李 昕

(黑龍江工程學(xué)院 土木與建筑工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150050)

我國(guó)的高等教育發(fā)展是與國(guó)家和時(shí)代發(fā)展同向同行的，網(wǎng)絡(luò)信息化進(jìn)程的快速發(fā)展已經(jīng)改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方式，從而實(shí)現(xiàn)了教育的個(gè)性化及學(xué)習(xí)的自主化，促進(jìn)了教育的全面改革。近年來(lái)建筑信息模型(Building Information Modeling，簡(jiǎn)稱BIM)技術(shù)在全國(guó)的土木工程行業(yè)掀起了一股學(xué)習(xí)浪潮。目前以Revit、Bentley為主流的BIM軟件已進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，隨著B(niǎo)IM技術(shù)的推廣及其優(yōu)勢(shì)的凸顯，國(guó)內(nèi)土木行業(yè)也將出現(xiàn)嶄新的變化。在國(guó)家大力推行應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)、新工科建設(shè)的背景下，把BIM技術(shù)運(yùn)用到土木工程專業(yè)體系中勢(shì)在必行，對(duì)于高校土木工程專業(yè)的教育發(fā)展極其重要。當(dāng)前高校培養(yǎng)的土木工程專業(yè)畢業(yè)生大多是工作在施工現(xiàn)場(chǎng)，具備符合行業(yè)特點(diǎn)的BIM技能，可以加大就業(yè)擇業(yè)面的廣度，也能提高工作中專業(yè)和BIM技能結(jié)合的深度。

1 BIM技術(shù)運(yùn)用在土木工程專業(yè)教學(xué)現(xiàn)狀

為了適應(yīng)行業(yè)需求，高校建設(shè)也緊跟時(shí)代步伐，積極開(kāi)展BIM技術(shù)的生產(chǎn)、教學(xué)、應(yīng)用等工作，在深化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革方面具有良好外部條件與領(lǐng)先技術(shù)基礎(chǔ)。目前國(guó)內(nèi)眾多高校已經(jīng)使用BIM技術(shù)開(kāi)展建筑類專業(yè)的教學(xué)工作，并與企業(yè)合作成立了BIM研究中心，發(fā)揮自身專業(yè)特長(zhǎng)，深化產(chǎn)教融合、校企合作、協(xié)同育人，推動(dòng)傳統(tǒng)工科專業(yè)改造升級(jí)，積極開(kāi)展地方高校新工科研究和實(shí)踐。我校的土木工程專業(yè)是在2015年才接觸BIM技術(shù)的，相比較其他學(xué)校起步較晚，與國(guó)內(nèi)外各高校在該領(lǐng)域的教學(xué)改革和研究水平存在一定的差距，因此如何將BIM技術(shù)運(yùn)用到土木工程專業(yè)體系中的教學(xué)改革亟需開(kāi)展。

1.1 BIM教學(xué)缺少配套的土木工程專業(yè)教材

初期BIM技術(shù)的推廣和發(fā)展，主要是通過(guò)BIM各大軟件公司舉辦的相關(guān)會(huì)議和軟件應(yīng)用培訓(xùn)等方式獲得的，得到行業(yè)各界和高校的認(rèn)知。作為工科熟知的Autodesk公司率先和國(guó)內(nèi)相關(guān)高校展開(kāi)合作，出版了一系列的BIM叢書(shū)，主要介紹了BIM理念以及開(kāi)發(fā)出來(lái)的系列相關(guān)工具，這些工作在很大程度上對(duì) BIM技術(shù)在工程領(lǐng)域的認(rèn)識(shí)、應(yīng)用與推廣起到了重要作用。目前市面上有很多各個(gè)出版社的BIM技術(shù)相關(guān)書(shū)籍， 但是針對(duì)高校土木工程專業(yè)BIM技術(shù)的教育教學(xué)缺乏成熟完善的成果，高校規(guī)劃類系列配套教材極為少見(jiàn)。

1.2 每門課程的單獨(dú)設(shè)計(jì)使BIM教學(xué)缺乏連貫性

有些高校認(rèn)識(shí)不夠，將BIM技術(shù)作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程列入培養(yǎng)方案中。開(kāi)設(shè)BIM課程的主要目的是使學(xué)生掌握BIM軟件的操作，輔助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)工作。目前針對(duì)不同的課程，采用的教學(xué)模式區(qū)別不大。每門專業(yè)課的講解中都會(huì)融入BIM的理念，普及率提高，但是不夠深入，尤其是相關(guān)專業(yè)課的課程設(shè)計(jì)沒(méi)有延續(xù)性，導(dǎo)致BIM的使用缺乏連貫性。

1.3 實(shí)踐教學(xué)中工程案例參與性不足

大部分高校的專業(yè)課程中會(huì)有認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，帶學(xué)生去施工現(xiàn)場(chǎng)參觀學(xué)習(xí)，這種方法可以使學(xué)生把理論和實(shí)踐結(jié)合在一起，但是施工現(xiàn)場(chǎng)一般較遠(yuǎn)，除了路途時(shí)間因素、安全因素，還有現(xiàn)場(chǎng)干擾都很難達(dá)到滿意的教學(xué)效果。很多專業(yè)課的工程案例只靠教師在課堂上用板書(shū)和PPT的形式講解，對(duì)于某些工程細(xì)節(jié)的認(rèn)知缺乏深入的理解。

1.4 畢業(yè)設(shè)計(jì)中的各專業(yè)BIM軟件缺少銜接性

畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生展現(xiàn)大學(xué)四年學(xué)習(xí)知識(shí)積累的一個(gè)真實(shí)反饋，計(jì)算機(jī)輔助畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)是不可或缺的環(huán)節(jié)。但由于BIM技術(shù)的相關(guān)軟件較多，不同的生產(chǎn)商會(huì)造成各專業(yè)之間的“斷點(diǎn)”，落實(shí)到設(shè)計(jì)中就會(huì)出現(xiàn)學(xué)生重復(fù)建模、數(shù)據(jù)互換困難的現(xiàn)象，完成一個(gè)完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)比較吃力，體現(xiàn)不出各專業(yè)之間的協(xié)同性、合作性，更培養(yǎng)不出來(lái)學(xué)生之間的團(tuán)隊(duì)合作素質(zhì)。

2 土木工程專業(yè)課程協(xié)同教學(xué)改革思路

目前學(xué)院正在修訂2019版培養(yǎng)方案，培養(yǎng)方案以BIM技術(shù)為主線，實(shí)現(xiàn)了專業(yè)課程協(xié)同教學(xué)改革，讓土木工程專業(yè)本科學(xué)生主動(dòng)適應(yīng)建筑工業(yè)化的需求，實(shí)現(xiàn)不同課程中的建筑模型、結(jié)構(gòu)模型、施工模型的有效銜接。BIM課程按深度分為基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程，BIM基礎(chǔ)課程針對(duì)低年級(jí)學(xué)生開(kāi)設(shè)，主要介紹BIM的發(fā)展歷程和基礎(chǔ)操作。學(xué)生對(duì)BIM知識(shí)體系有了一個(gè)初步的認(rèn)知后，BIM專業(yè)課程再面向高年級(jí)的學(xué)生開(kāi)設(shè)，將BIM技術(shù)植入到每門專業(yè)課中，使學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí)能夠有一個(gè)循序漸進(jìn)的引入過(guò)程。

2.1 BIM技術(shù)在土木工程制圖中的運(yùn)用

我校的土木工程專業(yè)從大一新生入校第一學(xué)期就開(kāi)始學(xué)習(xí)“土木工程制圖及BIM”這門課程。該課程原名“土木工程制圖”，以畫(huà)法幾何、專業(yè)制圖結(jié)合AutoCAD為教學(xué)重點(diǎn)，抽象的畫(huà)法幾何教學(xué)內(nèi)容使大一新生對(duì)幾何形體的特性缺乏直觀的感受，無(wú)法滿足較早開(kāi)展建模訓(xùn)練的需求。在進(jìn)行大量的畢業(yè)生回訪、用人單位反饋意見(jiàn)的基礎(chǔ)上，該課程2019版大綱加入了BIM相關(guān)軟件的初級(jí)內(nèi)容，同時(shí)為了避免過(guò)度的激進(jìn)改革和適應(yīng)部分中小型用人單位的實(shí)際需求，對(duì)二維CAD的教學(xué)內(nèi)容給予適當(dāng)?shù)谋Ａ?。其次，“土木工程制圖及BIM”課程的BIM教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)不多，但BIM相關(guān)軟件的啟蒙教育，也為后續(xù)各專業(yè)方向的相關(guān)課程學(xué)習(xí)作出了鋪墊,這樣避免了其他課程還要重復(fù)教授BIM軟件的操作內(nèi)容。

2.2 BIM技術(shù)在橋梁工程中的運(yùn)用

橋梁工程是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，更是一門需要專業(yè)技能的課程，需要依托感性認(rèn)識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和構(gòu)造圖示才能較好把握、理解其實(shí)際結(jié)構(gòu)。由于橋梁的各個(gè)構(gòu)件大多數(shù)屬于異性結(jié)構(gòu)，很難想象出立體效果，所以利用Revit建好的模型在課堂上展示教學(xué)，教學(xué)效果會(huì)大大提高。例如箱梁是橋梁工程中一種常用的梁，內(nèi)部為空心，上部?jī)蓚?cè)有翼緣。從邊跨到跨中，箱梁的截面尺寸還會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)箱梁頂具有橫坡度。用Revit把箱梁模型建好后，可以360°任意旋轉(zhuǎn)查看各截面各節(jié)點(diǎn)的變化，相比圖片展示更加詳盡。BIM技術(shù)運(yùn)用到橋梁工程這樣專業(yè)性非常強(qiáng)的課程中，利用BIM技術(shù)的可視性、虛擬性可以降低專業(yè)課的學(xué)習(xí)難度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

2.3 BIM技術(shù)在房屋建筑學(xué)中的運(yùn)用

“房屋建筑學(xué)”是土木工程專業(yè)中的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,同時(shí)又具備一定的綜合性,它主要介紹基本的常見(jiàn)的建筑構(gòu)造等，具有內(nèi)容繁雜抽象、知識(shí)點(diǎn)、難點(diǎn)多的特點(diǎn)。本門課在土木與建筑工程學(xué)院開(kāi)課安排在大三下學(xué)期，24學(xué)時(shí)。在課時(shí)縮短內(nèi)容無(wú)減的背景下，僅憑房屋的二維平面圖紙很難使學(xué)生形成直觀立體的三維模型，課程的教學(xué)內(nèi)容吸收理解效果不好。將BIM技術(shù)引入房屋建筑學(xué)課堂教學(xué)中，通過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，用Revit創(chuàng)建出房屋建筑的三維立體模型，有助于學(xué)生對(duì)建筑復(fù)雜節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的理解吸收。有了課堂上房屋建筑學(xué)專業(yè)知識(shí)的儲(chǔ)備及對(duì)照?qǐng)D紙使用Revit軟件的實(shí)體建模、動(dòng)畫(huà)漫游，學(xué)生能夠較好地完成從初步認(rèn)識(shí)再到深刻理解的過(guò)程，從而達(dá)到本課程的預(yù)期教學(xué)目標(biāo)。

3 土木工程專業(yè)課程協(xié)同改革實(shí)施的建議

3.1 加快配套高校系列BIM 叢書(shū)的編制

跟傳統(tǒng)的軟件操作書(shū)籍不同，高校教材的編寫(xiě)應(yīng)該引入當(dāng)前典型的工程案例，涵蓋土木工程各個(gè)專業(yè)，把專業(yè)知識(shí)和軟件操作結(jié)合在一起，具有針對(duì)性地編寫(xiě)B(tài)IM系列叢書(shū)，這樣能夠讓學(xué)生對(duì)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)到施工過(guò)程有更好的了解，深刻理解各個(gè)知識(shí)點(diǎn)，有效打開(kāi)學(xué)生和老師的思路和視野。

3.2 加強(qiáng)師資的技能培訓(xùn)和實(shí)踐鍛煉

BIM技術(shù)在相關(guān)專業(yè)課程的植入對(duì)相關(guān)專業(yè)課程的教師掌握相應(yīng)的BIM知識(shí)和相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)要求都非常高，而B(niǎo)IM技術(shù)在國(guó)內(nèi)各高校推行時(shí)間較短，絕大多數(shù)的專業(yè)老師都了解不多，所以BIM課程體系建立的重點(diǎn)便是BIM師資隊(duì)伍的培養(yǎng)建設(shè)。我學(xué)院已從2015年開(kāi)始相繼派出相關(guān)教師進(jìn)行培訓(xùn)學(xué)習(xí)，2019培養(yǎng)方案全面實(shí)施后，很多相關(guān)專業(yè)課程都融入了BIM的內(nèi)容，所以要提高BIM專業(yè)師資的普及率，選派教師參加全國(guó)層面的BIM學(xué)術(shù)交流會(huì)及BIM應(yīng)用技術(shù)培訓(xùn)，及時(shí)領(lǐng)會(huì)前沿知識(shí)，使更多的教師能夠掌握這個(gè)技能，做好知識(shí)儲(chǔ)備。

3.3 定期開(kāi)設(shè)講座報(bào)告

高校學(xué)生正處于思想先進(jìn)、思維活躍、能夠快速接受新鮮事物的時(shí)期，BIM技術(shù)中的虛擬仿真教學(xué)形式新穎，相對(duì)于板書(shū)和多媒體教學(xué)，能夠充分調(diào)動(dòng)起學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。為了保持與實(shí)際工程項(xiàng)目的同步性，應(yīng)定期邀請(qǐng)施工一線具有豐富BIM經(jīng)驗(yàn)的業(yè)界專家學(xué)者來(lái)校作報(bào)告，介紹實(shí)際工程項(xiàng)目中如何運(yùn)用BIM技術(shù)來(lái)解決疑難問(wèn)題，給BIM教學(xué)提供新視角、補(bǔ)充新知識(shí)。以講座報(bào)告的形式既能挖掘?qū)W生對(duì)專業(yè)知識(shí)的求知欲，也能對(duì)學(xué)生今后較好的從業(yè)提供了必要的指導(dǎo)。

3.4 鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，積極參加比賽和資格認(rèn)證

為了推廣宣傳BIM技術(shù)在高校的應(yīng)用，近幾年國(guó)內(nèi)開(kāi)展了多種形式的大學(xué)生BIM技能比賽。以賽促學(xué)是鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)提升技能的一個(gè)有效途徑。通過(guò)參加比賽，不僅可以建立起學(xué)生間相互配合的學(xué)習(xí)模式，還可以取長(zhǎng)補(bǔ)短、提高熟練程度，最關(guān)鍵的是信息互通，掌握BIM技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，取得的資格證書(shū)可以作為將來(lái)就業(yè)的一塊敲門磚，也是實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值的肯定。

4 結(jié)束語(yǔ)

BIM技術(shù)在土木工程專業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用，的確產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。通過(guò)創(chuàng)建三維實(shí)體模型，漫游動(dòng)畫(huà)模擬仿真，能夠把土木工程的專業(yè)知識(shí)融會(huì)貫通，實(shí)現(xiàn)了抽象概念形象化。做好BIM融入各個(gè)課程的教學(xué)改革，在專業(yè)教學(xué)當(dāng)中精心設(shè)計(jì)，保證教學(xué)效果是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，新事物的出現(xiàn)必定會(huì)帶來(lái)一系列的變化，教師、學(xué)生之間會(huì)在不同的視角下發(fā)現(xiàn)新的觀點(diǎn)和方法，對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)節(jié)的不足進(jìn)行補(bǔ)充和改善。因此，轉(zhuǎn)變理念、儲(chǔ)備知識(shí)、敢于嘗試、結(jié)合實(shí)際才能實(shí)現(xiàn)教學(xué)改革上的突破。