甘榮飛 曹文龍 孫靖立

(1.吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院基礎(chǔ)部，長(zhǎng)春130111， 2.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)理學(xué)院，呼和浩特010051)

1 前言

現(xiàn)代高等教育，既要培養(yǎng)具有寬廣知識(shí)面又要對(duì)新事物認(rèn)知能力強(qiáng)的人才，同時(shí)還應(yīng)掌握相應(yīng)領(lǐng)域的前沿知識(shí)和技術(shù)。對(duì)建筑類(lèi)學(xué)生來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)能力、表達(dá)能力和空間思維能力是基本要求，掌握建筑的整體概念是基本素質(zhì)，帶動(dòng)建筑行業(yè)的發(fā)展是基本責(zé)任。

2 現(xiàn)階段建筑類(lèi)的培養(yǎng)模式

大部分院校對(duì)土建類(lèi)學(xué)生的培養(yǎng)方案內(nèi)容基本相似。針對(duì)大學(xué)一年的工程制圖而言，是培養(yǎng)的學(xué)生的空間思維和讓學(xué)生了解相關(guān)專(zhuān)業(yè)的基本概念，基本表達(dá)和繪制方法。對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，識(shí)圖是一個(gè)從二維平面到三維立體的跳躍性的思維過(guò)程，沒(méi)有日積月累的經(jīng)驗(yàn)是很難有一定的識(shí)圖能力的，想象出物體的形狀那也是最困難的環(huán)節(jié)。而且，長(zhǎng)期以來(lái)采用的是老師在黑板上講或借助CAD的方法講述，方法單一，學(xué)生的感覺(jué)不直觀，實(shí)踐主要借助于計(jì)算機(jī)輔助制圖(AutoCAD)，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)制圖能力，但由于CAD主要是建立2D模型的局限性，很難提高學(xué)生的空間思維能力。因此，很難打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，導(dǎo)致學(xué)生厭學(xué)。大二、大三的學(xué)生涉及到課程有力學(xué)、房屋建筑學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等專(zhuān)業(yè)課，在這些課程中很難培養(yǎng)學(xué)生對(duì)建筑的整體概念，學(xué)習(xí)都是某些細(xì)節(jié)知識(shí)點(diǎn)，要是將這些知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用到實(shí)際工程上不知道從哪里著手，怎么著手，眼前一片茫然。中國(guó)的教育模式相對(duì)國(guó)外而言，國(guó)外更注重教學(xué)實(shí)踐的培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，而國(guó)內(nèi)學(xué)生在建筑類(lèi)的軟件方面的知識(shí)學(xué)的較少，很難解決實(shí)際的工程問(wèn)題，導(dǎo)致一些企業(yè)不愿意接受新畢業(yè)的學(xué)生，這讓學(xué)生很難適應(yīng)社會(huì)發(fā)展，很難適應(yīng)建筑業(yè)的環(huán)境，很難掌握建筑業(yè)的房展方向。因此，建筑類(lèi)的教育勢(shì)在必行，應(yīng)與國(guó)際相接軌。

3 建筑業(yè)發(fā)展趨勢(shì)—BIM勢(shì)在必行

3.1 建筑信息模型

建筑業(yè)是中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，中國(guó)“九五”期間，建筑業(yè)完成的總額占全社會(huì)固定投資總額的62.8%[1]，可見(jiàn)建筑業(yè)的發(fā)展對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的影響頗大，而且中國(guó)加入WTO以后，面臨建筑市場(chǎng)的全球化的競(jìng)爭(zhēng)，提高中國(guó)建筑業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的問(wèn)題迫在眉睫，關(guān)鍵在于必須充分利用新技術(shù)進(jìn)行建筑業(yè)信息化研究。而且長(zhǎng)期以來(lái)，主要是以AutoCAD二維圖紙為主，不能直觀地呈現(xiàn)建筑物的各類(lèi)信息。隨著各個(gè)領(lǐng)域數(shù)字化信息技術(shù)的飛躍發(fā)展，研究信息技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)上的應(yīng)用方法并提出了建筑信息模型 (Building Information Modeling，簡(jiǎn) 稱(chēng) BIM)?！?011-2015年建設(shè)業(yè)信息化發(fā)展綱要》中表明要加快建設(shè)信息模型(BIM)新技術(shù)在工程中的應(yīng)用，建筑信息模型(BIM)是一種全新的建筑設(shè)計(jì)、施工、管理、的方法，他將規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)等各階段的數(shù)據(jù)資料全都包含在3D之中，讓建筑物整個(gè)生命周期中的任何階段的工作人員在使用該模型時(shí)都能擁有精確完整的數(shù)據(jù)，幫助項(xiàng)目設(shè)計(jì)師提升決策的效率與正確性。因此，建筑信息模型(BIM)給建筑領(lǐng)域帶來(lái)了第二次革命，從二維圖紙到三維、四維以及五維設(shè)計(jì)和建造的革命，同時(shí)，對(duì)于整個(gè)建筑行業(yè)來(lái)說(shuō)，建筑信息模型(BIM)也是一次真正的信息革命。建筑信息模型是建筑行業(yè)的新工具。

3.2 各專(zhuān)業(yè)間BIM關(guān)系

理想的建筑信息模型本身應(yīng)包含的信息有從規(guī)劃部門(mén)提供的GIS模型中獲取的規(guī)劃條件信息，從市政、勘察部門(mén)提供的數(shù)字化模型中獲取的地理環(huán)境現(xiàn)狀信息，從建筑師的建筑造型與空間設(shè)計(jì)中獲取的幾何形體信息，從結(jié)構(gòu)師的結(jié)構(gòu)計(jì)算中獲取的結(jié)構(gòu)尺寸與受力等信息，從電氣、暖通工程師的設(shè)計(jì)中獲取的電氣與暖通管道布置等信息，從建筑相關(guān)廠商提供的數(shù)字化模型中獲取的建筑材料與構(gòu)造信息，所有這些信息均包含于3D模型中[2]，總之，任何在實(shí)際建筑工程中遇到的情況，都在建筑信息模型中有相應(yīng)的描述。從設(shè)計(jì)咨詢(xún)到初步設(shè)計(jì)再到施工圖設(shè)計(jì)等各階段，專(zhuān)業(yè)人士通過(guò)基本模型獲取所需的信息用專(zhuān)業(yè)工具做他們自己的那部分如圖1所示。然后把他們的成果通過(guò)IFC格式交換反饋到信息模型當(dāng)中，傳遞到下一個(gè)階段以供使用和參考，這種系統(tǒng)可行性強(qiáng)，而且模型在整個(gè)生命周期中可以充分利用。他們之間的數(shù)據(jù)交換是目前建筑業(yè)事實(shí)上的交換與共享標(biāo)準(zhǔn)——IFC標(biāo)準(zhǔn)[3]。建筑模型居于頂端的支配地位，由其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息分別被結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、節(jié)能設(shè)計(jì)、水暖電等其他設(shè)計(jì)所繼承和提取;然后，節(jié)能設(shè)計(jì)、水暖電等其它設(shè)計(jì)階段又繼承和提取結(jié)構(gòu)模型產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，對(duì)建筑進(jìn)行二次建模設(shè)計(jì)。整個(gè)建筑工程的設(shè)計(jì)過(guò)程就是這樣反反復(fù)復(fù)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這就是各個(gè)設(shè)計(jì)階段的數(shù)據(jù)信息的傳輸和流動(dòng)[4]如圖1所示。

4 BIM在教學(xué)中的實(shí)踐

圖1 模型數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆磸?fù)

BIM是建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，是信息時(shí)代推動(dòng)建筑業(yè)的新動(dòng)力，因此，培養(yǎng)BIM人才勢(shì)在必行。為培養(yǎng)新時(shí)代建筑人才，必須把BIM引入到教學(xué)實(shí)踐中，讓學(xué)生從根本抓起，建立建筑體系概念，從理論知識(shí)跳躍到感性認(rèn)識(shí)，不同年級(jí)根據(jù)培養(yǎng)方案融入不同階段的BIM知識(shí)。讓學(xué)生在四年中形成完整的BIM體系，了解建筑的整體。采用SPC(Study-Practice-Competition簡(jiǎn)稱(chēng)SPC)模式對(duì)學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)，即通過(guò)對(duì)學(xué)生的教育學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握基本的技能，再借助計(jì)算機(jī)讓學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的專(zhuān)業(yè)建立模型，最后各個(gè)專(zhuān)業(yè)間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，鼓勵(lì)學(xué)生參加校級(jí)、省級(jí)和國(guó)家級(jí)的BIM有關(guān)的比賽。

如圖2所示，在“Study”的過(guò)程主要在大學(xué)的一年級(jí)和二年級(jí)。根據(jù)專(zhuān)業(yè)概論課程讓學(xué)生了解BIM的作用和在建筑業(yè)的重要地位以及其未來(lái)的發(fā)展方向，在工程制圖課程讓學(xué)生理解建筑的專(zhuān)業(yè)的基本概念和識(shí)圖能力，以及培養(yǎng)學(xué)生熟練使用BIM相應(yīng)軟件的基本操作和命令。在“Practice”的過(guò)程中主要是三年級(jí)和四年級(jí)的學(xué)生融入自己相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)獨(dú)立完成建立建筑信息模型，進(jìn)行不同專(zhuān)業(yè)間的數(shù)據(jù)交換接觸，如圖3，參與到實(shí)踐工程中去或BIM證書(shū)認(rèn)證考試等實(shí)踐活動(dòng)，進(jìn)一步對(duì)建立模型的步驟、內(nèi)容以及模型的注意事項(xiàng)有更深的了解?！癈ompetition”即為參加國(guó)家BIM斯維爾算量等BIM競(jìng)賽活動(dòng)，既豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)生活，也培養(yǎng)學(xué)生的建筑體系的認(rèn)識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作的精神。

圖2 SPC培養(yǎng)模式

圖3 不同專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)交換

5 結(jié)語(yǔ)

將BIM融入課堂可以通過(guò)獨(dú)立的課程實(shí)現(xiàn)，也可以融入到整個(gè)教學(xué)計(jì)劃中。對(duì)于學(xué)生和行業(yè)來(lái)說(shuō)，將BIM作為一種以解決問(wèn)題為向?qū)У膶W(xué)習(xí)工具是有益的。為了使建筑業(yè)擺脫缺少合格人才的困擾，行業(yè)和學(xué)校必須共同合作，培養(yǎng)和教育下一代建筑人才。為滿足業(yè)主的需求，促進(jìn)建筑業(yè)信息化的發(fā)展，在建筑類(lèi)本科院校設(shè)立BIM課程體系具有重要意義，培養(yǎng)建筑人才也是勢(shì)在必行。

[1]孫根正，劉榮光，肖銀玲，董國(guó)耀.高等學(xué)校圖學(xué)教育現(xiàn)狀分析[J].工程圖學(xué)學(xué)報(bào).2000.21(4).129-134.

[2]王新.把握國(guó)外BIM發(fā)展的動(dòng)脈[J].土木建筑工程信息技術(shù).2012，4(1).

[3]Smith Deke.An introduction to building informationmodeling[J].Journal of Building Information Modeling，2007，1(1)，2.

[4]曾旭東，譚杰.基于參數(shù)化智能技術(shù)的建筑信息模型[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2006，29(6)，107-110.

[5]張利.從CAAD到Cyberspace-信息時(shí)代的建筑與建筑設(shè)計(jì)[M].南京:東南大學(xué)出版社，2002.

[6]邱奎寧，王磊.IFC標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)方法[J].建筑科學(xué)，2004，20(6):76-78.

[7]劉照球，李云貴，呂西林，張漢義.基于BIM建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型集成框架應(yīng)用開(kāi)發(fā)[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2010.38(7)，948-953.

[8]劉照球，李云貴.建筑信息模型的發(fā)展及其在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].建筑科學(xué)，2009，25(1):96.

[9]何關(guān)培.BIM和BIM的相關(guān)軟件[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2010，2(4):110-117.

[10]王建華，李曉民，楊莉，呂梅.由三位模型入手的工程制圖課教學(xué)改革實(shí)踐[J].工程圖學(xué)學(xué)報(bào).2008，29(6).