供有效的参考。
　　 关键词：桥梁施工课程  教学改革  BIM技术  应用
　　 中图分类号：G642         文献标识码：A            文章编号：1672-1578（2020）03-0045-02
　　 BIM技术是建筑信息模型的简称，因该技术具有具有可视化、协调性、模拟性、优化性等显著特征，因此，被广泛地应用到桥梁施工课程教学中，并取得了高校相关教育工作者的一致好评，最近几年，随着BIM技术的不断发展，社会需要更多的BIM项目管理人才参与到经济建设中，因此，对于桥梁工程专业来说，传统的教学模式已经无法满足社会经济发展的需求，教师在桥梁施工课程教学过程中，要重视对BIM技术的应用，只有这样，才能實现教学模式的改革和创新，从而最大限度的提高桥梁施工课程教学的质量和效率，以保证高校教育事业能够朝着积极、稳定、健康、可持续的方向发展。
　　1   BIM技术应用于桥梁施工课程教学的优势
　　1.1 技术先进
　　 BIM技术具有以下显著特征，分别是可视化、协调性、模拟性、优化性、等，因此，该技术非常先进。随着BIM技术在桥梁施工中的不断推广和普及，目前，有大量的施工企业开始加大了对BIM技术培训力度，并将BIM技术更好的应用到实际的桥梁施工中，除此之外，由于BIM技术具有较高的先进性[3]，高校也将BIM技术应用到了桥梁施工课程教学中，这样一来，不仅有效的激发了学生学习的积极性、主动性和自发性，而且有利于更加全面、清晰的演示桥梁的设计与施工整个过程，从而极大的提高了学生对相关知识的学习效果。比如，教师在桥梁施工课程教学过程中通过利用BIM技术对桥梁工程进行设计和建模，并为学生可视化展示桥梁的三维建模过程，从而有利于学生全面的观察和理解桥梁构件的细节内容。
　　1.2 培养专业对口的技术人才
　　 随着我国信息技术的不断发展和进步，社会需要大量的BIM技术应用型人才，为此，对高校的桥梁施工课程教学提出了更高的要求[4]，要求高校教师结合施工企业的发展需求，培养出既精通BIM技术有精通专业知识的全面性人才。因此，教师在桥梁施工课程教学过程中要将BIM技术融入到实际的教学工作中，这样一来，在培养学生专业技能的同时，也能促进学生熟练的掌握BIM技术，使学生在未来的工作中能够更好的运用BIM技术，从而培养出符合社会发展需求的BIM技术人才，不断的提高学生核心竞争力。
　　1.3 提高学校竞争力
　　 通过将BIM技术与高校桥梁施工课程教学进行有效的结合，一方面，实现了高校教学模式的改革和创新;另一方面，有利于高校紧跟时代发展的步伐，为了社会培养出高能力、高素质、高水平的BIM技术人才，从而实现学校核心竞争力的全面提高。
　　2   传统桥梁施工课程教学存在问题
　　 部分高校在开展桥梁施工课程教学工作的过程中，仍然采用传统的教学模式，导致课堂教学出现了一系列的问题，严重影响了 学生的学习效率和效果，以下是这些问题的详细介绍。
　　2.1 识图费时费力
　　 识图是桥梁施工课程教学的重要内容，在传统教学模式下，学生在对桥梁工程进行设计的过程中，需要采用传统的识图方式，完成对桥梁各个结构图的设计，并最终形成一套完整的设计图，这种识图方式费时费力[1]，且无法有效的检验图纸设计的准确性和合理性，此外，学生无法有效的控制桥梁外观整体设计风格。另外，桥梁施工课程还涉及了桥梁施工技术的相关知识，因此，教师在桥梁施工课程教学过程中需要组织学生完成施工方案的设计，此时，如果采用以上传统识图的方式，为后期调整施工方案带来了一系列的繁琐流程。
　　2.2 可视性较差
　　 教师在桥梁施工课程教学过程中，由于桥梁施工过程比较复杂，学生很难接触和了解桥梁的整个设计和构建过程，又加上传统的教学模式展示的桥梁设计图，可视性较差，导致学生无法有效的理解有关桥梁三维实体平面图纸的真实绘图效果[2]，这样一来，不利于学生有效的培养学生三维空间想象力。因此，传统教学方式无法提高学生对桥梁施工过程的深层认识。除此之外，在传统教学模式下，学生在对桥梁进行设计的过程中，一旦改变了设计方案的部分内容，将会严重影响桥梁工程的整个设计效果，同时，还增加了设计图处理难度。
　　2.3 适应性较差
　　 在传统教学模式下，桥梁施工课程教学涉及了大量的配套图纸，每一套设计图只能适用于特定的桥梁施工设计，这样一来，一方面，导致后期的桥梁结构设计无法继续使用，需要重复设计新的桥梁结构图，另一方面，极大地降低了设计图的适应性，从而严重影响了学生桥梁施工设计能力的提高，除此之外，由于桥梁施工设计图的适应性比较差，学生需要根据特定的场景重新设计，教师需要对学生的设计作品重新检查和修改，整个过程过于繁琐，容易出现一系列问题，无法达到理想的教学效果。
　　3   BIM技术在桥梁施工课程教学改革中的应用策略
　　 为了充分的发挥BIM技术的应用优势，实现桥梁施工课程教学的改革和创新，现提出一系列行之有效的策略，策略具体内容如下。
　　3.1 建立桥梁BIM教学体系 　　 为了充分的发挥出BIM技术的应用优势，高校在开展桥梁施工课程教学工作过程中，要根据本科和研究生实际的教学需求，建立系统、全面的BIM教学体系。对于本科生来说，教师首先要对大一新生进行BIM技术相关知识的培训和讲解，从而让大一新生对BIM技术有一个初步的了解，其次，教师根据桥梁施工课程教学目标，将BIM技术知识与桥梁施工课程知识进行充分的融合[5]，从而更好地体现出BIM技术在桥梁施工中的具体应用，让学生在学习桥梁施工课程的同时，也能对BIM技术的应用有一个初步的了解和掌握;除此之外，对于在研究生来说，教师要在充分考虑不同研究生在研究内容和研究方向的差异性，通过采用产学研相结合的方式，对研究生进行针对性的培养，确保他们能对BIM技术有更好的研究成果，从而最大限度的提高桥梁工程研究型人才的培养质量。由此可见，通过科学合理的建立桥梁BIM教学体系，一方面有利于提高学生熟练应用BIM技术的能力，另一方面，为有效的培养学生的创新思维提供了有力的保障。
　　3.2 桥梁工程结构设计
　　 为了让学生充分了解和掌握BIM技术在桥梁施工课程中的应用内容，提高学生桥梁工程结构设计水平，教师在实际的桥梁施工课程教学过程中，要对BIM技术相关知识进行针对性的试讲。首先，要选出施工单位经常用到的软件，例如：madia和Revit，并采用多媒体的教学方式，将这些软件的使用方法以视频播放的形式展现给学生，让学生在观看视频中，对软件的使用方法有大致的认识和了解;其次，教师采用模拟演示的方式，向学生展示三维建模与虚拟施工的整个过程[6]，同时，学生也可以将自己的建模成果演示并分享给其他学生，从而让学生在演示中，获得成就感和认可感，从而有效的激发学生学习BIM技术的积极性、主动性和自发性。再次，教师还要科学合理引导学生利用BIM技术实现对桥梁工程空间模型的构建，同时，还要引导学生对空间三维数值进行准确计算，此外，教师还要为学生讲解设计桥梁主体结构时需要注意的事项，从而确保学生能够顺利的设计出桥梁的主体结构，最后，教师还要根据教学目标，引导学生对应力应变进行科学的分析。另外，为了有效提高教学演示效果，还要对构建的桥梁相关模型进行截图，如图1所示，并将截图后的桥梁模型以PPT的方式展示给学生，从而加深学生所学知识的认识和理解。
　　3.3 桥梁工程施工
　　 为了将BIM技术更好的应用到桥梁工程的施工中，教师可以充分利用BIM虚拟现实技术，采用模拟桥梁施工情景的方式，开展桥梁施工课程教学工作，从而极大的提高教学效率和效果。首先，采用模拟教学的方式，借助虚拟现实系统这一工具，对桥梁施工的整个过程进行现场模拟[7]，从而有效的应用了桥梁施工技术与BIM技术有机结合的新型教学模式，进而更好的实现了桥梁施工课程教学手段的改革和创新。由此可见，教师通过让学生参与施工建模、施工计算和现场感知等各个教学活动中，一方面有利于有效的培养了学生的思维能力和创新能力;另一方面有利于学生更好的体验和学习桥梁施工相关内容，从而最大限度地提高自身应用BIM技术的能力。此外，教师在实际的桥梁施工课程教学过程中，还要将BIM技术充分的融入到桥梁建模中，然后，采用多媒体的方式，演示桥梁虚拟仿真施工的整个过程，桥梁施工过程动画展示图如图2所示。因此，教学通过采用虚拟仿真的方式，让学生在观察桥梁施工所有流程的过程中，有利于学生进一步加深对桥梁施工理论知识的理解，同时，对桥梁程施工相关问题也有了更深层次的认识和理解。
　　3.4 桥梁BIM技术应用培训
　　 为了进一步的提高学生学习桥梁BIM技术的效率和效果，教师要重视对桥梁BIM技术应用培训工作的开展。首先，教师鼓励那些对BIM技术有兴趣的学生积极参与到桥梁BIM技术应用培训环节中，这样确保学生是带着兴趣参与培训的，其次，要从最基本的BIM技术知识入手，如CAD制图学习[8]，教师要引导学生操作相关Revit软件，并训练学生的基本建模能力，同时，为了培养学生的实际工程项目的开发能力，教师还要把真实的科研项目带入到培训课程中，让学生积极地参与到这些项目中，让学生在真实的科研项目中培养自身的实践能力。除此之外，为了让学生熟练地掌握桥梁模型的构建，教师还要針对桥梁相关知识的教学需求，引导学生学习CADIA软件、MIDAS软件和ANSYS软件等建模软件的使用方法[9]，从而不断提高学生的桥梁结构建模能力。最后，教师可以让学生参与到实际工程的设计中，学生根据教师的科研项目，在有效配合施工企业的基础上，将BIM技术更好地应用到实际工程的施工中，此外，高校还可以为学生举办BIM技术技能大赛，让学生在技能大赛得到比赛中，不断提高自身的桥梁建模能力、解决桥梁工程问题的能力，从而有效地训练学生的创新思维和实践操作能力。
　　4   结语
　　 综上所述，加强BIM技术的应用对有效实现高校桥梁施工课程教学改革和创新具有非常重要的现实意义，因此，要想从根本上提高BIM技术的应用水平，更好的桥梁建设工作的有效开展，高校教师必须从以下几个方面入手，一方面，要建立桥梁BIM教学体系，确保教学体系的完整性和系统性;另一方面还要加强对桥梁工程结构的设计和桥梁工程的施工;除此之外，还要重视对桥梁BIM技术应用培训工作的开展，只有这样，才能充分的发挥出BIM技术的应用优势，从而最大限度地提高桥梁施工课程教学的质量和效率，为更好地培养出桥梁工程优秀技术人才打下坚实的基础。
　　参考文献：
　　[1] 曾绍武，蒋平江，罗建华.基于BIM技术的桥梁施工课程教学改革探索[J].石家庄铁路职业技术学院学报，2018，59（04）：89-94.
　　[2] 唐咸远，廖羚.基于BIM技术的桥梁工程课程改革[J].大众科技，2018，20（09）：74-77.
　　[3] 李立功，牛丽娟，张裕超，BIM模型在桥梁施工中的应用研究[J].中国锰业，2019，37（01）：103-106.
　　[4] 彭以舟，汪芳芳.BIM技术在道路桥梁工程实践课程中的应用[J].实验技术与管理，2017（11）.
　　[5] 李维维.BIM技术在高职院校道路桥梁工程专业实践课程中的应用[J].黑龙江科学，2018（1）：140-141.
　　[6] 唐咸远，廖羚.新工科背景下高新技术在桥梁施工课程教学改革中的应用[J].教育现代化，2019，6（27）：154-157.
　　[7] 程建华.BIM技术在桥梁施工中的应用研究[J].山西建筑，2017（13）：197-199.
　　[8] 丁鹏.BIM技术在桥梁施工中的应用研究[J].黑龙江交通科技，2018.
　　[9] 王凤国.BIM技术在桥梁工程施工中的应用研究[J].科技风，2018，366（34）：109.
　　作者简介：田曼丽（1989-），汉，女，江苏徐州人，硕士，讲师，研究方向：BIM技术应用和材料学。
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