丁克偉+夏珊+陳東等

摘要：生產(chǎn)實習(xí)是土木工程專業(yè)本科教學(xué)的重要實踐環(huán)節(jié)，如何提高實習(xí)質(zhì)量是土木工程專業(yè)實踐教學(xué)面臨的嚴(yán)峻問題。文章針對傳統(tǒng)生產(chǎn)實習(xí)模式，基于BIM技術(shù)教學(xué)應(yīng)用現(xiàn)狀，將BIM技術(shù)與生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)進(jìn)行優(yōu)勢整合，提出利用網(wǎng)絡(luò)平臺，設(shè)立網(wǎng)絡(luò)施工模擬實驗室，并探討其過程管理及戰(zhàn)略意義。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；土木工程專業(yè)；生產(chǎn)實習(xí)；網(wǎng)絡(luò)實驗室；教學(xué)改革

中圖分類號：TU；G64244文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：10052909（2015）06013304隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，高等工程教育的改革發(fā)展日益迫切。2010年，教育部推行“卓越工程師培養(yǎng)計劃”，該計劃對土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)要求，逐步從單純會技術(shù)轉(zhuǎn)向“精技術(shù)，善經(jīng)營，懂管理”全方位復(fù)合型人才的培養(yǎng)。世界發(fā)達(dá)國家的工科院校都十分重視工程實踐教學(xué)。與國外相比，中國工科學(xué)校工程實踐教學(xué)存在明顯的不足，目前最為人詬病的即為“形式之風(fēng)”[1]。新形勢下，傳統(tǒng)實踐教學(xué)模式已不適應(yīng)學(xué)科發(fā)展的需求，對土木工程相關(guān)專業(yè)的實踐教學(xué)“去形式化”的革新探索勢在必行。基于“卓越工程師培養(yǎng)計劃”，在全方位復(fù)合型人才培養(yǎng)方面將軟硬件相結(jié)合，將新技術(shù)等硬件作為支撐，對理論教學(xué)和實踐教學(xué)模式等進(jìn)行改革，而土木工程行業(yè)興起的信息—網(wǎng)絡(luò)—虛擬現(xiàn)實技術(shù)，正是土木工程專業(yè)教學(xué)改革的“助推器”。

一、生產(chǎn)實習(xí)在土木工程專業(yè)教學(xué)中的地位及現(xiàn)狀

（一）生產(chǎn)實習(xí)在土木工程專業(yè)教學(xué)中的地位

土木工程專業(yè)教學(xué)實習(xí)是土木工程專業(yè)實踐的排頭兵，生產(chǎn)實習(xí)又是其中極其重要的一環(huán)。生產(chǎn)實習(xí)是工科院校貫徹理論聯(lián)系實際原則、培養(yǎng)學(xué)生實踐能力以及創(chuàng)造性思維的重要教學(xué)手段。生產(chǎn)實習(xí)的主要教學(xué)任務(wù)是學(xué)生在系統(tǒng)學(xué)習(xí)專業(yè)課程以后，深入施工現(xiàn)場，參加施工等實際工作，通過學(xué)生自己在施工現(xiàn)場的觀察、思考、學(xué)習(xí)，以及專業(yè)教師及現(xiàn)場技術(shù)人員的指導(dǎo)，強化學(xué)生對理論與實踐關(guān)系的認(rèn)識。

學(xué)生以實際工作者的身份，直接深入建筑生產(chǎn)第一線，參與生產(chǎn)的整個過程，一可以加深對課堂理論知識的認(rèn)識，對已學(xué)習(xí)掌握的知識進(jìn)行驗證、加深理解，這是課堂教學(xué)重要的延伸，也是課堂知識得以鞏固、豐富的過程；二可以在實習(xí)過程中學(xué)習(xí)實際工程技術(shù)以及現(xiàn)場管理知識，培訓(xùn)學(xué)生在施工現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的綜合能力，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，以及運用所學(xué)理論知識解決實際問題的能力，加深對工程的感性認(rèn)識；三可以在實習(xí)現(xiàn)場對學(xué)生進(jìn)行職業(yè)規(guī)劃、職業(yè)操守、組織紀(jì)律性、社會責(zé)任感等綜合素質(zhì)的教育，為學(xué)生今后走向社會開展工作夯實基礎(chǔ)。

（二）土木工程專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)的現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的生產(chǎn)實習(xí)，教學(xué)上一般很少在學(xué)校進(jìn)行實習(xí)預(yù)演，或為生產(chǎn)實習(xí)做充分的準(zhǔn)備，僅由指導(dǎo)教師聯(lián)系好工地或講座，以班級為單位，以參觀學(xué)習(xí)和聽專題講座為主。事后學(xué)生遞交一份實習(xí)報告，由指導(dǎo)教師評定成績即為實習(xí)結(jié)束。這種事先沒有準(zhǔn)備事后也沒有后續(xù)總結(jié)的實習(xí)模式，既耗費了師生的精力、時間及學(xué)校的實習(xí)經(jīng)費，然而卻完全達(dá)不到教學(xué)效果。其弊端主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1.聯(lián)系實習(xí)場地困難多，實習(xí)質(zhì)量難以保障

丁克偉，等基于BIM技術(shù)平臺的土木工程專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)改革探討

聯(lián)系實習(xí)場地一直以來都是教學(xué)中的一個難題，特別是近年高校土木工程專業(yè)招生人數(shù)不斷增加，基于實習(xí)現(xiàn)場的安全問題，許多建設(shè)單位不愿意接受學(xué)校集體組織的實習(xí)學(xué)生，因為一旦出現(xiàn)安全事故，對建設(shè)單位的影響很大，這樣就導(dǎo)致聯(lián)系實習(xí)工地非常困難，能聯(lián)系到與原定教學(xué)計劃內(nèi)容一致的工地更是難上加難。而且教師和工程技術(shù)人員的講解又不能保證面面俱到，帶隊教師在學(xué)生實習(xí)期間將大量的時間和精力放在安全問題上，處處時時擔(dān)心，根本無心指導(dǎo)學(xué)生專業(yè)實習(xí)，只盼實習(xí)早點結(jié)束，早點將學(xué)生安全送回學(xué)校。以致實習(xí)時間短，實習(xí)內(nèi)容不系統(tǒng)、不完整，在整個實習(xí)中，學(xué)生只能查看工地基本資料，再跟著大隊伍被動地“走馬觀花”，或者坐在教室里，毫無準(zhǔn)備地聽一聽專題講座。學(xué)生沒有親身參與，只有被動接受，還是無法切身應(yīng)用專業(yè)理論。這樣的實習(xí)，質(zhì)量從何談起？

還有一些學(xué)生的生產(chǎn)實習(xí)由其自行找單位落實解決，由于缺乏有效的監(jiān)督管理，學(xué)生往往只是為了實習(xí)報告而片面應(yīng)付，有的甚至不去現(xiàn)場，找有關(guān)系的單位蓋章證明已完成實習(xí)即可，這樣的實習(xí)能有收獲嗎？另外，還有些隱蔽工程，比如回填后的基坑及鋼筋工程等等，一旦工序結(jié)束，即無法探究細(xì)部，學(xué)生即使到現(xiàn)場也無法了解相關(guān)知識[2]。

2.考核方式單一

實習(xí)的考核方式單一，即學(xué)生遞交報告，由指導(dǎo)教師評定成績，這種考核方式導(dǎo)致很多學(xué)生可能直接采用其他同學(xué)的實習(xí)照片甚至實習(xí)報告正文，或者稍作修改。有的學(xué)生甚至沒有去過現(xiàn)場，靠抄襲同學(xué)和網(wǎng)上摘抄也能炮制出一份可以過關(guān)的實習(xí)報告。學(xué)生實習(xí)的積極性沒有充分調(diào)動，學(xué)生很可能認(rèn)為校方對于實習(xí)并不重視，自己也可以敷衍了事，甚至認(rèn)為教師所謂的工科的嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)只是口頭說說而已，這一認(rèn)識還會影響到學(xué)風(fēng)乃至日后從業(yè)的態(tài)度，人才培養(yǎng)質(zhì)量難以得到保證。

3.教師自身專業(yè)素養(yǎng)不足

生產(chǎn)實習(xí)要求帶隊教師必須有足夠的實踐經(jīng)驗，但很多教師忙于教學(xué)，與外界聯(lián)系較少，很少深入第一線，在指導(dǎo)學(xué)生實習(xí)方面缺乏相關(guān)的工程實踐經(jīng)驗，大都心有余而力不足，現(xiàn)場無法深入講解，指導(dǎo)效果不佳。

二、BIM技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及不足

建筑信息模型（Building Information Modeling，簡稱BIM）由Autodesk公司發(fā)明。建筑信息模型是建筑學(xué)、工程學(xué)及土木工程學(xué)科的新工具，主要指以三維圖形為主，由建筑相關(guān)的計算機輔助設(shè)計，采用建筑過程的數(shù)字展示這一革新方式來進(jìn)行數(shù)字信息交流及合作。

BIM技術(shù)是一門新興技術(shù)，其在建筑業(yè)的應(yīng)用，主要涉及軟件的研制和系統(tǒng)跟蹤開發(fā)。BIM技術(shù)的應(yīng)用革新了傳統(tǒng)土木工程行業(yè)的施工、設(shè)計方法和理論，帶來了新的理念。實踐證明，建筑工程應(yīng)用BIM技術(shù)，將創(chuàng)造極大的經(jīng)濟(jì)效益，并促使土木工程這個古老的行業(yè)與時俱進(jìn)。進(jìn)入21世紀(jì)以來，這項技術(shù)的應(yīng)用趨于廣泛，發(fā)達(dá)國家紛紛提出信息化建設(shè)戰(zhàn)略，在工程項目中大力推廣試點：英國明確至2016年，所有政府建設(shè)文件均以信息化進(jìn)行管理；美國的總務(wù)管理局、陸軍工程兵、國家科學(xué)建筑研究院分別就BIM技術(shù)發(fā)展路線圖、標(biāo)準(zhǔn)化工作出臺了相應(yīng)政策；日本、新加坡等國也就BIM技術(shù)在項目中的試點應(yīng)用制定了發(fā)展路線規(guī)劃。

中國也在逐步加快開展BIM技術(shù)的應(yīng)用研究，住建部2011年發(fā)布信息化發(fā)展綱要，明確指出BIM技術(shù)要延伸至施工階段，2012年開始制定BIM的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，更顯示出中國在推行BIM技術(shù)制度化上的決心及執(zhí)行力。

針對不斷擴大的市場需求，中國高校和企業(yè)界響應(yīng)市場號召，積極儲備BIM技術(shù)力量，促進(jìn)BIM技術(shù)事業(yè)的發(fā)展。清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)在BIM技術(shù)平臺研究上進(jìn)行了不懈的努力；有的高校提出用BIM技術(shù)虛擬工程項目管理，更新工程項目管理沙盤的開發(fā)模式；有的高校提出以BIM技術(shù)為平臺，強化建筑工程造價管理課程體系的實踐能力培養(yǎng)；也有的高?；贐IM技術(shù)，進(jìn)行集成化可持續(xù)的建筑設(shè)計教學(xué)研究；還有的高校直接將BIM技術(shù)開成計算機課程，將計算機課程教學(xué)與BIM技術(shù)進(jìn)行接軌等等。

綜上所述，高校及企業(yè)界已經(jīng)對BIM技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，并進(jìn)行了符合中國國情的適應(yīng)性改裝，取得了較好的效果，經(jīng)過BIM軟件系統(tǒng)學(xué)習(xí)的學(xué)生實踐能力明顯有所提升，軟件建模能力也優(yōu)于以往。但從整個大土木的課程體系來看，BIM技術(shù)的效力顯然還沒有完全發(fā)揮出來。表現(xiàn)在以下幾方面：

（1）有些高校僅僅為了讓學(xué)生學(xué)會BIM軟件而開設(shè)BIM技術(shù)課程，甚至在培養(yǎng)方案中將其列在計算機基礎(chǔ)課程中。其實，軟件開發(fā)出來就是為人所用，為了學(xué)會軟件操作而學(xué)習(xí)軟件大可不必，而且也枯燥無味，教學(xué)效果得不到保證。如將BIM技術(shù)融入到實踐教學(xué)等課程中，在學(xué)習(xí)專業(yè)知識時就不知不覺將軟件操作熟練起來，對學(xué)生的學(xué)習(xí)時間以及學(xué)校的資源配置都有好處。

（2）部分高校在應(yīng)用BIM技術(shù)方面已作了很好的嘗試，如虛擬沙盤、造價體系研究、集成化建筑設(shè)計等，但還存在一系列問題，比如模擬的項目比較簡單，不真實，比如一個鋼架、一座小橋等，而BIM技術(shù)在處理大批量的數(shù)據(jù)沖突時才優(yōu)勢明顯，簡單的項目當(dāng)然不能讓學(xué)生領(lǐng)略BIM技術(shù)的強大，也不能讓學(xué)生感受實際工程的復(fù)雜。將BIM技術(shù)與實踐環(huán)節(jié)進(jìn)行結(jié)合，可直接模擬真實工程，將BIM技術(shù)展示的沖突與實際加以驗證，讓學(xué)生在校期間就能積累初步的工程經(jīng)驗。

（3）從目前來看，BIM技術(shù)僅僅運用在沙盤模擬、建筑設(shè)計等土木工程行業(yè)的細(xì)小分支上，模擬還未成體系，項目間銜接的全面性也有待補充，而本科學(xué)習(xí)階段最重要的是學(xué)生能將所學(xué)的知識與以后工作的所需對應(yīng)起來，BIM技術(shù)對于本科教學(xué)最大的意義應(yīng)該就是讓學(xué)生身臨其境，學(xué)以致用。而要達(dá)到這一目標(biāo)僅僅依靠單一的模擬肯定是無法完成的，因此，必須引入實踐環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)模擬。

三、BIM技術(shù)應(yīng)用于實踐教學(xué)的實際意義

BIM技術(shù)以強大的協(xié)同交互性著稱，它的主要特點是可以連續(xù)、即時、高效地提供高品質(zhì)、可靠度高的有關(guān)項目設(shè)計草案、設(shè)計成型方案、施工進(jìn)度、質(zhì)量、成本控制信息等。所有信息及數(shù)據(jù)通過BIM技術(shù)平臺共享，建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計師和現(xiàn)場施工管理人員通過平臺可將工程項目全過程管理無縫連接，以實現(xiàn)項目的精細(xì)化管理。此外，BIM技術(shù)很多時候被用在施工前期，它可以無死角、全方位模擬施工現(xiàn)場，在施工前甚至設(shè)計初期就可以發(fā)現(xiàn)后期施工時可能出現(xiàn)的各種問題，這樣在設(shè)計階段就可以進(jìn)行合理的規(guī)避處理，以此擬定實際施工操作方案，最大程度地合理配置人員、材料、工期等資源。

將BIM技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)實習(xí)等實踐教學(xué)中的實際意義主要有：

（1）作為一種表現(xiàn)力較強的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，其在實習(xí)教學(xué)中的應(yīng)用，將極大地豐富教育技術(shù)學(xué)的理論體系，豐富和拓展實習(xí)教學(xué)思維和教學(xué)理論。

（2）進(jìn)行教學(xué)改革試驗，嘗試一種新的教學(xué)方式?；贐IM技術(shù)的生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)素材，可以生動形象并最大程度地還原施工現(xiàn)場和過程控制，幫助學(xué)生直觀感受工程中的動態(tài)變化，使學(xué)生能夠身臨其境地邊學(xué)習(xí)理論知識，邊與實際相結(jié)合，以更好地理解相關(guān)知識。

（3）提高學(xué)生信息素養(yǎng)，增強學(xué)生自主協(xié)作學(xué)習(xí)的能力。BIM技術(shù)為學(xué)生提供了一種新的素材收集方式，學(xué)生在利用該技術(shù)采集、處理信息的過程中，可以培養(yǎng)其信息素養(yǎng)。無論是收集過程中的分工合作，還是基于資源的學(xué)習(xí)，都對增強學(xué)生自主協(xié)作學(xué)習(xí)的能力有很大幫助。

（4）培養(yǎng)教師多樣化、經(jīng)濟(jì)有效制作教學(xué)素材的能力。BIM技術(shù)的出現(xiàn)為制作教學(xué)素材增加了一種新穎而有效的方法。

四、整合BIM技術(shù)應(yīng)用于實踐教學(xué)的改革思路

隨著高校改革的不斷深入，如何提高實習(xí)質(zhì)量成為土木工程專業(yè)實踐教學(xué)面臨的嚴(yán)峻問題。針對目前生產(chǎn)實習(xí)出現(xiàn)的亂象，基于國內(nèi)外關(guān)于BIM技術(shù)的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用，將BIM技術(shù)與具體學(xué)科課程相結(jié)合，在大量閱讀國內(nèi)外文獻(xiàn)和充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，對生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)的特點與BIM技術(shù)的優(yōu)勢進(jìn)行整合研究，課程教學(xué)具體改革思路如下：

（一）開發(fā)基于BIM技術(shù)的實踐教學(xué)素材

利用BIM技術(shù)制作一個完整的結(jié)構(gòu)施工全過程動畫，并制定相應(yīng)教學(xué)方案。利用校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，發(fā)布多媒體課件供學(xué)生瀏覽，在施工等課程學(xué)習(xí)階段要求學(xué)生首先學(xué)習(xí)運用BIM軟件，并與學(xué)生進(jìn)行課堂上和網(wǎng)上的討論與交流，進(jìn)一步完善結(jié)構(gòu)施工全過程動畫及細(xì)節(jié)。

（二）利用網(wǎng)絡(luò)整合BIM技術(shù)平臺，設(shè)立土木工程學(xué)科網(wǎng)絡(luò)施工模擬實驗室

利用網(wǎng)絡(luò)整合平臺，采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬實習(xí)的工程圖紙，每班學(xué)生可以分為若干小組，小組成員每人負(fù)責(zé)一個工程子項，通過網(wǎng)絡(luò)上傳自己的虛擬成果，最終實現(xiàn)實習(xí)項目預(yù)先虛擬四維施工。

通過對設(shè)計圖紙的深入了解，提升學(xué)生獨立思考、查閱參考資料與分析應(yīng)用理論及軟件的能力，實現(xiàn)專業(yè)實踐體系的有效整合。另外，每個施工小組都有自己的子項工程，但全班學(xué)生做同一個項目也不會有雷同的現(xiàn)象出現(xiàn)，對后期成果的檢驗及成績的評定提供了很好的依據(jù)。既杜絕了抄襲，也保證了教學(xué)質(zhì)量。

（三）在虛擬實驗室中進(jìn)一步深化現(xiàn)場實習(xí)所學(xué)知識

虛擬施工環(huán)節(jié)結(jié)束后，利用課余時間，由帶隊教師帶領(lǐng)學(xué)生前去工地實勘，可以按照工程進(jìn)度安排多次參觀學(xué)習(xí)。不同于傳統(tǒng)實習(xí)走馬燈似的參觀，已模擬過施工全過程的學(xué)生對施工現(xiàn)場的情況了然于心，能有的放矢地提出相關(guān)問題，收到事半功倍的效果。而且這樣學(xué)生在現(xiàn)場逗留的時間也不會太長，消除了教師及施工單位維護(hù)安全的煩惱。

每次工地參觀學(xué)習(xí)歸來后，學(xué)生均可根據(jù)實際施工經(jīng)驗及技術(shù)要點繼續(xù)完善自己的虛擬施工流程，引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)專業(yè)知識在工程實際中的應(yīng)用條件和注意事項。將自己所學(xué)專業(yè)課程知識真正應(yīng)用到實踐中，這對培養(yǎng)復(fù)合型人才的工程素養(yǎng)大有好處，也確保了教學(xué)質(zhì)量[3]。

五、結(jié)語

隨著“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的逐步推廣和實施，教學(xué)實習(xí)的改革是高校工科調(diào)整專業(yè)教學(xué)計劃的必然選擇[4]。將BIM技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)實習(xí)是對信息技術(shù)與課程整合的一大補充，為實習(xí)教學(xué)提供了新的視角。這一改革也有助于學(xué)生對土木工程學(xué)科系統(tǒng)化的理解，加深學(xué)生對土木工程團(tuán)隊合作精神的認(rèn)識，學(xué)生的綜合素質(zhì)和實踐應(yīng)用能力在實習(xí)教學(xué)過程中也將得到很大的提升。

參考文獻(xiàn)：

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[4] 李炎鋒，孫曉龍，邢雪飛，林欣欣，劉閃閃.關(guān)于土木工程類專業(yè)本科認(rèn)識實習(xí)與畢業(yè)設(shè)計相結(jié)合的探索[J].教育教學(xué)論壇，2012（1）：63-65.

Teaching reform of civil engineering production

practice based on BIM technology platform

DING Kewei， XIA Shan， CHEN Dong， LIU Yunlin

（Civil Engineering School， Anhui Jianzhu University， Hefei 230601， P. R. China）

Abstract： The production practice is an important practical activity of undergraduate teaching of civil engineering disciplines. How to improve training quality has become a serious problem facing the practical teaching of civil engineering disciplines. In view of the traditional mode of production practice， based on the teaching application about BIM technology， we integrated the BIM technology advantage with production practice teaching， used the network as the platform， established the network construction simulation laboratory， and discussed the process management and strategic significance.

Keywords： BIM technology； civil engineering specialty； production practice； network laboratory； teaching reform