郝 麗

(大連大學(xué)，大連 116600)

前言

建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)技術(shù)具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性五大特點(diǎn)。它通過(guò)參數(shù)模型整合各種項(xiàng)目的相關(guān)信息并仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息，在項(xiàng)目全壽命周期過(guò)程中進(jìn)行信息的共享和傳遞，為項(xiàng)目各個(gè)參與者提供協(xié)同工作的基礎(chǔ)，為項(xiàng)目投資建設(shè)中各項(xiàng)目標(biāo)有效實(shí)現(xiàn)發(fā)揮重要作用?！?】BIM技術(shù)對(duì)國(guó)內(nèi)外的建筑領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，是一種“革命性”技術(shù)，是建筑業(yè)信息化發(fā)展的基礎(chǔ)。國(guó)家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部在《十二五建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中提出，“十二五”期間將基本實(shí)現(xiàn)建筑企業(yè)信息系統(tǒng)的普及應(yīng)用，加快建筑信息模型(BIM)、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作等新技術(shù)在工程中的應(yīng)用。【2】目前，國(guó)內(nèi)建筑領(lǐng)域從政府到業(yè)主方都在積極推動(dòng)和應(yīng)用BIM 技術(shù)，上海市已經(jīng)舉辦了兩屆“工程建設(shè)BIM 應(yīng)用大賽”，并在《關(guān)于上海市推進(jìn)建筑信息模型技術(shù)應(yīng)用的指導(dǎo)意見(jiàn)》中明確提出:到2017 年底，上海市規(guī)模以上政府投資工程全部應(yīng)用BIM 技術(shù)，規(guī)模以上社會(huì)投資工程普遍應(yīng)用BIM 技術(shù)。

1 BIM 技術(shù)融入本科教學(xué)的必要性分析

世界各國(guó)都在推廣BIM 的應(yīng)用，因?yàn)閼?yīng)用BIM技術(shù)能夠產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。然而，缺乏具有BIM 技術(shù)的人員已經(jīng)阻礙了該技術(shù)在產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用。大規(guī)模調(diào)查顯示缺乏足夠的BIM 訓(xùn)練是采用BIM 最大的障礙?！?】學(xué)生是BIM 技術(shù)的后備軍、未來(lái)的生力軍，是BIM 技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展的希望所在。只有在大學(xué)課程中教授BIM 技術(shù)才能夠?qū)崿F(xiàn)BIM 大規(guī)模的教育和培訓(xùn)，才能夠?qū)崿F(xiàn)BIM 人才的量級(jí)突破，才能夠進(jìn)入建筑業(yè)的“BIM 時(shí)代”。

根據(jù)Caroline M.Clevenger 等人(2009)在《將BIM 納入施工管理教育》一文中的研究，以下4 個(gè)問(wèn)題阻礙了BIM 在大學(xué)的教授:在保留現(xiàn)有課程的情況下，沒(méi)有設(shè)置其他課程的余地(82%);在加入額外的必修課和選修課之后，仍然實(shí)行8 學(xué)期畢業(yè)制是不可能的(66.7%);教師開(kāi)展一門(mén)新課程面臨的時(shí)間和資源問(wèn)題(86.7%);沒(méi)有可以供學(xué)生使用的BIM 材料和課本(53.3%)?！?】在種種困難之下，各國(guó)高校都在積極探索將BIM 納入本科教育體系的可行途徑。

2 BIM 技術(shù)融入本科教學(xué)的現(xiàn)狀介紹

近年來(lái)，隨著B(niǎo)IM 技術(shù)的“火熱”研究和應(yīng)用，國(guó)內(nèi)的很多高校都設(shè)立了BIM 中心，并進(jìn)行了一系列相關(guān)課題研究。清華大學(xué)與廣聯(lián)達(dá)公司共同成立了BIM 研究中心，同濟(jì)大學(xué)與魯班軟件雙方就工程造價(jià)、電算化教學(xué)及BIM 技術(shù)研究等方面舉行合作簽約，沈陽(yáng)建筑大學(xué)成立了以revit 為主的BIM 研究中心，大連理工大學(xué)與魯班軟件合作建立了BIM技術(shù)實(shí)訓(xùn)中心等等。

但是，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)院校沒(méi)有將BIM 技術(shù)理念納入課程體系，只有建筑類(lèi)專(zhuān)業(yè)對(duì)BIM 相關(guān)軟件的使用較為普遍，但開(kāi)設(shè)BIM 設(shè)計(jì)軟件課程的院校也很少。很多院校的BIM 中心只是針對(duì)社會(huì)培訓(xùn)、課題研究，而沒(méi)有用于本科教學(xué)。目前將BIM 技術(shù)納入本科教學(xué)環(huán)節(jié)的院校不多，哈爾濱工業(yè)大學(xué)在國(guó)內(nèi)首次開(kāi)設(shè)《BIM 技術(shù)應(yīng)用》短課程，共16 學(xué)時(shí)，內(nèi)容包括BIM 技術(shù)簡(jiǎn)介，BIM 技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)、施工領(lǐng)域的應(yīng)用，BIM 技術(shù)軟件應(yīng)用等?！?】北京工業(yè)大學(xué)開(kāi)設(shè)了BIM 創(chuàng)新實(shí)踐課和選修課。大連理工大學(xué)在本科學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)設(shè)置了BIM 方向。大連民族學(xué)院設(shè)置了2 學(xué)分的BIM 實(shí)驗(yàn)選修課程。絕大多數(shù)工程類(lèi)院校雖然對(duì)BIM 技術(shù)具有濃厚的興趣，但囿于現(xiàn)有培養(yǎng)計(jì)劃的限制，沒(méi)有將其融入到本科學(xué)生的培養(yǎng)中。

3 高?？蓪?shí)行的BIM 教學(xué)形式分析

高校工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)計(jì)劃主要由課程教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩部分組成，實(shí)踐教學(xué)通常包含認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、附屬于某門(mén)課程的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)。因此在高校開(kāi)展BIM 教學(xué)可以采取的形式主要如下，詳見(jiàn)表1:

3.1 開(kāi)設(shè)BIM 課程

在教學(xué)計(jì)劃中單獨(dú)開(kāi)設(shè)BIM 類(lèi)課程。該做法可以系統(tǒng)地講授BIM 技術(shù)的相關(guān)知識(shí)和應(yīng)用，比較適合BIM 建模軟件的講解，但課程教學(xué)以教為主的形式對(duì)于BIM 在具體工程中的綜合運(yùn)用則不好安排和實(shí)現(xiàn)。

3.2 開(kāi)設(shè)BIM 實(shí)踐環(huán)節(jié)

在教學(xué)計(jì)劃中設(shè)置BIM 實(shí)踐環(huán)節(jié)。實(shí)踐教學(xué)以學(xué)生為主，形式靈活，可以利用實(shí)際工程案例設(shè)計(jì)BIM 實(shí)踐任務(wù)，對(duì)BIM 的綜合應(yīng)用能力培養(yǎng)很有益處。

3.3 開(kāi)設(shè)BIM 方向畢業(yè)設(shè)計(jì)

在教學(xué)計(jì)劃中不進(jìn)行BIM 教學(xué)，僅在畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)設(shè)置BIM 方向。學(xué)生對(duì)于BIM 軟件的應(yīng)用依靠個(gè)人興趣自學(xué)進(jìn)行，比較適合學(xué)生有強(qiáng)烈自學(xué)愿望的學(xué)校，但不利于BIM 人才的大規(guī)模培養(yǎng)。

3.4 多課程貫穿應(yīng)用

在建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)械、電氣、給排水、施工、估算、項(xiàng)目管理、合同管理、建筑材料等不同課程的教學(xué)中最大可能地利用BIM 技術(shù)，建立具有多課程體系共性的BIM 案例平臺(tái)。這種教學(xué)與BIM 的全生命周期應(yīng)用、多方協(xié)同應(yīng)用密切結(jié)合，可以提升教學(xué)效果。但是要求各種課程的任課教師均需掌握BIM技術(shù)，在目前BIM 師資缺乏的情況下很難實(shí)現(xiàn)，隨著B(niǎo)IM 技術(shù)的廣泛應(yīng)用，多課程貫穿應(yīng)用將是不錯(cuò)的教學(xué)方法。

表1 BIM 教學(xué)形式一覽表

高校也可以根據(jù)自己的軟硬件條件、學(xué)生情況、人才培養(yǎng)特點(diǎn)等，選擇以上四種形式的任意組合開(kāi)展BIM 教學(xué)。

4 高校需要培養(yǎng)的BIM 人才能力分析

社會(huì)所需要的BIM 人才可以分為三類(lèi):即BIM標(biāo)準(zhǔn)制定人才、BIM 工具開(kāi)發(fā)人才、BIM 專(zhuān)業(yè)應(yīng)用人才，見(jiàn)圖1?！癇IM 專(zhuān)業(yè)應(yīng)用人才”，簡(jiǎn)單描述就是應(yīng)用BIM 支持和完成工程項(xiàng)目生命周期過(guò)程中各種專(zhuān)業(yè)任務(wù)的專(zhuān)業(yè)人員，包括業(yè)主和開(kāi)發(fā)商里面的設(shè)計(jì)、施工、成本、采購(gòu)、營(yíng)銷(xiāo)管理人員，設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)里面的建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通空調(diào)、電氣、消防、技術(shù)經(jīng)濟(jì)等設(shè)計(jì)人員，施工企業(yè)里面的項(xiàng)目管理、施工計(jì)劃、施工技術(shù)、工程造價(jià)人員，物業(yè)運(yùn)維機(jī)構(gòu)里面的運(yùn)營(yíng)、維護(hù)人員，以及各類(lèi)相關(guān)組織里面的專(zhuān)業(yè)BIM 應(yīng)用人員等。顯而易見(jiàn)，在整個(gè)BIM 人才結(jié)構(gòu)中，BIM 專(zhuān)業(yè)應(yīng)用人才數(shù)量最大、覆蓋面最廣、最終實(shí)現(xiàn)BIM 業(yè)務(wù)價(jià)值的貢獻(xiàn)也最大，也是各高校BIM人才培養(yǎng)的重點(diǎn)。

圖1 BIM 的三類(lèi)人才

BIM 專(zhuān)業(yè)應(yīng)用人才的能力由工程能力和BIM 能力兩部分構(gòu)成，見(jiàn)圖2。工程能力可以按照工程項(xiàng)目生命周期的主要階段分成設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維三種類(lèi)型，每一個(gè)階段需要完成的工作又可以分成不同的專(zhuān)業(yè)或分工，例如設(shè)計(jì)階段的建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、電氣等專(zhuān)業(yè)，施工階段的土建施工、機(jī)電安裝、施工計(jì)劃、造價(jià)控制等，運(yùn)維階段的空間管理、資產(chǎn)管理、設(shè)備維護(hù)等?，F(xiàn)在高校的專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃已經(jīng)覆蓋了工程能力的培養(yǎng)，而B(niǎo)IM 能力的培養(yǎng)需要得到重視。

圖2 BIM 應(yīng)用能力

根據(jù)我們對(duì)BIM 能力的分析，BIM 能力可以分為BIM 建模能力和BIM 用模能力，見(jiàn)圖3。建模能力是將二維的土建、電氣、給排水等專(zhuān)業(yè)的紙質(zhì)或CAD 圖紙利用BIM 軟件建成三維數(shù)據(jù)模型，并能根據(jù)設(shè)計(jì)變化進(jìn)行模型修改和維護(hù)的能力。用模能力是對(duì)三維數(shù)據(jù)模型在各個(gè)階段的合理有效應(yīng)用，利用模型進(jìn)行虛擬施工、碰撞檢查、進(jìn)度款結(jié)算、材料計(jì)劃編制、資金計(jì)劃編制、偏差分析等工作的能力。高校培養(yǎng)BIM 人才主要是結(jié)合專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)具有BIM 建模能力和BIM 用模能力的BIM 人才。本文不討論設(shè)計(jì)類(lèi)專(zhuān)業(yè)，僅對(duì)工程造價(jià)和工程管理等專(zhuān)業(yè)的BIM 教學(xué)進(jìn)行探索。

圖3 BIM 能力組成

5 工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科教學(xué)計(jì)劃的改革方案

5.1 工程造價(jià)專(zhuān)業(yè)本科教學(xué)計(jì)劃的改革方案——BIM 實(shí)踐+BIM 畢業(yè)設(shè)計(jì)

由于目前工程造價(jià)領(lǐng)域的算量軟件應(yīng)用普遍，現(xiàn)在的圖形算量軟件、鋼筋算量軟件、安裝算量軟件均要求建立三維電子模型進(jìn)行工程量計(jì)算，高校工程造價(jià)專(zhuān)業(yè)或工程管理專(zhuān)業(yè)的工程造價(jià)方向的培養(yǎng)計(jì)劃一般都包含了算量軟件的課程，即這些專(zhuān)業(yè)目前培養(yǎng)的學(xué)生已經(jīng)初步具備BIM 建模能力，只需增加培養(yǎng)BIM 用模能力的教學(xué)環(huán)節(jié)即可。

因此建議在培養(yǎng)計(jì)劃的第7 學(xué)期中增加2 學(xué)分的BIM 綜合應(yīng)用實(shí)踐課程，以算量建?；蛟O(shè)計(jì)模型為起點(diǎn)，可以讓學(xué)生完成各專(zhuān)業(yè)之間模型的碰撞檢查、各專(zhuān)業(yè)的工程量計(jì)算、工程組價(jià)、結(jié)合工程進(jìn)度完成階段支付、變更簽證管理、合同管理的各項(xiàng)造價(jià)相關(guān)業(yè)務(wù);并可以以模型同上下游進(jìn)行溝通，實(shí)現(xiàn)同相關(guān)方的協(xié)同工作。

在畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)書(shū)中增加BIM 應(yīng)用內(nèi)容，要求學(xué)生在對(duì)某工程建模、算量、計(jì)價(jià)的基礎(chǔ)上，根據(jù)進(jìn)度提交資源需求報(bào)告、資金使用計(jì)劃、進(jìn)度款支付報(bào)告等。

5.2 工程管理專(zhuān)業(yè)本科教學(xué)計(jì)劃的改革方案——BIM 課程+BIM 實(shí)踐+BIM 畢業(yè)設(shè)計(jì)

工程管理專(zhuān)業(yè)目前的軟件應(yīng)用課程主要是項(xiàng)目進(jìn)度管理軟件，是對(duì)進(jìn)度圖、網(wǎng)絡(luò)圖的軟件繪制能力的培養(yǎng)，尚未涉及到BIM 應(yīng)用。因此需要增加培養(yǎng)BIM 建模能力和用模能力的教學(xué)環(huán)節(jié)。

建議在培養(yǎng)計(jì)劃的第7 學(xué)期中增加2 學(xué)分的BIM 建模課程和2 學(xué)分的BIM 綜合應(yīng)用實(shí)踐課程，在課程中講授三維模型建立的方法，具體講解建模軟件的各種命令，以實(shí)際工程圖紙為案例，讓學(xué)生利用軟件將二維圖紙轉(zhuǎn)換為三維模型。在實(shí)踐環(huán)節(jié)以BIM 模型為中心、施工管理為核心，學(xué)生可以完成各專(zhuān)業(yè)之間的碰撞檢查、基于模型的進(jìn)度編制、施工方案編制、工程量計(jì)算、基于模型提取材料用量、基于模型進(jìn)行工程交底、工程變更管理及模型維護(hù)更新等施工相關(guān)工作，并可以以模型同上下游進(jìn)行溝通，實(shí)現(xiàn)同相關(guān)方的協(xié)同工作。

在畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)書(shū)中增加BIM 應(yīng)用內(nèi)容，要求學(xué)生建立某工程的三維模型，利用軟件編制進(jìn)度計(jì)劃、施工方案、進(jìn)行施工場(chǎng)地布置、編制施工組織設(shè)計(jì)，并根據(jù)工程進(jìn)度進(jìn)行虛擬施工、提交人工材料機(jī)械需求報(bào)告、工程變更簽證資料、模型修改維護(hù)報(bào)告等。

6 BIM 教學(xué)的改革實(shí)踐

基于以上設(shè)想，我們?cè)诠こ坦芾韺?zhuān)業(yè)的教學(xué)中融入了BIM 相關(guān)課程及實(shí)踐環(huán)節(jié)，并指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)際工程圖紙進(jìn)行BIM 畢業(yè)設(shè)計(jì)。學(xué)生利用Revit軟件建立工程建筑三維模型，再將三維模型導(dǎo)入廣聯(lián)達(dá)圖形算量軟件進(jìn)行工程量計(jì)算，利用計(jì)價(jià)軟件進(jìn)行工程量清單編制與計(jì)價(jià)，同時(shí)將三維模型導(dǎo)入腳手架設(shè)計(jì)軟件、場(chǎng)地布置軟件進(jìn)行腳手架設(shè)計(jì)和施工場(chǎng)地布置，最后在廣聯(lián)達(dá)BIM5D 軟件中利用三維模型進(jìn)行工程成本、進(jìn)度、質(zhì)量等的管理。

學(xué)生將BIM 畢業(yè)設(shè)計(jì)成果參加中國(guó)建設(shè)教育協(xié)會(huì)主辦的BIM 應(yīng)用技能大賽，取得了二等獎(jiǎng)的優(yōu)異成績(jī)。通過(guò)融入BIM 技術(shù)的一系列教學(xué)改革，培養(yǎng)了一批具有較強(qiáng)BIM 技術(shù)應(yīng)用能力的工程管理專(zhuān)業(yè)人才。

目前，受學(xué)生專(zhuān)業(yè)課程開(kāi)設(shè)的限制，機(jī)電設(shè)備安裝工程的三維模型建立及應(yīng)用尚未實(shí)現(xiàn)，故BIM 技術(shù)的碰撞檢查、優(yōu)化設(shè)計(jì)等功能沒(méi)有得到充分應(yīng)用;并且施工階段缺乏工程變更、簽證的動(dòng)態(tài)管理能力訓(xùn)練。這些是我們以后BIM 教學(xué)需要改進(jìn)的方向。

BIM 技術(shù)是建筑領(lǐng)域的二次革命，是實(shí)現(xiàn)建筑信息化管理的基礎(chǔ)，BIM 技術(shù)在工程中的應(yīng)用可以提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，是一項(xiàng)值得全社會(huì)為之推廣的先進(jìn)管理技術(shù)。高校應(yīng)該承擔(dān)起培養(yǎng)BIM 管理人才的歷史重任，為社會(huì)輸送具有BIM 能力的合格工程人才。因此現(xiàn)在的工程管理專(zhuān)業(yè)、工程造價(jià)專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)計(jì)劃必須做出改變，順應(yīng)新技術(shù)的趨勢(shì)，設(shè)置適宜的BIM 教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的BIM 能力，為我國(guó)的建筑業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。

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