孫明

[摘 要]畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)生在本科階段的最后一項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)，其在教學(xué)體系中起著理論聯(lián)系實(shí)際的樞紐作用。針對(duì)應(yīng)用型高校土木工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，提出將大四開(kāi)始的畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容分解到大二和大三的相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程與課程設(shè)計(jì)中，通過(guò)不同專(zhuān)業(yè)課程對(duì)BIM軟件的運(yùn)用，以畢業(yè)設(shè)計(jì)為導(dǎo)向，讓教學(xué)內(nèi)容具有連貫性和繼承性，從而提升日常教學(xué)質(zhì)量和畢業(yè)設(shè)計(jì)水平。

[關(guān)鍵詞]畢業(yè)設(shè)計(jì)；BIM；應(yīng)用型；土木工程

[中圖分類(lèi)號(hào)] G451.2 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2017）09-0048-03

在國(guó)家教育部貫徹落實(shí)《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》和《國(guó)家中長(zhǎng)期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》，提出“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”之后，各高校都對(duì)人才培養(yǎng)方案和專(zhuān)業(yè)教學(xué)體系進(jìn)行了大刀闊斧的改革。畢業(yè)設(shè)計(jì)是高校本科人才培養(yǎng)計(jì)劃中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。[1]對(duì)于工程應(yīng)用性和工程實(shí)踐性很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)而言，畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量體現(xiàn)了學(xué)校的教學(xué)水平、教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)的能力[2][3]，直接展示了各高?！白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計(jì)劃”的培養(yǎng)成果，是專(zhuān)業(yè)建設(shè)中不可忽視的重要環(huán)節(jié)。

一、土木工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)現(xiàn)存問(wèn)題

畢業(yè)設(shè)計(jì)作為高等學(xué)校培養(yǎng)本科生的最后一個(gè)關(guān)鍵階段，是高校理工科各專(zhuān)業(yè)實(shí)現(xiàn)其培養(yǎng)目標(biāo)的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，對(duì)強(qiáng)化學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí)、科學(xué)研究的基本訓(xùn)練、提高學(xué)生科研和工程實(shí)踐能力具有不可替代的作用。[4]應(yīng)用型高校土木工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生在本科畢業(yè)后大都會(huì)走向工程一線(xiàn)，畢業(yè)設(shè)計(jì)作為他們?cè)诖髮W(xué)的最后一項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)，是總結(jié)、提高自身理論素養(yǎng)，訓(xùn)練工程素質(zhì)，理論聯(lián)系實(shí)際的樞紐。但是目前在應(yīng)用型高校的土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì)中還存在一些問(wèn)題。

（一）設(shè)計(jì)題目與工程實(shí)踐脫節(jié)

土木工程本科畢業(yè)設(shè)計(jì)選題一般分為房屋建筑、道路橋梁、巖土工程三個(gè)方向，內(nèi)容以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主。而應(yīng)用型高校學(xué)生本科畢業(yè)后多數(shù)都在施工、監(jiān)理、勘測(cè)、造價(jià)單位擔(dān)任施工管理、測(cè)繪勘察、造價(jià)計(jì)算等一線(xiàn)工作，工作內(nèi)容與畢業(yè)設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)性小，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)積極性。大多數(shù)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)選題相同或者類(lèi)似，這無(wú)法發(fā)揮學(xué)生獨(dú)立思考的優(yōu)勢(shì)，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。[5]

（二）學(xué)生基礎(chǔ)薄弱

由于應(yīng)用型高校的學(xué)生在入校時(shí)基礎(chǔ)較差，其就業(yè)導(dǎo)向和心理預(yù)期的就業(yè)崗位都是施工和造價(jià)崗位，他們對(duì)日常課程中設(shè)計(jì)類(lèi)專(zhuān)業(yè)課和理論性強(qiáng)的課程重視程度不夠。由于土木工程專(zhuān)業(yè)課程數(shù)量多、內(nèi)容雜，學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)的掌握比較分散、模糊，學(xué)生僅憑在課堂上所學(xué)的知識(shí)很難對(duì)工程設(shè)計(jì)有整體把握。[6]這導(dǎo)致學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中抄襲和造假，很多學(xué)生從網(wǎng)上下載他人的畢業(yè)設(shè)計(jì)，或者在設(shè)計(jì)過(guò)程中編造數(shù)據(jù)，沒(méi)有用心進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算，這使得畢業(yè)設(shè)計(jì)失去鍛煉意義。

（三）畢業(yè)設(shè)計(jì)安排不合理

土木工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)安排在大學(xué)第四年，學(xué)生在大四第一個(gè)學(xué)期要學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課，剩余的時(shí)間需要找工作，很難安心做設(shè)計(jì)。在大四第二學(xué)期，找到工作的學(xué)生需要去單位實(shí)習(xí)，沒(méi)有找到工作的學(xué)生也要參加畢業(yè)實(shí)習(xí)。土木工程項(xiàng)目的特點(diǎn)就是持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，不論房屋建筑還是道路橋梁項(xiàng)目，工期都是按年計(jì)算，用人單位接納學(xué)生實(shí)習(xí)的目的要么是培養(yǎng)學(xué)生以后為自己所用，要么是直接讓學(xué)生從事基礎(chǔ)工作，彌補(bǔ)低級(jí)技術(shù)人員的空缺，學(xué)生在企業(yè)的實(shí)習(xí)期往往不低于六個(gè)月。學(xué)生為了獲取就業(yè)優(yōu)勢(shì)，也愿意前往企業(yè)實(shí)習(xí)。但是由于應(yīng)用型高校的學(xué)生很難進(jìn)入設(shè)計(jì)單位，無(wú)法自主選題，畢業(yè)設(shè)計(jì)題目多為各指導(dǎo)教師模仿工程實(shí)際問(wèn)題簡(jiǎn)化而來(lái)，并非來(lái)源于已完工的實(shí)體工程。加之學(xué)生的認(rèn)知還停留在理論層面，對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路不熟悉，因此，這樣的畢業(yè)設(shè)計(jì)選題很難與工程實(shí)際緊密結(jié)合。[7]由于學(xué)生長(zhǎng)期不在學(xué)校，教師無(wú)法進(jìn)行有效指導(dǎo)，這導(dǎo)致很多學(xué)生都是畢業(yè)答辯前從單位請(qǐng)幾個(gè)星期的假回到學(xué)校趕做畢業(yè)設(shè)計(jì)，這樣的畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量沒(méi)有保障。

二、基于BIM的畢業(yè)設(shè)計(jì)全過(guò)程改革

隨著B(niǎo)IM（建筑信息模型）技術(shù)在建筑業(yè)的興起，各高校土木工程專(zhuān)業(yè)課程體系圍繞BIM開(kāi)展了新一輪課程體系改革，這為解決畢業(yè)設(shè)計(jì)現(xiàn)存問(wèn)題，進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)改革提供了新的思路。

（一）BIM概述

BIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，是對(duì)工程項(xiàng)目相關(guān)信息的詳盡表達(dá)。[8]BIM技術(shù)直接建立三維立體模型，再根據(jù)立體模型生成平面圖，軟件使用者在交互界面的每一個(gè)操作都能同時(shí)影響二維圖形與三維模型。模型建立后再引入時(shí)間的概念，構(gòu)成4D模型可以模擬施工進(jìn)度與施工過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程的綜合管理。[9]

BIM概念的推出引發(fā)了全球建筑業(yè)的技術(shù)革命，同時(shí)也引起了我國(guó)對(duì)建筑行業(yè)的重視。2015年6月住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)了推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用指導(dǎo)意見(jiàn)的通知（建質(zhì)函[2015]159號(hào)）[10]，要求到2020年末勘察設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)集成應(yīng)用BIM的項(xiàng)目在國(guó)有資金投資為主的大中型建筑和申報(bào)綠色建筑的公共建筑及綠色生態(tài)示范小區(qū)中比率達(dá)到90%。

我國(guó)高等院校都在積極探索將BIM技術(shù)融入課程的教學(xué)改革?，F(xiàn)在教學(xué)中最常用的方法就是將課程中的書(shū)面文字轉(zhuǎn)換為生動(dòng)立體的可交互式施工現(xiàn)場(chǎng)模擬場(chǎng)景[11]，在實(shí)踐教學(xué)中讓學(xué)生通過(guò)可視化的三維立體建筑信息模型，對(duì)建筑設(shè)計(jì)過(guò)程及施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境產(chǎn)生直接深刻的感性認(rèn)識(shí)。[12]

（二）畢業(yè)設(shè)計(jì)與教學(xué)體系的融合

土木工程專(zhuān)業(yè)房屋建筑方向畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩部分。建筑設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括總平面圖和建筑施工圖，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)施工圖和計(jì)算書(shū)。計(jì)算書(shū)中需有建筑設(shè)計(jì)的概述和手算一榀框架的詳細(xì)內(nèi)容，包括梁、柱、樓板、樓梯、基礎(chǔ)等承重構(gòu)件的設(shè)計(jì)，以及手工計(jì)算結(jié)果與計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果的對(duì)比分析。畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)分解后，可以在畢業(yè)設(shè)計(jì)中添加更多與學(xué)生未來(lái)工作相關(guān)的內(nèi)容。endprint

在BIM技術(shù)全面應(yīng)用于土木工程專(zhuān)業(yè)課程的背景下，考慮到畢業(yè)設(shè)計(jì)安排在大四導(dǎo)致的時(shí)間沖突問(wèn)題，可以將畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)分解到相關(guān)的專(zhuān)業(yè)課程中，以畢業(yè)設(shè)計(jì)為驅(qū)動(dòng)，將學(xué)生一步步引入到未來(lái)的就業(yè)方向中?，F(xiàn)以房屋建筑方向?yàn)槔ㄟ^(guò)圖1展示畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)分解后的流程圖。

原有教學(xué)體系各專(zhuān)業(yè)課因?yàn)锽IM技術(shù)的引入需要進(jìn)行全面改革，為畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)分解布置到各學(xué)期專(zhuān)業(yè)課程中提供有利條件。在BIM技術(shù)融入課程體系的同時(shí)，將畢業(yè)設(shè)計(jì)分解為多個(gè)任務(wù)添加到學(xué)生的日常學(xué)習(xí)任務(wù)中，這與傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)模式大相徑庭，因此需要通過(guò)教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行驗(yàn)證與完善?，F(xiàn)以湖南科技學(xué)院土木工程專(zhuān)業(yè)房屋建筑方向2012級(jí)為例，探索畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)合BIM技術(shù)融入教學(xué)體系的實(shí)施途徑。

（三）改革實(shí)踐探索

湖南科技學(xué)院作為一所應(yīng)用型公辦地方本科高校，從2013年開(kāi)始將BIM技術(shù)引入土木工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)體系中?？紤]到教學(xué)進(jìn)度與學(xué)生的能力，我們將2012級(jí)學(xué)生劃分專(zhuān)業(yè)方向，對(duì)房屋建筑方向的學(xué)生，在他們進(jìn)入大學(xué)二年級(jí)之后布置畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。

畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)在大二第一學(xué)期的房屋建筑學(xué)課程上分發(fā)，學(xué)生先選擇自己設(shè)計(jì)的題目，并分組確定指導(dǎo)教師。為了保證設(shè)計(jì)與未來(lái)工作可以有效銜接并具備技術(shù)含量，設(shè)計(jì)題目分為住宅、教學(xué)樓、辦公樓、醫(yī)院、圖書(shū)館、商住樓等類(lèi)型，設(shè)計(jì)要求均為多層框架結(jié)構(gòu)。

由于土木工程學(xué)生在大二還沒(méi)有系統(tǒng)學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，因此設(shè)計(jì)初始階段的建筑方案需要指導(dǎo)教師評(píng)估結(jié)構(gòu)的合理性。當(dāng)房屋建筑學(xué)課程中平面設(shè)計(jì)內(nèi)容講授完后，任課教師指導(dǎo)學(xué)生使用BIM建模軟件Revit繪制平面建筑方案。在指導(dǎo)教師認(rèn)可建筑方案的合理性與可行性后，學(xué)生結(jié)合房屋建筑學(xué)課程上剖面和立面設(shè)計(jì)的知識(shí)，建立三維的建筑模型，在三維建筑模型周邊添加樹(shù)木、道路和周邊建筑簡(jiǎn)易模型，再以此為基礎(chǔ)繪制總平面圖，并生成建筑圖紙。

軟件自動(dòng)生成的圖紙往往存在大量錯(cuò)誤，不符合我國(guó)制圖規(guī)范要求，而學(xué)生雖然學(xué)習(xí)過(guò)制圖課程，但由于經(jīng)驗(yàn)欠缺，難以做到理論聯(lián)系實(shí)際。所以，首先房屋建筑學(xué)授課教師要在課程設(shè)計(jì)上向各班學(xué)生講解自動(dòng)生成圖紙的常見(jiàn)錯(cuò)誤和工程實(shí)踐中建筑施工圖的要求。然后由學(xué)生將圖紙修改后先交給畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師審閱，再把根據(jù)指導(dǎo)教師意見(jiàn)修改后的圖紙作為房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)作業(yè)交給任課教師批改。與傳統(tǒng)的房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)中教師收作業(yè)、判定成績(jī)后就結(jié)束課程的模式不同，任課教師在批改后還需將最終意見(jiàn)反饋給學(xué)生和指導(dǎo)教師，由指導(dǎo)教師監(jiān)督學(xué)生在最后的畢業(yè)設(shè)計(jì)中將建筑施工圖中存在的問(wèn)題改正。這樣學(xué)生在大學(xué)二就基本完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的建筑設(shè)計(jì)部分。建筑設(shè)計(jì)確定后，在大二其他專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)中，學(xué)生會(huì)主動(dòng)思考課程與當(dāng)前設(shè)計(jì)的聯(lián)系。

學(xué)生進(jìn)入大學(xué)三上學(xué)期后，可以以房屋建筑學(xué)設(shè)計(jì)的建筑模型為基礎(chǔ)，隨著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程的進(jìn)展，檢查自己的建筑設(shè)計(jì)是否合理。同時(shí)授課教師要教學(xué)生根據(jù)建筑施工圖和建筑模型，使用結(jié)構(gòu)分析軟件PKPM建立結(jié)構(gòu)模型并進(jìn)行計(jì)算分析，根據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果，繼續(xù)使用Revit調(diào)整BIM模型中的梁、柱、板尺寸數(shù)據(jù)，使其與結(jié)構(gòu)計(jì)算一致，并添加鋼筋和混凝土數(shù)據(jù)進(jìn)入模型，并繪制結(jié)構(gòu)施工圖。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的課程設(shè)計(jì)中，由授課教師指導(dǎo)學(xué)生在建筑模型中選取一榀框架進(jìn)行手工計(jì)算，并及時(shí)反饋計(jì)算中存在的問(wèn)題和錯(cuò)誤，讓學(xué)生在課程設(shè)計(jì)中予以改正。在學(xué)生結(jié)束課程設(shè)計(jì)后，畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師再指導(dǎo)學(xué)生對(duì)手算和計(jì)算機(jī)分析的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，讓學(xué)生思考結(jié)構(gòu)優(yōu)化的可行性，并督促學(xué)生將BIM模型與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果保持匹配。

大三下學(xué)期的專(zhuān)業(yè)課程與工程實(shí)踐聯(lián)系最緊密，此時(shí)畢業(yè)設(shè)計(jì)的建筑部分和結(jié)構(gòu)部分都已經(jīng)完成，學(xué)生可以將完整的BIM模型運(yùn)用于專(zhuān)業(yè)課程中，并在各專(zhuān)業(yè)課程教師的指導(dǎo)下，結(jié)合個(gè)人的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。在土木工程施工和工程監(jiān)理課程中，學(xué)生使用Navisworks模擬施工過(guò)程，安排施工進(jìn)度，檢查設(shè)計(jì)模型構(gòu)件是否存在碰撞沖突，進(jìn)而在課程設(shè)計(jì)中編寫(xiě)施工組織設(shè)計(jì)和監(jiān)理實(shí)施細(xì)則。在工程經(jīng)濟(jì)學(xué)課程上學(xué)生學(xué)習(xí)使用魯班、廣聯(lián)達(dá)等造價(jià)軟件，直接讀取BIM模型，這樣就可以自動(dòng)生成工程量，再套入軟件中的定額，就可得出工程造價(jià)，然后在課程設(shè)計(jì)中編制施工圖預(yù)算文件。

學(xué)生進(jìn)入大四后，由于設(shè)計(jì)的內(nèi)容已經(jīng)基本完成，這樣學(xué)生有充足的時(shí)間去找工作和實(shí)習(xí)。而且通過(guò)日常學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)掌握了畢業(yè)設(shè)計(jì)的流程與要點(diǎn)，指導(dǎo)教師可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)學(xué)生就業(yè)意向和實(shí)習(xí)崗位，安排學(xué)生選擇施工組織設(shè)計(jì)、監(jiān)理實(shí)施細(xì)則和施工圖預(yù)算中的一項(xiàng)添加到畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)中，并對(duì)計(jì)算書(shū)進(jìn)行批閱，形成一個(gè)完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)。學(xué)生在畢業(yè)實(shí)習(xí)中根據(jù)自己的切身體會(huì)，在指導(dǎo)教師的引導(dǎo)下，反思畢業(yè)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，對(duì)已經(jīng)完成的內(nèi)容進(jìn)行整合與深化，這能使他們的畢業(yè)設(shè)計(jì)更具有工程實(shí)踐價(jià)值。

當(dāng)2012級(jí)房屋建筑方向?qū)W生在2016年參與畢業(yè)答辯時(shí)，他們一個(gè)人完成的設(shè)計(jì)內(nèi)容相當(dāng)于往屆土木工程專(zhuān)業(yè)和工程管理專(zhuān)業(yè)兩個(gè)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，包含了一棟建筑的總平面圖、建筑施工圖、結(jié)構(gòu)施工圖、一榀框架手算計(jì)算書(shū)，以及施工組織設(shè)計(jì)或監(jiān)理實(shí)施細(xì)則或施工圖預(yù)算，設(shè)計(jì)完成度和正確率遠(yuǎn)高于往屆學(xué)生，整體成績(jī)良好率提升了30%。

三、結(jié)語(yǔ)

以畢業(yè)設(shè)計(jì)為導(dǎo)向，結(jié)合不同專(zhuān)業(yè)課程對(duì)BIM軟件的運(yùn)用，將畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容分解到相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程中完成，讓教學(xué)內(nèi)容具有連貫性和繼承性，能提升日常教學(xué)質(zhì)量和畢業(yè)設(shè)計(jì)水平，學(xué)生的日常學(xué)習(xí)可以有的放矢。如果在進(jìn)入大四之前就完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，大四學(xué)年學(xué)生就可以從容安排時(shí)間，這既提高了畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量，也增加了學(xué)生日常學(xué)習(xí)的積極性。這一改革方向貼合應(yīng)用型高校土木工程專(zhuān)業(yè)現(xiàn)狀，值得在未來(lái)繼續(xù)深入探索研究。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 王英，李文婷，朱美春. 土木工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中學(xué)生能力培養(yǎng)的探索與實(shí)踐[J].大學(xué)教育，2016（9）：135-136.

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[責(zé)任編輯：陳 明]endprint