孫奧 湯常鳴 王瑋

摘要：將BIM的思維與技術作為課程與實踐項目應用于環(huán)境設計的本科教學。通過在環(huán)境設計課程中引入BIM技術、提升教師的BIM技術能力以及搭建校企合作的實踐平臺，對學生進行有關BIM的教學。學生通過了解設計市場當前的人才需求，進行BIM課程的學習與實踐，并能夠應用該技術進行實際項目的設計。通過在環(huán)境設計課程中引入BIM技術與理念，順應設計市場發(fā)展趨勢，培養(yǎng)BIM設計人才，也提高了高校環(huán)境設計專業(yè)的教學質量。

關鍵詞：BIM技術 環(huán)境設計 教學方法 教學改革 軟件應用

中圖分類號：G642

文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2020）06-0130-03

Abstract： To apply BIM thinking and technology as a curriculum and practicalproject in the undergraduate teaching of environmental deoign BIM technology wa。introduced into the course of environmental design， teachers' BIM technical abilitywas improved， and a practical platform for school-enterprise cooperation was built toteach students about BIM.students learn and practice BIM courses by understandingthe current talent demand of the deoign market and can apply this technology tothe deoign of practical projects by introducing BIM technology and concept intothe course of environmental design， it conforms to the development trend of designmarket， traino BIM deoign talents， and improves the teaching quality of environmentaldesign major in colleges and universities

Keywords： BIM rechnology Environment design Teaching methods Teachingreform Software application

一、BIM技術的概述

（一）BIM的概念

BIM的全稱為Building Information Modeling即建筑信息模型，是一種基于三維模型的設計思路與方法，也是一個能夠將其中信息進行共享的資源集合體，其中包含幾何與非幾何的信息描述，對設計中物理和功能特性數(shù)據(jù)進行集中整合進行數(shù)字化表達，并依次進行設計、施工、運營的及過程和結果的總稱。

（二）BIM技術在國內外發(fā)展與應用的現(xiàn)狀

美國是最早推廣BIM技術的國家，也是最早頒布BIM技術標準的國家，最初BIM技術應用在與軍事相關的大型項目之中，隨后對威斯康星州針對一定造價的公共建筑也提出了要使用BIM技術的要求。新加坡與澳大利亞同樣很早開始在國內建筑業(yè)推廣使用BIM技術進行建設。

同時在2010年前后，更多的國家也開始逐漸頒布自己國家與建筑信息相關的標準。希望該項技術能夠優(yōu)化現(xiàn)有設計，提高效率以及減少建筑浪費。

BIM概念在國內第一次被引入是在2003年，隨后出版了國內第一批介紹BIM及其理論與實踐的系列叢書。并且在國內的建設工程項目中也開始應用BIM技術來進行建筑設計，例如2008年建成的國家游泳中心，該項目借助BIM技術快速有效地解決了復雜的鋼結構問題。在隨后的上海世界博覽會以及上海中心大廈等項目上，都在設計過程中應用了BIM技術。住房和城鄉(xiāng)建設部也在2011年發(fā)布了《2011～2015年建筑信息化發(fā)展綱要》，明確指出在施工階段開展BIM技術的研究與應用，推進BIM技術設計階段向施工階段的延伸。從此拉開了BIM技術在國內應用的序幕。在近幾年，BIM技術也被廣泛應用到建筑工程外的其他設計領域，例如包含著室內設計、景觀設計等內容在內的環(huán)境設計領域之中。

（三）BIM技術人才的市場需求

隨著BIM概念在2003年在國內引入之后，國內各大城市，更多企業(yè)也開始在更多的設計項目中使用并推動BIM技術的發(fā)展。其技術價值也被越來越多的人所了解：幫助設計項目減少錯誤，縮短項目周期;可以精準預測建設成本和時間;提高施工安全指數(shù);節(jié)約建設成本。同時BIM技術的應用具有廣度和深度，即各類設計項目都可以使用BIM技術，也有多種職業(yè)人員可能應用高該項技術。

綜上兩點，隨著BIM技術的不斷發(fā)展與成長，被更多的人所認可，BIM技術的發(fā)展與人才需求也在不斷增加，有很高的市場需求。

二、環(huán)境設計教學的現(xiàn)狀

（一）高校環(huán)境設計專業(yè)的概述

環(huán)境設計專業(yè)不同于純藝術類的專業(yè)，除了學習美術相關等理論基礎課程，也需要學習能夠解決實際設計問題的技術課程。且環(huán)境設計專業(yè)本科教學畢業(yè)生的就業(yè)去向主要為建筑及裝飾裝修相關的設計公司，學校通過各類課程的設置教學，使學生具備一定的藝術審美及設計表達能力，使學生能夠順利畢業(yè)并具備進入相關行業(yè)工作的能力。

（二）環(huán)境設計教學的現(xiàn)狀

環(huán)境設計是一門綜合學科，所以在本科階段的教學中包含的內容十分廣泛，所學的專業(yè)內容主要分為兩部分即史論課程以及專業(yè)課程，專業(yè)課程中包括室內設計、景觀設計、空間設計等多個方向的專業(yè)課程。環(huán)境設計教授學生的方式也主要以理論與實踐相結合的形式為主，通過對常用設計軟件的使用與學習實現(xiàn)對自身設計思路的表達，即通過專業(yè)理論的學習后布置題目來進行模擬的設計練習。

（三）傳統(tǒng)環(huán)境設計教學的缺點

1.設計表達片面化

環(huán)境設計中的課程例如室內設計，在學習的過程中會包含其相關歷史課程以及軟件表達的技術課程。課程作業(yè)很大程度上只關注藝術的形式，例如色彩，空間造型的關系等。而忽略了設計項目的全周期內容，例如在設計中的物理環(huán)境背景、造價問題等。導致設計內容只停留在想法，而不能很好地與現(xiàn)實相鏈接。

2.設計思想及變現(xiàn)手法陳舊

教學內容陳舊并與其他課程聯(lián)系不足。在信息技術飛速發(fā)展的今天，新事物產(chǎn)生的速度遠遠超過事物被驗證的實踐，一些本科教學中關于設計的思維方式與技術表達的內容難以滿足當今社會的設計市場需求。

傳統(tǒng)的環(huán)境設計理論不能滿足如今個性化審美需求的表述，傳統(tǒng)設計表達多以手繪、CAD、3dMax等軟件為主。當前的設計軟件表現(xiàn)不能夠滿足日趨個性化的設計需求。

三、BIM技術在環(huán)境設計中的應用

（一）室內設計中的應用

現(xiàn)代室內設計是從建筑與環(huán)境科學中獨立出來的專業(yè)，所以室內設計的學習內容既包括建筑設計的內容，也會受到新興科技與藝術的影響。所以BIM在室內設計課程中應用的方面主要體現(xiàn)在以下幾方面。

1可視化

可視化簡單說就是設計的內容是可見的，區(qū)別于以往室內設計課程中要求的二維圖紙表達方式，BIM技術將以往的CAD_維圖紙可以創(chuàng)建為三維的立體圖形呈現(xiàn)在眼前，并在其中可以看到室內設計中所應用的家具、陳設、材料、燈光等內容，讓設計表達更加完整、準確、清晰。以Revit為例，還可以對當前模型根據(jù)需求劃分精細度來顯示，以滿足不同視覺下需求信息的要求。

2.參數(shù)化設計

參數(shù)化建模是指通過參數(shù)與約束建模的方法。BIM中每個圖元以構建的形式出現(xiàn)，通過參數(shù)的調整來確定構件之間的差異。同樣，在構件之間通過參數(shù)的變更，也會引起其他構建實時的相應變化。并且這種變化在所有視圖中都可以雙向進行，無需對每個構建進行單獨修改，保證了圖紙的一致性，也能夠提高工作效率與質量。

參數(shù)化構建的簡單例子，如在室內空間內放置兩張桌子，而這兩款桌子只在長度上有區(qū)別，其他的數(shù)據(jù)都相同。在傳統(tǒng)設計軟件中我們需要做兩個不同長度的桌子模型，而在BIM軟件中，我們只需要將桌子這個構件的長度進行約束設置，建立一個參數(shù)化模型而在使用時修改長度即可表現(xiàn)出兩款桌子的構建模型。

3.協(xié)同化設計

室內設計脫離不了建筑以及其他專業(yè)設計而存在，在實踐解決問題的過程中，個人并不能完成所有的設計內容，運用BIM技術可以使室內設計、MEP等不同專業(yè)的設計人員通過同一設計平臺開展工作，且設計數(shù)據(jù)保存在同一平臺上。這樣在設計團隊內部搭建了有效的專業(yè)溝通平臺，成功實現(xiàn)信息有效共享。對于室內設計人員來說可以及時了解到建筑的原始空間、水暖電的管線鋪設等內容，了解現(xiàn)有建筑構件以及管道設置，并可以隨時根據(jù)其他設計內容的修改而進行完善，減少重復檢查模型來回傳遞的過程，實現(xiàn)信息共享，形成可以相互協(xié)調溝通的有機設計體系。這樣在設計過程中就可以避免碰撞，減少設計的錯誤，提高設計效率。

同時在此基礎上，也可以將工作平臺與客戶、材料供應商等人員分享，使參與者都能夠得到被共享的信息，讓客戶了解到設計的進度，或是在施工過程能夠反映出現(xiàn)實狀況，促進人員之間相互的溝通與交流，方便進行管理，從而保證設計內容高效協(xié)調且順利地進行。

4.性能與優(yōu)化設計

大型的室內設計空間對物理環(huán)境也有一定的要求，例如聲、光、電以及熱環(huán)境。在BIM設計中可以對設計好的構件添加各種物理數(shù)據(jù)，例如燈光構件可以精確設置其功率以及瓦數(shù)。并將這些數(shù)據(jù)輸出到具體的分析軟件中，為設計呈現(xiàn)的最終效果增加確定性與真實性。

同時在BIM中，數(shù)據(jù)的不斷改進都是在幫助整體設計的優(yōu)化。室內具體空間的多方案化設計可以為客戶的選擇提供更多可能，使設計最終呈現(xiàn)能夠更加契合其需求與心理預期;對于異形構建的設計，通過正式施工前的多次模擬，也可以降低錯誤的發(fā)生概率;視圖中的漫游與可視也能夠及時檢查到設計中存在的問題并進行及時修改。諸如此類設計都是其優(yōu)化的體現(xiàn)。

5.設計管理統(tǒng)計

室內設計在設計結束以后也需要統(tǒng)計設計項目在施工中實際需要的成本內容，例如門窗表、設計的面積與體積信息、所布置的裝飾構件數(shù)量等內容。在傳統(tǒng)設計中這些內容信息可能需要反復核對與計算，而BIM技術本身就是一種信息集合，能夠精確對整個模型內的這些信息進行統(tǒng)計，有效對設計內容進行數(shù)據(jù)管理，保證設計成本的可控性。

（二）景觀設計課程中的應用

景觀設計指風景與園林的相關設計，包含自然景觀與人工景觀，主要服務于城市、居住區(qū)、風景區(qū)等場地。景觀設計同室內設計一樣，都是基于人的尺度來進行設計，在其額外之處BIM技術在課堂上的應用主要體現(xiàn)在以下方面：

1.可操作性分析

景觀設計對外部自然環(huán)境也有一定的要求，在設計之初，需要對地理信息、土壤信息、水源信息等進行調研、取樣評估。利用BIM技術將調研來的信息整理分類，了解并模擬設計外部環(huán)境，進行科學的、有依據(jù)的可操作性判斷。

2.地形設計

地形設計使景觀設計與建設的基礎與骨架，對后續(xù)的設計有著重要的影響，所以在設計過程中也需要優(yōu)先解決場地的有關內容。通過BIM技術，可以對地形調查的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與整合導入軟件構筑三維地形圖，進行分析及計算，并根據(jù)設計的具體要求展開土方計算，對地形中坡度、地形朝向、水環(huán)境等內容進行人工設計。

（三）綠色建筑設計中的應用

隨著世界大環(huán)境的不斷發(fā)展與變化，人們開始進行綠色的、可持續(xù)化探索，建筑作為人工建造的環(huán)境，必然也進行相關方面的探索，在二十世紀九十年代首個綠色建筑標準發(fā)布及推廣后，綠色建筑逐漸成為了建筑設計的發(fā)展方向，國內近些年也在積極推進綠色建筑。

綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材）、保護環(huán)境、減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。在環(huán)境設計中，綠色建筑的要素可以體現(xiàn)在對所設計內容的風環(huán)境、光環(huán)境、雨水環(huán)境以及能耗等內容。

這些內容可以通過BIM技術同時系統(tǒng)的解決，為同一模型設計提供多種分析，從設計流程可以用BIM軟件將有關綠色建筑的數(shù)據(jù)導出再模擬，最后再根據(jù)模擬出的最佳數(shù)據(jù)進行設計。通過以上方面的分析，可以幫助所設計的內容尋找到最佳的場地位置，以滿足室內外空氣的流暢與自然通風、以及是否需要開設天窗增加自然照明進行采光優(yōu)化等內容。

（四）智慧設計中的應用

隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡信息技術以及物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展與興起，對環(huán)境設計的要求也在逐漸提高。這些方面不僅體現(xiàn)在設計內容中，也體現(xiàn)在設計的表達與最終呈現(xiàn)之中，BIM技術所貫徹的環(huán)境設計項目，可以實現(xiàn)設計全過程的信息化與智能化，在設計階段，可以通過三維模型進行直觀的可視化模擬展示，同時還可以對照明等內容的表達進行最大程度的真實處理;在設計造價過程中，通過對模型內部信息數(shù)據(jù)化管理計算，使結果更加精確;在施工階段，BIM技術則可以對其過程進行預先模擬，在實際建設過程中提供精細的數(shù)據(jù)化支撐;在運維階段則可以為管理者提供完整的建筑模型信息，降低管理成本與風險，

環(huán)境設計的范圍也可以拓展到城市發(fā)展的整體環(huán)境中，近些年國內開始逐步建設智慧城市，智慧城市是指利用信息技術，將城市的系統(tǒng)與服務鏈接集成。BIM技術可以應用到其建設中去，即對城市內的智能建筑與資源供給的信息共享，營造可持續(xù)的發(fā)展環(huán)境。同時在城市的發(fā)展建設中運用BIM技術將各構筑物的信息集合起來，對城市運轉信息進行監(jiān)測與規(guī)劃引導。同時在對城市建筑的維護上可以借助BIM技術，利用信息化系統(tǒng)自動維護，能夠及時發(fā)現(xiàn)并解決出現(xiàn)的問題，有效促進城市的良性發(fā)展。

四、BIM技術在環(huán)境設計教學中的應用方法與成果

（一）在環(huán)境設計課程中加入BIM課程

設計市場當下發(fā)展過程中需要BIM技術的相關人才，隨著市場對這種技術的逐漸認可與廣泛使用，其人才的需求也不斷增加。為了配合市場需求，高校對于BIM技術也開始進行相關教學與研究。所以，為了培養(yǎng)與社會需求緊密相關的人才，在環(huán)境設計教學中引入BIM技術教學。

在學生入學之初可以通過講座為學生引入BIM技術的理念，環(huán)境設計專業(yè)學生入學的第一學期，可以通過在與學科發(fā)展趨勢的相關課程中向學生們介紹BIM技術的相關理論與概念，BIM的相關歷史以及當前應用的狀態(tài)。使學生及時了解數(shù)字化、信息化下的設計現(xiàn)狀，進而使學生對BIM相關課程產(chǎn)生興趣，為其以后的學習應用打下基礎。在教學中可以講授BIM技術相關設計表達軟件，讓學生可以對其操作上有所了解，在隨后的課程中也對軟件進行應用，提高實戰(zhàn)技能。

BIM技術的相關軟件按功能可以分為建模軟件、分析軟件與協(xié)同平臺三部分。以歐特克公司的Revit與Navisworks軟件的使用最為主流，同時國內的魯班與廣聯(lián)達也擁有BIM系列相關軟件，除此之外，活躍于市場的還有ArchiCAD、CATIA等BIM相關軟件。

以東北大學的環(huán)境設計專業(yè)培養(yǎng)計劃為例，在專業(yè)概論與職業(yè)發(fā)展的24學時（每學時50分鐘）學習中，選取其中的4學時，請有BIM技術的前端人才來做BIM相關的介紹講座;在學生結束大二春季學期的課程之后，在隨后的夏季學期實踐周中加入環(huán)境設計BIM技術為期兩周的課程，同時增加在第七學期的畢業(yè)實習周數(shù)。

在設計周實踐課程中，圍繞環(huán)境設計專業(yè)中所需要學的簡述設計、室內設計、景觀涉及等課程，通過學習Revit、Fuzor、UE4等設計軟件機工具，了解BIM技術應用流程中的建模、對模型的碰撞檢查以及VR展示與圖片輸出功能。BIM建模、VR展示與輸出。這樣做可以在設計周集中學習BIM軟件，并在大三學習辦公空間設計、室內公共空間設計等課程的過程中運用已學習的BIM技術完成課程中部分作業(yè)與任務，在專業(yè)設計課程的學習中強化了技術的表達能力，強化并延續(xù)了教學的完整性，讓BIM技術融入設計課程之中。

（二）提高環(huán)境設計教師自身的教學素養(yǎng)

隨著社會上對BIM知識相關人才的需求增加，高校也相應承擔起培養(yǎng)相關人才的重任，而老師作為傳授學生技能與知識的職業(yè)存在，也應及時提高自身專業(yè)能力的提升，通過進修、校內培訓以及與企業(yè)合作實踐等多種途徑，提升自己的專業(yè)能力以及教育理念更好地引導學生學習環(huán)境設計這門專業(yè)。

鼓勵教師與學生一同參與實踐課程，參與課程的規(guī)劃與建設;參與實踐教學基地的建設并根據(jù)實踐基地的實際情況對學生進行指導;同時將實踐過程的內容進行整理，制作相關課件與網(wǎng)絡課程;針對實踐課程以及實習過程中的案例，圍繞BIM技術，收集并創(chuàng)建BIM設計過程及完成模型，出版相關教材。通過以上內容，讓教師具備實踐、教學與傳授等全面技能，有效提高自身的教學素養(yǎng)。

（三）引入校企合作的教學模式

將學校內的專業(yè)教學與BIM公司實踐教學相結合的培養(yǎng)模式進行教學，以專業(yè)實踐為出發(fā)點，構建校外實習實踐教學基地。一方面可以安排學生到BIM合作教學基地觀摩參觀，通過相關企業(yè)導師的講解以及實地參觀，具體有效地了解到BIM在現(xiàn)在設計中的應用方式與工作流程，另一方面針對實踐課題，成立學生課題工作小組，通過真題真做、虛題擬做等形式，拓展BIM技術理論教學與實踐教學的應用。強化學生實踐中的團隊合作精神以及BIM技術能力的綜合提升。

通過這種與BIM相關企業(yè)共同搭建的實踐教學平臺，完善了BIM課程的教學內容，也培養(yǎng)了學生的實踐與創(chuàng)新能力，有效地提高了學生學習與應用BIM技術的能力。

（四）BIM在環(huán)境設計專業(yè)中實踐教學成果

以東北大學所構建的實踐教學為例，環(huán)境設計專業(yè)已經(jīng)與相關企業(yè)聯(lián)合建立了大學生環(huán)境設計技術實踐教學基地，與企業(yè)共建BIM技術交流平臺。

東北大學藝術學院與企業(yè)的BIM技術中心共同整合資源共同教學，其成果主要表現(xiàn)為：通過教學與實踐，共同完善BIM的模型與模塊的構建，填充了環(huán)境設計專業(yè)下的模型庫，也能夠與企業(yè)共同建設BIM數(shù)字化模型創(chuàng)新云平臺，為城市建設而共同努力;師生能夠與一線BIM設計師進行交流，接觸到實際項目，完成實踐教學，培養(yǎng)了學生的專業(yè)與綜合實踐能力，也提升了其創(chuàng)新實踐的能力;在一系列教學與實踐的過程中，增強了學生對相關企業(yè)的認識程度，了解就業(yè)，推動了技術型人才培養(yǎng)的教學改革，能夠使教學與應用之間的關系更加密切，有效提高學生的就業(yè)率與就業(yè)能力。

五、總結

BIM技術在國內引入到如今也只有十幾年的時間，技術的成熟需要時間，在為設計人員帶來便利的同時，對設計人員的附加設計能力的要求也在提高。隨著近年來BIM技術在各種設計領域中的應用，相關設計單位以及科研院校等也都開始重視并推廣BIM技術，因此，在環(huán)境設計教學中引入開設BIM課程，教授學生具有其相關知識，搭建校企合作平臺，培養(yǎng)具有BIM知識與實踐應用能力的建設人才，不僅可以有效進行課程改革，同時對于培養(yǎng)滿足當前市場需求的人才也起著非常重要的作用。

基金項目：東北大學本科教育教學改革專項項目——實際設計項目融入環(huán)境設計專業(yè)課程教學方法改革研究。

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