田莉梅，賈云波，徐東升，尹歡歡

（1.廊坊師范學(xué)院，河北 廊坊 065000；2.廊坊衛(wèi)生職業(yè)學(xué)院，河北 廊坊 065000；3.北京科技大學(xué)城市與地下空間工程北京市重點實驗室，北京 100083）

0 引言

科技的不斷進(jìn)步使各行業(yè)發(fā)生了巨大的變革，建筑業(yè)也不例外。BIM（building information modeling）技術(shù)的大力推廣是因為它具有可視化、可協(xié)調(diào)、虛擬建造、優(yōu)化建設(shè)方案等諸多優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)領(lǐng)域。2016 年8 月23 日，住建部印發(fā)了《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》［1-2］，旨在增強(qiáng)建筑業(yè)信息化發(fā)展能力，優(yōu)化發(fā)展環(huán)境，加快推動信息技術(shù)與建筑業(yè)發(fā)展深度融合。當(dāng)前BIM 技術(shù)人才的培養(yǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足行業(yè)發(fā)展的需要，2018年全國兩會期間，王美華委員提出，建議高校土木專業(yè)增設(shè)《BIM技術(shù)》課程［3］。

1 BIM技術(shù)國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀

BIM 技術(shù)在建筑業(yè)中的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，優(yōu)點在于利用參數(shù)模型整合各種項目的相關(guān)信息，在項目策劃、運行和維護(hù)的全壽命周期中進(jìn)行數(shù)據(jù)共享和傳遞，使工程技術(shù)人員對各種建筑信息做出正確的理解和高效應(yīng)對［4］。另外，BIM模型［5］可以為建設(shè)單位、設(shè)計院、施工單位等建筑主體各方提供協(xié)同工作平臺，在節(jié)約成本、提高生產(chǎn)效率和縮短工期方面起到舉足輕重的作用。一些學(xué)者［6］從項目的全壽命周期不同階段和不同角度進(jìn)行深入細(xì)致的分析和研究，分析出建筑設(shè)計單位提供的設(shè)計模型在施工過程中無法使用的主要原因。還有一些學(xué)者［7-9］應(yīng)用三維結(jié)構(gòu)BIM的參數(shù)化設(shè)計技術(shù)，開發(fā)了鋼筋混凝土平板樓板中放置鋼筋的新型建模技術(shù)，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)模型與施工圖之間的轉(zhuǎn)化，同時還用于鋼筋的自動彎折曲與切割機(jī)的鋼筋加工，認(rèn)為通過內(nèi)置求解器和仿真系統(tǒng)，以及三維幾何數(shù)據(jù)可實現(xiàn)施工過程動態(tài)可視化，確定施工過程中每個階段的工作量以及優(yōu)化施工方案［10］。

1.2 高校BIM教學(xué)改革現(xiàn)狀

高校教學(xué)改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式勢在必行。一些學(xué)者［11］提出將BIM技術(shù)融入CAD課程，通過二維繪圖和三維施工圖建模，強(qiáng)化畫法幾何與工程制圖的理論知識，同時強(qiáng)調(diào)了課程實踐教學(xué)平臺構(gòu)建的重要性。一些高校［12-13］制定了BIM技術(shù)融入專業(yè)課程改革中遇到困難的解決方案，提出了一套完整的以發(fā)展結(jié)果為導(dǎo)向的BIM 團(tuán)隊學(xué)習(xí)規(guī)劃、實施、評價和反饋系統(tǒng)。運用BIM 來虛擬工程項目管理的方案來解決現(xiàn)有工程項目管理沙盤只能模擬較為簡單的工程項目，很難模擬復(fù)雜尤其是真實的工程項目的問題［14-15］。劉向東等人［16］通過虛擬仿真實驗平臺的可視化優(yōu)點，對流體力學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)方法進(jìn)行改革，激發(fā)了學(xué)生對抽象概念、理論知識的認(rèn)識和理解，提高了學(xué)生的興趣，達(dá)到良好的教學(xué)效果。閆萍等人［17］從BIM教學(xué)設(shè)計到就業(yè)指導(dǎo)方向，提出了改進(jìn)措施，促進(jìn)了教學(xué)質(zhì)量的提升。

2 傳統(tǒng)培養(yǎng)體系存在的問題

2.1 傳統(tǒng)學(xué)科的孤立性、單一性

無論是人文科學(xué)還是自然科學(xué)，都是由不同學(xué)科相互聯(lián)系形成的系統(tǒng)科學(xué)體系，相互之間存在著千絲萬縷的聯(lián)系，不同學(xué)科之間的互相作用、相互影響促進(jìn)了科學(xué)體系的不斷進(jìn)步。教育發(fā)展到今天，傳統(tǒng)單一的學(xué)科教學(xué)體系的不足日益凸顯，專業(yè)知識的單一、教學(xué)模式的單一、人才培養(yǎng)方案的單一，已經(jīng)不能滿足行業(yè)的多元化對綜合技術(shù)人才的需求。國內(nèi)一些高校近幾年也在不斷地推進(jìn)學(xué)科交叉融合發(fā)展平臺的建設(shè)，但制度體系和保障體系等方面仍不完善。如何建立多學(xué)科交叉融合發(fā)展平臺和與之相協(xié)調(diào)的管理制度、政策辦法，是形成科學(xué)創(chuàng)新體系的前提和保障，是完善人才培養(yǎng)目標(biāo)的重要方法。很多的科學(xué)問題和難題都需要多學(xué)科協(xié)調(diào)共同解決，高校人才培養(yǎng)體系需要將學(xué)科綜合化、整體化和系統(tǒng)化，打破學(xué)科孤立、單一的發(fā)展模式，培養(yǎng)綜合素質(zhì)高、專業(yè)能力強(qiáng)的高科技人才，為社會各行業(yè)的發(fā)展解決專業(yè)問題。

2.2 多學(xué)科創(chuàng)新平臺建設(shè)機(jī)制不完善

據(jù)調(diào)查，我國高校學(xué)科創(chuàng)新平臺建設(shè)很多都是一個院系相同或相近學(xué)科建設(shè)形成，傳統(tǒng)的自上而下縱向管理，平臺涉及學(xué)科單一、管理模式單一，即使個別高校建立了多學(xué)科交叉融合平臺，但是在建設(shè)機(jī)制和管理機(jī)制上還存在不完善的情況。多學(xué)科創(chuàng)新平臺的建設(shè)與傳統(tǒng)學(xué)科的平臺建設(shè)有著很大的不同，首先從人員的構(gòu)成、平臺的管理、經(jīng)費的使用和成果的管理等諸多方面都涉及多個不同學(xué)科和院系專業(yè)，打破專業(yè)壁壘、完善建設(shè)機(jī)制、促進(jìn)多學(xué)科之間協(xié)同創(chuàng)新，是高校拓寬學(xué)科發(fā)展，增強(qiáng)科技創(chuàng)新和提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要途徑。

2.3 多學(xué)科交叉融合意識薄弱

目前，國外高校對BIM 技術(shù)的學(xué)術(shù)研究已經(jīng)相對成熟。隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，多學(xué)科交叉融合的領(lǐng)域越來越多，其中建筑信息模型應(yīng)用于土木行業(yè)就具有典型的代表性，根據(jù)專業(yè)特點和行業(yè)發(fā)展的新技術(shù)新方法，對高校人才培養(yǎng)提出了新要求，但大部分的國內(nèi)普通高校土木建筑類專業(yè)教學(xué)仍然以專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的理論教學(xué)為主，并結(jié)合課程進(jìn)行實習(xí)實訓(xùn)，學(xué)生對本專業(yè)的知識掌握相對扎實，但是對于其他行業(yè)發(fā)展和多學(xué)科交叉融合并不了解。大部分高校保持現(xiàn)有培養(yǎng)方式不變，因此很難打破學(xué)科界限，難以開展多學(xué)科交叉融合平臺建設(shè)，不利于高素質(zhì)應(yīng)用型綜合人才的培養(yǎng)和行業(yè)發(fā)展。

3 多學(xué)科交叉融合的思路

本文從搭建BIM 平臺、構(gòu)建培養(yǎng)體系、加強(qiáng)課程設(shè)置和師資隊伍建設(shè)等方面對BIM 多學(xué)科交叉融合培養(yǎng)模式進(jìn)行探索。建立完善的學(xué)科交叉融合發(fā)展體系，形成具有創(chuàng)新模式的BIM 平臺，促進(jìn)多學(xué)科交叉融合教學(xué)模式的改革，為學(xué)校多學(xué)科交叉融合創(chuàng)新平臺建設(shè)總結(jié)經(jīng)驗。就目前情況看，實現(xiàn)多學(xué)科交叉融合需要學(xué)校統(tǒng)籌謀劃，各個二級學(xué)院密切配合，實現(xiàn)平臺要素之間的落實和銜接，需要學(xué)校通過頂層戰(zhàn)略設(shè)計，各個院系或?qū)W科密切配合，針對平臺搭建的要素進(jìn)行優(yōu)化、改革和認(rèn)真落實，打破學(xué)科單一化的傳統(tǒng)教學(xué)理念，強(qiáng)化學(xué)科交叉的師資團(tuán)隊建設(shè)，開展跨學(xué)科科研團(tuán)隊建設(shè)。

3.1 建立多學(xué)科交叉融合的BIM技術(shù)平臺

2016年5月廊坊師范學(xué)院建筑工程學(xué)院以工程管理系為依托成立了BIM 研究所。研究所以BIM創(chuàng)新發(fā)展為中心，通過修改培養(yǎng)方案、創(chuàng)新課程設(shè)置、調(diào)整理論與實踐課時、加強(qiáng)多學(xué)科項目綜合實踐、參加省級國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、BIM 大賽等方式，創(chuàng)新平臺建設(shè)方案。除了注重校內(nèi)多學(xué)科交叉融合實踐外，還通過開拓校外BIM 平臺建設(shè)，聯(lián)合擁有豐富BIM 經(jīng)驗的校外企業(yè)，通過項目合作、科研合作等方式就BIM 技術(shù)的工程熱點問題展開研究，讓學(xué)生參與項目實戰(zhàn)訓(xùn)練，總結(jié)和積累經(jīng)驗，將研究成果應(yīng)用于教學(xué)和BIM人才培養(yǎng)中，提高學(xué)生的實踐能力和項目參與度，激發(fā)學(xué)習(xí)動力。

3.2 構(gòu)建多學(xué)科交叉融合的培養(yǎng)體系

從學(xué)術(shù)團(tuán)隊和教學(xué)團(tuán)隊入手，加強(qiáng)交叉學(xué)科建設(shè)，凝練學(xué)科方向引導(dǎo)學(xué)科發(fā)展，明確教師發(fā)展方向。舉辦校內(nèi)交叉學(xué)科學(xué)術(shù)交流會、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽等活動，加強(qiáng)交叉學(xué)科專業(yè)的交流和學(xué)習(xí)，優(yōu)化培養(yǎng)體系和課程體系，從交叉融合的角度增設(shè)多學(xué)科融合的必修課和適當(dāng)設(shè)置一些交叉學(xué)科的選修課，通過必修和自由選課的方式，將不同學(xué)科背景、不同專業(yè)的學(xué)生吸納到一起學(xué)習(xí)、相互交流，通過對BIM技術(shù)的興趣和愛好，碰撞出創(chuàng)新思維的火花，促進(jìn)多學(xué)科交叉融合，突破人才培養(yǎng)單一化的瓶頸。加強(qiáng)院系和專業(yè)間的合作交流，改變專業(yè)融合意識薄弱的現(xiàn)狀，使多學(xué)科交叉人才培養(yǎng)模式得到重視。

3.3 加強(qiáng)學(xué)科交叉的混合課程設(shè)置

利用BIM 平臺將相關(guān)專業(yè)和學(xué)科聯(lián)系起來，通過師資、課程和實踐項目對平臺進(jìn)行一體化設(shè)計，開展專業(yè)間協(xié)同育人。對多學(xué)科交叉融合的應(yīng)用型本科生培養(yǎng)模式進(jìn)行探討，構(gòu)建適合普通高校土建類專業(yè)BIM 技術(shù)的混合課程，將計算機(jī)科學(xué)技術(shù)、電子信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)、云測繪等內(nèi)容與BIM技術(shù)相融合，設(shè)置智能建造、智慧建筑、綠色建筑和BIM裝配化建造等多學(xué)科交叉融合的課程。提高學(xué)生的專業(yè)能力和綜合素養(yǎng)，通過課程學(xué)習(xí)和項目實踐訓(xùn)練拓展視野。

4 實踐方法與途徑

4.1 實踐方法

參考國內(nèi)外高校BIM 技術(shù)應(yīng)用的先進(jìn)案例，結(jié)合本校的實際情況，通過以下手段進(jìn)行課程的改革和設(shè)置：以混合課程建設(shè)為基礎(chǔ)，與計算機(jī)技術(shù)和管理科學(xué)相融合，通過參加全國比賽和工程項目實踐，總結(jié)BIM 技術(shù)應(yīng)用于相關(guān)專業(yè)教學(xué)的思路和方法，為實踐教學(xué)和特色專業(yè)課程建設(shè)提供經(jīng)驗。

（1）混合課程建設(shè)

建設(shè)一批混合課程，將抽象難以理解的知識點結(jié)合計算機(jī)技術(shù)建立生動形象的BIM模型，對晦澀的建筑專業(yè)知識進(jìn)行科普制作：在BIM概論課程中加入BIM模型；在古建筑測繪課程中加入多點云測繪技術(shù)；在建筑結(jié)構(gòu)課程中引入智慧建筑內(nèi)容；在全過程工程咨詢導(dǎo)論課程中納入BIM全過程管理、智能建造和綠色施工內(nèi)容；工程計量與計價課程充分利用BIM模型可以出量的優(yōu)勢，進(jìn)行工程造價學(xué)習(xí)，結(jié)合BIM 技術(shù)的線上視頻講解，采取線上線下相結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)，充實學(xué)生的業(yè)余生活，提高自主學(xué)習(xí)的能力，讓師生互動更密切，提高學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)效果，實現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)實踐活動。

（2）專業(yè)方向課程改革

根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方向不同調(diào)整培養(yǎng)方案，在現(xiàn)有的課程體系中融入BIM技術(shù)，以全新的視角和方式展開特色教學(xué)，開展BIM技術(shù)與三維虛擬仿真教學(xué)相結(jié)合的全新教學(xué)手段，以直觀、生動的教學(xué)方式取得良好的教學(xué)效果。

一是將BIM 技術(shù)應(yīng)用于土木工程和工程管理專業(yè)。將房屋建筑學(xué)、施工技術(shù)、工程CAD制圖、鋼結(jié)構(gòu)、工程造價管理等課程與計算機(jī)專業(yè)和美術(shù)專業(yè)相結(jié)，合理分配理論與實踐課時，再通過畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)，鞏固和提高學(xué)生的BIM 設(shè)計綜合能力，為企業(yè)培養(yǎng)了大批BIM人才。

二是將BIM 技術(shù)應(yīng)用于歷史建筑保護(hù)專業(yè)。將BIM 技術(shù)與測繪專業(yè)、文學(xué)專業(yè)、歷史專業(yè)相結(jié)合融入《中國古建筑木作營造技術(shù)》《中國古建筑瓦石營法》《古建筑設(shè)計》等課程，通過集人文、歷史、古建筑相關(guān)知識于一身的BIM 模型將難以理解的古建筑構(gòu)件（角科斗拱、平身科斗拱、柱頭科斗拱）360°全方位、多視角、可視化、動態(tài)拼裝展現(xiàn)在學(xué)生面前，通過生動直觀的視頻講解，取得了非常好的教學(xué)效果。

三是進(jìn)行工程實踐。依托BIM教學(xué)平臺、工程設(shè)計實訓(xùn)中心、工程管理實訓(xùn)中心，將BIM 技術(shù)與多學(xué)科交叉融合，如圖1所示。

圖1 課程改革體系圖

（3）以賽促學(xué)

組織學(xué)生參加全國BIM 技能應(yīng)用大賽，加深了學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)知、對行業(yè)前沿技術(shù)的掌握以及立足崗位做貢獻(xiàn)的主動性，提高了BIM 人才培養(yǎng)的質(zhì)量。大賽成果如圖2所示。

由圖2可見，大賽成果呈逐年遞增的趨勢，且一等獎的增幅尤為明顯。2019-2020 年度，大賽受新冠肺炎疫情影響，成績有所退步，但從整體情況看，以賽促學(xué)的方式充分調(diào)動了學(xué)生的積極性，疫情期間居家線上學(xué)習(xí)并沒有降低學(xué)生對BIM建模大賽的熱情，通過大賽推動BIM 技術(shù)多學(xué)科交叉融合是有效的方法和手段。

圖2 歷年獲獎等級及次數(shù)圖

（4）校企合作

與榮盛集團(tuán)、遠(yuǎn)通公司、壹策公司和清西陵文物古建公司等深入開展校企合作，基于BIM 的教學(xué)實踐平臺、數(shù)字化教學(xué)資源庫和BIM軟件培訓(xùn)基地，為打造多學(xué)科交叉型專業(yè)教師團(tuán)隊和培養(yǎng)綜合專業(yè)技術(shù)人才提供實踐平臺。通過實體項目實踐，實現(xiàn)資源共享，教師和學(xué)生定期去企業(yè)實習(xí)，全面深入地進(jìn)行項目實戰(zhàn)訓(xùn)練；通過對企業(yè)需求進(jìn)行調(diào)研，為企業(yè)進(jìn)行訂單式培養(yǎng)，培養(yǎng)和提高學(xué)生的BIM應(yīng)用技能。

4.2 學(xué)科交叉專業(yè)教師的培養(yǎng)

首先，從交叉課程入手，組建專業(yè)教研團(tuán)隊。通過BIM 技術(shù)將相關(guān)專業(yè)教師整合組隊，以實際項目為依托，對授課教師專業(yè)知識和技能進(jìn)行有針對性的培養(yǎng)，注重BIM相關(guān)專業(yè)間的協(xié)同，教研團(tuán)隊每周進(jìn)行技術(shù)交流講座、總結(jié)并提出意見和建議。

其次，從教師技能培訓(xùn)入手，組織教師參加BIM 技能等級考試。只有深入一線弄清楚了BIM技能的內(nèi)涵，才能更好地將BIM 技術(shù)融入到課堂教學(xué)當(dāng)中。

再次，從大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)入手，加強(qiáng)教師隊伍建設(shè)。構(gòu)建教育評價體系和教師責(zé)任目標(biāo)，提高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教師績效獎勵，加強(qiáng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教師團(tuán)隊建設(shè)，打造專業(yè)化教師隊伍。調(diào)動教師的積極性，使教師理解、接納并全身心投入教學(xué)改革當(dāng)中，不斷地強(qiáng)化專業(yè)素質(zhì)和提高教育服務(wù)質(zhì)量，推動專業(yè)人才培養(yǎng)能力。

4.3 學(xué)生專業(yè)技能培養(yǎng)

對本科生BIM 人才的培養(yǎng)，采取線上線下相結(jié)合、不同學(xué)科相結(jié)合的方式。通過組建學(xué)生BIM 社團(tuán)和BIM興趣小組，大三大四學(xué)生帶領(lǐng)大一大二學(xué)生組團(tuán)，根據(jù)興趣愛好選擇不同結(jié)構(gòu)形式的項目，分專業(yè)進(jìn)行BIM 實戰(zhàn)訓(xùn)練，將BIM 技術(shù)融入到項目建筑、結(jié)構(gòu)、水暖電和運營管理的全壽命周期中，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力和項目建設(shè)的全局把控能力。

另外，每學(xué)期定期組織校內(nèi)BIM 大賽，學(xué)生自由組隊，對任務(wù)進(jìn)行討論，確定設(shè)計方案，分析構(gòu)建方法，進(jìn)行建筑設(shè)計，在規(guī)定的時段內(nèi)，完成參賽作品，并進(jìn)行答辯，以此選拔參加全國BIM 技能大賽和全國大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽的人員。通過大賽的鍛煉，使學(xué)生的專業(yè)知識得到了鞏固和提高，通過大賽總結(jié)經(jīng)驗，改進(jìn)教學(xué)方法，促進(jìn)學(xué)生專業(yè)技能的培養(yǎng)。同時選派學(xué)生進(jìn)入校企合作單位和實踐基地直接參與項目實習(xí)，通過實踐鍛煉個人的實踐能力和培養(yǎng)團(tuán)隊合作精神。

4.4 教學(xué)效果

一是形成以“軟件、資源、技術(shù)、案例操作”為支撐、多學(xué)科交叉融合的新教學(xué)理念。形成了課堂教學(xué)、線上線下自主學(xué)習(xí)、BIM 結(jié)構(gòu)應(yīng)用、BIM 施工應(yīng)用、BIM古建筑應(yīng)用、BIM管理的六位一體系統(tǒng)化創(chuàng)新教學(xué)模式。

二是實戰(zhàn)模式。進(jìn)行技能化（例如Autodesk Revit、CIVI 3D、BIM路橋和BIM古建筑等）專業(yè)建模軟件的強(qiáng)化學(xué)習(xí)；將大數(shù)據(jù)、云計算融入到智能建筑和智慧建造中；進(jìn)行了課程改革，增強(qiáng)了專業(yè)知識的趣味性和生動性，取得了良好的教學(xué)效果。

三是以賽促學(xué)、以賽促用，不斷加強(qiáng)校企合作。通過全國BIM 大賽、結(jié)構(gòu)大賽、BIM 巖土大賽，極大提高了學(xué)生的主觀能動性和專業(yè)知識的學(xué)習(xí)興趣，通過近幾年的就業(yè)情況看，擁有BIM 等級證書和全國BIM 大賽獲獎證書的學(xué)生就業(yè)簽約率達(dá)到100%，處于供不應(yīng)求的狀態(tài)，學(xué)生在工作崗位很快進(jìn)入角色，得到用人單位的認(rèn)可，由于往屆畢業(yè)生工作能力突出，用人單位招聘呈現(xiàn)良性循環(huán)。通過總結(jié)大賽經(jīng)驗，將大賽成果用于教學(xué)，效果良好。

5 結(jié)論

科技進(jìn)步對社會提出了更高的要求，各行業(yè)之間你中有我、我中有你，而不是單一、孤立、互不干擾的存在。土木行業(yè)同樣需要融入更多的先進(jìn)技術(shù)和理論才能與時俱進(jìn)，土建類高校的人才培養(yǎng)要與時代發(fā)展相適應(yīng)，建立多學(xué)科交叉融合的人才培養(yǎng)模式是大勢所趨，是輸出高質(zhì)量應(yīng)用型人才的重要手段。通過教學(xué)改革、學(xué)術(shù)交流和專業(yè)研討等活動，不斷推進(jìn)BIM 技術(shù)的多學(xué)科交叉融合，打造特色專業(yè)和特色課程，效果良好。多學(xué)科交叉融合充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、開拓了學(xué)生視野、增強(qiáng)了學(xué)生的多專業(yè)技能和綜合素質(zhì)，不但提高了就業(yè)率，還為大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)提供了思路。