李楠　賈宏俊

摘要：本文首先對BIM技術(shù)進行了一個全面的介紹，結(jié)合土木工程專業(yè)培養(yǎng)的實際，對如何在土木工程實踐教學(xué)體系中應(yīng)用BIM技術(shù)作了全方位規(guī)劃和探討，對今后BIM技術(shù)在高校土木工程專業(yè)中的進一步應(yīng)用必將起到很好的促進作用。

關(guān)鍵詞：土木工程 BIM 實踐教學(xué) 體系

中圖分類號：G64 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（c）-0000-00

1.BIM技術(shù)簡介

BIM稱為建筑信息模型（Building Information Modeling），是CAD技術(shù)出現(xiàn)后建設(shè)工程領(lǐng)域又一重要的計算機核心應(yīng)用技術(shù)，BIM利用數(shù)字技術(shù)表達建設(shè)項目幾何、物理和功能信息以支持項目生命周期建設(shè)、運營、管理決策的技術(shù)、方法或者過程。BIM對整個工程建設(shè)行業(yè)的帶來了巨大的技術(shù)沖擊。

原有的CAD技術(shù)在工程中雖然有了廣泛的應(yīng)用，但在工程實踐中顯現(xiàn)出參與項目的各相關(guān)專業(yè)間無法實現(xiàn)高效合作（見圖1）。而建筑信息模型技術(shù)的推廣應(yīng)用可以為建設(shè)項目提供實時、集成信息，促進工程建造過程中不同參與者之間提供相互協(xié)作的標(biāo)準，便于數(shù)據(jù)信息更新和修改處理（見圖2）[1]。

圖1：傳統(tǒng)的建設(shè)信息交流模式 圖2：基于BIM的建設(shè)信息交流模式

我國《2011-2015 年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》已經(jīng)把BIM作為工程施工、勘察設(shè)計類企業(yè)“十二五”信息化發(fā)展必須具備的核心技術(shù)。但國內(nèi)大學(xué)對BIM教學(xué)改革進行實踐或研究的成果還較少。隨著建設(shè)項目越來越復(fù)雜以及現(xiàn)代計算機圖形技術(shù)的發(fā)展，三維BIM模型的工程應(yīng)用會更加廣泛。

2.BIM技術(shù)對土木工程專業(yè)教育的影響

在國內(nèi)外對BIM技術(shù)不斷推廣應(yīng)用的大環(huán)境下，高等教育應(yīng)做出及時的調(diào)整，從課堂教學(xué)到實踐教學(xué)環(huán)節(jié)加大對建筑信息模型技術(shù)的認知。高校畢業(yè)生掌握BIM技術(shù)，對工程建設(shè)行業(yè)的快速發(fā)展會產(chǎn)生很好的促進作用[2]。一般高校在土木工程人才培養(yǎng)方案中，對專業(yè)課程的設(shè)置分為公共基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課程三類，而專業(yè)課的教學(xué)目的是使學(xué)生掌握專業(yè)技能，重要一環(huán)是對土木工程的建造全過程包括勘察、設(shè)計、施工等工藝進行教學(xué)。由于教師指導(dǎo)學(xué)生在現(xiàn)場實習(xí)受現(xiàn)場條件限制影響大，考慮施工現(xiàn)場安全，不可能使學(xué)生觀察到完整全面的建造過程，同時很多高校青年教師都是直接從學(xué)生轉(zhuǎn)變?yōu)榻處?，不具備現(xiàn)場工作的實踐經(jīng)驗，造成指導(dǎo)教師現(xiàn)場知識缺乏。而應(yīng)用建筑信息模型技術(shù)，可以直觀、方便模擬項目的整個建造過程。土木工程各個建造環(huán)節(jié)均可在BIM模型上進行演示，保證了這一教學(xué)手段的可行性和準確性。

3.基于BIM技術(shù)的土木工程專業(yè)實踐教學(xué)體系規(guī)劃及構(gòu)建方案

目前，高校土木工程專業(yè)實踐教學(xué)體系中引入BIM技術(shù)比較少，現(xiàn)在正處于良好的發(fā)展階段，我校定位于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，從長遠發(fā)展角度考慮，適時引入BIM技術(shù)，有助于學(xué)生實踐技能的培養(yǎng)創(chuàng)新，基于此，計劃在新的專業(yè)培養(yǎng)計劃中進行有益的探索與實踐。重點從以下幾個方面進行規(guī)劃和建設(shè)：

3.1將BIM技術(shù)相關(guān)內(nèi)容逐步引入專業(yè)課程教學(xué)

根據(jù)各高校人才培養(yǎng)方案不同，BIM技術(shù)的學(xué)習(xí)可先滲透到土木工程專業(yè)相關(guān)專業(yè)課程中，使每個學(xué)期相關(guān)課程都安排有BIM教學(xué)內(nèi)容（見表1）。課程深度可在大體分為基本課程和提高課程，BIM基本課程針對大學(xué)一年級和二年級的學(xué)生開設(shè)，主要介紹BIM的發(fā)展歷程和工程應(yīng)用。學(xué)生對BIM知識體系有一個全面基礎(chǔ)的認知。BIM提高課程主要面向大學(xué)三年級和四年級的學(xué)生開設(shè)[3]。學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識時能夠有一個循序漸近的引入過程，如組建BIM課程教學(xué)小組[4]，溝通協(xié)調(diào)相關(guān)任課老師的授課內(nèi)容，植入部分BIM技術(shù)的內(nèi)容以及建筑信息模型基本層面的知識。

表1 土木工程專業(yè)的BIM課程體系

學(xué)年 主要課程 BIM內(nèi)容深度 選/必修 組織方式

第一學(xué)年 土木工程概論 3D 必修 課堂教學(xué)

工程制圖 3D 必修 課堂、上機操作

第二學(xué)年 房屋建筑學(xué) 3D 必修 課堂、上機操作

建筑材料 3D 必修 課堂教學(xué)

建筑結(jié)構(gòu) 3D 必修 課堂教學(xué)

第三學(xué)年 建筑施工 3D 必修 課堂教學(xué)

基礎(chǔ)工程 3D 必修 課堂教學(xué)

工程項目管理 3D、4D、5D 必修 課堂、上機操作

BIM技術(shù) 3 D 選修 課堂、上機、專家講座

第四學(xué)年 BIM軟件及應(yīng)用 3D、4D、5D 選修 課堂、上機、專家講座

畢業(yè)設(shè)計 3D、4D、5D 必修 上機操作

在BIM的教學(xué)過程中，目前部分高校主要采取三種課程組織方式：（1）課堂教學(xué)。屬于傳統(tǒng)的教學(xué)方式。講授的主要內(nèi)容包括：BIM技術(shù)的內(nèi)涵、模型構(gòu)建、建筑信息存貯、進度計劃編制、造價控制與管理等。（2）上機軟件操作。BIM重視強調(diào)知識的應(yīng)用，實踐性更強，在具體的授課過程中，重要的BIM知識點應(yīng)該設(shè)置相應(yīng)的上機試驗內(nèi)容，學(xué)生通過應(yīng)用BIM軟件來解決工程中遇到的實際問題。BIM的上機軟件操作主要有：工程量計算、工程造價計算、進度計劃編制、施工環(huán)節(jié)模擬、造價控制與分析等。此外，可以通過跨專業(yè)的、有針對性的BIM課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計，提高學(xué)生動手實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)。（3）工程建設(shè)行業(yè)專家講座。專家講座能夠為土木工程專業(yè)BIM教學(xué)提供新的視角，通過講授BIM的發(fā)展前沿、BIM的虛擬管理等專題講座，學(xué)生可以了解BIM最新的工程應(yīng)用及對建筑業(yè)發(fā)展的影響等，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和應(yīng)用BIM的興趣，使學(xué)生進一步明確學(xué)習(xí)BIM的目標(biāo)，BIM課程的三種組織方式是相互關(guān)聯(lián)、相互促進的，通過三種教授方式的有機搭配，顯著提高BIM 教學(xué)及應(yīng)用的效果。另外，在設(shè)置BIM技術(shù)講授內(nèi)容時，必須首先立足于現(xiàn)有的專業(yè)課程。

3.2可將BIM技術(shù)作為一門獨立實踐教學(xué)課程

學(xué)校土木工程專業(yè)圍繞BIM技術(shù)的推廣應(yīng)用，可單獨開設(shè)一門課程來講授，至于課程選擇必修還是選修，可根據(jù)學(xué)校的具體情況來設(shè)定。對課程的內(nèi)容可分兩個階段來設(shè)計，第一階段是BIM的基礎(chǔ)教學(xué)，主要講授BIM相關(guān)軟件界面及基本原理、梁柱等基本構(gòu)件的繪制、工程管線模型的搭建等，旨在讓學(xué)生熟悉BIM軟件操作方法，可進行簡單的基礎(chǔ)建模，另一階段主要集中在BIM軟件功能的延伸教學(xué)上，對BIM的提高訓(xùn)練，結(jié)合前面學(xué)習(xí)的BIM建模，加上成本管理和項目管理的知識，繼而由3-D延伸至4-D、5-D層面，這樣學(xué)生就能對BIM軟件有一個簡單系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。對于該課程的考核，可以采取平時考核和期末考核相結(jié)合的方式，平時考核加強對學(xué)生平時所學(xué)每一部分知識的考察和督促，期末考核可以安排學(xué)生做一個小的項目，以期考查學(xué)生對這部分知識的綜合應(yīng)用能力。由于這門課程或技術(shù)的應(yīng)用前景較好，建議學(xué)?？梢詫⑦@門課程的考核與學(xué)生考證相結(jié)合，目前在這一領(lǐng)域可考取建筑信息模型職業(yè)資格水平證書，學(xué)生查以從初級開始準備。

3.3適時開設(shè)與BIM技術(shù)應(yīng)用相關(guān)的專家講座

具有豐富實踐經(jīng)驗的BIM行業(yè)專家，能夠為土木工程專業(yè)的BIM教學(xué)提供新的視角、補充新的知識。BIM課程教學(xué)過程中，如果能夠用盡可能多的真實案例，實現(xiàn)項目的從設(shè)計、施工、造價計算、進度計劃、成本管理的全過程仿真模擬，將能加強學(xué)生對BIM技術(shù)知識的理解，提高實踐動手能力。近年來，學(xué)校邀請業(yè)界專家學(xué)者所作的報告主要涉及大型公共項目施工現(xiàn)場管理、高層住宅項目設(shè)計與施工管理、大型商業(yè)單體設(shè)計管理等，通過對這些專業(yè)報告的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對這一領(lǐng)域的前沿知識有了更加深入的了解，同時學(xué)校也邀建設(shè)工程行政管理部門的管理人員來校做講座，使學(xué)生及時了解國家在工程建設(shè)領(lǐng)域的一些推廣政策及要求，對畢業(yè)生今后較好的從業(yè)提供了必要的指導(dǎo)。

3.4加強專業(yè)師資培養(yǎng)和教學(xué)環(huán)境改進

為做好建筑信息模型課程方面的教學(xué)改革，首先要提供一個適宜的教學(xué)平臺。鑒于此，學(xué)校近年來加強了青年師資的培養(yǎng)和儀器設(shè)備的投入。一方面，學(xué)校重視BIM專業(yè)師資的培養(yǎng)，先后到省內(nèi)外高校及培訓(xùn)機構(gòu)調(diào)研和學(xué)習(xí)，不定期參加全國層面的BIM學(xué)術(shù)交流會及BIM應(yīng)用技術(shù)培訓(xùn)和講座，及時領(lǐng)會前沿知識，積極參加BIM師資培訓(xùn)，使更多的專業(yè)教師能夠掌握這個工具；另一方面，不斷改進實驗教學(xué)環(huán)境，配備高性能計算機和相應(yīng)的BIM軟件，目前主要有Revit，Graphisoft等，利用BIM相關(guān)軟件實現(xiàn)數(shù)字化工程設(shè)計和虛擬施工、調(diào)試及運行，BIM軟件更加適合對工程施工建造進行虛擬仿真，借助這一技術(shù)，學(xué)校土木工程專業(yè)整合并建立了工程仿真模擬實踐教學(xué)平臺，學(xué)生通過此平臺，并充分利用BIM軟件，實現(xiàn)對土木工程關(guān)鍵施工過程模擬動畫，收到了較好的工程模擬仿真效果。專業(yè)教師利用這一平臺對真實的項目進行虛擬設(shè)計，與此同時，通過安排學(xué)生操作，使其真正接觸到工程實施過程中可能出現(xiàn)的問題、借助BIM技術(shù)提出行之有效的解決措施。

3.5加大培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力

高校土木專業(yè)引入并推廣BIM知識體系，目的是對學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)，實現(xiàn)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。所以，在教學(xué)實施中，積極鼓勵土木工程、工程管理、工程造價專業(yè)學(xué)生自主學(xué)習(xí)BIM知識及相關(guān)軟件，同時借助教師有關(guān)課題帶動學(xué)生實踐，此外，專業(yè)教師指導(dǎo)學(xué)生積極參加相關(guān)BIM技能大賽也是很好的方式。由于BIM是在我國高校屬于新生事物，相關(guān)專業(yè)的研究剛剛起步，全國范圍的學(xué)生競賽主要在兩個方面：大學(xué)生工程項目管理沙盤[5]比賽和建筑信息模型（BIM）技術(shù)應(yīng)用比賽。工程項目管理沙盤模擬一定程度上克服了學(xué)生對工程項目管理實踐環(huán)節(jié)認識較為抽象和模糊的現(xiàn)象，一定程度上改善了學(xué)生對這部分知識的認知效果。BIM技術(shù)應(yīng)用比賽主要側(cè)重學(xué)生BIM軟件技能的掌握，主要包括六塊技能內(nèi)容，分別是建筑設(shè)計、綠色建筑分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計、設(shè)備設(shè)計、三維算量與清單計價、項目管理與投標(biāo)，通過參加BIM技術(shù)應(yīng)用比賽對提升學(xué)生BIM有很大的促進作用。今年省內(nèi)組織開展了首屆大學(xué)生建筑信息模型大賽，也是一個新的開端，學(xué)校積極組織學(xué)生訓(xùn)練，在比賽中取得了綜合和單項一等獎的優(yōu)異成績，這也說明有了這樣的一個平臺，加之教師的專業(yè)引導(dǎo)，對學(xué)生在創(chuàng)新能力培養(yǎng)將會收到較好的效果。

4結(jié)語

建筑信息模型技術(shù)作為建筑行業(yè)的新興技術(shù)，在降低建造成本，提高建造效率方面發(fā)揮了巨大的作用，建設(shè)工程領(lǐng)域?qū)邆銪IM技術(shù)的專業(yè)人才的需求不斷加大，對專業(yè)人才的培養(yǎng)提出了更高的要求，高校作為專業(yè)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)基地，更應(yīng)在BIM技術(shù)方面加強應(yīng)用研究，適應(yīng)工程建設(shè)行業(yè)的發(fā)展，及時調(diào)整和創(chuàng)新，逐步建立起基于BIM技術(shù)的科學(xué)完善的實踐教學(xué)培養(yǎng)體系，使專業(yè)人才培養(yǎng)更加適應(yīng)現(xiàn)階段行業(yè)發(fā)展的需求。

參考文獻

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5.劉成.基于BIM的工程項目管理沙盤模擬實踐教學(xué)研究[J]，實驗室研究與探索，2012，31（10）.

作者簡介：

李楠（1977-），博士，講師，主要從事土木工程仿真模擬實驗教學(xué)方面研究。

基金資助：

山東省教學(xué)改革研究項目“工程仿真模擬實踐教學(xué)平臺”（（No.2012248）