(三峽大學 土木與建筑學院，宜昌 443002)

引言

建筑信息模型(BIM)在近十年迅速發(fā)展，其發(fā)展推動了整個土木建筑行業(yè)新的變革[1]。BIM技術在項目設計、施工及后期管養(yǎng)階段的應用將有利于提升項目質量、縮短工期和降低建造成本[2]。我國政府十分重視BIM的推廣應用，從戰(zhàn)略高度部署B(yǎng)IM發(fā)展綱要、積極推動BIM國家標準的制定[3]。如同CAD，BIM將成為土木建筑行業(yè)高效安全發(fā)展的重要手段，然而當前行業(yè)企業(yè)對BIM技術人才需求旺盛與BIM人才緊缺的矛盾日益突出，以往高校培養(yǎng)的人才基本不具備BIM知識背景。自2004年我國首個BIM實驗室成立以來，發(fā)展緩慢，直到2010年清華大學才首次提出我國建筑信息模型標準框架，2011年，首個由高校牽頭的BIM工程中心在華中科技大學成立，之后BIM才在各高校逐步得到重視和推廣。2012年中國圖學學會面向高校學生開展BIM技能等級考試，隨后各類全國性BIM大賽如火如荼進行，這些舉措促進了高校學生對BIM學習的熱情[4]。然而由于BIM是一門新技術，很多高校人才培養(yǎng)方案中并沒有涉及BIM相關課程，且BIM技術具有綜合性和系統(tǒng)性，很難通過開設一門課程便掌握BIM技術，這與土木工程專業(yè)課程的學習方式存在一定差異。因此肩負人才培養(yǎng)重任的高校如何順應市場需求，從土木工程人才培養(yǎng)方案的修訂、土木工程教學體系改革及BIM技術教學方式方法改進等方面開展研究，真正培養(yǎng)出一批具有較強BIM素養(yǎng)的專業(yè)技術人才，這是一個值得探討的課題。

1 融入BIM的土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案

人才培養(yǎng)方案是高校實施人才培養(yǎng)的基本依據，人才培養(yǎng)方案總是針對新條件下出現的新問題、新挑戰(zhàn)并結合各校自身特點不斷修訂和完善[5]。實行“大類招生”和“壓縮學分”是新時期土木工程人才培養(yǎng)的新要求，即在“寬口徑”的模式下盡量減少理論課程教學時間，讓學生有更多自主學習時間[6]。在此基礎上，我校根據對其它高校調研及行業(yè)、企業(yè)專家的建議，計劃將BIM融入到土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案，為實現上述目標，我校于2017年進行了人才培養(yǎng)方案的修訂工作。

我?！巴聊竟こ獭睂I(yè)實行大類招生，為克服大類招生廣而不專的問題，在土木工程下分三個專業(yè)方向，即建筑工程、道路與橋梁工程、巖土與地下工程。在學院引導下，學生在大二下學期根據個人意愿實現專業(yè)方向分流。在“壓縮學分”方面，由于土木工程課程范圍廣、課程難度大、對理論知識及專業(yè)技術能力要求高等特點，如何在壓縮學分時不減少課程內容，保證學生知識體系的完整性，我校實行按“知識點”重組課程，減少課程間重復內容，優(yōu)化理論課程與實踐課程之間的搭配和銜接，最終將最低課程教學總分數控制在170學分。在“大類招生”和“少學分”的限制下，在壓縮其它課程的情況下增加BIM相關課程，在綜合考慮課程設置的合理性后，在新版培養(yǎng)方案中增設了《BIM技術基礎》專業(yè)必修課和《BIM技術應用》專業(yè)選修課兩門課程，其中《BIM技術基礎》主要講授BIM基本概念、發(fā)展歷程、標準和軟件，以及BIM在建設項目的基本應用等內容，使學生能較系統(tǒng)、全面地掌握BIM的基本理論與方法，該課程適合土木工程各專業(yè)方向?！禕IM技術應用》結合各專業(yè)方向，講授項目不同階段如何應用BIM技術為項目服務，以經典應用案例為依托，通過項目實訓來培養(yǎng)學生綜合應用能力，該課程要針對土木工程不同專業(yè)方向進行案例設計和項目實訓。同時新方案還鼓勵教師盡快掌握BIM相關技術，將BIM作為一種輔助性手段應用于課堂專業(yè)課程的教學中； 鼓勵學生多參加BIM設計大賽，通過比賽強化學生實戰(zhàn)能力，培養(yǎng)學生BIM技術綜合應用能力。

新方案特色在于突出了BIM在教學中的地位，在壓縮傳統(tǒng)專業(yè)課程學分的基礎上增設了BIM相關課程，從BIM基礎到BIM應用分階段分層次提高學生的BIM綜合應用能力。新方案還十分強調BIM技術在教學中的作用，利用BIM技術開發(fā)優(yōu)質教學資源，以改善傳統(tǒng)教學信息量不足、可視化不強等弊端。

2 基于BIM技術輔助教學的土木工程課程體系

我校除了增設BIM相關課程外，還鼓勵教師在專業(yè)核心課程、拓展課程以及實踐教學環(huán)節(jié)中利用BIM技術進行教學設計。利用BIM強大的三維可視化功能，制作精美的教學課件和視頻動畫，一方面可以改進教學手段，更加形象直觀地展示關鍵技術問題，另一方面也可以提高學生學習效率及學習熱情，克服了BIM技術在土木工程教學中“引入難”的問題。

為了更好地授課，教師積極參加學校組織的各種BIM技術學習培訓，并嘗試在專業(yè)課程教學中引入BIM技術作為輔助教學手段，重新進行教學設計并梳理授課內容。例如在《土木工程概論》教學中，采用BIM制作各類工程結構的三維立體模型，建立模型庫，形象地向學生展示各類土木工程結構，學生可以十分容易地從總體上把握土木工程各類結構分類及特點； 在《畫法幾何》《土木工程制圖》課程教學中，傳統(tǒng)的方法是讓學生根據三視圖來空間想象實際結構的組成，空間想象力偏弱的學生學習該課程感覺很吃力，可采用BIM技術進行三維建模，通過輔助的三維模型能清晰展示各部分的組成，幫助學生加深對結構構件位置關系的理解； 在《鋼結構設計原理》《混凝土結構》《橋梁工程》《房屋建筑學》等課程教學中，其學習難點往往是對結構細部構造不清楚，因此用BIM技術重點建立細部構造模型庫，這對輔助學生加深對土木工程結構細部構造的理解大有裨益。在《工程項目管理》《土木工程施工》等課程教學中，利用BIM建立施工過程動態(tài)模型，對施工場景進行模擬，以幫助學生掌握土木工程施工工法，同時引導學生實現從施工進度、質量、建設成本等方面進行的精細化項目管理[7]。

圖1 與BIM相關的課程體系

在實踐教學環(huán)節(jié)中，BIM技術具有與生俱來的優(yōu)越性，利用BIM技術可以構建高度仿真的虛擬工程環(huán)境，學生可在虛擬仿真實驗室觀看整個項目的建造過程，了解復雜結構的細部構造； 另一方面，學生在現場參觀實際工程項目后，也可在虛擬仿真實驗室自己動手創(chuàng)建BIM模型以重現實際工程項目，以培養(yǎng)學生利用BIM技術進行工程實踐的綜合能力。BIM技術服務于實踐教學有利于克服現場實習的片面性、場地的局限性及實習經費的不足，其提供的超真實、可靠、經濟、安全的實習環(huán)境是現場實習所不具備的[8]。將虛擬仿真與現場實習實踐有機結合起來，可以有效解決實踐條件不足、實習經費不足、安全難以保障等問題，對于提升土木工程專業(yè)學生的綜合實踐能力和創(chuàng)新能力有著重要作用。

基于BIM技術輔助的土木工程教學體系不僅提高了教師的教學水平，而且讓學生在掌握專業(yè)知識時潛移默化地熟悉BIM技術的應用，提高了土木工程專業(yè)課程教學效果，也克服了BIM技術在教學中“引入難”的問題。我校在土木工程專業(yè)課程教學中，增加BIM教學內容的課程體系如圖1所示。

圖1中與BIM相關的課程體系有效實施的關鍵是積極探索能與BIM技術有效融合的教學內容。任課教師應結合各課程特點基于BIM技術開發(fā)豐富多彩的可視化教學資源，如在《橋梁工程》教學中，可在預制裝配式結構、預應力體系、懸臂施工法、各橋型總體構造及細部構造等方面采用BIM技術開發(fā)教學資源，在課堂教學中應用，將復雜抽象的結構構造簡化為學生喜聞樂見的可視化模型，提高了教學效果和學習興趣，有效改善目前教學手段單一、落后的局面[9]。

將BIM技術作為輔助教學手段應用于專業(yè)課程教學中取得了良好的教學效果，一方面解決了傳統(tǒng)教學模式中存在的枯燥乏味、復雜問題難以形象描述等問題；另一方面通過展示利用BIM技術開發(fā)的教學資源，讓學生了解BIM技術的強大功能及在土木工程各領域中的應用，提高了學生學習BIM的熱情，培養(yǎng)了學生應用BIM技術解決工程問題的意識和素養(yǎng)。

3 分層次、分階段BIM技術教學方法

通過土木工程課程體系及培養(yǎng)方案的改革，BIM技術按循序漸進的原則分兩個層次融入到專業(yè)課程學習中。專業(yè)任課教師在教學層次上結合BIM技術制作形象、直觀、信息量豐富的課件及三維模型，一方面改善了教學效果，另一方面讓學生對BIM的強大功能有初步了解，從而激發(fā)了學習BIM的熱情。學生在課程學習層次上要按照人才培養(yǎng)方案深入、系統(tǒng)地學習BIM課程知識，從基礎理論學習逐漸向設計、實踐及綜合應用環(huán)節(jié)過渡。

BIM 教學可分三階段進行，即基礎學習階段、提高階段及項目實訓階段。在第五學期開設《BIM 技術基礎》必修課程，通過講授BIM的基本原理及相關軟件，使學生掌握BIM的基本概念和軟件的操作方法，并能利用BIM軟件建立簡單的模型。第六學期開設《BIM 技術應用》選修課程，分別針對房屋建筑工程、道路橋梁工程、巖土與地下工程等不同專業(yè)方向開設，旨在結合專業(yè)方向強化學生的綜合應用能力。針對BIM學習興趣濃厚或將BIM作為未來職業(yè)發(fā)展方向的學生，計劃加入成本管理、項目管理、造價管理知識以培養(yǎng)知識面更廣、綜合能力更強的高端BIM人才[10]。在此基礎上，在畢業(yè)實習及畢業(yè)設計環(huán)節(jié)增加BIM技術的項目實訓，針對實際項目，在項目規(guī)劃、方案設計、細部構造、施工工法及項目管理等方面采用BIM技術完成預定任務。如圖2所示。

圖2 分層次分階段BIM教學法

在我校土木工程專業(yè)教學改革中，為培養(yǎng)具有扎實的BIM知識背景的專業(yè)人才，形成了兩層次、三階段BIM教學法。通過在各專業(yè)課程中融入BIM技術和開設專門的BIM課程兩個層次將BIM貫穿專業(yè)學習的始終； 在不同學期分三階段開設從BIM基礎到項目實訓的課程，通過系統(tǒng)專門的BIM訓練，以期培養(yǎng)一批綜合應用能力強的BIM人才，滿足用人單位對BIM人才的需求。

4 結語

培養(yǎng)具有BIM知識背景的土木工程專業(yè)人才已迫在眉睫，我校順應市場需求對人才培養(yǎng)方案進行了修訂，在“壓縮學分”情況下增設BIM相關課程。從人才培養(yǎng)方案、BIM課程體系、BIM教學方法等方面積極探索和實踐，以期培養(yǎng)BIM基礎扎實、實踐應用能力強的土木工程技術人才。鼓勵教師利用BIM技術輔助教學，開展分層次、分階段的BIM教學方法，積極開展BIM技能認證等舉措，有力地激發(fā)了學生的學習熱情，學生的BIM應用水平大幅度提高，獲得用人單位廣泛認可，整體效果良好。