孟陽(yáng)君 李 燦 賀寒輝 唐響亮

（湖南文理學(xué)院，湖南 常德 415000）

1 BIM和VR技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

BIM（Building Information Modeling）的全稱(chēng)為“建筑信息模型”，是以一定的參數(shù)化方式，通過(guò)數(shù)據(jù)描述建筑并記錄相應(yīng)的信息[1]。BIM是數(shù)字技術(shù)在建筑工程全壽命周期管理中的直接應(yīng)用，以解決建筑工程在立項(xiàng)、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)及維護(hù)中模型與信息共享問(wèn)題。作為建筑行業(yè)一場(chǎng)技術(shù)革命，BIM技術(shù)在我國(guó)得到了廣泛推廣。

VR（Virtual Reality）全稱(chēng)“虛擬現(xiàn)實(shí)”[2]，是指用計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)模擬生成現(xiàn)實(shí)世界中的場(chǎng)景，再通過(guò)一定設(shè)備將人“投入”到場(chǎng)景中，增強(qiáng)沉浸式和交互式感覺(jué)，讓用戶(hù)有種身臨其境的感覺(jué)。

BIM技術(shù)強(qiáng)調(diào)模型的建立、可視化和信息的附加，而VR技術(shù)強(qiáng)調(diào)虛擬交互與虛擬體驗(yàn)，BIM技術(shù)為VR技術(shù)提供了必要的場(chǎng)景資源及數(shù)據(jù)信息，VR技術(shù)為BIM推廣應(yīng)用提供了可視化的交互應(yīng)用平臺(tái)。

BIM技術(shù)不再局限于某一階段、某一主體、某一軟件，是一種全新理念。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部為適應(yīng)BIM技術(shù)的發(fā)展，先后出臺(tái)了《2011～2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》和《2016～2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，指出勘察設(shè)計(jì)類(lèi)企業(yè)、施工類(lèi)企業(yè)要加快BIM、GIS、3S等技術(shù)在建筑業(yè)的普及應(yīng)用，明確了BIM技術(shù)作為建筑業(yè)發(fā)展的目標(biāo)與方向。各省市先后制定了本地區(qū)的BIM發(fā)展綱要，成立國(guó)家和區(qū)域性的BIM發(fā)展聯(lián)盟。工信部與圖像圖形學(xué)學(xué)會(huì)等推出了BIM全國(guó)職業(yè)等級(jí)考試，以促進(jìn)BIM人才的培養(yǎng)。許多高校和建筑企業(yè)也相繼成立了BIM研究所和BIM研究中心。

當(dāng)前全社會(huì)對(duì)BIM的人才需求分為三類(lèi)[3-4]，包括BIM標(biāo)準(zhǔn)人才、BIM工具人才和BIM應(yīng)用人才。地方高校主要培養(yǎng)BIM應(yīng)用人才，重點(diǎn)應(yīng)放在BIM能力的培養(yǎng)上，尤其是BIM軟件操作能力、BIM建模能力、BIM模型綜合應(yīng)用能力等；同時(shí)急需建立完善的BIM人才培養(yǎng)機(jī)制，包括建立系統(tǒng)的課程體系，完善師資隊(duì)伍結(jié)構(gòu)，完善實(shí)踐教學(xué)體系，深入開(kāi)展校企合作等。

2 我校橋梁工程課程設(shè)計(jì)教學(xué)現(xiàn)狀

我校土木建筑工程學(xué)院的橋梁工程課程設(shè)計(jì)始于橋梁工程課程教學(xué)（大四第一學(xué)期）之后，時(shí)間為2周，采用大班制，一般由任課教師兼任課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師。課程設(shè)計(jì)題目較為固定，基本為裝配式簡(jiǎn)支T梁橋設(shè)計(jì)，題目很傳統(tǒng)[5]。

單就課程設(shè)計(jì)成果存在的問(wèn)題也很普遍，列舉如下：①格式問(wèn)題，包括目錄、正文的排版不規(guī)范，頁(yè)碼的缺失，圖表及公式的標(biāo)注的缺失和不規(guī)范，參考文獻(xiàn)的缺失和不規(guī)范等；②計(jì)算問(wèn)題，包括橫向分布系數(shù)的計(jì)算中車(chē)輛的橫向布置錯(cuò)誤、影響線(xiàn)豎標(biāo)值與計(jì)算不符，主梁箍筋的間距配置邏輯混亂，橋面板的有效寬度的計(jì)算結(jié)果與圖不符，橫隔梁的計(jì)算中車(chē)道和車(chē)輛荷載布置出錯(cuò)等；③圖紙問(wèn)題，包括部分圖紙的排版不合理，計(jì)算書(shū)中配置的鋼筋與圖紙上所標(biāo)注的不一致，部分鋼筋符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)有誤，一幅圖紙中字體大小不一等。

結(jié)合土木工程其他專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)教學(xué)及管理層面，存在的問(wèn)題如下：

（1）課程設(shè)計(jì)組織不緊密，過(guò)程管理缺失，學(xué)生重視程度不夠。以我校橋梁工程課程設(shè)計(jì)為例，大四第一學(xué)期課程結(jié)束之后開(kāi)始課程設(shè)計(jì)，此時(shí)正值畢業(yè)生就業(yè)找工作，考研的重要時(shí)期，畢業(yè)生大都以此為借口，忽視課程設(shè)計(jì)。同時(shí)，基于種種原因，指導(dǎo)教師對(duì)此重視也不夠。雖然針對(duì)課程設(shè)計(jì)過(guò)程提出了不少行之有效的管理辦法，但是由于多方面的原因，未能落實(shí)，對(duì)于課程設(shè)計(jì)的過(guò)程管理流于形式。此外，部分學(xué)院從上至下，主觀潛意識(shí)里面都有一種應(yīng)付的態(tài)度，很不利于課程設(shè)計(jì)質(zhì)量的提升。

（2）課程設(shè)計(jì)選題陳舊，缺乏新意，抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重?？v觀設(shè)置土木工程專(zhuān)業(yè)的地方本科院校，課程設(shè)計(jì)題目一般根據(jù)教學(xué)大綱基本要求，沿用傳統(tǒng)，選自基本的知識(shí)點(diǎn)，多年下來(lái)課程設(shè)計(jì)題目沒(méi)有變化，致使學(xué)生抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重。

（3）獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)，缺乏團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)?，F(xiàn)今的土木工程項(xiàng)目，多為大型綜合工程，需要多方的合作，僅靠某個(gè)人或某個(gè)團(tuán)隊(duì)是無(wú)法完成全部項(xiàng)目的，團(tuán)隊(duì)合作至關(guān)重要，然而，課程設(shè)計(jì)對(duì)此卻極度缺乏。以橋梁工程課程設(shè)計(jì)為例，包括橋梁結(jié)構(gòu)的總體布置和初步方案擬定、橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案比選、結(jié)構(gòu)及施工方法設(shè)計(jì)、施工圖繪制、編制工程概算等各個(gè)環(huán)節(jié)，學(xué)生大多獨(dú)立完成，此舉有利于加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)，但是畢竟時(shí)間有限加之各人專(zhuān)業(yè)知識(shí)水平不同，不可能擅長(zhǎng)所有的方面，可以邀請(qǐng)不同專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生組成課程設(shè)計(jì)小組，充分發(fā)揮各人的專(zhuān)業(yè)特長(zhǎng)，共同高效地完成課程設(shè)計(jì)。

（4）設(shè)計(jì)成果質(zhì)量較差，缺少反饋改進(jìn)措施。目前土木工程本科畢業(yè)生就業(yè)難已成一個(gè)普遍問(wèn)題。于是學(xué)校規(guī)定的課程設(shè)計(jì)期間，不少學(xué)生忙于應(yīng)聘而忽視課程設(shè)計(jì)，加之教師教學(xué)內(nèi)容有限，以及課程設(shè)計(jì)的時(shí)間限制，就業(yè)或考研等的干擾，課程設(shè)計(jì)成果質(zhì)量較差，普遍存在語(yǔ)言表達(dá)能力差、工程制圖及計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平不高等問(wèn)題，缺少相應(yīng)的反饋改進(jìn)措施。

3 教學(xué)改革過(guò)程及效果

以《橋梁工程》課程設(shè)計(jì)為例進(jìn)行教改方案論證及仿真分析。利用BIM可視化技術(shù)結(jié)合《橋梁工程》課程中的重點(diǎn)、難點(diǎn)章節(jié)進(jìn)行仿真教學(xué)，例如：樁基設(shè)計(jì)、施工，T梁預(yù)制等內(nèi)容，由于學(xué)生沒(méi)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，無(wú)法直觀了解。通過(guò)BIM可視化技術(shù)，結(jié)合動(dòng)畫(huà)效果配套理論知識(shí)介紹，使施工過(guò)程一目了然，降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度。

3.1 樁基設(shè)計(jì)、施工

樁基礎(chǔ)是橋梁工程應(yīng)用廣泛的一種基礎(chǔ)類(lèi)型之一。在獲取場(chǎng)地的地質(zhì)構(gòu)造之后，確定樁基的嵌巖深度或者樁長(zhǎng)等樁基設(shè)計(jì)參數(shù)，一直以來(lái)都是采用手工設(shè)計(jì)，出版紙質(zhì)平面圖紙，嚴(yán)重限制了設(shè)計(jì)效率及成果的準(zhǔn)確性，同時(shí)不便于施工。通過(guò)REVIT軟件，根據(jù)已知的地質(zhì)情況，構(gòu)建地質(zhì)模型，之后構(gòu)建樁基模型，通過(guò)REVIT自帶的附著頂部、底部功能，將樁基自動(dòng)吸附到所需嵌巖深度的巖層表面。利用REVIT管理工具“明細(xì)表/數(shù)量”，就能獲取樁基的相關(guān)參數(shù)及工程數(shù)量，見(jiàn)圖1。

圖1 樁基模型

3.2 預(yù)制T梁

T梁橋是常見(jiàn)的橋型結(jié)構(gòu)之一，通過(guò)REVIT軟件建立T梁模型，可以詳細(xì)了解T梁的各個(gè)組成部分及其結(jié)構(gòu)構(gòu)造。限于篇幅，預(yù)制T梁模型未示出。

通過(guò)REVIT模型導(dǎo)入相應(yīng)的結(jié)構(gòu)分析軟件——MIDAS軟件。結(jié)合結(jié)構(gòu)分析軟件，可對(duì)結(jié)構(gòu)的受力狀況有更加深入的理解?，F(xiàn)以簡(jiǎn)支梁的彎矩為例進(jìn)行分析，從模型受力分析結(jié)果可以看出，自重作用下，簡(jiǎn)支T梁梁端彎矩為零，跨中彎矩最大，同時(shí)可以看出，簡(jiǎn)支T梁梁底受拉，梁頂受壓；移動(dòng)荷載作用下，跨中的彎矩最大，梁端的剪力最大。

利用網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)上課程，通過(guò)在線(xiàn)上傳BIM仿真視頻、章節(jié)教案、學(xué)習(xí)資料，布置學(xué)習(xí)任務(wù)，搖一搖式點(diǎn)名簽到，搶答環(huán)節(jié)設(shè)置等能活躍課堂氛圍，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式教學(xué)，方便學(xué)生隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)，鞏固學(xué)生知識(shí)，解決《橋梁工程》課時(shí)有限，課程內(nèi)容較多，學(xué)生無(wú)法在有限的課堂時(shí)間里理解透徹的問(wèn)題，解決課程設(shè)計(jì)之中的疑點(diǎn)、難點(diǎn)。

通過(guò)REVIT等軟件的運(yùn)用，指導(dǎo)學(xué)生參加各類(lèi)BIM大賽，發(fā)表相應(yīng)論文。學(xué)生表示對(duì)《橋梁工程》及其他的土木工程類(lèi)的專(zhuān)業(yè)課程興趣增加，顯著提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)能力，增加了學(xué)生的專(zhuān)業(yè)認(rèn)同感，為以后的工作及考研打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，信息技術(shù)發(fā)展迅猛，如何讓學(xué)生既學(xué)好土木工程傳統(tǒng)的基礎(chǔ)理論及專(zhuān)業(yè)知識(shí)，又讓學(xué)生緊跟時(shí)代，把握當(dāng)前土木工程專(zhuān)業(yè)發(fā)展的主流，BIM技術(shù)是一個(gè)很好的選擇[6,7]。如何更好地開(kāi)展BIM教育教學(xué)改革，提升學(xué)生應(yīng)用BIM技術(shù)的能力，值得繼續(xù)深入研究。