基于BIM技術(shù)的《隧道工程》課程教學(xué)改革研究

王華

摘要：隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，BIM技術(shù)在隧道規(guī)劃、設(shè)計、施工以及運(yùn)營全過程中的應(yīng)用越來越廣泛，而傳統(tǒng)的隧道工程課程側(cè)重理論知識的傳授，由于隧道工程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，學(xué)生往往較難達(dá)到理想的學(xué)習(xí)效果。本文結(jié)合隧道工程課程建設(shè)及BIM技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用情況，探討了BIM技術(shù)在隧道工程課程教學(xué)改革中應(yīng)用的意義及應(yīng)用實(shí)踐，對高職隧道工程課程教學(xué)與BIM技術(shù)的結(jié)合提出了一種新的思路，對學(xué)生畢業(yè)后與企業(yè)之間的無縫對接具有一定的積極作用，能夠使學(xué)生畢業(yè)后具有企業(yè)要求的素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);隧道工程;教學(xué)改革;應(yīng)用實(shí)踐

序言

BIM是（Building Information Model）的簡稱，具有三維可視化、參數(shù)化、信息完備性、關(guān)聯(lián)性、一致性、全參與方、全生命周期、深度不斷完善、可傳遞等優(yōu)點(diǎn)，因而其可應(yīng)用到工程建設(shè)的決策設(shè)計階段、招投標(biāo)階段、施工、竣工及運(yùn)維的各個階段。隨著信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，BIM技術(shù)以其無可比擬的特點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到工程施工中，并彰顯出巨大的優(yōu)勢。尤其是在隧道工程和地下工程施工中，BIM技術(shù)的應(yīng)用為其提供了信息化支撐，促進(jìn)了施工的管理優(yōu)化，進(jìn)一步縮減了施工工期、節(jié)約了施工成本，全面提高了工程的施工質(zhì)量。調(diào)研結(jié)果發(fā)現(xiàn)：中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司承擔(dān)了科研課題《BIM技術(shù)在隧道及軌道交通工程中的應(yīng)用研究》，制定了公司標(biāo)準(zhǔn)《隧道工程BIM設(shè)計實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)》，研發(fā)了隧道工程BIM設(shè)計軟件平臺，針對沉管、堰筑、鉆爆、盾構(gòu)等工法，開發(fā)了專業(yè)的BIM設(shè)計模塊。應(yīng)用案例：港珠澳拱北隧道設(shè)計才用了BIM技術(shù)進(jìn)行了工程的控制，廈門海滄隧道采用BIM模型與結(jié)構(gòu)模型相互驗(yàn)證，孟加拉水下隧道采用了BIM模型進(jìn)行鋼筋設(shè)計和工程量統(tǒng)計，天山特長勝利隧道提出基于BIM的地質(zhì)信息描述，通過BIM在實(shí)施前期評估整體施工組織設(shè)計和施工方案的優(yōu)化。寶蘭鐵路石鼓山高風(fēng)險隧道，開展了鐵路隧道工程規(guī)劃、設(shè)計、施工、運(yùn)營階段的BIM技術(shù)研究。中國中鐵、中國鐵建、中建等企業(yè)近兩年開始大力推廣BIM技術(shù)應(yīng)用，迫切需要掌握BIM技術(shù)的技術(shù)技能人才，BIM技術(shù)已經(jīng)成為企業(yè)和工程技術(shù)人員備受青睞的核心能力。對于橋隧專業(yè)的學(xué)生而言，在掌握隧道工程專業(yè)知識的同時，也應(yīng)當(dāng)掌握BIM技術(shù)在專業(yè)的應(yīng)用，這是符合目前大型施工企業(yè)對專業(yè)技能人才的基本要求的。

1.隧道工程課程的特點(diǎn)

1.1內(nèi)容涉及廣，實(shí)踐性強(qiáng)

隧道工程課程涉及隧道施工與養(yǎng)護(hù)方面的知識，存在很多實(shí)踐性的內(nèi)容，而這些實(shí)踐性內(nèi)容也很難給學(xué)生實(shí)踐的機(jī)會，所以傳統(tǒng)的理論教學(xué)法很難達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，而依托于BIM技術(shù)創(chuàng)建的構(gòu)件庫以及隧道工程建立模型的過程，使學(xué)生能夠在建立模型的過程中掌握隧道的構(gòu)造，了解隧道的施工過程。

1.2知識繁雜，學(xué)生容易把握不住重點(diǎn)

本課程知識繁雜，涉及面廣，既有施工方面的知識，又有養(yǎng)護(hù)方面的知識，既有材料知識，又有混凝土知識、力學(xué)知識、地質(zhì)知識，內(nèi)容相對較散，學(xué)生不容易把握。而將BIM技術(shù)融入，可以使學(xué)生了解現(xiàn)場施工流程及現(xiàn)場施工管理的過程，促進(jìn)學(xué)生對現(xiàn)場的理解和掌握，對提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性既有幫助。

2.BIM技術(shù)在隧道工程中的作用

BIM技術(shù)具有三維可視化、參數(shù)化、信息完備性、關(guān)聯(lián)性、一致性、全參與方、全生命周期、深度不斷完善、可傳遞等優(yōu)點(diǎn)，因而其可應(yīng)用到工程建設(shè)的決策設(shè)計階段、招投標(biāo)階段、施工、竣工及運(yùn)維的各個階段。隨著信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，BIM技術(shù)以其無可比擬的特點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到工程施工中，并彰顯出巨大的優(yōu)勢。尤其是在隧道工程和地下工程施工中，BIM技術(shù)的應(yīng)用為其提供了信息化支撐，促進(jìn)了施工的管理優(yōu)化，進(jìn)一步縮減了施工工期、節(jié)約了施工成本，全面提高了工程的施工質(zhì)量。

3.構(gòu)建BIM技術(shù)與隧道工程課程的融合

將BIM技術(shù)與隧道工程課程融合是隧道工程課程改革的一個方向，首先依托工程案例借助BIM軟件將二維的CAD隧道圖紙轉(zhuǎn)化為三維的BIM模型，使學(xué)生從傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢宰约簞邮滞瓿上嚓P(guān)任務(wù)，這樣學(xué)生在構(gòu)建三維BIM模型的過程中需要熟悉圖紙，熟悉隧道結(jié)構(gòu)，熟悉隧道工藝，從而在構(gòu)建模型中掌握和理解理論知識。

通過建立隧道工程模型及構(gòu)建庫，使理論的知識和實(shí)踐知識轉(zhuǎn)化為三維的模型和構(gòu)建，對于高職學(xué)生來說更容易理解和掌握。對于橋隧專業(yè)的學(xué)生而言，在掌握隧道工程專業(yè)知識的同時，也應(yīng)當(dāng)掌握BIM技術(shù)在專業(yè)的應(yīng)用，這是符合目前大型施工企業(yè)對專業(yè)技能人才的基本要求的。而隨著智能手機(jī)的普及以及互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，學(xué)生接觸知識的手段更多，也更加方便，傳統(tǒng)課堂的教學(xué)內(nèi)容對學(xué)生的吸引力逐漸下降，這就要求教師對傳統(tǒng)的教學(xué)方式作出一些改變。將BIM技術(shù)引入到隧道工程的教學(xué)改革中，成為一種十分迫切的需求，基于BIM技術(shù)的隧道工程課程教學(xué)改革能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，并且可以提高教學(xué)的質(zhì)量，同時也能夠使學(xué)生學(xué)習(xí)的隧道工程理論能夠與工程實(shí)際對接，畢業(yè)后能夠更快的適應(yīng)工程的需要。

4.應(yīng)用實(shí)踐評價

通過學(xué)生自己動手去構(gòu)建三維BIM隧道模型，既使學(xué)生掌握了BIM技術(shù)，同時在動手的過程中，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的專注度和主動性，在建立模型的過程中，專業(yè)知識也隨著被掌握。相較于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣更高，學(xué)習(xí)效果更好。

在試點(diǎn)班級改革課程教學(xué)評價考核方式，使得教學(xué)效果評價更加量化。學(xué)生通過學(xué)習(xí)掌握一種BIM三維建模軟件，并在隧道工程課程中操作與應(yīng)用，提高學(xué)生的核心競爭力。

5.結(jié)論

（1）將BIM技術(shù)融入隧道工程課程的理念較新而且具有應(yīng)用價值，本項(xiàng)目將BIM理念、BIM軟件實(shí)際操作融入到隧道工程的課程教學(xué)中，達(dá)到理論與實(shí)際相結(jié)合的目的。

（2）隧道工程課程教學(xué)方法的創(chuàng)新。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)主要由老師借助于PPT、工程施工圖片、施工視頻講授，學(xué)生只是被動的聽課，沒有動手的機(jī)會，加上高職學(xué)生本身的特點(diǎn)，往往對隧道工程課程的內(nèi)容很難理解。本項(xiàng)目充分發(fā)揮BIM技術(shù)可視化特點(diǎn)，開發(fā)出三維立體模型，學(xué)生在3D視野下，隧道工程課程的學(xué)習(xí)的也會會變得極為易學(xué)易懂，教學(xué)效果將大大提升。

（3）以隧道施工案例為依托，采用revit等BIM軟件進(jìn)行隧道結(jié)構(gòu)的三維建模，將二維CAD圖紙轉(zhuǎn)化成三維工程實(shí)體，實(shí)現(xiàn)了隧道結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)的立體化、可視化，提高了學(xué)生的認(rèn)知能力，也提高了學(xué)生工程實(shí)踐的能力。

（4）將BIM技術(shù)融入隧道工程課程，與建設(shè)施工單位的需求極大的契合，滿足用人單位對掌握BIM技術(shù)的專業(yè)工程技術(shù)人才的需求。

參考文獻(xiàn)：

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[2]BIM技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用[J].孫輝.西部交通科技.2018（7）