王 松

（河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450000）

基于協(xié)同創(chuàng)新和產(chǎn)教融合模式下的特色教材的研究與實(shí)踐
——以《建筑設(shè)備工程BIM技術(shù)應(yīng)用》為例

王 松

（河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450000）

協(xié)同創(chuàng)新和產(chǎn)教融合是深化職業(yè)教育教學(xué)改革的關(guān)鍵，編寫具有這一特色的教材是實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)的重要措施。本文著重介紹了《建筑設(shè)備工程BIM技術(shù)應(yīng)用》特色教材對(duì)豐富建筑設(shè)備各專業(yè)教學(xué)、提高學(xué)生興趣起到了很大的作用，通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，提升了學(xué)生的能力，滿足了社會(huì)需求。

建筑設(shè)備；BIM；職業(yè)教育

1 引言

實(shí)現(xiàn)協(xié)同創(chuàng)新和深化產(chǎn)教融合，要進(jìn)行職業(yè)教育教學(xué)改革。而教材建設(shè)是職業(yè)教育教學(xué)改革的基礎(chǔ)，是教學(xué)的重要資源，是教學(xué)內(nèi)容的主要載體。專業(yè)優(yōu)化設(shè)置、課程體系建設(shè)，都需要通過教材建設(shè)來實(shí)現(xiàn)。2015年5月國(guó)務(wù)院辦公廳《關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見》（國(guó)辦發(fā)【2015】36號(hào)），把高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革提升為國(guó)家戰(zhàn)略，促進(jìn)高等教育與科技、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展緊密結(jié)合，積累建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家所需戰(zhàn)略性人力資本。2015年7月為貫徹落實(shí)全國(guó)職業(yè)教育工作會(huì)議精神和《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》（國(guó)發(fā)【2014】19號(hào)）要求，深化職業(yè)教育教學(xué)改革，全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，突出強(qiáng)調(diào)要推進(jìn)深度產(chǎn)教融合。推進(jìn)專業(yè)教學(xué)緊貼技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)實(shí)際，調(diào)整課程結(jié)構(gòu)，更新課程內(nèi)容，深化多種模式的課程改革。同時(shí)國(guó)家和地方各級(jí)政府也在大力推動(dòng)BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域的發(fā)展。

我院構(gòu)架了建筑設(shè)備專業(yè)群，涵蓋了建筑設(shè)備工程技術(shù)專業(yè)、建筑電氣工程技術(shù)專業(yè)、給排水工程技術(shù)專業(yè)、供暖通風(fēng)與空調(diào)工程專業(yè)、樓宇智能化技術(shù)專業(yè)、消防工程技術(shù)專業(yè)、物業(yè)設(shè)施管理專業(yè)等。由于建筑設(shè)備類管道數(shù)量多、類型復(fù)雜、節(jié)點(diǎn)多、施工難度大，教師在進(jìn)行授課時(shí)比較困難，簡(jiǎn)單的圖片也難以表達(dá)，所以有必要開發(fā)一門教材解決以上難題。

同時(shí)我院建立了數(shù)百臺(tái)的云機(jī)房，購(gòu)買安裝了BIM正版軟件，經(jīng)過數(shù)年的培訓(xùn)努力，擁有各專業(yè)BIM培訓(xùn)講師，這些都為BIM課程的開設(shè)奠定了有利的基礎(chǔ)，所以我們和其他院校、百川偉業(yè)（天津）建筑科技股份有限公司、浙江東南建筑設(shè)計(jì)有限公司等單位合作，共同開發(fā)了基于實(shí)際工程案例的建筑設(shè)備工程BIM技術(shù)應(yīng)用、建筑工程BIM技術(shù)應(yīng)用等系列教材。

2 BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是在CAD等技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多維模型信息集成技術(shù)，是對(duì)建筑工程物理特征和功能特性信息的數(shù)字化承載和可視化表達(dá)。BIM能夠應(yīng)用于工程項(xiàng)目的規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等各個(gè)階段，實(shí)現(xiàn)建筑全生命周期內(nèi)各參與方在同一多維建筑信息模型基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)共享。為項(xiàng)目全過程的方案優(yōu)化和科學(xué)決策提供依據(jù)，支持各專業(yè)協(xié)同工作、項(xiàng)目的虛擬建造和精細(xì)化管理，為建筑業(yè)的提質(zhì)增效、節(jié)能環(huán)保創(chuàng)造條件。如圖1所示為BIM模型與CAD圖紙的比較，表1為BIM主要軟件及其特點(diǎn)。

建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化呼喚BIM技術(shù)人才的快速成長(zhǎng)，因此，將BIM技術(shù)融入到高職建筑設(shè)備類各專業(yè)，培養(yǎng)一批具有創(chuàng)新意識(shí)、掌握創(chuàng)新工具的新型工程技術(shù)人才，這不僅為教學(xué)改革提供了新思路，同時(shí)也順應(yīng)了行業(yè)市場(chǎng)需求和發(fā)展，經(jīng)濟(jì)新常態(tài)為探索BIM技術(shù)在教育領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用提供了一個(gè)很好的契機(jī)。

圖1 BIM模型與CAD圖紙的比較

表1 BIM主要軟件及其特點(diǎn)

3 本教材特色

本書使用Revit 2014作為建模軟件，采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，以案例做引導(dǎo)，把機(jī)電各專業(yè)細(xì)分為一個(gè)個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)施，“以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”，強(qiáng)調(diào)學(xué)生人人主動(dòng)參與項(xiàng)目過程的設(shè)計(jì)、開發(fā)和動(dòng)手操作，讓學(xué)生能夠在獨(dú)立完成項(xiàng)目的過程中發(fā)現(xiàn)知識(shí)，并且解決問題，從而提高動(dòng)手實(shí)踐操作技能。

采用十個(gè)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，分為BIM技術(shù)引入、建筑工程模型創(chuàng)建、通風(fēng)系統(tǒng)工程模型創(chuàng)建、暖通水系統(tǒng)模型創(chuàng)建、建筑給排水模型創(chuàng)建、建筑電氣照明系統(tǒng)模型創(chuàng)建、管線綜合與碰撞檢查、族的基本概念和創(chuàng)建、協(xié)同工作、Navisworks功能介紹等，每個(gè)部分使用工程圖紙為案例，采用案例驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，并結(jié)合專業(yè)課程的介紹，做到建模過程學(xué)專業(yè)知識(shí)，學(xué)專業(yè)知識(shí)同時(shí)增強(qiáng)建模能力，這些都有助于培養(yǎng)學(xué)生BIM技術(shù)綜合應(yīng)用的能力發(fā)展。

在專業(yè)建設(shè)和課程體系建設(shè)上，結(jié)合建筑設(shè)備類專業(yè)特點(diǎn)，構(gòu)建基于BIM系列教材為基礎(chǔ)，融合專業(yè)課程，相互融會(huì)貫通，協(xié)調(diào)發(fā)展，分述如下。

3.1 建筑設(shè)備與識(shí)圖課程+建筑設(shè)備工程BIM技術(shù)應(yīng)用

建筑設(shè)備類專業(yè)多，課程多，建筑設(shè)備與識(shí)圖作為一門普及課程，學(xué)生對(duì)本專業(yè)之外的知識(shí)難以理解，所以將BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑設(shè)備與識(shí)圖課程中，借助三維可視化的模型，更易于理解專業(yè)知識(shí)，加深對(duì)施工圖紙的理解。

3.2 建筑設(shè)備類專業(yè)理論課程+建筑設(shè)備工程BIM技術(shù)應(yīng)用

目前，建筑、暖通、給排水、消防、強(qiáng)弱電等各專業(yè)工程由于受施工現(xiàn)場(chǎng)、專業(yè)協(xié)調(diào)、技術(shù)差異等因素的影響，存在諸多難以預(yù)見的問題。通過BIM軟件的可視化，可以進(jìn)行多專業(yè)碰撞檢查和精確預(yù)留預(yù)埋，從而大大增強(qiáng)了學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。

3.3 建筑設(shè)備類施工技術(shù)課程+建筑設(shè)備工程BIM技術(shù)應(yīng)用

建筑設(shè)備類施工技術(shù)課程的主要任務(wù)是使學(xué)生熟悉和掌握施工流程和特點(diǎn)，掌握施工各工種之間的技術(shù)、施工的工藝原理以及施工組織。借助BIM軟件，建筑設(shè)備類施工課程可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)“教師就是企業(yè)的項(xiàng)目經(jīng)理，學(xué)生就是企業(yè)的員工”的環(huán)境模擬。利用BIM4D模型（形成X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸+時(shí)間軸的4維模型）進(jìn)行虛擬建造，對(duì)施工過程進(jìn)行預(yù)模擬，包括施工場(chǎng)地的布置、施工現(xiàn)場(chǎng)配合、竣工模型交付等，形象直觀地提供建設(shè)相關(guān)各方的協(xié)調(diào)溝通、施工組織模擬、施工進(jìn)度模擬。通過BIM施工管理軟件，動(dòng)態(tài)模擬施工階段過程施工工藝，將多種施工及工藝方案的可實(shí)施性進(jìn)行比較，提升學(xué)生對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)各施工區(qū)域的了解，確保施工進(jìn)度，優(yōu)化施工方案。

3.4 安裝工程計(jì)量與計(jì)價(jià)課程+建筑設(shè)備工程BIM技術(shù)應(yīng)用

安裝工程計(jì)量與計(jì)價(jià)課程是高職建筑設(shè)備類專業(yè)的主干課程，主要培養(yǎng)學(xué)生給排水、消防、采暖、燃?xì)?、通風(fēng)空調(diào)、刷油絕熱、電氣安裝等工程的識(shí)圖、工程量計(jì)算、工程量清單計(jì)價(jià)能力。資源及成本計(jì)劃控制是安裝工程計(jì)量與計(jì)價(jià)的重要部分，基于BIM技術(shù)的成本控制需建立5D建筑信息模型，也就是在4D基礎(chǔ)上集成清單定額等就是5D，利用BIM5D建筑信息模型，學(xué)生在進(jìn)行虛擬建造的同時(shí)又能夠?qū)?yīng)施工階段自動(dòng)生成各施工階段的人工、材料、機(jī)械等的需用量，從而建立資源需求量計(jì)劃等。同時(shí)，根據(jù)工程進(jìn)度，利用5D模型自動(dòng)計(jì)算完成月度工程報(bào)量。在施工過程中，及時(shí)將材料消耗、機(jī)械結(jié)算及勞務(wù)分包的實(shí)際支出進(jìn)行統(tǒng)計(jì)核算，將實(shí)際成本、預(yù)算成本、合同收入進(jìn)行三算對(duì)比分析，從而有針對(duì)性地采取措施，有效實(shí)現(xiàn)成本動(dòng)態(tài)分析控制。

4 教材解決主要難題

4.1 管線綜合應(yīng)用和碰撞檢查

不同專業(yè)、不同系統(tǒng)之間的錯(cuò)漏碰缺將嚴(yán)重影響到施工進(jìn)程和成本。一般情況下，CAD二維圖紙往往不能全面反映個(gè)體、各專業(yè)、各系統(tǒng)之間碰撞的可能，因此我們可以利用BIM的可視化功能進(jìn)行管線的碰撞檢測(cè)，將碰撞點(diǎn)盡早地反饋給設(shè)計(jì)人員，為實(shí)際解決問題提供信息參考，在第一時(shí)間盡量減少現(xiàn)場(chǎng)的管線碰撞和返工現(xiàn)象，以最實(shí)際的方式體現(xiàn)降本增效，踐行低碳施工的理念。

4.1.1 下圖的碰撞中橙色管道為噴淋管；紅色管道為消火栓管；綠色管道為生活給水管。碰撞原因?yàn)楣艿琅c風(fēng)管標(biāo)高有交叉導(dǎo)致碰撞。如下圖2為管線發(fā)生了碰撞，圖3為碰撞解決后。

圖2 管線碰撞

圖3 碰撞解決后

一般來說，如果項(xiàng)目管線復(fù)雜，遵循以下原則：

（1）盡量利用梁內(nèi)空間：梁與梁之間會(huì)有一定空隙，一般管線上下翻位置設(shè)置于此處以保證管線下方的凈空。

（2）有壓管避讓無壓管：無壓管一般為重力排水管，因?yàn)樵O(shè)置了坡度并且無法上下翻，所以在進(jìn)行管線修改時(shí)必須優(yōu)先考慮無壓管，因此當(dāng)有壓管和無壓管碰撞時(shí)，應(yīng)首先考慮更改有壓管的標(biāo)高。

（3）小管徑管道避讓大管徑管道，冷水管避讓熱水管。

4.1.2 圖4存在的問題：1.消火栓管道與風(fēng)管碰撞，橋架與風(fēng)管碰撞，且橋架與消火栓位置重疊；2.消火栓管與噴淋管與風(fēng)管碰撞；3.消火栓管道與梁碰撞。

解決方法如圖5所示：1.橋架往右側(cè)移動(dòng)與消火栓管道并行，消火栓管上翻避讓風(fēng)管，橋架下翻避讓風(fēng)管以及上側(cè)橋架；2.消火栓管與噴淋管上翻避開風(fēng)管，橋架分兩部分略微偏移為管道上下翻提供空間，其中一段橋架上翻避開水管；3.降低消火栓管的標(biāo)高。為了管線的整齊美觀可將各類管線的上下翻進(jìn)行對(duì)齊，并將水管與橋架分別排列避免交叉。

圖4 管線碰撞

圖5 碰撞解決后

4.2 協(xié)同工作

BIM的協(xié)同工作，不僅有助于專業(yè)知識(shí)的提高，更有助于培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)精神，提高協(xié)調(diào)能力，相互認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度。協(xié)同設(shè)計(jì)可以提高繪圖效率，隨著建筑功能性要求的增強(qiáng)，需要參與的專業(yè)種類也越來越多。在運(yùn)用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)過程中，協(xié)同設(shè)計(jì)更加直觀，降低了專業(yè)之間的行業(yè)門檻，提高溝通效率。在Revit軟件中按照寫作方式不同可以分為使用工作集協(xié)作和使用鏈接協(xié)作。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，開發(fā)基于協(xié)同創(chuàng)新和產(chǎn)教融合的特色教材，建筑設(shè)備工程BIM技術(shù)應(yīng)用教材是人才培養(yǎng)模式的改革的基礎(chǔ)，是建筑施工企業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展對(duì)高職建筑設(shè)備工程技術(shù)各專業(yè)提出的必然要求。BIM作為應(yīng)用于建設(shè)領(lǐng)域的一項(xiàng)新技術(shù)，是未來建設(shè)領(lǐng)域技術(shù)應(yīng)用的大趨勢(shì)。作為培養(yǎng)技能型人才、應(yīng)用型人才的高職建筑設(shè)備類專業(yè)必須緊跟市場(chǎng)導(dǎo)向，積極開設(shè)BIM課程，提升學(xué)生專業(yè)技術(shù)能力、為建筑業(yè)輸送合格的專業(yè)人才，從而推進(jìn)我國(guó)建筑業(yè)信息化的健康發(fā)展。

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2017-08-22