BIM技术在道路桥梁工程课程中应用
摘要：本文以道路桥梁工程专业的课程体系建设为基础，在分析BIM融合道路桥梁工程教学重要性的基础上，针对如何搭建电子工地模拟基地、模拟作业方案、校企联合丰富BIM实践教学资源、借助BIM技术提升学生专业技能等提出了具体建议。
关键词：BIM技术；作业方案；校企联合
高职院校在开展人才培养教学工作时，应结合人才市场的用人需求，制定应用型人才的教学定位，关注学生的实操技能。实践课程作为培养学生实操能力的关键性教学途径，在道路桥梁工程教学活动中具有应用的适用性，可显著增强学生的实操能力，促进其深入掌握相关教学内容。实践课程的教学规划流程：实践活动―理论讲解―深入实践―深入讲解。
1教学现状
高职院校设立的道路桥梁工程课程具有较强的实践性与专业性，对专业学生提出了实操与理论掌握的双重学习要求。高职院校对道路桥梁工程专业设定的人才培养原则：学生为课堂主体、能力为教学主体，将课程结构中的实践课程提升至50%。实践课程形式包括实践训练、实验模拟、顶岗实习、实验课程设计、学生毕业设计等。大部分高职院校设立了实训基地，分布在校内实验室与校外孵化器，为学生开展实践课程建设教学配套平台。现阶段大部分高职院校开展道路桥梁工程实践课程采取的实践模式具有局限性，具体表现为一座桥梁、一条隧道等。此种实训模式难以全景展示道路桥梁工程的结构，只能为学生展示局部工程教学，虽然一定程度提升了针对性教学效果，然而教学内容并未涉及工地、人员、材料等因素，易造成学生所学内容与解题方案存在可行性较低的问题[1]。校外实训课程存在学生实践元素较少的问题。例如，高职院校带领学生实际参与道路桥梁工程的作业实训，在学生参与期间，作业人员进行工程设计、作业规划时，为学生提供的学习机会为“参观”，而非“参与”，此种实训课程一定程度削弱了学生参与工程学习的能力。加之学生在工程中的顶岗实习时间有限，“参与”时实训层次不足，使其难以把握工程项目全貌，由此形成校外实训学习效果不理想的教学问题。
2BIM融合实践教学措施
2.1BIM融合道路桥梁工程教学可行性探讨
在信息技术发展背景下，BIM技术在土木工程中获得了成熟化与系统化发展。BIM技术中，“B”对应建筑，“I”对应信息技术，“M”对应模拟，指借助信息模型开展建筑结构模拟分析。将此技术融合于道路桥梁工程教学体系中，可为学生提供全景作业环境，通过模拟建筑结构的立体结构，模拟工程作业，漫游获取实际工程建设的各项数据，以电子工地形式，让学生以作业、管理、技术等角色，参与到道路桥梁工程建设活动中，为学生带来全新的教学体验，缓解顶岗实习与校外实训存在的教学不足，提升实践课程的教学效果。BIM技术借助仿真模拟技术，搭建了工程项目的模拟模型，提升工程设计的可视化效果，缓解了工程结构实践与专业协调之间存在的各项问题，借助模拟场地分析流程、模拟作业程序，还原作业组织的真实状态，加强作业现场数据漫游与传输，论证作业方案的可行性，以此获得最优作业方案。在统计工程量、分析作业成本、跟踪作业材料状态等程序中，BIM技术显著增强了道路桥梁工程的作业管理效能，并借助灾害应急的模拟程序，营建了安全作业环境。BIM技术的应用较为广泛，逐渐融合于工程项目设计、作业程序、工程运营、设备维护等全程序中。基于BIM技术具有优质的可视性、灵活性的模拟能力，以及数据处理与参数传输的交互性，适用于道路桥梁工程相关土木工程的实践性学习程序。在BIM技术中开展案例工程的建模处理，构造建筑模型，开展作业进度模拟、作业环境模拟、作业数据传输与共享等程序，可为学生立体化展示相关教学程序。学生在BIM平台中，可采取相关数据的修改操作，获取不同作业方案带来的作业效果，进而提升学生作业方案的优化能力，增强其作业程序的参与程度。由此可见，BIM技术融合道路桥梁工程教学，具备可行性[2]。
2.2搭建电子工地模拟基地
道路桥梁工程授课教师从设计院、作业单位获取作业图纸，与课程体系相匹配后，为学生开展BIM的教学流程。在Revit软件中导入工程电子地形图，继而将其转化成三维场地模型，依据工程项目作业设计，开展项目作业布置，落实项目驻地搭建，研习混凝土搅拌作业，模拟钢筋与土木等加工流程等。搭设作业现场临时工程，比如便桥搭设、作业便道铺设等，开展各项作业前期准备工作。例如，某市市政工程中，快速干道总长度为3000m，路幅宽度属性为110m。此道路桥梁工程用于双向六车道，未来有可能将其扩宽成八车道的交通道路。拟建工程时，教师为学生提供工程建设的基础内容，具体为软基处理、桥梁作业项目、路基土石方作业、基层与面层、人行道作业等。其中，桥梁工程作业项目有基坑、扩建基础、高墩作业项目、具有支撑功能连续性桥梁作业项目。教师在BIM技术平台中为学生输入工程任务与路面结构的设计方案，以此完善电子工地的各项参数。路面结构设计时，确定以沥青混凝土作为路面建设结构，材质由下而上分别为：第一层，潮湿红黏土作为路面基础；第二层，水泥材质的稳定土，厚度为250mm，水泥浓度为4%；第三层，水泥材质的稳定土，厚度为250mm，水泥浓度为6%；第四层，透层油；第五层，沥青混凝土，厚度为70mm；第六层，沥青混凝土，厚度为60mm；第七层，沥青混凝土，厚度为40mm。由此可见，借助BIM技术配合工程实例开展道路桥梁工程教学活动，具有实操性与直观性。
2.3模拟作业方案
授课教师依据作业图纸的设计内容，借助相关软件完成工程实体结构的建模程序，结合教学需求，为学生建设路基路面、桥梁涵洞等作业程序的模型库，为学生开展作业方案设计提供模拟条件。由BIM技术为学生提供的作业方案模拟程序有桥梁桩基工程、墩梁基工程、T梁钢筋工程、T梁预应力工程、T梁安装工程、基坑护坡工程等。学生在BIM技术的辅助下，可360°视角旋转模型，针对工程任意位置展开剖切，为学生提供真实的工程实体结构，可增强学生工程实操性与思考性等方面的学习能力。例如，授课教师为学生布置的作业方案模拟练习为“设计某道路桥梁工程的空心板作业方案”。给予学生的工程概况：桥面长度为105m，跨度为10.75+2×0.5=11.75（m）的防护栏，两个防护栏间距为1m，桥面宽度总值为24.5m，起始里程为K104+522.47，终止里程为K104+627.53；桥梁的表面结构为空心板，规格设计为5m×20m，材质设计为预应力混凝土；全桥采取联合作业形式，桥下方位置的结构支撑为桩柱式桥墩，桥台为肋板式，桩基础作业形式为钻孔灌注，桩径设计为1.2m，桩长度设计为25m；此工程为三柱式桥墩，柱径长度为1m，桥梁支座设计为GYZ型，桥梁支座材质为橡胶；此工程地震对抗能力设计为7度。授课教师应给予学生作业的必要性设计参数，让学生在BIM技术的辅助下进行学习与探索，并自主开展作业方案的制定流程，借助BIM技术与工程相关参数，为学生营建真实的工程建设环境，促进学生参与工程建设，显著增强学生道路桥梁工程的实操与设计能力[3]。
2.4校企联合丰富BIM实践教学资源
现阶段，国家全力开展技术中心的建设工作，部分高职院校逐渐成为科创研究的协同合作单位，共同开展科研活动，提升了科学技术的发展活力。企业的技术建设项目中包括BIM技术的平台搭建与建设，其拥有较为丰富的BIM应用经验与技术应用技巧，高职院校应与作业单位建立合作关系，完善校企BIM实践教学平台的建设，将BIM技术融合于实践课程教学活动中具有较为积极的教学效果。校企联合的BIM教学平台，可为学生提供更为真实的工程数据与案例，丰富教学内容，提升实践课程的真实性与可行性。当教学活动遇见理论知识难以解决的学术问题时，可在校企联合BIM教学平台中，学习已完成的桥梁工程建设采取的处理措施，增强学生对道路桥梁工程的应急处理能力，使其更符合企业的人才需求。学生可在校外登录校企联合BIM学习与实践平台，将实习现场面临的问题引入BIM实践平台中，开展模拟分析、测算与优化等程序，在作业单位予以认可的基础上，将优化方案引用至作业现场，提升工程实际问题的解决效率，发挥校企联合的教学应用价值，促进学生在校学习期间深入参与工程作业单位的各项活动，有助于丰富学生的工程实践经验，增强其道路桥梁工程的实践与解决问题的综合能力。
2.5借助BIM技术提升学生专业技能
授课教师为学生开展工程案例与BIM技术结合的实践教学活动，在BIM技术的辅助教学中，显著增强学生的专业技能，有助于提升学生参与道路桥梁工程建设的层次，提高其工程操作能力。在教师开展BIM技术实践教学时，教学设计工作较为关键，关乎学生参与工程学习的深度，影响学生实践学习的质量[4]。为此，授课教师应为自身创建BIM技术融合实践教学的设计模板，防止教学设计发生疏漏。教学设计模板的具体内容应包括以下几点。工程概况：为学生介绍工程信息，提升学生对道路桥梁工程实践的综合素质，培养其优质的工程建设职业习惯。实践教学设计的编制依据：依据大多数为学生展示的是作业规范、材料选择原则、工程管理内容等，有助于学生树立规范性作业思想，适当地对其渗透节能绿色建筑思想，塑造其工程建设的环保意识。道路与桥梁关键性作业工艺与方案的规划：此部分较为关键，可借助BIM技术详细制定教学内容，结合工程案例提升学生对作业工艺与方案的理解能力。桥梁工程中包括的工程有基础、承台、墩柱、箱梁、护栏、铺装桥面等，此部分应逐一细化，便于为学生开展BIM技术实践教学活动。作业安全与文明作业：授课教师应培养学生安全作业的思想，以此践行安全作业理念，减少作业伤亡事件发生。借助BIM技术为学生模拟具有危险性的设计方案，增强学生对危险因素的认知能力，发挥BIM技术的实践教学价值。
3结论
综上所述，BIM技术融合于道路桥梁工程教学活动中，有助于丰富此专业实践课程的课程体系，提升教学效率，弥补实践教学存在的运行不畅问题，便于学生在电子工地开展作业实践与规划，提升学生参与课程的实践程度，使其在接近真实工程规划的场景中，开展实践训练课程，减少真实模拟带来的经济成本问题，增强学生的实操能力。BIM技术与教学活动的融合，能显著提升高职院校人才培养教学能力。
参考文献：
[1]谢芳.基于BIM技术在建筑工程计量与计价课程实践教学中的应用[J].教育现代化,2020,7(30):73-75.
[2]杨渝青.工程管理专业基于BIM课程体系的改革与实践[J].住宅与房地产,2020(9):272.
[3]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,2018,9(15):140-141.
[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,2017,34(11):158-160.
温巍 罗超刚 邱健 江苏工程职业技术学院
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