張樹(shù)江+韓杰+畢德純

[摘 要]該研究對(duì)BIM的內(nèi)涵進(jìn)行了分析，著重指出BIM的綜合性；基于BIM技術(shù)搭建了教學(xué)平臺(tái)，構(gòu)建以理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)并重的兩大支柱支撐的課程體系框架；以城市地下空間工程專(zhuān)業(yè)為例，建立了基于BIM技術(shù)的課程體系；針對(duì)課程體系與教學(xué)實(shí)施、改進(jìn)教學(xué)方法、在課程中融入BIM技術(shù)進(jìn)行了深入的探討。

[關(guān)鍵詞]BIM技術(shù)；平臺(tái)搭建；課程體系

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2017）11-0048-03

隨著B(niǎo)IM技術(shù)的興起，信息共享、無(wú)紙化施工和全過(guò)程管理逐步應(yīng)用到了建筑設(shè)計(jì)、施工、管理和運(yùn)營(yíng)維護(hù)工程領(lǐng)域。BIM即建筑信息模型，BIM技術(shù)是一種應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)建造管理的數(shù)據(jù)化工具。BIM技術(shù)以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，三維模型所形成的數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，進(jìn)行建筑模型的建立，并通過(guò)數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息。BIM技術(shù)作為一種創(chuàng)新的工具與生產(chǎn)方式，是繼CAD之后建筑業(yè)的二次革命。[1]BIM作為設(shè)施信息的共享資源技術(shù)，通過(guò)建立數(shù)字化的BIM參數(shù)模型，涵蓋與項(xiàng)目相關(guān)的大量信息服務(wù)于建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、建造安裝、運(yùn)營(yíng)等整個(gè)生命周期，實(shí)現(xiàn)了“模型等于圖紙”“模型高于圖紙”的目標(biāo)，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)。[2]

目前，國(guó)內(nèi)外許多高等院校已經(jīng)引入BIM，同時(shí)也引發(fā)了眾多院校對(duì)建筑類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程體系構(gòu)建的改變與討論。我院近幾年分步引入了部分BIM軟件，建立了BIM開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)室和地下工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。借鑒CDIO，即構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Imple？鄄ment）和運(yùn)作（Operate）一體化課程設(shè)計(jì)的理念，搭建了融入BIM技術(shù)的建筑類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)平臺(tái)，并圍繞這一平臺(tái)構(gòu)建課程體系[3]，對(duì)本科應(yīng)用型專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)有著引導(dǎo)和促進(jìn)作用。

一、BIM技術(shù)的內(nèi)涵分析

BIM是由查克伊士曼博士（Chuck Eastman，Ph.D.）提出來(lái)的。它是指將某個(gè)項(xiàng)目在整個(gè)生命周期內(nèi)所有的幾何特性、功能要求與構(gòu)件性能的信息綜合到同一個(gè)模型中，這些信息還包括施工進(jìn)度、施工過(guò)程控制與管理信息。[4]即BIM應(yīng)是建筑信息模型（Building Information Model）、建筑信息模型及其應(yīng)用（Building Information Modeling）、建筑信息管理（Building Information Manage？鄄ment）三者的綜合。美國(guó)國(guó)家BIM標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)調(diào)BIM是基于公共標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)同作業(yè)的共享數(shù)字化模型[5]，可以用作設(shè)施信息的共享資源，成為設(shè)施全生命周期決策的可靠基礎(chǔ)。

BIM是一種理念，信息作為資源是可以共享的，項(xiàng)目的參與各方都有信息共享的權(quán)利，這就為項(xiàng)目的參與各方提供了充分溝通、交流和協(xié)作的可能性。同時(shí)，信息是可以更新和修改的，通過(guò)項(xiàng)目參與各方的專(zhuān)家的討論、交流和溝通，并且根據(jù)不同的要求對(duì)信息進(jìn)行更新和修改。BIM是一種技術(shù)，是針對(duì)建設(shè)項(xiàng)目從設(shè)計(jì)、招投標(biāo)、建造到運(yùn)行一個(gè)完整生命周期所進(jìn)行的建模、更新、管理和應(yīng)用的技術(shù)，是由眾多的設(shè)計(jì)軟件（建筑設(shè)計(jì)軟件、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件、設(shè)備設(shè)計(jì)軟件、成本預(yù)算軟件、施工管理軟件等）組合而成的技術(shù)。BIM既是模型結(jié)果，更是過(guò)程。BIM具備了所有一切與該建設(shè)項(xiàng)目有關(guān)的信息，但BIM的功能主要在于針對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工和管理進(jìn)行信息模型的開(kāi)發(fā)、使用和傳遞，所以BIM更是過(guò)程。

由于建筑的復(fù)雜性和多專(zhuān)業(yè)之間的綜合性，在施工中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)大量碰撞問(wèn)題和施工進(jìn)度方案的不確定性因素，BIM軟件提供了碰撞試錯(cuò)及可修補(bǔ)、改錯(cuò)功能。要合理地應(yīng)用BIM技術(shù)，必須具備扎實(shí)的工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，還要有一定的創(chuàng)新思維，敢于突破一般性思維的界限，敢于嘗試。

二、基于BIM技術(shù)的教學(xué)平臺(tái)與課程體系構(gòu)建

（一）基于BIM技術(shù)的教學(xué)平臺(tái)搭建

針對(duì)工程教育的特點(diǎn)與BIM內(nèi)涵，建筑類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)要求掌握工程勘察、規(guī)劃、工程材料、結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)、工程測(cè)量、施工組織和工程概預(yù)算、工程監(jiān)理等方面的基本技術(shù)和知識(shí)，能夠從事工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工與管理工作。而B(niǎo)IM技術(shù)能夠連接建筑生命周期不同階段的數(shù)據(jù)、過(guò)程和資源，是建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建筑環(huán)境模擬、工程造價(jià)和施工管理等多專(zhuān)業(yè)的集成。[6]通過(guò)建立BIM虛擬仿真平臺(tái)，讓學(xué)生在校內(nèi)外有網(wǎng)絡(luò)的地方實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)、應(yīng)用BIM，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性教學(xué)模式。

以城市地下空間工程專(zhuān)業(yè)為例，我們搭建了以BIM為基礎(chǔ)平臺(tái)，理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩大支柱并重并相互支撐，由創(chuàng)新活動(dòng)連接的實(shí)踐與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的課程體系框架，如圖1所示。

（二）以BIM技術(shù)為平臺(tái)的課程體系的構(gòu)建與實(shí)施

1.課程體系的構(gòu)建

目前，國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)的BIM課程設(shè)置方式有新開(kāi)設(shè)的BIM課程和在現(xiàn)有的專(zhuān)業(yè)課程中植入BIM兩種，[7]我國(guó)大都用第二種方式。第二種方式在植入BIM內(nèi)容時(shí)，要根據(jù)現(xiàn)有專(zhuān)業(yè)課程的實(shí)際情況進(jìn)行植入。

根據(jù)城市地下空間工程專(zhuān)業(yè)知識(shí)的構(gòu)成，能夠植入BIM內(nèi)容的課程包括建筑制圖、房屋建筑學(xué)、施工組織與概預(yù)算、城市地下規(guī)劃與設(shè)計(jì)、城市地下空間開(kāi)發(fā)利用、地下工程結(jié)構(gòu)、地下結(jié)構(gòu)可靠性、隧道工程、地下管網(wǎng)、工程項(xiàng)目管理等。如圖2所示。

課程植入BIM的方式主要是BIM課程、建筑制圖+CAD設(shè)計(jì)、BIM軟件與建模方法、BIM+房屋建筑學(xué)、BIM+地下工程結(jié)構(gòu)、BIM+施工組織與概預(yù)算、基于BIM的地下工程施工模擬、BIM+城市地下規(guī)劃與設(shè)計(jì)、基于BIM的工程項(xiàng)目管理、基于BIM的地下管網(wǎng)模擬、BIM+隧道工程、基于BIM的地下結(jié)構(gòu)可靠性分析等。endprint

在實(shí)踐中我們利用BIM的三維化、參數(shù)智能化等優(yōu)點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的空間思維，使學(xué)生建立對(duì)建筑的整體概念。依照“理論+實(shí)踐+職業(yè)技能+案例”的教學(xué)設(shè)計(jì)思路，建立了基于BIM的課程體系，如圖3所示。

2.融入BIM思想的教學(xué)實(shí)施過(guò)程

（1）從認(rèn)知BIM開(kāi)始培養(yǎng)探求興趣。從新生入學(xué)的專(zhuān)業(yè)介紹開(kāi)始，有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生對(duì)BIM的興趣，讓他們?cè)贐IM實(shí)訓(xùn)室里觀看BIM的強(qiáng)大功能，了解BIM技術(shù)在城市地下空間的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用途徑，理解學(xué)習(xí)BIM技術(shù)的重要意義。將專(zhuān)業(yè)課程所涉及的地下工程建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、配套安裝設(shè)計(jì)及施工現(xiàn)場(chǎng)布置等案例信息模型進(jìn)行三維立體展示，通過(guò)向?qū)W生提供真實(shí)的情境，介紹專(zhuān)業(yè)的性質(zhì)、培養(yǎng)方向、培養(yǎng)目標(biāo)及主干課程等。實(shí)踐中，我們把教師由“講授者”“指導(dǎo)者”的身份轉(zhuǎn)換成“參與者”和“管理者”，由學(xué)生自主進(jìn)行設(shè)計(jì)，教師參與共同討論、提供建議，讓學(xué)生充分發(fā)揮自身的想象力，[8]培養(yǎng)學(xué)生分析解決問(wèn)題和協(xié)同工作的能力，以及初步的項(xiàng)目目標(biāo)制定、概念描述、項(xiàng)目發(fā)展管理能力。

（2）實(shí)施BIM教學(xué)不斷線。從大學(xué)一年級(jí)的制圖課開(kāi)始，有針對(duì)性地加入BIM基本課程，并結(jié)合后續(xù)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)課，采取“BIM+某一課程”的形式由淺入深地讓學(xué)生熟悉BIM重要軟件的使用方法，指導(dǎo)學(xué)生逐步運(yùn)用BIM的3D、4D、5D技術(shù)，構(gòu)建三維空間模型進(jìn)行工程描述、時(shí)間維度描述，模擬施工的整個(gè)過(guò)程以及進(jìn)行施工預(yù)算等。在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，由教師先行提供案例，讓學(xué)生了解BIM在地下建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用，通過(guò)BIM建模，仿真模擬地下建筑施工、施工管理、質(zhì)量管理、進(jìn)度管理、成本管理等活動(dòng)，了解BIM在地下建筑施工和管理過(guò)程中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)工程測(cè)量、測(cè)量實(shí)習(xí)、建設(shè)法規(guī)、建筑施工技術(shù)、房屋建筑學(xué)、建筑力學(xué)、建筑制圖與識(shí)圖等建筑類(lèi)課程實(shí)驗(yàn)及實(shí)訓(xùn)模塊共享。通過(guò)建筑結(jié)構(gòu)仿真實(shí)驗(yàn)、建筑施工技術(shù)仿真實(shí)訓(xùn)和建筑工程施工工藝仿真，將上述專(zhuān)業(yè)主干課程進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，這就較為系統(tǒng)、全面地梳理了學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，改善了上述課程的教學(xué)效果，在專(zhuān)業(yè)知識(shí)和實(shí)踐技能之間建立了有效聯(lián)系，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力。

（3）強(qiáng)化BIM的實(shí)際應(yīng)用。在課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)中強(qiáng)化BIM的運(yùn)用，充分利用BIM技術(shù)平臺(tái)，結(jié)合在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)中所看到的工程施工情況，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)施工方案的擬訂。[9]以實(shí)際項(xiàng)目業(yè)務(wù)案例為主線，以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行團(tuán)隊(duì)實(shí)戰(zhàn)。整個(gè)體系的設(shè)計(jì)遵循螺旋式教學(xué)模式，由單項(xiàng)技能到綜合技能，實(shí)現(xiàn)BIM技能的累積與提高。推動(dòng)學(xué)生以BIM的視角及思路進(jìn)行課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)或大作業(yè)，挖掘BIM價(jià)值，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)BIM在教學(xué)中的價(jià)值進(jìn)行提煉，進(jìn)而真正讓BIM技術(shù)在高校教學(xué)中得以廣泛應(yīng)用。對(duì)城市地下空間工程專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們采取了必須運(yùn)用BIM的硬性規(guī)定，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)工程項(xiàng)目生命周期及其過(guò)程任務(wù)管理的了解，并能有效地理解技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、管理、法律等在項(xiàng)目生命周期中的應(yīng)用過(guò)程。

（4）培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。從培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力入手，以創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式改革為切入點(diǎn)[10]，以提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為目標(biāo)，基于BIM技術(shù)構(gòu)建與實(shí)施大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃，完善學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)。基于BIM的三維設(shè)計(jì)技術(shù)可以集成各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行復(fù)雜設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)和分析，在工程全生命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)協(xié)同作業(yè)，具有高質(zhì)高效的特點(diǎn)。組織學(xué)生開(kāi)展基于BIM的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽，參加行業(yè)大賽，不僅加強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)用BIM能力，將專(zhuān)業(yè)知識(shí)和設(shè)計(jì)思維有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，更能提高學(xué)生的空間思維和想象能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。

（5）與相關(guān)的BIM培訓(xùn)機(jī)構(gòu)合作，建立虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。借助行業(yè)地域性資源優(yōu)勢(shì)，與建筑監(jiān)理協(xié)會(huì)、建工集團(tuán)、軟件公司等單位積極開(kāi)展深度合作，根據(jù)工程實(shí)踐和行業(yè)要求，不斷完善、拓展和開(kāi)發(fā)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。BIM培訓(xùn)機(jī)構(gòu)和行業(yè)企業(yè)有完整的BIM軟件包，又有專(zhuān)業(yè)的BIM人才和大量的實(shí)戰(zhàn)案例，與他們深度合作，可以彌補(bǔ)學(xué)校在購(gòu)買(mǎi)BIM軟件包上的資金不足，以及BIM實(shí)戰(zhàn)案例、BIM專(zhuān)業(yè)人才等方面的短板。校內(nèi)的城市地下空間工程、工程管理、土木工程、給排水科學(xué)與工程、建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程等相關(guān)專(zhuān)業(yè)，均可共享實(shí)驗(yàn)設(shè)備及虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。學(xué)校還可以利用這些教學(xué)資源，為建筑企業(yè)員工開(kāi)展職業(yè)技能培訓(xùn)和繼續(xù)教育，實(shí)現(xiàn)資源共享。

三、結(jié)語(yǔ)

隨著B(niǎo)IM技術(shù)的不斷更新?lián)Q代和發(fā)展，培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需要的BIM技術(shù)人才，短短四年的大學(xué)教育是不夠的，正如城市地下空間工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)所述，要培養(yǎng)學(xué)生“具備不斷學(xué)習(xí)的能力、適應(yīng)發(fā)展的能力和創(chuàng)新能力”。大學(xué)期間也只是使學(xué)生學(xué)會(huì)使用BIM的基本能力，還需要學(xué)生在后續(xù)的工作中不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)、新技術(shù)。

本文只是以城市地下空間工程專(zhuān)業(yè)為例，對(duì)在課程體系構(gòu)建中如何融入BIM技術(shù)提供一個(gè)思路，這個(gè)探索還需要在實(shí)踐中不斷地完善和補(bǔ)充。如何在建筑類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程體系中融入BIM技術(shù)，可根據(jù)各專(zhuān)業(yè)的性質(zhì)、各高校的具體情況來(lái)開(kāi)展探索。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 郝麗.BIM技術(shù)融入高校工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)的應(yīng)用研究[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2015（4）：108-111.

[2] 張尚，任宏，Albert P.C.Chan.BIM的工程管理教學(xué)改革問(wèn)題研究（二）——BIM教學(xué)改革的作用、規(guī)劃和建議[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2015（2）：92-96.

[3] 吳艷英，陳海虹，吳錦行.基于CDIO工程教育理念的“畫(huà)法幾何及工程制圖”教學(xué)研究[J].大學(xué)教育，2015（1）：148-149.

[4] Goldberg， H. E.， The Building Information Model，CADalyst， Nov 2004. Vo1.21，56-58.

[5] NIBS National BIM Standard Project Committee， National BIM Standard， 2006，retrieved from http：∥vllciE？鄄vttfil？鄄proaects/vbe？鄄net/data/What is the NBIMS.pdf，5-12.

[6] 劉照球，李云貴.土木工程專(zhuān)業(yè)BIM技術(shù)知識(shí)體系和課程架構(gòu)[J].建筑技術(shù)，2013（10）：913-916.

[7] 王芳，張志強(qiáng).融合BIM技術(shù)的應(yīng)用型土木工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的優(yōu)化與應(yīng)用[J].高等建筑教育，2016（1）：155-157.

[8] 李楠，賈宏俊.基于BIM技術(shù)的土木工程專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2015（27）：161-162.

[9] 陸紅梅，王蕾，唐艷娟.基于實(shí)踐能力培養(yǎng)的“土木工程概預(yù)算”課程教學(xué)改革研究[J].大學(xué)教育，2015（5）：122-124.

[10] 李勇，尚會(huì)超，王潔.實(shí)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的研究與實(shí)踐——以中原學(xué)院機(jī)械電子工程專(zhuān)業(yè)為例[J].大學(xué)教育， 2013（5）：38-40+44.

[責(zé)任編輯：龐丹丹]endprint