基于BIM的公路工程施工圖識圖實訓教學改革研究

衛少陽

[摘? ? ? ? ? ?要]? 以公路工程施工圖識圖實訓教學現狀為出發點，分析了BIM技術的特點及其在教學中應用的優勢，提出將BIM技術應用于公路工程施工圖識圖實訓教學中的改革措施，從實施效果來看可以很好地解決傳統教學中學生識圖積極性不強、想象力不足的問題，大大提升了施工圖識圖實訓的教學效果。

[關? ? 鍵? ?詞]? BIM技術;識圖實訓;課程改革

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）27-0090-02

BIM即建筑信息模型，是Building Information Modeling的簡稱。BIM技術主要通過利用工程項目整個建造過程的詳細數據來建立數字模型，然后利用BIM 3D模型參數對工程建設項目進行設計、施工和運營。BIM建筑信息模型的推廣和應用，將會是建設工程領域又一次革命，是目前項目精細化管理可以預見的最有力的技術支撐手段。

一、公路工程施工圖識圖實訓教學現狀分析

在傳統的公路工程施工圖實訓課程教學中，圖紙往往都是以二維圖紙的形式呈現在學生面前，但實際工程結構是三維的，這就形成了學生認知上的難度。因此，要實現課程目標，必須首先增強學生的空間想象力，然而由于學生普遍缺乏相關實踐工程經驗，特別是一些局部復雜的結構單純靠抽象想象能力實現從二維圖形跨越到三維工程結構，難度較大。同時由于路橋施工的特殊性，實訓過程組織外出受限。針對上述問題，教學中采用圖片、現場視頻、施工動畫等多媒體手段雖然在一定程度上提高了教學的直觀性和生動性，但是往往多媒體資料和實訓圖紙難以對應，即使對應也只能體現實訓圖紙的局部信息，不能實現全構件、全部位、多視角的觀察，這樣就使教學效果大打折扣，因此目前對于缺乏實踐經驗的初學者來說，在沒有對橋梁構件實地觀察前，很難理解相關的二維工程圖紙，這是擺在相關識圖課程教學面前的一道難題。

二、BIM技術的特點及其在教學中應用的優勢

在傳統的教學中，教學多是利用實物或多媒體把公路工程構件帶進課堂，讓學生觀察其外觀，初步認識構造，教師可以收集實物照片供學生觀察，但是這種方式取決于照片的拍攝角度，無法全面反映細部構造。外出參觀性質的認識實習，可見到的工程實物有一定的局限性，并且往往沒有相對應的二維圖紙。BIM技術的出現，使得教師可以利用BIM技術構建虛擬化公路工程構件，以破解傳統教學中存在的難題。利用BIM技術可以構建出與工程實物相符的虛擬模型，通過電腦屏幕放大、縮小、旋轉模型，實現720度觀察，從而實現外部和內部的每一個構造細節的裸眼透視觀察。同時利用BIM模型自身承載的幾何信息把相關數據進行數字化標注，這給學生帶來更加豐富、直觀的視覺體驗，促進學生的識圖能力得到真正提升。教師利用BIM技術建立相關復雜工程節點的三維模型，使學生觀察和了解復雜工程構造的結構材料和功能特點，幫助學生準確理解、把握工程圖紙內涵，進而降低教學難度。在教學實踐活動中利用BIM技術幫助學生熟悉圖紙標準、規范和結構細節等，讓學生形成系統的知識結構，進而達到事半功倍的教學效果。

三、基于BIM的課程改革創新措施

基于BIM模型的三維可視化特性可以保證實訓教學全過程的可視化。公路工程施工圖識圖實訓課程傳統根據二維施工圖的課堂講授式教學模式，教學效果難以直觀量測，雖然課后通過布置一定的作業以驗證課堂學習效果，但是過程難以控制，作業雷同較多。按照結果導向的教學方法，結合BIM技術對教學過程進行重新設計，是對識圖類課程進行改革的重要途徑。具體思路為：第一個環節，模型建造：讓學生利用BIM三維建模技術把典型案例的紙質施工圖紙變成三維的實體模型，教師最后對模型的制作質量進行考核。如果對二維圖紙理解存在偏差，那么最后完成的三維BIM模型必將不符合實際。在這個環節中，學生可以自主完成學習，自行判斷或相互檢查模型正確與否。完成的BIM模型，其幾何尺寸完全來源于真實的施工項目圖紙，三維建模過程中輸入的尺寸即為真實的尺寸。建模完成后，可以通過BIM軟件進行各個角度的觀看，模型如果尺寸正確，其結構必然是協調的、符合邏輯的。第二個環節，虛擬建造：利用相關軟件對建造好的BIM模型按照施工組織設計進行施工模擬。通過BIM技術的虛擬建造功能，既有效避開了施工現場的危險，同時又營造了一種身臨其境的真實體驗感，解決了教學中實習組織實施困難的問題。第三個環節，出圖：利用BIM技術將三維模型在固定位置剖切，生成剖切位置的CAD平面圖紙并配置標準圖框與紙質圖紙進行比對，對課程教學效果進行直觀量測，確保學生理解圖紙的準確性。上述三個環節實現了從紙質二維施工藍圖到三維BIM模型再導出生成二維CAD圖紙，同一構造物的呈現方式經歷了一個循環又回到了原點，但此時的二維圖紙已經是經過學生一個教學周期的消化吸收接納后自主生成的，相比原來施工圖在理解上已經有了質的飛越。

（一）教學內容重組

經過深入剖析交通土建類專業職業技能要求，在運用BIM技術進行教改實施過程中，必須結合BIM技術特點對實訓教學內容進行重新組織設計，設計思路是將教學內容分為四大模塊：模塊一：公路工程結構基本構造，結合實際典型構件，將BIM模型引入實訓教學過程，利用BIM技術三維可視進行結構三維動態認知，重點是結合實際三維模型重構投影的基本知識及進行二維工程圖常用平立剖面繪制;模塊二：公路施工圖識讀，結合典型工程進行BIM建模，通過建模過程完成公路結構剖面及細部構造的識讀;模塊三：計量與計價，根據模塊二構建的BIM模型，利用BIM軟件算量功能進行工程量的核算，套取定額，與概預算課程結合進行簡單計價訓練;模塊四：施工模擬，利用BIM模型進行5D施工模擬，加深對施工圖的理解。