李牧　陳詩锜　劉純英　溫嘉俊　楊麗歡

摘要：土木工程專業(yè)的傳統(tǒng)課程設計彼此獨立，互不聯(lián)系，學生很難形成完整的知識體系。BIM理念為課程設計改革提供了新思路，圍繞同一模型來展開不同課程的實踐環(huán)節(jié)，將土木工程專業(yè)課程設計進行整合，從而解決連貫性問題，有利于學生將學過的知識融會貫通。

關鍵詞：BIM；土木工程；課程設計；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）31-0156-02

一、研究背景

1.土木工程專業(yè)課程設計現(xiàn)狀。土木工程專業(yè)是一個嚴謹?shù)墓た茖I(yè)，要求畢業(yè)生掌握使用各種建筑材料修建土建工程時的生產(chǎn)活動和相關工程技術(shù)，包括勘測、設計、施工、維修、管理等，知識點繁雜，注重實踐，綜合性強。傳統(tǒng)教學模式在專業(yè)理論課結(jié)束后，會安排一個課程設計，讓學生去解決實際問題，在這個過程中鞏固理論知識，提高應用能力。這些課程設計選取案例時都是彼此獨立，互不聯(lián)系的[1]，僅考慮一門課的知識點是否能夠得到充分應用，導致課程設計缺乏連貫性，學生很難形成完整的知識體系[2]。此外，由于課程設計時間安排緊張，學生在接到任務書后，了解工程概況和識圖需要時間，遇到使用計算機輔助設計的情況，操作軟件翻模則又會占用很大一部分時間，而且傳統(tǒng)課程設計中存在一些反復機械的練習。這些情況會讓學生的精力在前期消耗較大，導致真正需要用到專業(yè)理論知識解決問題時缺乏耐心。一般課程設計經(jīng)過多年的發(fā)展完善，有固定的模式套路，這都是學生互相抄襲的便利條件。虎頭蛇尾的抄襲使得有些學生做完了課程設計，仍然對專業(yè)知識沒有什么印象。

2.將BIM技術(shù)引入高等教育的現(xiàn)狀。20世紀90年代，美國喬治亞理工學院就開始研究BIM并提供了相關課程。截至2012年，美國將近103所高校開設了BIM課程[3]。相對于發(fā)達國家，國內(nèi)高校在BIM技術(shù)教育方面還處在探索階段，只有少數(shù)高校開設了BIM相關課程，且課程相對單一，以選修課為主[4]。這些BIM課程普遍局限于理論和個別軟件教學，缺乏實踐性和綜合性的應用練習。由于BIM技術(shù)貫穿建設項目從概念設計、施工運營，直到拆除的全生命周期，僅僅在一門課程中應用BIM，其優(yōu)勢得不到有效發(fā)揮，改革力度不大。比起碎片化的應用，將BIM理念植入原有課程體系中更為重要[5]。

二、基于BIM技術(shù)將土木工程專業(yè)課程設計進行整合

1.改革思路。BIM全生命周期管理的理念為課程設計改革提供了新思路，圍繞同一模型展開不同課程的實踐環(huán)節(jié)，即利用BIM技術(shù)特點，將土木工程專業(yè)的課程設計環(huán)節(jié)進行整合，就能夠解決連貫性問題，有利于學生將學過的知識融會貫通。

2.改革實施方案。將BIM理念植入房屋建筑學課程設計、混凝土結(jié)構(gòu)課程設計、建設工程造價管理課程設計這幾個實踐環(huán)節(jié)，讓學生在進行房屋建筑學課程設計時使用Revit軟件進行建模，然后采用該模型進行結(jié)構(gòu)設計和造價計算。通過整合，節(jié)省教師布置課程設計和學生理解項目概況所花費的時間，減少學生修改圖紙、手算工程量這類重復訓練的次數(shù)，提高效率。經(jīng)過實踐和反饋，再將這一做法推廣到其他課程設計中。

三、改革的實踐情況

1.準備工作。（1）優(yōu)化相關課程設置。學院開設了《建筑信息模型（BIM）》課程（16學時），并在《建設工程造價管理》課程教學中，劃出6個學時用于基于BIM的工程量計算及清單計價軟件上機訓練。目前，兩個年級的學生已普遍具有BIM建模和造價軟件應用基礎。（2）建立BIM技術(shù)創(chuàng)新團隊。學院成立了BIM技術(shù)創(chuàng)新團隊，團隊成員由大二、大三對BIM技術(shù)有濃厚興趣的26名學生組成。BIM技術(shù)創(chuàng)新團隊每周開展兩次軟件培訓活動，大部分成員已經(jīng)拿到全國BIM技能等級考試一級建模師證書，由這些學生進行第一輪教學實踐。（3）教師隊伍水平的提升。團隊中的幾位教師已多次指導自己所負責的課程設計，經(jīng)驗豐富，但對新技術(shù)不夠熟悉。在改革方案進行實踐之前，幾位教師積極學習BIM技術(shù)，利用假期去企業(yè)實習，并在指導學生考證、競賽的過程中教學相長，完成自我能力的提升。

2.實踐過程。學生使用Autodesk Revit軟件進行建筑、結(jié)構(gòu)建模，得到一個比較完整的建筑物模型，并通過Lumion進行快速渲染，豐富可視化體驗。隨后，使用廣聯(lián)達GFC插件，將模型導入廣聯(lián)達土建算量GCL軟件中進行算量和套價，初步得到建筑物的造價。（1）BIM技術(shù)在房屋建筑學課程設計中的應用情況。大二學生專業(yè)知識儲備較少，工程經(jīng)驗不多[6]，在初步設計階段直接用二維圖紙表達腦中想象的三維建筑物，對學生來說是很困難的。手繪或使用CAD軟件繪制的二維平面圖、立面圖、剖面圖經(jīng)常對應不起來，反復改圖會增加學生的繪圖工作量，耗費大量時間，沒有精力深入探討構(gòu)造細節(jié)。將BIM理念植入房屋建筑學課程設計后，學生初步設計時就采用Revit進行建模，更加清楚地表達出自己的想法，并且提高效率，爭取更多的時間鞏固和深化房屋建筑學課程的知識點。在修改方案時，無須考慮改圖的工作量，設計過程更加認真仔細，敢于否定方案中的不合理部分，重新推敲，課程設計質(zhì)量有所提高。（2）BIM技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)課程設計中的應用情況。由于混凝土結(jié)構(gòu)設計原理課程知識點眾多，計算理論復雜，公式數(shù)量多，學生上完理論課之后通常無法明白知識點之間的聯(lián)系。而傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)課程設計模式相對固定，計算量大，學生普遍存在根據(jù)模板填數(shù)據(jù)或者直接抄襲的問題。將BIM理念植入混凝土結(jié)構(gòu)課程設計后，使用已經(jīng)建好的模型，在Revit中新建工作集來進行結(jié)構(gòu)建模，體驗協(xié)同工作模式。由于每個學生的建筑模型不同，所以在進行結(jié)構(gòu)建模時不存在既定模板，學生在設計過程中能夠針對自己的建筑模型進行思考。為整個建筑物布置結(jié)構(gòu)構(gòu)件，有利于學生將離散化的知識點進行整理，了解其中存在的聯(lián)系。由于結(jié)構(gòu)模型在后續(xù)課程設計中將進行算量和施工模擬，學生可以從成本、施工方案等方面，評判自己的設計是否經(jīng)濟、方便施工，從工程管理角度對結(jié)構(gòu)設計有更深入的了解，縮短理論與現(xiàn)實之間的差距，提前考慮未來工作中將會遇到的問題。（3）BIM技術(shù)在建設工程造價管理課程設計中的應用情況。在實際操作中，傳統(tǒng)建設工程造價管理課程設計工程量計算這部分占用時間最長，在理論課程考試中一直分值較重，學生掌握情況較好。而閉卷考試無法完整考查套價部分，課程設計中很多學生也沒有時間去做，最后一抄了之。將BIM理念植入建設工程造價管理課程設計后，使用廣聯(lián)達GFC插件，把Revit模型導入廣聯(lián)達土建GCL算量軟件，無需二次建模，即可匯總出量，完成工程量清單中的算量任務，從而打破造價課程設計時間安排上的瓶頸，讓學生有充裕的時間研讀定額和規(guī)范，逐個分部分項工程去了解施工做法和人工、材料、機械價格情況，有利于學生將定額和規(guī)范吃透，將來可以熟練地運用于工作中。模型導出過程中，為了提高構(gòu)件識別的準確度，對Revit模型有一定的要求，這可以讓學生形成良好的建模習慣。

四、改革實踐效果

1.學生評價。學生普遍認為使用自己設計的建筑物進行課程設計更有興趣，從方案設計到模擬建造全過程體驗，能帶來更多的成就感。一開始，按房屋建筑學的要求進行建筑設計，到進一步完善結(jié)構(gòu)設計，各方面綜合考慮與修改，這個過程能讓學生發(fā)現(xiàn)很多自身在設計過程中存在的問題，讓他們對專業(yè)知識有了更多的了解和探索欲望。

2.教師評價。在指導學生的過程中，能夠感受到學生的積極性明顯提高。與傳統(tǒng)以二維圖紙為案例的課程設計相比較，學生把更多的精力放在應用專業(yè)課知識點，減少許多簡單機械的重復勞動和互相抄襲的可能性。

五、結(jié)語

綜上，以上三個課程設計的整合，只是將BIM技術(shù)融入專業(yè)課教學的第一步。通過實踐和總結(jié)，將經(jīng)驗推廣到其他課程設計中去，并針對人才培養(yǎng)需求，對基礎課進行改革，建成基礎課與應用課組合而成的基于BIM技術(shù)的土木工程專業(yè)核心課程群，才是改革的最終目標。

參考文獻：

[1]許輝，高云莉，姜蕾.基于BIM的全壽命周期案例教學模式研究[J].高教學刊，2017，（7）：39-40.

[2]許偉，許峰，賈連光，郝微.基于BIM的卓越土木工程師實踐教學優(yōu)化的研究[J].教育教學論壇，2017，（11）：202-203.

[3]Barison M B，E T Santos.BIM teaching strategies：an overview of the current approaches[C].Notringham：Proceedin of the Lnternational Conforence Computing in Civil and Building Enginecering，2010.

[4]郝麗.BIM技術(shù)融入高校工程類專業(yè)教學的應用研究[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2015，（4）：108-111.

[5]張龍，李十泉.BIM在土木工程制圖課程中的應用[J].山西建筑，2015，（10）：254-255.

[6]王建超，張丁元，周靜.BIM技術(shù)在建筑類高校專業(yè)課程教學中的應用探探索——以沈陽建筑大學為例[J].高等建筑教育，2017，26（1）：161-164.