基于BIM的公路工程施工图识图实训教学改革研究

卫少阳

[摘           要]  以公路工程施工图识图实训教学现状为出发点，分析了BIM技术的特点及其在教学中应用的优势，提出将BIM技术应用于公路工程施工图识图实训教学中的改革措施，从实施效果来看可以很好地解决传统教学中学生識图积极性不强、想象力不足的问题，大大提升了施工图识图实训的教学效果。

[关    键   词]  BIM技术;识图实训;课程改革

[中图分类号]  G712                 [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2021）27-0090-02

BIM即建筑信息模型，是Building Information Modeling的简称。BIM技术主要通过利用工程项目整个建造过程的详细数据来建立数字模型，然后利用BIM 3D模型参数对工程建设项目进行设计、施工和运营。BIM建筑信息模型的推广和应用，将会是建设工程领域又一次革命，是目前项目精细化管理可以预见的最有力的技术支撑手段。

一、公路工程施工图识图实训教学现状分析

在传统的公路工程施工图实训课程教学中，图纸往往都是以二维图纸的形式呈现在学生面前，但实际工程结构是三维的，这就形成了学生认知上的难度。因此，要实现课程目标，必须首先增强学生的空间想象力，然而由于学生普遍缺乏相关实践工程经验，特别是一些局部复杂的结构单纯靠抽象想象能力实现从二维图形跨越到三维工程结构，难度较大。同时由于路桥施工的特殊性，实训过程组织外出受限。针对上述问题，教学中采用图片、现场视频、施工动画等多媒体手段虽然在一定程度上提高了教学的直观性和生动性，但是往往多媒体资料和实训图纸难以对应，即使对应也只能体现实训图纸的局部信息，不能实现全构件、全部位、多视角的观察，这样就使教学效果大打折扣，因此目前对于缺乏实践经验的初学者来说，在没有对桥梁构件实地观察前，很难理解相关的二维工程图纸，这是摆在相关识图课程教学面前的一道难题。

二、BIM技术的特点及其在教学中应用的优势

在传统的教学中，教学多是利用实物或多媒体把公路工程构件带进课堂，让学生观察其外观，初步认识构造，教师可以收集实物照片供学生观察，但是这种方式取决于照片的拍摄角度，无法全面反映细部构造。外出参观性质的认识实习，可见到的工程实物有一定的局限性，并且往往没有相对应的二维图纸。BIM技术的出现，使得教师可以利用BIM技术构建虚拟化公路工程构件，以破解传统教学中存在的难题。利用BIM技术可以构建出与工程实物相符的虚拟模型，通过电脑屏幕放大、缩小、旋转模型，实现720度观察，从而实现外部和内部的每一个构造细节的裸眼透视观察。同时利用BIM模型自身承载的几何信息把相关数据进行数字化标注，这给学生带来更加丰富、直观的视觉体验，促进学生的识图能力得到真正提升。教师利用BIM技术建立相关复杂工程节点的三维模型，使学生观察和了解复杂工程构造的结构材料和功能特点，帮助学生准确理解、把握工程图纸内涵，进而降低教学难度。在教学实践活动中利用BIM技术帮助学生熟悉图纸标准、规范和结构细节等，让学生形成系统的知识结构，进而达到事半功倍的教学效果。

三、基于BIM的课程改革创新措施

基于BIM模型的三维可视化特性可以保证实训教学全过程的可视化。公路工程施工图识图实训课程传统根据二维施工图的课堂讲授式教学模式，教学效果难以直观量测，虽然课后通过布置一定的作业以验证课堂学习效果，但是过程难以控制，作业雷同较多。按照结果导向的教学方法，结合BIM技术对教学过程进行重新设计，是对识图类课程进行改革的重要途径。具体思路为：第一个环节，模型建造：让学生利用BIM三维建模技术把典型案例的纸质施工图纸变成三维的实体模型，教师最后对模型的制作质量进行考核。如果对二维图纸理解存在偏差，那么最后完成的三维BIM模型必将不符合实际。在这个环节中，学生可以自主完成学习，自行判断或相互检查模型正确与否。完成的BIM模型，其几何尺寸完全来源于真实的施工项目图纸，三维建模过程中输入的尺寸即为真实的尺寸。建模完成后，可以通过BIM软件进行各个角度的观看，模型如果尺寸正确，其结构必然是协调的、符合逻辑的。第二个环节，虚拟建造：利用相关软件对建造好的BIM模型按照施工组织设计进行施工模拟。通过BIM技术的虚拟建造功能，既有效避开了施工现场的危险，同时又营造了一种身临其境的真实体验感，解决了教学中实习组织实施困难的问题。第三个环节，出图：利用BIM技术将三维模型在固定位置剖切，生成剖切位置的CAD平面图纸并配置标准图框与纸质图纸进行比对，对课程教学效果进行直观量测，确保学生理解图纸的准确性。上述三个环节实现了从纸质二维施工蓝图到三维BIM模型再导出生成二维CAD图纸，同一构造物的呈现方式经历了一个循环又回到了原点，但此时的二维图纸已经是经过学生一个教学周期的消化吸收接纳后自主生成的，相比原来施工图在理解上已经有了质的飞越。

（一）教学内容重组

经过深入剖析交通土建类专业职业技能要求，在运用BIM技术进行教改实施过程中，必须结合BIM技术特点对实训教学内容进行重新组织设计，设计思路是将教学内容分为四大模块：模块一：公路工程结构基本构造，结合实际典型构件，将BIM模型引入实训教学过程，利用BIM技术三维可视进行结构三维动态认知，重点是结合实际三维模型重构投影的基本知识及进行二维工程图常用平立剖面绘制;模块二：公路施工图识读，结合典型工程进行BIM建模，通过建模过程完成公路结构剖面及细部构造的识读;模块三：计量与计价，根据模块二构建的BIM模型，利用BIM软件算量功能进行工程量的核算，套取定额，与概预算课程结合进行简单计价训练;模块四：施工模拟，利用BIM模型进行5D施工模拟，加深对施工图的理解。