BIM技術在道路橋梁工程實踐課程中的應用

溫 巍 羅超剛 邱 健

（江蘇工程職業技術學院,江蘇 南通 226000）

高職院校在開展人才培養教學工作時，應結合人才市場的用人需求，制定應用型人才的教學定位，關注學生的實操技能。實踐課程作為培養學生實操能力的關鍵性教學途徑，在道路橋梁工程教學活動中具有應用的適用性，可顯著增強學生的實操能力，促進其深入掌握相關教學內容。實踐課程的教學規劃流程：實踐活動—理論講解—深入實踐—深入講解。

1 教學現狀

高職院校設立的道路橋梁工程課程具有較強的實踐性與專業性，對專業學生提出了實操與理論掌握的雙重學習要求。高職院校對道路橋梁工程專業設定的人才培養原則：學生為課堂主體、能力為教學主體，將課程結構中的實踐課程提升至50%。實踐課程形式包括實踐訓練、實驗模擬、頂崗實習、實驗課程設計、學生畢業設計等。大部分高職院校設立了實訓基地，分布在校內實驗室與校外孵化器，為學生開展實踐課程建設教學配套平臺。

現階段大部分高職院校開展道路橋梁工程實踐課程采取的實踐模式具有局限性，具體表現為一座橋梁、一條隧道等。此種實訓模式難以全景展示道路橋梁工程的結構，只能為學生展示局部工程教學，雖然一定程度提升了針對性教學效果，然而教學內容并未涉及工地、人員、材料等因素，易造成學生所學內容與解題方案存在可行性較低的問題[1]。

校外實訓課程存在學生實踐元素較少的問題。例如，高職院校帶領學生實際參與道路橋梁工程的作業實訓，在學生參與期間，作業人員進行工程設計、作業規劃時，為學生提供的學習機會為“參觀”，而非“參與”，此種實訓課程一定程度削弱了學生參與工程學習的能力。加之學生在工程中的頂崗實習時間有限，“參與”時實訓層次不足，使其難以把握工程項目全貌，由此形成校外實訓學習效果不理想的教學問題。

2 BIM融合實踐教學措施

2.1 BIM融合道路橋梁工程教學可行性探討

在信息技術發展背景下，BIM技術在土木工程中獲得了成熟化與系統化發展。BIM技術中，“B”對應建筑，“I”對應信息技術，“M”對應模擬，指借助信息模型開展建筑結構模擬分析。將此技術融合于道路橋梁工程教學體系中，可為學生提供全景作業環境，通過模擬建筑結構的立體結構，模擬工程作業，漫游獲取實際工程建設的各項數據，以電子工地形式，讓學生以作業、管理、技術等角色，參與到道路橋梁工程建設活動中，為學生帶來全新的教學體驗，緩解頂崗實習與校外實訓存在的教學不足，提升實踐課程的教學效果。

BIM技術借助仿真模擬技術，搭建了工程項目的模擬模型，提升工程設計的可視化效果，緩解了工程結構實踐與專業協調之間存在的各項問題，借助模擬場地分析流程、模擬作業程序，還原作業組織的真實狀態，加強作業現場數據漫游與傳輸，論證作業方案的可行性，以此獲得最優作業方案。在統計工程量、分析作業成本、跟蹤作業材料狀態等程序中，BIM技術顯著增強了道路橋梁工程的作業管理效能，并借助災害應急的模擬程序，營建了安全作業環境。

BIM技術的應用較為廣泛，逐漸融合于工程項目設計、作業程序、工程運營、設備維護等全程序中。基于BIM技術具有優質的可視性、靈活性的模擬能力，以及數據處理與參數傳輸的交互性，適用于道路橋梁工程相關土木工程的實踐性學習程序。在BIM技術中開展案例工程的建模處理，構造建筑模型，開展作業進度模擬、作業環境模擬、作業數據傳輸與共享等程序，可為學生立體化展示相關教學程序。學生在BIM平臺中，可采取相關數據的修改操作，獲取不同作業方案帶來的作業效果，進而提升學生作業方案的優化能力，增強其作業程序的參與程度。由此可見，BIM技術融合道路橋梁工程教學，具備可行性[2]。

2.2 搭建電子工地模擬基地

道路橋梁工程授課教師從設計院、作業單位獲取作業圖紙，與課程體系相匹配后，為學生開展BIM的教學流程。在Revit軟件中導入工程電子地形圖，繼而將其轉化成三維場地模型，依據工程項目作業設計，開展項目作業布置，落實項目駐地搭建，研習混凝土攪拌作業，模擬鋼筋與土木等加工流程等。搭設作業現場臨時工程，比如便橋搭設、作業便道鋪設等，開展各項作業前期準備工作。

例如，某市市政工程中，快速干道總長度為3 000 m，路幅寬度屬性為110 m。此道路橋梁工程用于雙向六車道，未來有可能將其擴寬成八車道的交通道路。擬建工程時，教師為學生提供工程建設的基礎內容，具體為軟基處理、橋梁作業項目、路基土石方作業、基層與面層、人行道作業等。其中，橋梁工程作業項目有基坑、擴建基礎、高墩作業項目、具有支撐功能連續性橋梁作業項目。教師在BIM技術平臺中為學生輸入工程任務與路面結構的設計方案，以此完善電子工地的各項參數。路面結構設計時，確定以瀝青混凝土作為路面建設結構，材質由下而上分別為：第一層，潮濕紅黏土作為路面基礎；第二層，水泥材質的穩定土，厚度為250 mm，水泥濃度為4%；第三層，水泥材質的穩定土，厚度為250 mm，水泥濃度為6%；第四層，透層油；第五層，瀝青混凝土，厚度為70 mm；第六層，瀝青混凝土，厚度為60 mm；第七層，瀝青混凝土，厚度為40 mm。由此可見，借助BIM技術配合工程實例開展道路橋梁工程教學活動，具有實操性與直觀性。

2.3 模擬作業方案

授課教師依據作業圖紙的設計內容，借助相關軟件完成工程實體結構的建模程序，結合教學需求，為學生建設路基路面、橋梁涵洞等作業程序的模型庫，為學生開展作業方案設計提供模擬條件。由BIM技術為學生提供的作業方案模擬程序有橋梁樁基工程、墩梁基工程、T梁鋼筋工程、T梁預應力工程、T梁安裝工程、基坑護坡工程等。學生在BIM技術的輔助下，可360 °視角旋轉模型，針對工程任意位置展開剖切，為學生提供真實的工程實體結構，可增強學生工程實操性與思考性等方面的學習能力。

例如，授課教師為學生布置的作業方案模擬練習為“設計某道路橋梁工程的空心板作業方案”。給予學生的工程概況：橋面長度為105 m，跨度為10.75+2×0.5=11.75（m）的防護欄，兩個防護欄間距為1 m，橋面寬度總值為24.5 m，起始里程為K104+522.47，終止里程為K104+627.53；橋梁的表面結構為空心板，規格設計為5 m×20 m，材質設計為預應力混凝土；全橋采取聯合作業形式，橋下方位置的結構支撐為樁柱式橋墩，橋臺為肋板式，樁基礎作業形式為鉆孔灌注，樁徑設計為1.2 m，樁長度設計為25 m；此工程為三柱式橋墩，柱徑長度為1 m，橋梁支座設計為GYZ型，橋梁支座材質為橡膠；此工程地震對抗能力設計為7度。授課教師應給予學生作業的必要性設計參數，讓學生在BIM技術的輔助下進行學習與探索，并自主開展作業方案的制定流程，借助BIM技術與工程相關參數，為學生營建真實的工程建設環境，促進學生參與工程建設，顯著增強學生道路橋梁工程的實操與設計能力[3]。

2.4 校企聯合豐富BIM實踐教學資源

現階段，國家全力開展技術中心的建設工作，部分高職院校逐漸成為科創研究的協同合作單位，共同開展科研活動，提升了科學技術的發展活力。企業的技術建設項目中包括BIM技術的平臺搭建與建設，其擁有較為豐富的BIM應用經驗與技術應用技巧，高職院校應與作業單位建立合作關系，完善校企BIM實踐教學平臺的建設，將BIM技術融合于實踐課程教學活動中具有較為積極的教學效果。校企聯合的BIM教學平臺，可為學生提供更為真實的工程數據與案例，豐富教學內容，提升實踐課程的真實性與可行性。當教學活動遇見理論知識難以解決的學術問題時，可在校企聯合BIM教學平臺中，學習已完成的橋梁工程建設采取的處理措施，增強學生對道路橋梁工程的應急處理能力，使其更符合企業的人才需求。

學生可在校外登錄校企聯合BIM學習與實踐平臺，將實習現場面臨的問題引入BIM實踐平臺中，開展模擬分析、測算與優化等程序，在作業單位予以認可的基礎上，將優化方案引用至作業現場，提升工程實際問題的解決效率，發揮校企聯合的教學應用價值，促進學生在校學習期間深入參與工程作業單位的各項活動，有助于豐富學生的工程實踐經驗，增強其道路橋梁工程的實踐與解決問題的綜合能力。

2.5 借助BIM技術提升學生專業技能

授課教師為學生開展工程案例與BIM技術結合的實踐教學活動，在BIM技術的輔助教學中，顯著增強學生的專業技能，有助于提升學生參與道路橋梁工程建設的層次，提高其工程操作能力。在教師開展BIM技術實踐教學時，教學設計工作較為關鍵，關乎學生參與工程學習的深度，影響學生實踐學習的質量[4]。為此，授課教師應為自身創建BIM技術融合實踐教學的設計模板，防止教學設計發生疏漏。教學設計模板的具體內容應包括以下幾點。

工程概況：為學生介紹工程信息，提升學生對道路橋梁工程實踐的綜合素質，培養其優質的工程建設職業習慣。

實踐教學設計的編制依據：依據大多數為學生展示的是作業規范、材料選擇原則、工程管理內容等，有助于學生樹立規范性作業思想，適當地對其滲透節能綠色建筑思想，塑造其工程建設的環保意識。

道路與橋梁關鍵性作業工藝與方案的規劃：此部分較為關鍵，可借助BIM技術詳細制定教學內容，結合工程案例提升學生對作業工藝與方案的理解能力。

橋梁工程中包括的工程有基礎、承臺、墩柱、箱梁、護欄、鋪裝橋面等，此部分應逐一細化，便于為學生開展BIM技術實踐教學活動。

作業安全與文明作業：授課教師應培養學生安全作業的思想，以此踐行安全作業理念，減少作業傷亡事件發生。借助BIM技術為學生模擬具有危險性的設計方案，增強學生對危險因素的認知能力，發揮BIM技術的實踐教學價值。

3 結論

綜上所述，BIM技術融合于道路橋梁工程教學活動中，有助于豐富此專業實踐課程的課程體系，提升教學效率，彌補實踐教學存在的運行不暢問題，便于學生在電子工地開展作業實踐與規劃，提升學生參與課程的實踐程度，使其在接近真實工程規劃的場景中，開展實踐訓練課程，減少真實模擬帶來的經濟成本問題，增強學生的實操能力。BIM技術與教學活動的融合，能顯著提升高職院校人才培養教學能力。