基于BIM在“基坑工程”中可视化教学改革建设研究

　　引言

　　基坑工程是一门应用型较强的课程，突出应用型教学首先是在教学环节设计 中加入了丰富的工程实践案例，将工程案例分析和专业知识点、思政元素相互融合，学生从案例教学中既能增强对专业知识点的感性认识，也能积累工程经验和培养职业素养。其次，在教学全过程中贯穿行业规范的学习。培养学生对行业规范的检索和使用能力，加深对规范条文的理解和应用。

　　基坑工程课程教学多为基坑设计、基坑识图和基坑施工，在学习基坑设计与施工时需要学生拥有很强的空间形象思维能力，脑海中呈现实际情境才好理解，而学生缺少实践经验，且空间想象能力较差，所以教学效果并不理想。要解决这一现象，需要基于新技术彻底地进行教学改革，通过创建基坑的BIM模型，打破基坑设计、施工和监测间的隔阂、直观体现项目全貌，实现多方无障碍信息共享，通过三维可视化沟通，全面评估基坑工程，使施工管理更科学、措施更有效，提高工作效率，节约投资。

　　课堂教学设计案例 “基坑支护结构—桩锚结构”为例，进行课堂教学设计，简述工程案例在项目法教学改革中的融合应用。 基于BOPPPS教学模型设计了课堂教学各环节。基坑工程设计前期需做好勘察工作,将勘察得到的结果与现有资料等进行结合，完成环境模型构建过程，此时BIM技术的运用强调将地基、基坑、地下管线、周边构筑物以及地质情况融入到模型中,在此基坑上确定基坑支护方案。其中的基坑支护体系在BIM技术运用下主要以三维实体模型式展现出来，设计人员与业主等参建单位可直接通过该模型，对其中的建筑物、管线以及道路等进行观察，若发现有设计问题存在，可直接在模型中整改并验证，可视化效果极为明显,对设计与施工起到一定的指导作用。

　　2.1导入工程案例

　　导入(Bridge)，以实际的桩锚结构支护为例，介绍工程背景、工程概况、地质情况、展示基坑工程现场图片。利用Revit软件绘制基坑及支护结构BIM模型。根据设计的桩锚数据，使用Revit中的“系统族”绘制排桩，输入桩径及混凝土型号，然后确定好灌注桩的高度以及它的偏移数值。紧接着在确定了灌注桩保护层厚度之后，就可以绘制灌注桩的钢筋。

　　2.2制定学习目标

　　引入排桩支护结构的概念，介绍支护结构设计和施工的学习目标(Objective)和学习重点、难点。 BIM技术是以计算机为载体，运用更加逼真形象的表现方法，让学生学的更有乐趣，如通过Revit建立的三维模型，给学生展示一个具体的建筑物基坑类型，让学生直观的对基坑进行了解。让学生自己动手操作，在Revit中实现漫游，搭建不同的基坑模型生动有趣，学生在玩中学，方便记忆，频生乐趣，效果尤佳。

　　2.3课前测验(Pre-assessment)

　　了解学生的学习能力和知识背景差异，以免让教学内容过于超出或过于简单。充分考虑学生的差异能够避免学习的挫败感，保持学生的兴趣。

　　2.4参与式学习(Participatory Learning)

　　以学生学习为中心，引入汉中市光辉社区A区的廉租房基坑工程设计与施工方案分析，引导学生思考讨论该工程的技术重难点，抽选学生回答讨论的结果。为了集思广益，相互讨论，取长补短，宜采用分组实施，固定每个学生的角色和任务，促使学生发挥自己的聪明才智，同时又相互协作，互相讨论启迪，采用项目法教学。

　　2.5课后测验(Post-assessment)

　　以汉中市光辉社区A区廉租房为例，给出工程地质条件、土层基本信息、支护结构安全等级、支护结构重要性系数、基坑的深度、超载荷载值，让学生去计算土压力，包括主动土压力和被动土压力。计算各层主动土压力合力、计算各层被动土压力合力。

　　2.6课堂小结(Summary)

　　总结桩锚支护结构的概念、常用型式及特点，强调知识的重难点：土压力计算、设计步骤、施工方法等。将课程知识点与工程实际案例相结合，同时引入思政育人元素，培养科学精神，树立职业道德，提高环保意识。避免了对育人要素生搬硬套，从而润物细无声地开展德育工作。

　　3结束语

　　基于BIM的可视化建模，可以加强学生对基坑支护结构的直观认识，更好的理解设计和施工流程。利用BOPPPS教学方法进行教学改革，取得了一定的初步成效。学生的思想状态和精神风貌有了明显改善，课程的常年到课率几乎是 100%，课堂上学生们能认真听讲，不玩手机，积极地思考问题并和教师互动。学生们对岩土工程类课程的学习热情进一步提升，主动参与各类大创项目、 竞赛课题等，主动探究未知问题，促进学生学以致用。(作者熊甜甜系西安思源学院城市建设学院副教授；孙慧丽系西安思源学院助教；张安林系中铁十二局集团第七工程有限公司。本文系数字化建筑陕西省高校工程研究中心资助；陕西省教育科学“十三五”规划课题“基于理实一体化的BOPPPS与“对分”相融合的教学模式探索与实践研究”  SGH20Y1437 ）