基于BIM技術的“泵與泵站”課程教改研究

孫永軍 肖雪峰 孫文全 余圓圓

[摘 要] “泵與泵站”是應用型本科院校給排水專業的基礎課程，該課程的基本理論知識對學生理解給排水行業的實質有較大影響。BIM技術作為培養應用型創新人才的新技術，在工程建設的整個生命周期具有不可替代的作用。論文分析了傳統的泵與泵站課程教學現狀及其存在的問題，之后結合BIM低成本、高效率的特點探討了在課程中融入BIM技術的教改思路，可供高校其他相關課程教改借鑒。

[關鍵詞] BIM技術;泵與泵站;教學改革;應用實踐

BIM（建筑信息模型）廣泛應用于建筑工程的整個生命周期，包括設計環節、施工監理環節以及驗收環節，它摒棄了傳統二維繪圖的局限，以其充分模擬、智能控制的特點普遍推廣于建筑行業。BIM體系包括給排水、暖通、建筑結構等，學習三維建筑模擬可實現數據共享，達到工程項目協同設計的目的。

一、研究背景

1.課程教學實踐現狀。該課程的學習與給排水專業其他相關課程，如建筑給排水、水質工程學等息息相關，該門課程的學習會直接影響學生的學習質量和以后的工程實踐，其重要性不言而喻[1]。學習泵與泵站課程要求學生有一定的空間想象能力，其較強的理論性與實踐性也成為影響教學質量的一大因素。由于本課程在泵的工作原理、運行工況、吸壓水管路計算方面與水力學掛鉤，又要求學生必須具備一定的水力學基本知識[2]。經研究調查發現，學生覺得課堂枯燥乏味，對泵的具體構造難以想象理解，從教師的角度出發，認為教學任務繁重，僅憑現有的教學媒介難以解說泵的基本構造、性能及使用方法。因此，要最大化緩解教學困境，在該課程教學中引入BIM技術就顯得十分必要，也可以為其他相關專業相關課程的教學改革提供借鑒。

2.BIM技術發展現狀。BIM最初是由美國博士提出，經過多年發展，如今可從多角度詮釋其實質，一方面，BIM是用于工程建設期設計、施工、運營階段的三維參數模型，著重強調它的準確、高效和可協同性的特征;另一方面，BIM是建立整個建筑生命周期數據庫的過程，本質是全方位管理[3]。國外較早引入BIM技術，近來，我國也掀起了推廣BIM技術應用的熱潮。舉例來說，清華大學較早開展了BIM課題研究，同濟大學與魯班軟件就BIM技術研究達成協議，華中科技大學開設首個BIM碩士班，哈爾濱工業大學開設BIM技術應用課程教學。同時，國內600多所高校近千人參與BIM比賽。由此可見，高校與企業界都在致力于BIM技術研究以及應用人才的培養[4]。我國高校都在積極尋求將BIM技術融入課程教學的方法，最常用的就是將PPT中死板書面文字替換成形象生動的3D模擬圖，就泵與泵站這門課來講，學生可以清楚地認知水泵的管線走向、閥門及附件，直接清晰地形成印象深刻的感性認識[5]。由此可見，在專業課程教學中引入BIM技術可以明顯提升教學效果，增強趣味性，激發學生學習BIM的熱情與興趣。

二、融入BIM技術課程教改作用及意義

BIM技術在市政給排水中廣泛應用，包括管道與材料表、參數設計、安裝模型等方面。在管道與材料表方面，利用BIM技術檢驗設計圖紙中存在的問題，繼而在實際施工中進行調整改善;在參數設計方面，利用BIM技術對模型參數進行修改，提高工程設計質量;在安裝模型方面，應用BIM技術保證復雜的施工工序高效率進行。

1.順應時代潮流，提升學生綜合競爭力。當今實踐工程越來越復雜，以傳統的教學方式難以清晰直觀地呈現工程的全生命周期，而BIM可以模擬整個實際過程，有利于加深學生對專業知識的理解與掌握，因此有必要進行改革。

2.有效提升教學效果，極大地激發學生的學習興趣。本課程涉及泵的基本方程、揚程計算以及特性曲線等教學內容，抽象的學習內容要求學生具備一定的水力學基本知識，并掌握一定的公式推導能力。若采用傳統的教學方法，即教師閱讀課本及板書的形式，會大大影響講解速度，內容生澀，導致學生理解困難。而在課程教學中引入BIM技術，采用立體模擬、視頻等多媒體方式，展示泵的運行過程、泵房內管道及設備的布置方式等，直觀深刻，容易提升學習興趣[1]。

3.提升學生溝通協作、用理論知識解決實際問題的能力。BIM最大的優勢在于對建筑全生命周期數據信息的覆蓋，使工程參與者能夠協同工作，也就是說，要想面面俱到，需要大家齊心協力，彼此達成一致。在此過程中需要學生相互協作，良好地溝通交流。在泵與泵站這門課程中，學生需要掌握泵的結構、特點及應用等基本理論知識點，在實踐教學方面，通過水廠工作人員的講解及對取水泵房、送水泵房、污水泵房的參觀，學生應深刻了解到泵在城鎮用水中的重要作用。

三、引入BIM技術課程教改實踐措施

首先，開展BIM基礎課，介紹BIM基本概念和應用，使學生有了初步了解。在泵與泵站課程教學中，建立三維立體模型展示泵站的結構、變配電設施以及機組的布置。此外，為達到深入了解BIM的目的，需引入相關軟件，使學生熟練掌握軟件的操作方法并進行簡單的應用實踐。僅憑課程教學無法滿足對BIM知識體系的深入理解，可借助“慕課”作為輔助教學，完善教學軟件設備，建立實訓平臺。以西南交通大學為例，具體闡明引入BIM技術的教改舉措，首先成立BIM工程研究中心，與相關企業建立良好的戰略合作關系，并開展相關知識講座、研討會、科技競賽等活動。泵與泵站課程重要的實踐環節是課程設計，在課設中引入BIM元素，熟悉以BIM為主題的REVIT軟件的使用，還包括BIM技術在課設中的局部應用、變配電設施、泵房的建造過程動畫模擬等。

四、總結

在泵與泵站課程教學中引入BIM技術進行教改探索，不僅可以最大程度上改善教學環境，也為整個建筑行業培養BIM技術應用型創新人才作出貢獻，通過分析當前課程教學現狀，可以發現將BIM技術引入泵站等給排水專業相關課程的教學環節是切實可行的，可以有效降低建筑成本，提高工程效率。通過教改，一方面能調動學生上課的積極性和主動性，改善教學實踐效果;另一方面，也能有效提高學生的創新能力和溝通協作能力。

參考文獻

[1]李靜，張彥平，王麗娟，等.“泵與泵站”教學改革措施的研究[J].教育教學論壇，2016（38）：110-111.

[2]張朝升，榮宏偉，張可方.給水排水工程專業“泵與泵站”課程教學方法的探索與實踐[J].中國建設教育，2010（Z1）：54-56.

[3]游業剛，付旭，李茜，等.BIM在應用型本科院校中的發展現狀及改革思考[J].土木建筑工程信息技術，2018（2）：68-71.

[4]劉紅勇，何維濤，黃秋爽.普通高等院校BIM實踐教學路徑探索[J].土木建筑工程信息技術，2013（5）：98-101.

[5]孫明，胡妮妮.BIM技術融入CAD課程的教學改革研究與實踐[J].圖學學報，2017（1）：109-113.