引言
基坑工程是一門應用型較強的課程,突出應用型教學首先是在教學環節設計 中加入了豐富的工程實踐案例,將工程案例分析和專業知識點、思政元素相互融合,學生從案例教學中既能增強對專業知識點的感性認識,也能積累工程經驗和培養職業素養。其次,在教學全過程中貫穿行業規范的學習。培養學生對行業規范的檢索和使用能力,加深對規范條文的理解和應用。
基坑工程課程教學多為基坑設計、基坑識圖和基坑施工,在學習基坑設計與施工時需要學生擁有很強的空間形象思維能力,腦海中呈現實際情境才好理解,而學生缺少實踐經驗,且空間想象能力較差,所以教學效果并不理想。要解決這一現象,需要基于新技術徹底地進行教學改革,通過創建基坑的BIM模型,打破基坑設計、施工和監測間的隔閡、直觀體現項目全貌,實現多方無障礙信息共享,通過三維可視化溝通,全面評估基坑工程,使施工管理更科學、措施更有效,提高工作效率,節約投資。
課堂教學設計案例 “基坑支護結構—樁錨結構”為例,進行課堂教學設計,簡述工程案例在項目法教學改革中的融合應用。 基于BOPPPS教學模型設計了課堂教學各環節。基坑工程設計前期需做好勘察工作,將勘察得到的結果與現有資料等進行結合,完成環境模型構建過程,此時BIM技術的運用強調將地基、基坑、地下管線、周邊構筑物以及地質情況融入到模型中,在此基坑上確定基坑支護方案。其中的基坑支護體系在BIM技術運用下主要以三維實體模型式展現出來,設計人員與業主等參建單位可直接通過該模型,對其中的建筑物、管線以及道路等進行觀察,若發現有設計問題存在,可直接在模型中整改并驗證,可視化效果極為明顯,對設計與施工起到一定的指導作用。
2.1導入工程案例
導入(Bridge),以實際的樁錨結構支護為例,介紹工程背景、工程概況、地質情況、展示基坑工程現場圖片。利用Revit軟件繪制基坑及支護結構BIM模型。根據設計的樁錨數據,使用Revit中的“系統族”繪制排樁,輸入樁徑及混凝土型號,然后確定好灌注樁的高度以及它的偏移數值。緊接著在確定了灌注樁保護層厚度之后,就可以繪制灌注樁的鋼筋。
2.2制定學習目標
引入排樁支護結構的概念,介紹支護結構設計和施工的學習目標(Objective)和學習重點、難點。 BIM技術是以計算機為載體,運用更加逼真形象的表現方法,讓學生學的更有樂趣,如通過Revit建立的三維模型,給學生展示一個具體的建筑物基坑類型,讓學生直觀的對基坑進行了解。讓學生自己動手操作,在Revit中實現漫游,搭建不同的基坑模型生動有趣,學生在玩中學,方便記憶,頻生樂趣,效果尤佳。
2.3課前測驗(Pre-assessment)
了解學生的學習能力和知識背景差異,以免讓教學內容過于超出或過于簡單。充分考慮學生的差異能夠避免學習的挫敗感,保持學生的興趣。
2.4參與式學習(Participatory Learning)
以學生學習為中心,引入漢中市光輝社區A區的廉租房基坑工程設計與施工方案分析,引導學生思考討論該工程的技術重難點,抽選學生回答討論的結果。為了集思廣益,相互討論,取長補短,宜采用分組實施,固定每個學生的角色和任務,促使學生發揮自己的聰明才智,同時又相互協作,互相討論啟迪,采用項目法教學。
2.5課后測驗(Post-assessment)
以漢中市光輝社區A區廉租房為例,給出工程地質條件、土層基本信息、支護結構安全等級、支護結構重要性系數、基坑的深度、超載荷載值,讓學生去計算土壓力,包括主動土壓力和被動土壓力。計算各層主動土壓力合力、計算各層被動土壓力合力。
2.6課堂小結(Summary)
總結樁錨支護結構的概念、常用型式及特點,強調知識的重難點:土壓力計算、設計步驟、施工方法等。將課程知識點與工程實際案例相結合,同時引入思政育人元素,培養科學精神,樹立職業道德,提高環保意識。避免了對育人要素生搬硬套,從而潤物細無聲地開展德育工作。
3結束語
基于BIM的可視化建模,可以加強學生對基坑支護結構的直觀認識,更好的理解設計和施工流程。利用BOPPPS教學方法進行教學改革,取得了一定的初步成效。學生的思想狀態和精神風貌有了明顯改善,課程的常年到課率幾乎是 100%,課堂上學生們能認真聽講,不玩手機,積極地思考問題并和教師互動。學生們對巖土工程類課程的學習熱情進一步提升,主動參與各類大創項目、 競賽課題等,主動探究未知問題,促進學生學以致用。(作者熊甜甜系西安思源學院城市建設學院副教授;孫慧麗系西安思源學院助教;張安林系中鐵十二局集團第七工程有限公司。本文系數字化建筑陜西省高校工程研究中心資助;陜西省教育科學“十三五”規劃課題“基于理實一體化的BOPPPS與“對分”相融合的教學模式探索與實踐研究” SGH20Y1437 )
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