何勇毅 李勝強 蔡龍 郭紅燕 蔣士磊

[摘? ? ? ? ? ?要]? 根據(jù)建筑信息化發(fā)展和BIM應用人才需求，結合廣東石油化工學院建筑工程學院土木工程專業(yè)應用型人才培養(yǎng)目標，針對BIM應用技術課程教學存在的問題，提出以“參數(shù)化族”為主線的BIM教學模式，并對該課程教學方法進行改革與實踐，旨在更好地實現(xiàn)專業(yè)人才培養(yǎng)目標，為BIM應用人才培養(yǎng)提供一定借鑒與幫助。

[關? ? 鍵? ?詞]? BIM技術;參數(shù)化族;教學改革;人才培養(yǎng)

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2020）14-0062-03

近年來，信息化引領建筑業(yè)發(fā)生一場革命，而方式是BIM技術。[1-2]BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，是以三維數(shù)字技術為基礎，集成建設工程項目各種信息的工程數(shù)據(jù)模型，同時又是一種應用于設計、建造、管理的數(shù)字化技術。吳中江[3]指出：應用型人才培養(yǎng)過程中需要解決“怎么辦”的問題，并凸顯“學以致用，以用為本”的本質(zhì)特征。劉獻君[4]認為：高校人才培養(yǎng)應向應用型人才培養(yǎng)轉型，要轉變教育觀念，改革課程與課程體系，努力推動創(chuàng)新驅動發(fā)展。另外，有關文獻[5-7]表明BIM技術參數(shù)化研究和應用蘊含著巨大價值。因此，為了契合應用型人才的培養(yǎng)目標，結合課程教學方法存在的問題，對課程教學方法進行改革與實踐。

一、BIM應用技術課程教學存在的問題

（一）課程教學內(nèi)容機械重復

課程教學為32學時，包含BIM發(fā)展現(xiàn)狀與應用概述、Revit軟件介紹、BIM建筑建模、BIM結構建模、BIM設備建模、族的定義與創(chuàng)建等內(nèi)容，各教學內(nèi)容、學時及教學方式見表1。

由此可知，本課程對BIM（建筑、結構、設備）建模內(nèi)容存在機械重復的教學，顯然，這不利于本科生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)與素質(zhì)能力的提升。

（二）課程教學與國家標準、行業(yè)標準結合不夠

近年來，隨著國家、行業(yè)及地區(qū)BIM標準相繼出臺，如《建筑信息模型應用統(tǒng)一標準GB/T 51212-2016》《建筑信息模型分類和編碼標準GB/T 51269-2017》《建筑工程設計信息模型制圖標準JGJ/T 448-2018》《廣東省建筑信息模型應用統(tǒng)一標準DBJ/T15-142-2018》等標準。另外，因課程具有很強的實踐性和應用性，加之實際工程項目存在復雜性與多變性，這將對BIM應用型人才培養(yǎng)模式提出更高的要求。顯然，課程教學安排不能滿足BIM行業(yè)發(fā)展要求。

（三）課程教學對BIM應用人才培養(yǎng)目標的支撐度不夠

目前，對普通本科院校土木工程專業(yè)畢業(yè)生而言，不管從事專業(yè)領域何種工作都需要對BIM技術進行工程應用。[8]如施工單位應用BIM技術進行場地布置、施工模擬與進度控制、施工漫游和圖像渲染;建筑設計進行方案設計與光照分析;結構設計進行結構分析與深化設計;機電設備進行碰撞檢查與可視化分析;造價咨詢單位應用BIM三維建模，將模型通過插件導入廣聯(lián)達、斯維爾等算量軟件進行工程算量與工程計價。由此可知，這將要求學生具備良好的BIM基礎理論知識和超強的BIM綜合應用能力。但由于課程教學存在不足，造成對BIM人才培養(yǎng)的支撐度不夠。

二、族概念和參數(shù)化族的作用與意義

BIM技術核心建模是Revit，而它是通過族概念來實現(xiàn)。族是Revit的基礎，也是組成項目的基本元素構件，同時還是參數(shù)化信息的載體。Revit族類型包含可載入族、系統(tǒng)族和內(nèi)建族三種類型。其中，又以可載入族為最經(jīng)常使用的族類型，究其原因：由于可載入族可以通過族樣板在項目外創(chuàng)建形成“.rfa”格式的族文件，還可對其進行參數(shù)化相關聯(lián)，從而實現(xiàn)了一個類別圖元的一種類型族可以長久有效并參數(shù)化修改使用，這就是參數(shù)化族的作用。此外，經(jīng)過大量實踐與沉淀將會形成強大的族庫，這對BIM技術而言無疑具有里程碑式意義。

三、BIM應用技術課程教學改革思路、目標與具體措施

（一）課程教學改革思路

國內(nèi)有不少院校開設了BIM課程，但不同院校及不同專業(yè)方向開設BIM課程的側重點有所不同，由此引發(fā)思考：不同院校及不同專業(yè)開設BIM課程的核心是什么？如何在我?！案咚嚼砉た拼髮W”建設目標的指引下更好地開設本課程呢？針對以上問題，課程改革朝以下幾方面進行探索與實踐：（1）BIM基礎軟件的掌握;（2）創(chuàng)建參數(shù)化族及模型數(shù)據(jù);（3）BIM指導與實施標準介紹。由此可知，BIM技術應用基礎在于三維數(shù)字建模的準確性與適用性，而三維數(shù)字建模的關鍵又在于族的創(chuàng)建與應用，族的創(chuàng)建與應用的本質(zhì)特征則在于如何參數(shù)化對族進行相關聯(lián)進而形成族庫。

（二）課程教學改革目標

1.構建以參數(shù)化族為主線的BIM技術應用能力教學模式

在借鑒國內(nèi)部分高校BIM課程開設情況的基礎上，結合學校自身辦學特色與本專業(yè)人才培養(yǎng)目標，探索實踐由傳統(tǒng)的側重BIM三維建模向BIM三維建模與參數(shù)化族創(chuàng)建相結合的教學模式轉變，構建以參數(shù)化族為主線的應用能力教學模式。為此，課程開展以參數(shù)化族為主線的BIM技術分階段教學方法。第一階段是Revit軟件三維建模基礎教學，側重培養(yǎng)學生的BIM基礎知識，通過入門基礎知識的學習讓學生逐漸理解BIM理念和形成初步建模能力。第二階段是參數(shù)化族應用能力教學階段，構建以參數(shù)化族為主線的BIM技術應用能力教學模式，讓學生參與參數(shù)化族創(chuàng)建與應用訓練。第三階段由工程實踐中一般的族類型逐步向工程實踐中異形復雜的族類型摸索，積累形成強大的族庫。這將引發(fā)學生的興趣與思考，使其逐步形成參數(shù)化族創(chuàng)建和應用能力。

2.激發(fā)學生的興趣和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新與應用能力

課程教學改革是根據(jù)BIM技術應用特點和工程項目實際需要而提出。如針對項目式課程任務，教師鼓勵并引導學生通過各種渠道學習BIM技術基礎理論和探究系列專業(yè)軟件的要點，以一個完整工程實際項目的BIM建模為切入點，通過模擬解決工程實際項目為著落點，這一過程中教師應密切掌控各個環(huán)節(jié)的教學效果及學生反饋，尤其是創(chuàng)建參數(shù)化族進行關聯(lián)工程項目實際需求等方面，如發(fā)現(xiàn)存在問題應及時指出并糾正，最后再進行總結與歸納。這旨在通過掌握創(chuàng)建參數(shù)化族為起點加以創(chuàng)新并應用到工程項目具體問題中，最大限度地激發(fā)學生的興趣與創(chuàng)新能力，進而促進學生BIM技術綜合應用能力的提高。

（三）課程教學改革具體措施

1.課程教學內(nèi)容模塊化設計

（1）Revit中族基本介紹及基礎命令運用（4學時）

本模塊主要內(nèi)容是族的概念、類型和分類，族樣板文件及分類，族創(chuàng)建的基礎操作命令拉伸、融合、旋轉、放樣、放樣融合、空心形狀等。

（2）建筑模型常用實例族參數(shù)化創(chuàng)建及應用（6學時）

本模塊主要內(nèi)容是建筑中常用到的族實例參數(shù)化創(chuàng)建并實現(xiàn)相關聯(lián)，如窗、門、把手、建筑柱、欄桿扶手等。

（3）結構模型常用實例族參數(shù)化創(chuàng)建及應用（4學時）

本模塊主要構建的內(nèi)容是結構中常用到的族實例參數(shù)化創(chuàng)建并實現(xiàn)相關聯(lián)，如基礎、集水坑、擋土墻、異形梁柱、墻洞口、桁架、連接件等。

（4）機電模型常用實例族參數(shù)化創(chuàng)建及應用（6學時）

本模塊主要內(nèi)容是機電中常用到的族實例參數(shù)化創(chuàng)建并實現(xiàn)相關聯(lián)，如風管彎頭、配電箱、止回閥、T型三通、風管支架、水龍頭、插座、接線盒、變徑四通等。

（5）概念體量實例創(chuàng)建及應用（2學時）

本模塊主要內(nèi)容是體量的介紹與意義，體量創(chuàng)建形成的命令原理，體量建筑造型、參數(shù)化異形玻璃幕墻、內(nèi)建體量的使用等。

（6）族參數(shù)化的公式和函數(shù)的基本應用（4學時）

本模塊主要內(nèi)容是族參數(shù)化創(chuàng)建過程中的公式和函數(shù)的應用原理與實例，有四則運算公式、絕對值公式、指數(shù)公式、對數(shù)公式、平發(fā)根公式、三角函數(shù)公式、e的x次方公式、條件語句的運用等。

（7）課程學習過程中的常見問題及解決方法（2學時）

本模塊主要內(nèi)容是學習過程中會遇到的問題，如參數(shù)化族柱圖元無法自適應樓層標高、軸網(wǎng)出現(xiàn)非正常顯示、材質(zhì)庫無法加載使用、墻體開不規(guī)則洞口、可見性選擇及視圖范圍調(diào)整等常見問題，重點在于要學會如何解決問題的方法。

（8）BIM標準和相關軟件介紹與應用（4學時）

本模塊主要內(nèi)容是國家、行業(yè)及地區(qū)BIM系列標準進行重點介紹。另外，相關的Navisworks、Lumion、PKPM及廣聯(lián)達等軟件基本介紹。需要說明，本模塊主要以自學為主。

2.開展以參數(shù)化族為主線的BIM技術應用能力教學

從工程項目實際需要為出發(fā)點到回歸工程項目具體應用為落腳點，這一過程中需要創(chuàng)建參數(shù)化族并使用其與工程項目進行關聯(lián)應用，這就要積極開展以參數(shù)化族創(chuàng)建并作為主線且強調(diào)其應用能力的教學過程。因參數(shù)化族創(chuàng)建的內(nèi)容大部分源于工程實際項目，讓學生在教師的引導下積極學習與探索各專業(yè)類別的各圖元類型從族模型構成拆分、模型形成路徑、模型命令實現(xiàn)、模型參數(shù)化關聯(lián)等環(huán)節(jié)，以鍛煉和培養(yǎng)學生的BIM技術綜合應用能力，提升學生的職業(yè)核心競爭力。

3.課程教學與BIM工作室教學相貫穿

依托已有BIM工作室平臺，結合BIM教師團隊實際工程項目及全國各類BIM應用大賽，同時開展BIM課程教學與BIM工作室多專業(yè)協(xié)同培養(yǎng)教學模式相貫穿。具體做法是：在進行BIM課程教學時，同時實施針對某個或某幾個特定項目組織學生進行相關輔導、練習、討論、設計和參加BIM比賽的培養(yǎng)模式，提倡理論與實踐相結合并注重創(chuàng)造性思維培養(yǎng)，這種模式十分適合建筑類專業(yè)的人才培養(yǎng)。

4.課程教學融入畢業(yè)設計

畢業(yè)設計是土木工程專業(yè)必修的、重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，同時也是對本科生專業(yè)知識掌握程度與應用能力的綜合檢驗。為此，將BIM技術課程教學融入畢業(yè)設計環(huán)節(jié)中去[9]，就顯得很有必要。因為這能夠拓寬畢業(yè)設計的選題范圍，也會提升學生的團隊合作與組織能力，還可以滿足行業(yè)發(fā)展對BIM技術人才的需求。

5.課程考核和評價方式改革

高校的教學過程中較多存在課程考核和課程評價方式單一化現(xiàn)象。一方面，課程考核的內(nèi)容與方式多數(shù)是由任課教師決定，而且在課程評價時任課教師又作為評價的主體;另一方面，任課教師往往在評價方式上又過于重視對學生最終結果的評價，如此就容易忽視課程學習過程本身的評價。為此，課程教學改革實行開放式的課程考核和多元化的課程評價機制就顯得必要了。

對課程教學實行開放式考核方式和多元化評價方式，具體見表2、表3。

通過以課程考核與評價方式改革為著落點，達成“評促教，以教催用”的初衷，進而實現(xiàn)“教學相長，學以致用”的目標。顯然，這是一個良性的循環(huán)過程。

四、課程教學改革初步成果

近年來，課程進行以參數(shù)化族為主線的教學改革，采取“以賽促教，以賽促學，教學賽相結合”的方式，積極參加全國及地區(qū)各類BIM應用大賽并喜獲佳績。如獲得“首屆粵港澳大灣區(qū)高校學生BIM—CIM創(chuàng)新大賽”全能一等獎;“中國建設教育協(xié)會第十屆全國高等院校學生‘斯維爾杯建筑信息模型（BIM）應用技能大賽”一等獎;“第二屆‘優(yōu)路杯全國BIM技術大賽”銀獎;“第四、五屆全國高校BIM畢業(yè)設計大賽”二等獎和三等獎;“第四、五屆‘魯班杯全國高校BIM畢業(yè)設計作品大賽”二等獎和三等獎;“廣東省第二屆BIM應用大賽”三等獎?？梢?，我校土木工程專業(yè)BIM應用型人才培養(yǎng)方式初見成效。

五、結語

基于我校土木工程專業(yè)以培養(yǎng)“人格健全，基礎扎實，實踐能力強，具有創(chuàng)新精神的應用型高級專業(yè)人才”為目標，為此，本課程教學改革是與之相適應的。為了滿足人才培養(yǎng)目標與BIM行業(yè)需求，針對課程教學存在的問題，提出以參數(shù)化族為主線的課程教學模式，重新構建課程體系，積極開展以參數(shù)化族為主線的BIM應用能力教學，實施與BIM工作室教學相貫穿及課程教學融入畢業(yè)設計的方式，并對課程考核與評價方式進行改革等措施。實踐表明，課程教學改革有利于提升學生的知識水平與素質(zhì)，能夠激發(fā)學生的興趣與增強學生的創(chuàng)新能力，同時促進學生BIM技術綜合應用能力的提高。

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編輯 馮永霞