BIM時(shí)代的建筑專業(yè)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)改革探討

范旺輝

（廣州大學(xué) 華軟軟件學(xué)院，廣州 510990）

BIM時(shí)代的建筑專業(yè)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)改革探討

范旺輝

（廣州大學(xué) 華軟軟件學(xué)院，廣州 510990）

BIM技術(shù)給建筑業(yè)帶來了新的動(dòng)力，在BIM技術(shù)迅速發(fā)展的今天，學(xué)校教育對(duì)于BIM人才的培養(yǎng)，起到至關(guān)重要的作用。基于對(duì)BIM人才能力的分析、當(dāng)前計(jì)算機(jī)軟件使用現(xiàn)狀，以及當(dāng)前學(xué)校課程體系中對(duì)于培養(yǎng)BIM人才的主要問題，提出課程改革設(shè)想，希望能為BIM時(shí)代的高校建筑專業(yè)計(jì)算機(jī)類課程的教學(xué)改革提供參考和借鑒

BIM；建筑學(xué)；計(jì)算機(jī)；教學(xué)改革

一、研究背景

BIM（Building Information Modelling）——“建筑信息模型”是指包含了建筑全部信息的計(jì)算機(jī)模型，BIM能夠自動(dòng)生成工程所需要的各種圖形和文檔，比如施工圖、門窗表、各種材料統(tǒng)計(jì)圖等，而且各種圖紙始終是與模型相互關(guān)聯(lián)的，當(dāng)模型發(fā)生變化時(shí)，與之對(duì)應(yīng)的圖形和文檔也將自動(dòng)更新。比如窗戶是與墻體相關(guān)的，墻體的更改或刪除，窗戶也將發(fā)生改變或刪除。BIM的這些特性，為項(xiàng)目建設(shè)中各項(xiàng)目標(biāo)的有效實(shí)現(xiàn)發(fā)揮了重要作用。

十多年來，BIM 技術(shù)得到了比較大的發(fā)展。無論是在國際上還是在國內(nèi)，都陸續(xù)發(fā)布了相關(guān)的BIM標(biāo)準(zhǔn)，BIM應(yīng)用也在逐漸增多。

2012年的時(shí)候，BIM技術(shù)的采用是在我國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部所頒布的《2011-2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中明確提出的一個(gè)特別關(guān)鍵的重點(diǎn)內(nèi)容。實(shí)際上，隨著住建部“十二五”信息化規(guī)劃的出臺(tái)，在我國大量的實(shí)際工程項(xiàng)目當(dāng)中，無論是業(yè)主方，還是建筑承包商，包括建筑設(shè)計(jì)院等設(shè)計(jì)單位或者建設(shè)承包單位在內(nèi)，對(duì)于BIM這個(gè)理論、方法和相關(guān)的技術(shù)，都得到了大量的應(yīng)用。例如廣州的東塔項(xiàng)目施工，就采用了BIM技術(shù)，極大的提高了生產(chǎn)效率。

綜上可以看出，BIM已經(jīng)成為建筑業(yè)不可阻擋的潮流，社會(huì)上急需大量的BIM人才，BIM技術(shù)課程在國外的許多高等院校的建筑相關(guān)專業(yè)都得到了積極的開設(shè)，與國外相比，目前我國的相當(dāng)多的高等院校，在其建筑、景觀或室內(nèi)等相關(guān)專業(yè)的課程設(shè)置方面，都沒有將BIM（建筑信息化模型）技術(shù)納入進(jìn)課程體系，從而限制了BIM人才的培養(yǎng)規(guī)模。在《中國工程建設(shè)BIM應(yīng)用研究報(bào)告2012》中有指出，超過一半的受訪者認(rèn)為企業(yè)沒有使用BIM軟件的原因是因?yàn)锽IM人才的缺乏。

很顯然，在校學(xué)生是BIM技術(shù)的儲(chǔ)備人才，更是BIM技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展的希望所在。要想實(shí)現(xiàn)BIM人才大規(guī)模的培養(yǎng)，只有在大學(xué)課程中講授BIM技術(shù)才能夠真正實(shí)現(xiàn)。而BIM技術(shù)教學(xué)，離不計(jì)算機(jī)課程，因此，研究適應(yīng)BIM時(shí)代的高校建筑專業(yè)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)改革具有十分重要的意義。

二、BIM人才能力要求

BIM技術(shù)人才的能力要求，離不開BIM相關(guān)職業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)的制定實(shí)施。根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒發(fā)的《2011-2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，與建筑信息化相關(guān)的BIM技能職業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)體系也正在逐漸形成，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

其一是，按照《綱要》的要求，多家著名的房地產(chǎn)開發(fā)企業(yè)，已經(jīng)開始在搭建基于BIM 技術(shù)的多專業(yè)協(xié)同工作平臺(tái)，運(yùn)用BIM的可出圖、相互關(guān)聯(lián)以及三維可視化設(shè)計(jì)等技術(shù)，例如萬達(dá)自2012年起，開始在萬達(dá)廣場的開發(fā)建設(shè)中應(yīng)用BIM技術(shù)。

另一方面，人力資源和社會(huì)保障部也與中國圖學(xué)學(xué)會(huì)共同商定開展了“全國BIM 技能等級(jí)考試”職業(yè)培訓(xùn)，制定出了《BIM技能等級(jí)考評(píng)大綱》。該大綱對(duì)于BIM技能的定義主要是指對(duì)BIM的應(yīng)用能力。

BIM的應(yīng)用能力主要包含創(chuàng)建模型和利用模型解決工程相關(guān)問題兩個(gè)方面，這兩個(gè)方面也是BIM應(yīng)用最核心最基礎(chǔ)的兩類活動(dòng)。

創(chuàng)建模型的能力：指根據(jù)工程項(xiàng)目在不同階段的所需，能夠利用BIM軟件（如Revit）建立建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等不同專業(yè)，用途也不同的三維可視化模型的能力。

應(yīng)用BIM模型解決工程實(shí)踐中有關(guān)問題的能力，主要是指：使用已有的BIM（建筑信息模型）對(duì)工程項(xiàng)目在勘測、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維等階段的各種任務(wù)進(jìn)行分析、模擬、優(yōu)化的能力，比如建筑物的通風(fēng)采光分析，可持續(xù)（綠色）分析，施工模擬等。

三、建筑學(xué)專業(yè)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)問題研究

（一）當(dāng)前建筑學(xué)專業(yè)計(jì)算機(jī)課程軟件的使用現(xiàn)狀

當(dāng)前建筑學(xué)專業(yè)計(jì)算機(jī)類課程軟件基本上是圍繞工程圖學(xué)來設(shè)置的，最普遍的是二維繪圖軟件AutoCAD，用于繪制工程施工圖，在目前情況下，施工圖仍然是我國工程建設(shè)行業(yè)在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營維護(hù)等方面所依據(jù)的法律文件，所以AutoCAD軟件不可或缺。但隨著BIM技術(shù)的長足發(fā)展，只要把BIM模型按要求創(chuàng)建完成，二維施工圖就已經(jīng)生成，是不需要專門的軟件與之配合的。

同時(shí)，目前的AutoCAD雖然普遍使用，但也有它本身的局限，比如一些異形建筑，如果只用二維圖紙的方式來表達(dá)的話具有相當(dāng)大的難度。而BIM就不一樣了，基于BIM技術(shù)的三維空間模型，都是三維可視化的，直觀，完全超越了二維圖紙的表達(dá)方式。

除去二維繪圖軟件之外，還有用于建筑可視化的軟件3DSMAX，這個(gè)軟件配合VRAY渲染器和photoshop是當(dāng)前制作建筑效果圖的主流搭配。效果圖的制作流程大致如下：利用AutoCAD繪制平面圖，導(dǎo)入3DSMAX中建模，進(jìn)行材質(zhì)和燈光的設(shè)置，利用VRAY渲染器進(jìn)行渲染，在photoshop處理。從流程可以看出，當(dāng)前建筑可視化的過程是與前期的AutoCAD割裂開來的，這樣所帶來的問題是，當(dāng)設(shè)計(jì)方案需要調(diào)整的時(shí)候，整個(gè)可視化流程都要重新來過。而有了BIM模型之后，建筑可以在項(xiàng)目的任何階段給客戶展示可視化效果。

還有一類軟件是面向設(shè)計(jì)過程的，有操作簡單，幾何造型能力強(qiáng)的特點(diǎn)，這一類軟件的代表是Sketchup。在BIM時(shí)代依然適用，因?yàn)樵诜桨冈O(shè)計(jì)的初期階段，往往要進(jìn)行建筑體的體量研究，使用這一類軟件會(huì)更方便、更高效。當(dāng)然，更重要的一點(diǎn)，這一類軟件所生成的模型可以直接導(dǎo)入BIM核心建模軟件中進(jìn)行深化出圖，所以說這一類軟件在BIM時(shí)代依然適用。

（二）當(dāng)前課程體系中的主要問題

大部分院校的對(duì)建筑專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)方案教學(xué)計(jì)劃大同小異。大一主要是制圖識(shí)圖專業(yè)課，讓學(xué)生了解相關(guān)專業(yè)的基本概念，基本表達(dá)和繪制方法。其中，建筑識(shí)圖能力是核心能力，對(duì)學(xué)生來說，識(shí)圖是一個(gè)從二維平面到三維立體的跳躍性的思維過程，要有空間想象力，需要有日積月累的經(jīng)驗(yàn)才能有一定的識(shí)圖能力，由于CAD二維圖紙模式的局限性，是很難提高學(xué)生的空間想象和思維能力，學(xué)生的感覺不直觀，能夠通過AutoCAD平面的圖紙想象出建筑體的形態(tài)是課程比較困難的環(huán)節(jié)。

大二、大三的學(xué)生逐漸涉及到的課程有建筑裝飾材料、建筑設(shè)計(jì)、景觀設(shè)計(jì)等專業(yè)課，特別是在專業(yè)設(shè)計(jì)課程當(dāng)中，主要強(qiáng)調(diào)的還是空間的造型，真正的結(jié)構(gòu)分析；可持續(xù)（綠色）分析等等都談不上，如果在課程當(dāng)中有BIM建模軟件，配合BIM結(jié)構(gòu)分析、可持續(xù)（綠色）分析、BIM方案設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用，情況將會(huì)發(fā)生根本的改變。

由于缺乏實(shí)踐鍛煉機(jī)會(huì)，同時(shí)又沒有學(xué)習(xí)BIM技術(shù)，所以剛畢業(yè)的學(xué)生很難解決實(shí)際的工程問題，這也是一些企業(yè)不愿意接受新畢業(yè)的學(xué)生的原因。因此，建筑類的計(jì)算機(jī)類課程體系改革勢(shì)在必行。

四、基于BIM的計(jì)算機(jī)課程教學(xué)改革設(shè)想

（一）BIM課程教學(xué)目標(biāo)

由于高等院校在發(fā)展過程中，各自會(huì)形成自己的辦學(xué)特色和不同的專業(yè)定位，所以，各高校的建筑類專業(yè)所設(shè)置的BIM課程教學(xué)目標(biāo)也會(huì)各自有所不同，以美國為例，有以讓學(xué)生更好地理解建筑細(xì)節(jié)、進(jìn)行工程量計(jì)算為目標(biāo)的，如加州州立大學(xué)工程管理專業(yè)；有以強(qiáng)調(diào)協(xié)作精神，通過團(tuán)隊(duì)共同完成項(xiàng)目為目的的，如賓州州立大學(xué)的建筑工程系；有以通過設(shè)置BIM課程拓寬學(xué)生的行業(yè)視野為目的，并提供了BIM的網(wǎng)絡(luò)視頻課程，如佐治亞大學(xué)的BIM課程。開課的形式也多種多樣，有直接開課的，設(shè)置專門的BIM課程，也有通過講座的方式來進(jìn)行的，如聘請(qǐng)行業(yè)內(nèi)有經(jīng)驗(yàn)的BIM專業(yè)人員來進(jìn)行專題講座，并可把講座內(nèi)容和課程設(shè)計(jì)相互結(jié)合。

通過以上的分析，可見院校BIM課程的教學(xué)目標(biāo)各自有所不同，有的院校通過模擬項(xiàng)目或?qū)嵤┻^程，為的是提高教學(xué)質(zhì)量；有的教學(xué)目標(biāo)是增強(qiáng)學(xué)生的協(xié)作精神；也有為提高增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力而開設(shè)課程的等。這與BIM人才的專業(yè)能力要求是一致的。

（二）BIM課程教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的途徑與方法

首先，把BIM課程嵌入教學(xué)計(jì)劃，開設(shè)出相應(yīng)的BIM課程。

對(duì)于建筑BIM人才的培養(yǎng)，必須從源頭抓起。在明確專業(yè)目標(biāo)定位的前提下，將建筑BIM納入人才培養(yǎng)方案，嵌入人才培養(yǎng)體系之中。BIM課程嵌入人才培養(yǎng)體系，主要可以通過兩個(gè)方面來進(jìn)行：一是在現(xiàn)有課程中新植入BIM的相關(guān)內(nèi)容、二是新開設(shè)BIM課程（設(shè)計(jì)）。比如建筑建模課程，就可以一改以前單一的為了建筑表現(xiàn)而設(shè)置的3DMAX、Sketchup內(nèi)容，增加BIM技術(shù)內(nèi)容，學(xué)分保持不變；這種在現(xiàn)有課程中植入BIM內(nèi)容的方法，可能是在這場教學(xué)改革中難度最小的。

其次，根據(jù)專業(yè)的定位選定適用的軟件。

BIM不是一個(gè)軟件，甚至不是一類軟件，何關(guān)培先生在在其“BIM和BIM相關(guān)軟件”一文中，把BIM軟件分成以BIM核心建模軟件為中心的十四類軟件。其中核心建模軟件又可以分為四個(gè)門派，Autodesk公司的REVIT系列軟件，在民用建筑市場占有非常大的優(yōu)勢(shì)，其他門派有Bentley系列，在工廠設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域有無可爭辯的優(yōu)勢(shì)；CATIA在航天、航空、汽車等領(lǐng)域市場地位接近壟斷，適宜異形結(jié)構(gòu)復(fù)雜的形體；ArchiCAD只面向建筑專業(yè)有一定的優(yōu)勢(shì)。進(jìn)而建議對(duì)于軟件的選擇考慮以下幾個(gè)基本原則：民用建筑用revit；在廠房設(shè)計(jì)和市政基礎(chǔ)設(shè)施方面適合用Bentley；單專業(yè)則revit、ArchiCAD、Bentley都是可以的；項(xiàng)目完全異形結(jié)構(gòu)復(fù)雜的用CATIA會(huì)比較合適一些。所以普通高校傳統(tǒng)建筑學(xué)專業(yè)多用revit。

第三，加大優(yōu)秀BIM師資的引入和培養(yǎng)，注重BIM技術(shù)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)。

2011年，在華中科技大學(xué)成立了中國首個(gè)BIM工程中心，2014年9月份中國BIM大師論壇在西安建筑科技大學(xué)舉行，這在一定程度上促進(jìn)了高校BIM 專業(yè)教師隊(duì)伍的建設(shè)工作。高校教學(xué)人才的培養(yǎng)應(yīng)更加注重校企合作、實(shí)踐為主的方式，而不能局限于學(xué)校自身，不能為實(shí)踐教學(xué)而教學(xué)。因此，高校應(yīng)將現(xiàn)有教學(xué)人員推入市場中鍛煉，積累BIM專業(yè)的實(shí)踐能力，使之成為合格BIM 專業(yè)教學(xué)人才。

第四，建立BIM實(shí)訓(xùn)室。

BIM 實(shí)訓(xùn)室應(yīng)該具有典型的項(xiàng)目工作環(huán)境，包括軟硬件的相應(yīng)配置以及模擬實(shí)際項(xiàng)目運(yùn)作時(shí)候的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的培養(yǎng)。硬件處理能力更強(qiáng)，傳統(tǒng)CAD時(shí)代，實(shí)驗(yàn)室的硬件要求，用現(xiàn)在較低配置的電腦都能達(dá)到，但由于BIM這一類的軟件產(chǎn)品，如Revit，CATIA，ArchiCAD等，對(duì)計(jì)算機(jī)的中央處理器CPU、內(nèi)存容量和顯卡都有很高的要求，硬件的性能高低也決定了電腦最終所能完成的項(xiàng)目的規(guī)模大小和復(fù)雜程度。同時(shí)多人或多工種的協(xié)作需要優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，協(xié)作精神的培養(yǎng)是必不可少的。

當(dāng)然，除了以上所述的電腦硬件配置和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境外，在BIM實(shí)訓(xùn)室中，BIM工程項(xiàng)目的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人也是相當(dāng)重要的，實(shí)訓(xùn)室應(yīng)該建立項(xiàng)目負(fù)責(zé)制，整個(gè)項(xiàng)目的運(yùn)轉(zhuǎn)依靠項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，其在整個(gè)BIM項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)起著舉足輕重的作用，決定著項(xiàng)目的成功與否，因?yàn)轫?xiàng)目負(fù)責(zé)人要負(fù)責(zé)執(zhí)行、指導(dǎo)和協(xié)調(diào)項(xiàng)目所有的工作，例如：在項(xiàng)目實(shí)施之前，根據(jù)項(xiàng)目的具體類型，建筑規(guī)模，專業(yè)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，BIM項(xiàng)目實(shí)施深度目標(biāo)，BIM項(xiàng)目時(shí)間進(jìn)度節(jié)點(diǎn)，等具體情況，負(fù)責(zé)制定出BIM實(shí)施計(jì)劃。對(duì)于實(shí)訓(xùn)室所有和BIM項(xiàng)目相關(guān)的事項(xiàng)，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人需要提供及時(shí)、完整的記錄和反饋。

五、結(jié)語

為了培養(yǎng)出順應(yīng)BIM時(shí)代背景的建筑設(shè)計(jì)人才，改革高校建筑設(shè)計(jì)專業(yè)計(jì)算機(jī)類相關(guān)課程勢(shì)在必行，將BIM技能要求納入人才培養(yǎng)計(jì)劃，通過相應(yīng)師資的培養(yǎng)和引進(jìn)，實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)等措施，學(xué)校和社會(huì)一起努力，培養(yǎng)出合格的BIM技能人才。

[1] 張建平，余芳強(qiáng)，李丁.面向建筑全生命期的集成BIM建模技術(shù)研究[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2012，3（01）： 6-13．

[2] 張尚，任宏. BIM的工程管理教學(xué)改革問題研究——基于美國高校的BIM教育分析[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2015（1）：113-115.

[3] 趙雪鋒，李炎鋒，王慧琛.建筑工程專業(yè)BIM技術(shù)人才培養(yǎng)模式研究[J].中國電力教育，2014（1）：53-54.

[4] 姜曦. 企業(yè)BIM 人才培養(yǎng)模式初探[J].山西建筑，2013，7（21）：246-248.

[5] 甘榮飛，曹文龍，孫靖立.BIM在建筑類本科院校的實(shí)踐探索[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2014（03）．

[6] 曾文海，付偉朝.BIM技術(shù)在高校教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014（11）：85-86.

Discussion of Teaching Reform of Computer Courses in Colleges and Universities in the Era of the BIM

FAN Wang-hui
（South China Institute of Software Engineering, Guangzhou University, Guangzhou 510990, China）

BIM technology has brought new impetus to the construction industry, the rapid development of BIM technology era, school education and training for BIM talent, play a crucial role. Based on the analysis of the current situation of the use of computer software and BIM ability, and the curriculum system for the main problems in the cultivation of BIM talents, put forward the curriculum reform, hoping to provide a reference for the teaching reform of colleges and universities to building professional computer BIM time courses.

BIM; architecture; computer; teaching reform

檢 索 :www.artdesign.org.cn

G642.0

A

1008-2832（2017）11-0150-03

Internet :www.artdesign.org.cn