BIM技術(shù)在建筑類高校專業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用探索

王建超　張丁元　周靜海??

摘要：

建筑信息模型BIM技術(shù)不僅在實際工程領(lǐng)域有著極強(qiáng)的應(yīng)用價值，而且在高校人才培養(yǎng)上同樣具有廣泛的應(yīng)用空間。文章以沈陽建筑大學(xué)為例，論述了BIM技術(shù)在土木工程制圖、房屋建筑學(xué)、鋼結(jié)構(gòu)、工程管理、畢業(yè)設(shè)計等課程教學(xué)中的應(yīng)用，結(jié)合沈陽建筑大學(xué)近幾年將BIM技術(shù)融入建筑類高校專業(yè)課程改革中遇到的困難，給出解決困難的方案，并介紹了取得的階段性成果。研究表明：BIM技術(shù)不僅可以完全融入建筑類高校專業(yè)課程教學(xué)，而且將BIM技術(shù)融入建筑類高校專業(yè)課程教學(xué)已勢在必行，且效果明顯。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；建筑類課程；課程建設(shè)；人才培養(yǎng)；教學(xué)改革

中圖分類號：G6420；TV文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：

10052909（2017）01016104

建筑信息模型BIM（Building Information Modeling）被譽(yù)為建筑業(yè)變革的革命性力量，是一種應(yīng)用于工程設(shè)計、建造管理的數(shù)據(jù)化工具[1-3]。該技術(shù)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)的整個周期過程中進(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作出正確理解和高效應(yīng)對[4-5]。除此之外，BIM還可以為開發(fā)商、設(shè)計院、施工單位在內(nèi)的各方建筑主體提供協(xié)同工作的基礎(chǔ)，在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮著重要作用。可以說BIM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，已得到建筑業(yè)界的廣泛認(rèn)可。

建筑類高校如何將BIM技術(shù)引入相關(guān)專業(yè)課程的教學(xué)？筆者認(rèn)為，BIM技術(shù)的發(fā)展可以說對建筑類高校專業(yè)課程教學(xué)改革是一個絕佳的機(jī)會。以目前的教學(xué)方式培養(yǎng)人才，在對專業(yè)知識的掌握程度上，很難滿足現(xiàn)在建筑工程的要求，其中的原因是多方面的。將BIM技術(shù)引入到專業(yè)課程教學(xué)中，可以充分利用BIM技術(shù)可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性的特點，將原本“枯燥乏味”的專業(yè)課變得生動起來，從而培養(yǎng)學(xué)生對專業(yè)課的學(xué)習(xí)興趣。同時，將教學(xué)內(nèi)容生動形象地展現(xiàn)在學(xué)生面前，也便于學(xué)生理解記憶[6-8]。

將BIM技術(shù)引入專業(yè)課程教學(xué)中，對教學(xué)本身是一件非常有益的事，但如何將BIM技術(shù)融入目前的專業(yè)課程教學(xué)過程中，還需要進(jìn)行探索。本文以沈陽建筑大學(xué)（以下簡稱沈建大）為例，詳細(xì)介紹BIM技術(shù)在建筑類高校專業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用，闡述在改革實踐中的經(jīng)驗、教訓(xùn)及心得體會。

一、BIM技術(shù)在土木工程制圖課程中的應(yīng)用

土木工程制圖是一門具有很強(qiáng)實踐性的課程。就其學(xué)習(xí)內(nèi)容而言，并不需要學(xué)生死記硬背大量的公式和深奧的理論。要教好這門課程，教師應(yīng)開拓學(xué)生的思路，培養(yǎng)學(xué)生較好的空間想象力，從而提高學(xué)生的實踐應(yīng)用能力。

在未引入BIM技術(shù)之前，沈建大和許多高校一樣，都是采用與AutoCAD學(xué)習(xí)與應(yīng)用相結(jié)合的方式來講授這門課程。在學(xué)習(xí)和使用AutoCAD的過程中，主要培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力和對國家制圖標(biāo)準(zhǔn)的掌握能力。但使用AutoCAD建模耗時長、精確度也不高，學(xué)生在學(xué)習(xí)期間主要是運用AutoCAD軟件來繪制建筑和結(jié)構(gòu)的二維圖紙。這種方式在培養(yǎng)學(xué)生空間思維上所起到的作用十分有限。通過對沈建大學(xué)生學(xué)習(xí)成果的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，通過這種教學(xué)方法的訓(xùn)練之后，學(xué)生閱讀平面圖的能力還不強(qiáng)，遇到稍微復(fù)雜一點的平面圖，學(xué)生也很難在頭腦中建立很清晰的三維立體圖形。

為此，沈建大積極開展對BIM技術(shù)的研究和開發(fā)，首先對講授相關(guān)課程的教師進(jìn)行有針對性的培養(yǎng)，然后以研討會的形式制定土木工程制圖課程教學(xué)改革方案，最后逐步將BIM建模技術(shù)引入土木工程制圖課程教學(xué)中。從授課質(zhì)量角度來看，在建模過程中，Revit三維建模軟件比AutoCAD軟件操作起來更加方便，并且在精確建模的基礎(chǔ)上，Revit建好的模型與模型的二維平面圖完全對應(yīng)，這使得看似“枯燥”的二維圖紙變得生動起來。愛因斯坦說過：“興趣是最好的老師。”培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是引導(dǎo)他們學(xué)好這門課程的基礎(chǔ)。因此，將BIM建模技術(shù)引入土木工程制圖課程教學(xué)中，對培養(yǎng)學(xué)生空間思維有著良好的促進(jìn)作用，也使學(xué)生對識圖建模的學(xué)習(xí)效率更高，從而達(dá)到輔助教學(xué)的效果。

二、BIM技術(shù)在房屋建筑學(xué)課程中的應(yīng)用

房屋建筑學(xué)是研究建筑設(shè)計和建筑構(gòu)造基本原理和方法的學(xué)科，其中包括房屋各個組成部分的組合以及構(gòu)造方法等。房屋建筑學(xué)課程是土木工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，其內(nèi)容抽象復(fù)雜，并且知識點零散繁多。該課程在沈建大的開課時間是大學(xué)二年級，這個時期學(xué)生的專業(yè)知識儲備相對較少，因此，學(xué)生很難消化吸收課堂教學(xué)的全部內(nèi)容。

沈建大過去把房屋建筑學(xué)課程的主要內(nèi)容分為課堂教學(xué)和課程設(shè)計兩方面。其中課堂教學(xué)的授課方式主要是教師按照課本編排的順序講授知識點。就講課內(nèi)容順序而言，這種方式合情合理，符合建筑的建造順序。同時在講課過程中采用多媒體輔助教學(xué)，有助于學(xué)生理解，并記憶當(dāng)堂課所講的內(nèi)容。但是，這種教學(xué)模式也有較大的缺點，授課教師一般用二維圖形來講授房屋建筑學(xué)相關(guān)的知識，通過二維圖片以及課本上所講的內(nèi)容要求學(xué)生在頭腦中建立三維模型。這對專業(yè)知識儲備較少，工程實踐經(jīng)驗不多的大二學(xué)生來說是很困難的。此外，沈建大同大多數(shù)高校一樣，房屋建筑學(xué)課程設(shè)計時間較短，一般為一個星期。這對剛接觸設(shè)計的學(xué)生來說，很難在這么短的時間里高質(zhì)量地完成課程設(shè)計。

近年來沈建大將BIM技術(shù)引入房屋建筑學(xué)課程教學(xué)中，從實際運行情況看，上述問題得到了很好的解決。課堂上授課教師通過使用Revit建模軟件將所講內(nèi)容以一個三維立體的模型呈現(xiàn)出來，有助于學(xué)生對課堂知識的理解和記憶。有了課堂上對房屋建筑學(xué)相關(guān)知識的儲備，以及之前應(yīng)用Revit的操作使用，學(xué)生就能較順利地而且高質(zhì)量地完成課程設(shè)計，從而達(dá)到該課程的教學(xué)目的。應(yīng)該說，沈建大將BIM技術(shù)引入房屋建筑學(xué)課程教學(xué)中，在提高教學(xué)質(zhì)量方面，取得了不錯的效果。

三、BIM技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)課程中的應(yīng)用

沈建大有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)的課程主要有鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理和鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計兩門課程。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程的設(shè)置，旨在使學(xué)生全面掌握鋼結(jié)構(gòu)材料、構(gòu)件和連接的基礎(chǔ)知識，理解鋼結(jié)構(gòu)分析的原理。而鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程則是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程的后續(xù)，是建立在學(xué)生對鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)知識有所了解的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生掌握鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法和手段的一門課程。

可以說鋼結(jié)構(gòu)課程是難度較大的土木工程專業(yè)課程。該課程教學(xué)內(nèi)容不但涉及材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等力學(xué)的基本知識，還與設(shè)計相關(guān)的規(guī)范聯(lián)系緊密，并且還要受到教學(xué)進(jìn)度安排等因素的影響。以沈建大為例，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課程的總學(xué)時為46，比混凝土相關(guān)課程少了十幾個學(xué)時。而之前的教學(xué)方法主要是板書與多媒體相結(jié)合的方式。這種教學(xué)方式的弊端上文也有提到，這里就不做詳細(xì)分析。沈建大也安排學(xué)生去當(dāng)?shù)氐匿摻Y(jié)構(gòu)施工現(xiàn)場實地參觀，并有專業(yè)人士講解。通過這種方法可以使學(xué)生將所學(xué)的知識同實踐結(jié)合起來，對學(xué)生學(xué)好這門課程起到了較好的作用。但由于施工現(xiàn)場通常距離學(xué)校都較遠(yuǎn)，去現(xiàn)場參觀耗時較長。且現(xiàn)場參觀對學(xué)生自身安全也有一定的危險性，所以現(xiàn)場參觀的次數(shù)不會太多，一般一學(xué)期只有一次到兩次，每次人數(shù)也有限制。要想通過這種方式讓學(xué)生學(xué)好這門課程，達(dá)到預(yù)期效果很難。

而BIM技術(shù)的強(qiáng)大之處就在于它不是在某一方面表現(xiàn)得較為突出，而是在多方面。例如，在鋼結(jié)構(gòu)課程教學(xué)過程中，應(yīng)用Revit軟件，建立標(biāo)準(zhǔn)鋼框架以及型鋼部分構(gòu)件的模型十分便捷。同時，Revit軟件構(gòu)建的模型，還可以無損導(dǎo)入同屬Autodesk公司的Navisworks、Manage等軟件，實現(xiàn)4D施工模擬。這樣就相當(dāng)于學(xué)生在課堂上就能進(jìn)行模擬施工現(xiàn)場的實地參觀，而且還能達(dá)到學(xué)生親自去施工現(xiàn)場實踐的效果。在建模的過程中，學(xué)生可以看到鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件如何按照規(guī)范建立起來，并了解構(gòu)件的各部分名稱，以及在整個模型中所起到的作用。2015年以來，沈建大就已經(jīng)將BIM技術(shù)應(yīng)用到該課程的教學(xué)過程中。目前該課程的教學(xué)課時沒有改變，但采用這種教學(xué)方式之后，的確起到了事半功倍的效果，使學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容繁多復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)課程時能得心應(yīng)手。

四、BIM技術(shù)在工程管理課程中的應(yīng)用

工程項目管理課程是沈建大工程管理專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程。該課程旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握工程項目管理的理論和方法，能繪制工程流水施工以及網(wǎng)絡(luò)計劃，合理選擇施工方案，編制施工進(jìn)度計劃表，閱讀施工現(xiàn)場平面圖等，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析、研究、解決建設(shè)工程項目管理實際問題的基本能力，把學(xué)生培養(yǎng)成為具有從事建設(shè)工程項目管理能力的優(yōu)秀畢業(yè)生。因此，工程項目管理課程在本科教學(xué)中是一門具有較強(qiáng)實踐應(yīng)用性的課程。沈建大對該課程教學(xué)非常重視。

從專業(yè)知識學(xué)習(xí)的角度來看，工程項目管理是一門偏向管理類的學(xué)科，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和應(yīng)用能力顯得尤為重要。傳統(tǒng)教學(xué)方式是按照課本編排的順序，主要以板書的形式講授知識點，過分偏重學(xué)生對理論細(xì)節(jié)的掌握。加上該課程教材文字較多，多為敘述講解。經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對該課程學(xué)習(xí)興趣不大，積極性不高。為此，學(xué)校將工程項目管理課程教學(xué)與當(dāng)代計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)新改革教學(xué)方法，即應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)輔助教學(xué)，這樣一方面可以讓學(xué)生了解掌握工程管理相關(guān)的軟件，如Revit，P3等。另一方面，這些軟件可以構(gòu)建三維可視化動態(tài)仿真工程，可以模擬各種工程案例，將原本“枯燥無味”的課堂教學(xué)變得生動起來，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，加深學(xué)生對工程管理課程的理解。學(xué)校把BIM技術(shù)引入工程項目管理課程教學(xué)中，應(yīng)用BIM技術(shù)實現(xiàn)了施工可視化仿真教學(xué)，使學(xué)生能身臨其境般地感受現(xiàn)場施工的氛圍。同時，將施工進(jìn)度安排，以及各部分的工程造價在構(gòu)建的BIM模型中體現(xiàn)出來。采用這種教學(xué)方法，學(xué)生能更加深刻地理解工程項目管理的運作理念，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的知識與工程實踐結(jié)合起來，起到了非常好的教學(xué)效果。

五、BIM技術(shù)在土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)中的應(yīng)用

畢業(yè)設(shè)計是土木工程專業(yè)學(xué)生最后也是耗時最長的一門課程。其主要目的在于培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識去解決實際工程問題的能力。設(shè)計內(nèi)容主要包括工程制圖、理論分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計等。通過畢業(yè)設(shè)計，使學(xué)生對土建設(shè)計和施工內(nèi)容、施工全過程有一個比較全面的認(rèn)識，在此過程中也熟悉相關(guān)規(guī)范準(zhǔn)則，為今后獨立工作打下基礎(chǔ)。因此，畢業(yè)設(shè)計的意義在于提高學(xué)生解決實際問題的能力，在于培養(yǎng)學(xué)生踏實細(xì)致、嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度。

由于畢業(yè)設(shè)計開始于大四下學(xué)期，這段時間有的學(xué)生在找工作或準(zhǔn)備研究生復(fù)試，因此要學(xué)生完全靜下心來做畢業(yè)設(shè)計很難。這就需要對畢業(yè)設(shè)計的教學(xué)方式作一些調(diào)整，甚至作一個比較大的改變。沈建大將BIM技術(shù)應(yīng)用到土木工程制圖、房屋建筑學(xué)以及一些專業(yè)課程的教學(xué)過程中，大四學(xué)生對BIM技術(shù)也有比較深刻的認(rèn)識和理解，并且也具備熟練完成建模的能力。因此，沈建大將大四學(xué)生的畢業(yè)實習(xí)與畢業(yè)設(shè)計結(jié)合起來，以實習(xí)的具體工程為實際施工案例，然后應(yīng)用BIM技術(shù)將施工流程完整地呈現(xiàn)出來，作為畢業(yè)設(shè)計成果的一部分。除此之外，要求學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)全部采用BIM技術(shù)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計，并且在答辯環(huán)節(jié)增加與BIM技術(shù)相關(guān)問題的比重。

將畢業(yè)設(shè)計同計算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來的方式，為教學(xué)提供了新的視角，這樣有助于學(xué)生在有限的時間里，更加系統(tǒng)地掌握土木工程學(xué)科知識。同時，也有助于培養(yǎng)學(xué)生的合作精神。

六、結(jié)語

BIM技術(shù)在傳統(tǒng)專業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用，即將課堂教學(xué)與計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，的確可以產(chǎn)生事半功倍的效果。通過建立可視化三維模型，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的專業(yè)知識應(yīng)用起來

，起到模擬實踐的效果。教師應(yīng)用BIM技術(shù)將書本上抽象的專業(yè)知識內(nèi)容具體化，便于學(xué)生理解。因此，將BIM技術(shù)應(yīng)用到相關(guān)專業(yè)課程教學(xué)過程中，對提高課程教學(xué)效果起到了積極的作用。參考文獻(xiàn)：

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Abstract：

BIM （building information modeling） technology not only has great practical value in the engineering practice， but also has a wide application space in universitiestalent training.This paper， taking Shenyang Jianzhu University as an example，discussed the application of BIM in courses such as civil engineering drawing， building architecture， steel structures， project management， and graduation design.Combined with the difficulties Shenyang Jianzhu University faced when integrating BIM technology into the curriculum reform， this paper gave solutions to the difficulties and set forth some achievements. The research showed that， BIM technology could fully be integrated into the teaching of specialized curriculum in architectural universities， and this integration was imperative， and the effect was obvious.

Keywords： BIM technology； architectural courses； course construction； talent training； teaching reform

（編輯王宣）