广东科学技术职业学院 广州 510640
摘要：高职院校土建类专业建筑结构课程体系最核心内容为钢筋混凝土结构设计和钢结构设计，笔者总结：高职院校多年来建筑结构系列课程教学中，由于使用教材陈旧、教学内容比较抽象、教学手段单一、教学模式落后、缺乏实践环节或实践环节单一等问题的存在，建给筑结构课程的教学效果带来了消极的影响。本文的研究从钢筋混凝土结构设计课程教学入手，把BIM技术与建筑结构课程体系教学过程相融合，结合当前职业院校学生的特点和专业人才培养目标，提高了课程教学效果。
关键词：BIM；建筑结构；钢筋混凝土结构；钢结构
1 前言
建筑信息模型 (简称为BIM) 是在建筑工程项目中在其规划设计、建造施工、运营维护过程的整个或者某个阶段中，应用3D或者4D、5D信息技术对项目进行系统设计、协同施工、虚拟建造、工程量计算、造价管理、设施运营维护的技术和管理手段。BIM技术的运用可以贯穿建筑物的整个生命周期，可以使得建筑设计方案三维可视，虚拟漫游，碰撞检查，自动判断一些设计错误及缺陷，避免可能出现的工期拖延和造价浪费。利用BIM技术平台强大的数据支撑和技术处理能力，可以提高项目全过程精细化管理水平，大幅提升项目的各项效益。
2 建筑结构课程教学现状
（1）使用的教材陈旧。目前建筑结构课程教学中所使用的大部分教材基本是将砌体结构、钢筋混凝土结构、钢结构、建筑结构抗震基础知识简单叠加，内容体系侧重点还是结构设计，未能摆脱以结构设计人才为目标的框架。从现有教材中使用规范条款上来看，国内目前主要的结构课程类的教材侧重点在于基本原理的介绍，而对设计过程中具体使用哪个规范的哪个条款，这些条款是强制性条款还是推荐性条款，大都没有明确指明。这样做表面上看来可以使教材使用时间较长，因为国家修订规范的年限一般为10年左右。对于培养学生的规范意识和法律意识来说，有诸多不利因素【1】。
（2）教学过程中的教学内容抽象、教学手段单一。建筑结构课程的教学内容本身具有复杂性、抽象性，在传统的课程教学和学习当中涉及大量的公式计算和推导，而随着高等教育的普及，需要大量的教师，教师一般有两种，一种是各院校的结构类老教师，另一种是土木建筑类专业毕业不久的博士生或者硕士生，还有一些本科毕业生，教学队伍年轻化，刚刚毕业即进入教师系统教学的教师队伍人数越来越多，而年轻教师缺乏具体的工程经验和教学经验，在教学过程中照本宣科的现象越来越普遍，使得建筑结构课程更加文字化、公式化、抽象化，而单一的教学手段也使得学生减少学习兴趣难以掌握所学知识。
（3）当前教学模式落后。传统教学模式以“灌输知识”作为主要特点。但是教师在教学实践中发现：即使在教学中借助计算机多媒体辅助教学，并辅之以工程照片和模型、现场实习参观、无论教师的课堂讲解多么深入浅出、层次分明，大多数学生还是不能很好地理解和掌握。其根源在于学生在学习过程中没有充分的参与，满足感较低，学习效果较差。
（4）缺乏实践环节或实践手段单一。由于学习课时受限，难以开展真正有意义的实践环节，笔者通过调研了解部分高职院校开设了课程设计，也大多是楼盖设计；甚至还有一部分院校没有在教学中展开课程设计，也没有任何其他形式的实践环节。因此，学生的工程能力不足，在从事实际工程时不知所措。
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3 BIM与钢筋混凝土结构设计的结合
在高职土建类专业建筑结构课程体系中，钢筋混凝土结构是最为核心的课程。该课程主要培养学生掌握钢筋混凝土结构的设计理念、施工图识读能力、以及结构构造处理等核心职业能力。传统的教学模式已展示平面素材为主，缺乏直观性和生动性。BIM技术与混凝土结构设计的结合主要体现在实现由二维向三维的转换，具体体现有：
（1）构件的受力和配筋的计算：可以利用BIM软件（PKPM、广夏、银建科等）建立构件三维模型，结构BIM软件可以自动根据构件的自重和受到的荷载计算构件的内力，再根据结构设计规范进行配筋计算和构造配筋，配筋完成后，将构件的材料、尺寸、配筋等信息以三维模型的方式展现。软件计算完成后，学生可以将理论计算的结果与软件计算结果进行对比，并且实现对结构、构件的可视化，构件中钢筋的位置、钢筋的数量和截面面积都可以在结构BIM模型中可视。既可以深化学生对基本构件的相关计算公式的理解，又能深刻理解结构设计规范中的相关规定，这种教学效果是传统的教法无法达到的。
（2）结构施工图的识读与绘制是土木建筑施工员岗位中最为基础，也是最为重要的能力。在混凝土结构设计教学中，目前国家规范规定，混凝土结构施工图采用平面整体表示方法（简称平法），并且规范中有相应的图集（16G101等）。这种表示方法是平面图纸，而实际的建筑物却是三维的，因此，学生在学习过程中，要识读结构施工图，就不得不由抽象的2D平法施工图进行空间形象思维，想象出相应的建筑3D模型才算得上真正读懂结构施工图。笔者通过多年的教学实践表明：对于具有一定的空间形象思维能力的学生而言，从2D图纸想象空间三维模型并不困难，而事实上对于大多数很少接触具体的、实际的建筑工程项目的学生来说，要实现这一跨越是非常困难的，但是这一跨越又对于将来要从事土建施工员等就业岗位来说又是必不可少的。因此给教师的教学工作带来了挑战：必须采用非常有效途径帮助学生实现从2D平面图纸像建筑3D模型转换，这是提升混凝土结构课程教学效果的关键所在。笔者通过几年的探索总结：在结构施工图的教学中，可以根据平面施工图纸，BIM软件（如Revit、鲁班钢筋等软件）建立三维结构BIM模型，平法图纸中的每一个构件、每一根钢筋都可以在结构BIM模型中可视，大大提高可视化程度。将BIM技术引入钢筋混凝土结构课程中平法施工图的识读与绘制教学中，BIM技术能够帮助学生实现由抽象而不生动的2D平法施工图构建具体形象的3D结构模型的跨越，从而实现真正读懂结构施工图的设计意图与构造要求的目的，彻底的改变2D图纸枯燥的教学使学生产生厌倦心理，大大的提高学生的学习兴趣，培养学生的职业能力和创造性，从而达到良好教学效果【2】。
4 结语
BIM 系列软件（Revit、Navisworks、鲁班BIM、广联达BIM）的开发和发展并应用于教学，有很大的优势。在建筑结构课程教学中，根据职业教育的特点和土木建筑类专业人才培养方案的要求，并结合土建类专业技术人员岗位能力要求，建筑结构课程的知识体系的建设和完善过程中要充分的体现职业教育的实用性特点和发展规律，并做到与时俱进。整个课程体系教学建设的基本思路是：将实际的工程项目植入课堂，将建筑工程的设计过程植入课堂，根据建筑工程项目的设计原理、建筑工程结构施工图组成以及识读与绘制，相应结构施工图纸的基本结构构造知识和土建类专业基础知识进行组合，通过课堂中对项目的模拟，从项目中完成各项内容的整合，在此基础上，形成完整的项目化教学。通过BIM技术与课程教学的结合，实现在丰富教学手段的同时使得抽象的问题具体化，对学生来说，更加利于理解和掌握所学知识。同时，根据目前BIM技术的主要应用领域结合实际土建类专业毕业生就业情况，案例教学、项目教学可通过对支持BIM的多种设计软件的介绍和运用，并辅以实际工程项目，增加BIM案例和学术讲座等多种形式来满足学生对实际应用技能学习和掌握的需求【3】。
BIM技术得到越来越多的重视和应用，BIM(建筑信息模型)软件也越来越多样化，很多企事业单位还开发了相应的平台，建筑结构课程教学中，在实践教学环节中可以将BIM技术作为一个主要的教学媒介，搭起有理论知识通向工程实践的桥梁，实现将学生的结构素养和工程能力很好地结合起来。在教学实践中，学生通过操作或者观看BIM软件，重现建筑工程项目，既能巩固课堂所学，掌握平法基本表示方法，同时又学习了BIM软件操作，为后续的课程学习打下基础。
参考文献：
[1]张春霞. 工程管理专业建筑结构课程教学改革思路与实践[J]. 山西建筑2013（11）第39卷第32期252-253
[2]李易峰，陈良旭，张艳玲. 管理类专业基于 BIM 的工程结构设计课程探讨[J]. 四川建材2017（3）231-232
[3]王建超，张丁元，周静海 BIM 技术在建筑类高校专业课程教学中的应用探索[J]. 高等建筑教育2017（6）第26卷第1期161-165
①课题来源：本文为广东科学技术职业学院2015年校级科研项目——《BIM2.0时代高职土建类专业BIM教学改革》（项目编号JG201523）的阶段性研究成果。
②作者简介：
彭霞锋（1982-）， 男，湖南双峰人，硕士，讲师，研究方向：建筑工程技术、BIM技术应用。
论文作者:彭霞锋
论文发表刊物:《防护工程》2017年第13期
论文发表时间:2017/11/10
标签：建筑结构论文; 结构论文; 施工图论文; 课程论文; 建筑论文; 学生论文; 构件论文; 《防护工程》2017年第13期论文;