基于大型設(shè)計(jì)競(jìng)賽機(jī)制及城市設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)踐的BIM教學(xué)工作坊建設(shè)

石堅(jiān)韌　雷雅昕

摘要：設(shè)計(jì)競(jìng)賽是學(xué)校創(chuàng)新教育體系的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的重要途徑之一。隨著建筑業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃將BIM的發(fā)展與應(yīng)用納入綱要，建筑業(yè)的發(fā)展越來越離不開BIM高端人才。為了將實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)貫穿于現(xiàn)代大學(xué)教育中，在總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出BIM教學(xué)工作坊建設(shè)和實(shí)施。建設(shè)實(shí)施BIM教學(xué)工作坊，解決學(xué)生設(shè)計(jì)技能與設(shè)計(jì)成效的統(tǒng)一性；改善相對(duì)封閉式的教學(xué)體系，引入一種輔助的“外部思維”交互機(jī)制；改變低活力、低創(chuàng)新的傳統(tǒng)課程教學(xué)方式，引入一種輔助的“外部激勵(lì)”交互機(jī)制，利用競(jìng)賽項(xiàng)目，發(fā)揮學(xué)生主動(dòng)性、積極性，從而進(jìn)一步完善和促進(jìn)BIM的教學(xué)工作。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)競(jìng)賽；BIM；教學(xué)工作坊

中圖分類號(hào)：G642；TU198 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：10052909（2015）04015105

住建部制定的“十二五” 規(guī)劃中已高度重視BIM（建筑信息模型）的產(chǎn)業(yè)開發(fā)與綜合應(yīng)用，經(jīng)過5年的發(fā)展，建筑行業(yè)已高度分工細(xì)化和信息產(chǎn)業(yè)化，因此越來越需要能夠熟練應(yīng)用BIM技術(shù)的設(shè)計(jì)及施工管理人才。然而BIM技術(shù)在中國(guó)建筑設(shè)計(jì)和施工管理的產(chǎn)業(yè)鏈條中尚處于初級(jí)發(fā)展階段。一方面高校教育和工程管理方對(duì)此重視不夠，國(guó)內(nèi)大部分高校均沒有系統(tǒng)的BIM課程，而少數(shù)開設(shè)BIM課程的高校僅限于簡(jiǎn)單的內(nèi)容介紹，并沒有深入探討B(tài)IM的運(yùn)用[1]，另一方面BIM技術(shù)與理論均不成熟，

掌握BIM技術(shù)的人才極其缺乏。正是由于教育界和工程界能夠參與BIM課程的人才相對(duì)缺乏，

在此背景下，建設(shè)基于大型設(shè)計(jì)競(jìng)賽機(jī)制及項(xiàng)目實(shí)踐的BIM教學(xué)工作坊成為培養(yǎng)BIM高端人才的有效途徑之一。

建設(shè)基于大型設(shè)計(jì)競(jìng)賽機(jī)制及項(xiàng)目實(shí)踐的BIM教學(xué)工作坊是在“平臺(tái)+模塊”的基礎(chǔ)上，通過指導(dǎo)和參加大型設(shè)計(jì)競(jìng)賽或工程項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)專業(yè)教學(xué)內(nèi)容的深化。課題通常來源于比賽與工程項(xiàng)目，主要針對(duì)自身當(dāng)前存在的問題，向工作坊提出解決問題的相關(guān)課題，進(jìn)而由工作坊以課題為中心，在教師與專業(yè)人士的指導(dǎo)下完成定向

方案設(shè)計(jì)。這樣的訓(xùn)練方式有助于提高學(xué)生的積極性和參與性，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)戰(zhàn)能力，學(xué)生在為企業(yè)解決實(shí)際問題的同時(shí)也被迫直面市場(chǎng)需求，如此操作的結(jié)果能較好地應(yīng)對(duì)建筑教學(xué)與建筑工程設(shè)計(jì)與管理行業(yè)用人市場(chǎng)需求脫節(jié)的矛盾[2]。

建設(shè)基于大型設(shè)計(jì)競(jìng)賽機(jī)制及項(xiàng)目實(shí)踐的BIM教學(xué)工作坊制度能夠較好地兼顧綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的研究性和探索性問題，使之在提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備利用率的同時(shí)，讓學(xué)生學(xué)到知識(shí)、提高實(shí)踐能力。工作坊的應(yīng)用能打破傳統(tǒng)教師對(duì)學(xué)生單向的、學(xué)院內(nèi)與專業(yè)內(nèi)封閉的固有教學(xué)模式，利用外部項(xiàng)目、科研項(xiàng)目形成比賽體制，引入師生互動(dòng)、校內(nèi)外互動(dòng)的多向新型教學(xué)模式，通過合理的教學(xué)方式以及項(xiàng)目實(shí)踐，讓學(xué)生真正利用這一環(huán)境提高自身的綜合能力。工作坊教學(xué)模式打破傳統(tǒng)的“達(dá)標(biāo)性”評(píng)價(jià)體系，引入“選拔性”評(píng)價(jià)體系，師生共同參與國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)競(jìng)賽、科研項(xiàng)目競(jìng)賽，用錦標(biāo)榮譽(yù)及相應(yīng)物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)作為激勵(lì)因素，較好地改變了學(xué)生以及格、拿學(xué)分為主要目標(biāo)，設(shè)計(jì)作業(yè)質(zhì)量平庸的現(xiàn)狀。

一、BIM教學(xué)工作坊的總體機(jī)制

（一） BIM教學(xué)工作坊的內(nèi)容與方法

以大型設(shè)計(jì)競(jìng)賽機(jī)制及項(xiàng)目實(shí)踐的BIM教學(xué)為平臺(tái)的工作坊建設(shè)，主要以高校學(xué)生、教師、BIM專業(yè)人才以及專業(yè)設(shè)計(jì)工作坊的專家為合作人員，在指定的地方通過活動(dòng)、討論、分析等方式，共同探討選定的設(shè)計(jì)方案，所有參與者一起參加實(shí)際的工作過程[3]。

第一階段：借助學(xué)院教師、校外專家的科研項(xiàng)目和工程項(xiàng)目培養(yǎng)學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生掌握具體的BIM技術(shù)，并深入了解BIM在施工圖（或稱為施工模型）設(shè)計(jì)中的綜合效能，這將有利于學(xué)生正確地掌握BIM的實(shí)操技能（圖1）。

第二階段：在教師和專家的指導(dǎo)下，鼓勵(lì)學(xué)生作為科研項(xiàng)目和工程項(xiàng)目的參與者，將BIM全生命周期理論應(yīng)用到具體項(xiàng)目中（圖2、3、4、5、6），并指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)地調(diào)查。最后將學(xué)生分組，對(duì)BIM模型使用過程中遇到的問題進(jìn)行分類討論和分析，查缺補(bǔ)漏，擴(kuò)展該技術(shù)的應(yīng)用潛力。

圖2 任務(wù)分配

圖3 進(jìn)度實(shí)時(shí)跟蹤與反饋

圖4 現(xiàn)場(chǎng)巡查

圖5 TC應(yīng)用

圖6 使用信息反饋

第三階段：以競(jìng)賽為目標(biāo)，將教師和學(xué)生組成團(tuán)隊(duì)，教師教授專業(yè)知識(shí)，分析實(shí)際情況，協(xié)助學(xué)生參加競(jìng)賽。

第四階段：競(jìng)賽完畢，總結(jié)科研、實(shí)踐項(xiàng)目，反饋意見，將學(xué)生比賽及日常設(shè)計(jì)的成果作為教學(xué)成果和學(xué)生實(shí)踐教學(xué)的一部分。

（二）BIM教學(xué)工作坊的創(chuàng)建目的

BIM教學(xué)工作坊貫穿于建筑設(shè)計(jì)的全過程，這些過程不是抽象或零散片段的呈現(xiàn)，而是真實(shí)、全方位的系統(tǒng)智能模擬[4]。其中包含了來自輔助設(shè)計(jì)過程的建筑、地理、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)背景下的各種數(shù)據(jù)參數(shù)。它們相當(dāng)于建設(shè)過程中各種真實(shí)元素的智能仿真，能促進(jìn)溝通和協(xié)作，設(shè)計(jì)師從中能更加清晰地瀏覽整個(gè)復(fù)雜的建筑綜合系統(tǒng)，使建筑設(shè)計(jì)走向新的方向。BIM教學(xué)工作坊的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)過程促使人們更加深入地領(lǐng)會(huì)和挖掘潛在的社會(huì)和計(jì)算機(jī)智能[5]，但目前國(guó)內(nèi)高校對(duì)于BIM的教育過于側(cè)重理論課程的組織，使得專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課及實(shí)踐脫節(jié)，此外，學(xué)生過于依耐教師的指導(dǎo)，缺乏項(xiàng)目實(shí)踐的機(jī)會(huì)，進(jìn)而影響學(xué)生專業(yè)動(dòng)手能力的培養(yǎng)[6]。

（1）解決學(xué)生設(shè)計(jì)技能與設(shè)計(jì)成效的統(tǒng)一性問題。通過競(jìng)賽機(jī)制、教師的針對(duì)性輔導(dǎo)，強(qiáng)化學(xué)生的分析、創(chuàng)新和動(dòng)手能力，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的

積極性，全力將理論知識(shí)付諸于實(shí)際設(shè)計(jì)過程，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)技能和設(shè)計(jì)成效的一致，有利于全方位提高學(xué)生的實(shí)際操作能力和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

（2）改善相對(duì)封閉的教學(xué)體系，引入一種輔助的“外部思維”交互機(jī)制，利用企業(yè)項(xiàng)目、比賽項(xiàng)目，培養(yǎng)和提升學(xué)生的思維創(chuàng)新能力。

（3）改變低活力、低創(chuàng)新的傳統(tǒng)課程教學(xué)方式，引入一種輔助的“外部激勵(lì)”交互機(jī)制，利用競(jìng)賽項(xiàng)目，發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和積極性。

（三）BIM教學(xué)工作坊與設(shè)計(jì)競(jìng)賽的融合

教學(xué)工作坊的目的是為了提高學(xué)生在實(shí)際工程中的技術(shù)能力，促進(jìn)理論學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐的共同提升。師生工作坊作為一個(gè)新型人際關(guān)系平臺(tái)，輔以校外專家作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人引入科技工程項(xiàng)目、或參加設(shè)計(jì)競(jìng)賽，以此鼓勵(lì)學(xué)生參與研究和設(shè)計(jì)的信息化交互過程。科技項(xiàng)目的引入增加了學(xué)生接觸專業(yè)技術(shù)和理論知識(shí)的機(jī)會(huì)，而設(shè)計(jì)競(jìng)賽活動(dòng)與項(xiàng)目實(shí)踐則能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，鼓勵(lì)學(xué)生在比賽過程中獨(dú)立分析、積極創(chuàng)新，是實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相互轉(zhuǎn)化融合的直接機(jī)會(huì)。

因此，在普通的教學(xué)工作坊建設(shè)基礎(chǔ)上，引入設(shè)計(jì)競(jìng)賽機(jī)制輔助“實(shí)驗(yàn)教學(xué)”模式，以教師實(shí)際科研為載體，鼓勵(lì)學(xué)生大膽參與，積極動(dòng)手，利用有限時(shí)間最大程度地啟發(fā)學(xué)生思維，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)常態(tài)化與競(jìng)賽機(jī)制的融合。此外，學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中的奇思妙想也有利于高?？蒲械膭?chuàng)新性發(fā)展。

二、BIM工作坊建設(shè)評(píng)價(jià)與產(chǎn)業(yè)融合的建設(shè)思路

（一）建立新型教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)制度，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)常態(tài)化與競(jìng)賽機(jī)制的融合

通過競(jìng)賽機(jī)制與項(xiàng)目實(shí)踐的工作坊設(shè)計(jì)，結(jié)合傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)課程，將日常作業(yè)、教學(xué)內(nèi)容以競(jìng)賽機(jī)制方式進(jìn)行。通過項(xiàng)目設(shè)計(jì)的對(duì)比、學(xué)生之間的競(jìng)爭(zhēng)，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)造的積極性。引入第三方評(píng)價(jià)制度，即與工作坊合作的校外專家、學(xué)者以及教師指導(dǎo)的評(píng)價(jià)，改變了教師對(duì)學(xué)生作業(yè)完成情況、學(xué)生對(duì)教師教學(xué)情況的評(píng)價(jià)模式，促進(jìn)了學(xué)生與教師雙方的不斷提升。

（二）拓展創(chuàng)新性設(shè)計(jì)成果參賽渠道，實(shí)現(xiàn)成果產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

借助教師科研項(xiàng)目，學(xué)校內(nèi)部設(shè)立相應(yīng)的競(jìng)賽項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生相互競(jìng)賽；借助企業(yè)合作項(xiàng)目，設(shè)立以教師為指導(dǎo)，多個(gè)學(xué)生為主要成員的設(shè)計(jì)競(jìng)賽團(tuán)隊(duì)，優(yōu)勝項(xiàng)目通過校企合作實(shí)現(xiàn)推廣與應(yīng)用。改變以往單一的參賽渠道，活化專業(yè)項(xiàng)目資源，主動(dòng)借助競(jìng)賽機(jī)制調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

（三）進(jìn)行設(shè)計(jì)成果與教學(xué)成果的理論化、系統(tǒng)化和常態(tài)化模式建設(shè)

設(shè)計(jì)競(jìng)賽是一種激勵(lì)機(jī)制，它與建筑與城市設(shè)計(jì)教學(xué)工作坊相結(jié)合，將傳統(tǒng)的“封閉式實(shí)驗(yàn)室教學(xué)”升級(jí)為“開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)”。這種新的機(jī)制通過競(jìng)賽思維和創(chuàng)新思維的引入，將教學(xué)成果通過比賽激勵(lì)的方式，轉(zhuǎn)化為具體的可視化實(shí)驗(yàn)成果。這種機(jī)制既可以將理論知識(shí)加以實(shí)際運(yùn)用，同時(shí)也建立起了一種可行、具體的心理刺激和人際聯(lián)系模式。

（四）建立以實(shí)踐教學(xué)輔助的競(jìng)賽機(jī)制教學(xué)工作坊

為實(shí)現(xiàn)學(xué)校

與企業(yè)、校外專家的深入合作，應(yīng)進(jìn)一步豐富工作坊師資力量與實(shí)驗(yàn)室資源，制定相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)流程，并在課程設(shè)置過程中突出“兩個(gè)結(jié)合”，即理論教學(xué)與專業(yè)實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，競(jìng)賽項(xiàng)目與實(shí)踐教學(xué)課程內(nèi)容相結(jié)合。因此，大型設(shè)計(jì)競(jìng)賽機(jī)制工作坊既是傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)的拓展和創(chuàng)新，也是實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革與運(yùn)用平臺(tái)。

三、BIM工作坊案例應(yīng)用分析

（一）BIM模型在合肥萬象城項(xiàng)目中的應(yīng)用

合肥萬象城項(xiàng)目總用地面積約60 419 ㎡，總建筑面積為554 243.82 ㎡，是一個(gè)集娛樂、超市、高檔百貨、辦公、高檔酒店于一體的大型商業(yè)綜合體。該項(xiàng)目使用功能復(fù)雜、建筑體量大、人員密度高。在設(shè)計(jì)中，建筑師不僅要合理減少資金投入，確保建筑合理的利用率，而且還要保證建筑的消防安全，多種因素的綜合導(dǎo)致在設(shè)計(jì)過程中存在的問題，而這些問題采用普通方式又難以解決。為驗(yàn)證設(shè)計(jì)狀態(tài)下的建筑消防安全水平，該項(xiàng)目通過BIM系統(tǒng)有針對(duì)性地選擇評(píng)估對(duì)象進(jìn)行火災(zāi)場(chǎng)景模擬。

以步行街首層中庭火災(zāi)場(chǎng)景模擬為例，火災(zāi)場(chǎng)景模擬的目的是考察亞安全區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，煙氣在區(qū)內(nèi)的蔓延情況。該場(chǎng)景中起火點(diǎn)設(shè)置在首層北側(cè)中庭，重點(diǎn)考慮中庭在滅火系統(tǒng)失效時(shí)的火災(zāi)蔓延趨勢(shì)。由于起火點(diǎn)設(shè)置在中庭正下方，所以在火災(zāi)前期煙氣縱向蔓延的趨勢(shì)比較明顯，當(dāng)火災(zāi)進(jìn)行到200 s 時(shí)，煙氣就已經(jīng)蔓延到該側(cè)中庭的最高位置五層空間內(nèi)，而水平方向上則主要分布于起火層及其以上兩層左右50 m范圍內(nèi)，如圖 7。在火災(zāi)200 s煙氣上升到五層后，垂直方向上火災(zāi)初始階段產(chǎn)生的煙氣大多集中在第五層步行街內(nèi)，并沿水平方向在第五層空間內(nèi)大面積蔓延，至火災(zāi)進(jìn)行到400 s左右時(shí)，煙氣已蔓延至五層步行街各區(qū)域，并通過連通五層、六層的中庭蔓延至六層步行街。在火災(zāi)持續(xù)過程中一部分煙氣因溫度降低，通過貫通首層至六層的中庭沉降到下面樓層，到 1 000 s左右時(shí)滯留煙氣開始出現(xiàn)在遠(yuǎn)離起火點(diǎn)的三層南側(cè)步行街區(qū)域，但煙氣濃度極小，基本不會(huì)對(duì)生命安全和人員疏散產(chǎn)生影響，如圖 8。

煙氣溫度、CO2和 CO 最大濃度、能見度的最大值分別為 40℃、150 ppm、0.2%和 13m，均不足以威脅疏散人員的生命安全。

通過對(duì)步行街火災(zāi)場(chǎng)景模擬結(jié)果的分析可以看出，即使考慮排煙系統(tǒng)失效或者滅火系統(tǒng)失效等不利情況，雖有不同程度的煙氣滯留于步行街各層，但滯留煙氣的濃度相對(duì)較低。由此可認(rèn)為，在滿足對(duì)步行街設(shè)計(jì)的要求后，步行街作為亞安全區(qū)的設(shè)計(jì)方案可行，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)不但可以提供較為安全的疏散環(huán)境，還可以為消防人員救援創(chuàng)造有利條件。

（二）BIM模型在方案設(shè)計(jì)階段的作用分析

如何在設(shè)計(jì)階段獲得實(shí)時(shí)可靠的技術(shù)評(píng)估及行之有效的用以權(quán)衡利弊的信息支持，是設(shè)計(jì)師面臨的難點(diǎn)問題之一，而BIM信息技術(shù)為解決這一問題提供了新途徑。與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)工具相比，BIM在建筑決策支持中的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）將傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)圖紙轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^可視的三維建筑模型，其釋放出的感知建筑空間形態(tài)的多種實(shí)施手段有利于設(shè)計(jì)師轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)思維，提出突破性創(chuàng)新與表達(dá)。如：針對(duì)任一一處設(shè)計(jì)改動(dòng)，BIM模型均可實(shí)現(xiàn)整體自動(dòng)變更加快設(shè)計(jì)的整體進(jìn)程。

（2）建筑活動(dòng)中不同系統(tǒng)的參與人員通過BIM技術(shù)統(tǒng)一于一個(gè)協(xié)同合作的模型之中，從而避免了因信息傳遞阻礙或?qū)I(yè)溝通不及時(shí)造成的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤與延遲，極大地提升了整體設(shè)計(jì)決策的質(zhì)量與效率。

（3）BIM技術(shù)可以在設(shè)計(jì)的任意階段任意時(shí)刻對(duì)設(shè)計(jì)方案快速進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)分析，并及時(shí)有效地反饋模擬評(píng)估結(jié)果，且BIM分析軟件通常操作簡(jiǎn)單、易于掌握，為建筑師在設(shè)計(jì)階段快速比較分析決策提供了技術(shù)支持。

因此，在信息化技術(shù)高速發(fā)展的當(dāng)下，基于BIM技術(shù)作為建筑設(shè)計(jì)輔助工具的性能已遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)輔助工具，可以為設(shè)計(jì)師提供準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的相關(guān)信息，快速實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)分析與模擬反饋，以便提前解決建筑中可能存在的各種問題。

四、結(jié)語(yǔ)

針對(duì)當(dāng)前各高校建筑課程教學(xué)中理論和圖紙?jiān)O(shè)計(jì)教學(xué)占比過重的情況，文章力圖改變學(xué)生缺少實(shí)踐、開放實(shí)驗(yàn)課程的現(xiàn)狀，構(gòu)建了一種新的教學(xué)形態(tài)，將理論與實(shí)踐相結(jié)合、將作業(yè)與競(jìng)賽相結(jié)合、將校內(nèi)與校外相結(jié)合。建設(shè)基于大型設(shè)計(jì)競(jìng)賽機(jī)制及項(xiàng)目實(shí)踐的BIM教學(xué)工作坊，能夠培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)技能與設(shè)計(jì)成效的統(tǒng)一；改善相對(duì)封閉式的教學(xué)體系，引入一種輔助的“外部思維”交互機(jī)制；改變低活力、低創(chuàng)新的傳統(tǒng)課程教學(xué)方式，引入一種輔助的“外部激勵(lì)”交互機(jī)制，以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，達(dá)到學(xué)習(xí)與實(shí)踐的共同提升。參考文獻(xiàn)：

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