基于BIM技术的《隧道工程》课程教学改革研究

王华

摘要：随着信息化技术的不断发展，BIM技术在隧道规划、设计、施工以及运营全过程中的应用越来越广泛，而传统的隧道工程课程侧重理论知识的传授，由于隧道工程实践性强的特点，学生往往较难达到理想的学习效果。本文结合隧道工程课程建设及BIM技术在隧道工程中的应用情况，探讨了BIM技术在隧道工程课程教学改革中应用的意义及应用实践，对高职隧道工程课程教学与BIM技术的结合提出了一种新的思路，对学生毕业后与企业之间的无缝对接具有一定的积极作用，能够使学生毕业后具有企业要求的素质。

关键词：BIM技术;隧道工程;教学改革;应用实践

序言

BIM是（Building Information Model）的简称，具有三维可视化、参数化、信息完备性、关联性、一致性、全参与方、全生命周期、深度不断完善、可传递等优点，因而其可应用到工程建设的决策设计阶段、招投标阶段、施工、竣工及运维的各个阶段。随着信息技术的进一步发展，BIM技术以其无可比拟的特点，已经被广泛应用到工程施工中，并彰显出巨大的优势。尤其是在隧道工程和地下工程施工中，BIM技术的应用为其提供了信息化支撑，促进了施工的管理优化，进一步缩减了施工工期、节约了施工成本，全面提高了工程的施工质量。调研结果发现：中交第二公路勘察设计研究院有限公司承担了科研课题《BIM技术在隧道及轨道交通工程中的应用研究》，制定了公司标准《隧道工程BIM设计实施标准》，研发了隧道工程BIM设计软件平台，针对沉管、堰筑、钻爆、盾构等工法，开发了专业的BIM设计模块。应用案例：港珠澳拱北隧道设计才用了BIM技术进行了工程的控制，厦门海沧隧道采用BIM模型与结构模型相互验证，孟加拉水下隧道采用了BIM模型进行钢筋设计和工程量统计，天山特长胜利隧道提出基于BIM的地质信息描述，通过BIM在实施前期评估整体施工组织设计和施工方案的优化。宝兰铁路石鼓山高风险隧道，开展了铁路隧道工程规划、设计、施工、运营阶段的BIM技术研究。中国中铁、中国铁建、中建等企业近两年开始大力推广BIM技术应用，迫切需要掌握BIM技术的技术技能人才，BIM技术已经成为企业和工程技术人员备受青睐的核心能力。对于桥隧专业的学生而言，在掌握隧道工程专业知识的同时，也应当掌握BIM技术在专业的应用，这是符合目前大型施工企业对专业技能人才的基本要求的。

1.隧道工程课程的特点

1.1内容涉及广，实践性强

隧道工程课程涉及隧道施工与养护方面的知识，存在很多实践性的内容，而这些实践性内容也很难给学生实践的机会，所以传统的理论教学法很难达到预期的目标，而依托于BIM技术创建的构件库以及隧道工程建立模型的过程，使学生能够在建立模型的过程中掌握隧道的构造，了解隧道的施工过程。

1.2知识繁杂，学生容易把握不住重点

本课程知识繁杂，涉及面广，既有施工方面的知识，又有养护方面的知识，既有材料知识，又有混凝土知识、力学知识、地质知识，内容相对较散，学生不容易把握。而将BIM技术融入，可以使学生了解现场施工流程及现场施工管理的过程，促进学生对现场的理解和掌握，对提高学生学习的积极性既有帮助。

2.BIM技术在隧道工程中的作用

BIM技术具有三维可视化、参数化、信息完备性、关联性、一致性、全参与方、全生命周期、深度不断完善、可传递等优点，因而其可应用到工程建设的决策设计阶段、招投标阶段、施工、竣工及运维的各个阶段。随着信息技术的进一步发展，BIM技术以其无可比拟的特点，已经被广泛应用到工程施工中，并彰显出巨大的优势。尤其是在隧道工程和地下工程施工中，BIM技术的应用为其提供了信息化支撑，促进了施工的管理优化，进一步缩减了施工工期、节约了施工成本，全面提高了工程的施工质量。

3.构建BIM技术与隧道工程课程的融合

将BIM技术与隧道工程课程融合是隧道工程课程改革的一个方向，首先依托工程案例借助BIM软件将二维的CAD隧道图纸转化为三维的BIM模型，使学生从传统的学习转变为可以自己动手完成相关任务，这样学生在构建三维BIM模型的过程中需要熟悉图纸，熟悉隧道结构，熟悉隧道工艺，从而在构建模型中掌握和理解理论知识。

通过建立隧道工程模型及构建库，使理论的知识和实践知识转化为三维的模型和构建，对于高职学生来说更容易理解和掌握。对于桥隧专业的学生而言，在掌握隧道工程专业知识的同时，也应当掌握BIM技术在专业的应用，这是符合目前大型施工企業对专业技能人才的基本要求的。而随着智能手机的普及以及互联网的广泛应用，学生接触知识的手段更多，也更加方便，传统课堂的教学内容对学生的吸引力逐渐下降，这就要求教师对传统的教学方式作出一些改变。将BIM技术引入到隧道工程的教学改革中，成为一种十分迫切的需求，基于BIM技术的隧道工程课程教学改革能够提高学生学习的积极性，并且可以提高教学的质量，同时也能够使学生学习的隧道工程理论能够与工程实际对接，毕业后能够更快的适应工程的需要。

4.应用实践评价

通过学生自己动手去构建三维BIM隧道模型，既使学生掌握了BIM技术，同时在动手的过程中，提高了学生学习的专注度和主动性，在建立模型的过程中，专业知识也随着被掌握。相较于传统的课堂教学模式，学生的学习兴趣更高，学习效果更好。

在试点班级改革课程教学评价考核方式，使得教学效果评价更加量化。学生通过学习掌握一种BIM三维建模软件，并在隧道工程课程中操作与应用，提高学生的核心竞争力。

5.结论

（1）将BIM技术融入隧道工程课程的理念较新而且具有应用价值，本项目将BIM理念、BIM软件实际操作融入到隧道工程的课程教学中，达到理论与实际相结合的目的。

（2）隧道工程课程教学方法的创新。传统的课堂教学主要由老师借助于PPT、工程施工图片、施工视频讲授，学生只是被动的听课，没有动手的机会，加上高职学生本身的特点，往往对隧道工程课程的内容很难理解。本项目充分发挥BIM技术可视化特点，开发出三维立体模型，学生在3D视野下，隧道工程课程的学习的也会会变得极为易学易懂，教学效果将大大提升。

（3）以隧道施工案例为依托，采用revit等BIM软件进行隧道结构的三维建模，将二维CAD图纸转化成三维工程实体，实现了隧道结构学习的立体化、可视化，提高了学生的认知能力，也提高了学生工程实践的能力。

（4）将BIM技术融入隧道工程课程，与建设施工单位的需求极大的契合，满足用人单位对掌握BIM技术的专业工程技术人才的需求。

参考文献：

[1]高职地下与隧道工程技术专业BIM技术知识体系构建与课程改革初探[J].侯献语，长江工程职业技术学院学报.2019（9）

[2]BIM技术在隧道工程中的应用[J].孙辉.西部交通科技.2018（7）