應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)土建專業(yè)BIM實(shí)踐教學(xué)探索與思考

朱德良，陳恒毅

（武夷學(xué)院土木工程與建筑學(xué)院，福建武夷山354300）

應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)土建專業(yè)BIM實(shí)踐教學(xué)探索與思考

朱德良，陳恒毅

（武夷學(xué)院土木工程與建筑學(xué)院，福建武夷山354300）

分析了BIM技術(shù)對土建專業(yè)工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的重要性，針對當(dāng)前建筑市場BIM技術(shù)人才缺乏的現(xiàn)狀，指出土建類本科院校開展BIM技術(shù)教學(xué)的緊迫性，明晰BIM專業(yè)實(shí)驗(yàn)室和BIM工程研究中心建設(shè)對BIM專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)培育和土建專業(yè)BIM人才培養(yǎng)的重要性，并對BIM實(shí)踐教學(xué)在本科階段如何開展提出幾點(diǎn)建議。

建筑信息模型（BIM）；土建專業(yè)；教學(xué)變革；BIM實(shí)踐教學(xué)

短短的半個(gè)世紀(jì)整個(gè)人類文明進(jìn)入了一個(gè)嶄新的數(shù)字信息時(shí)代，在設(shè)計(jì)單位，我們看到傳統(tǒng)的繪圖桌被計(jì)算機(jī)取代，建筑師的繪圖效率和質(zhì)量獲得極大提高。目前建筑數(shù)字技術(shù)已經(jīng)從早期的初級輔助繪圖，逐步朝設(shè)計(jì)構(gòu)思和全過程多方位的輔助發(fā)展；從而提高繪圖效率與質(zhì)量發(fā)展創(chuàng)新新形象和提高工程總體效益發(fā)展[1]。近年在美國、英國等發(fā)達(dá)國家，BIM建筑信息模型技術(shù)的應(yīng)用貫穿于設(shè)計(jì)與施工安裝的全生命周期，全面提高了建筑行業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量、工作效率、經(jīng)濟(jì)效益。

近年來，我國住建部發(fā)布關(guān)于BIM應(yīng)用的文件時(shí)間間隔越來越短(見圖1)，說明BIM建筑信息模型技術(shù)在我國應(yīng)用發(fā)展的緊迫性[2]。

圖1 住建部發(fā)布關(guān)于BIM應(yīng)用的文件Table 1 Theministry released about BIM application file

當(dāng)前我國建筑信息模型（BIM）教學(xué)及開發(fā)利用已經(jīng)滯后于建筑數(shù)字技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展，這將非常不利于學(xué)生畢業(yè)后在信息社會(huì)中的發(fā)展，不利于建筑信息模型（BIM）技術(shù)在我國建筑設(shè)計(jì)行業(yè)應(yīng)用的發(fā)展[3]。由此可見，在土木建筑類專業(yè)全面開展建筑信息模型（BIM）技術(shù)教育已十分緊迫和重要，為此我們必須加強(qiáng)認(rèn)識(shí)、研究對策、迎頭趕上。

1 建筑信息模型（BIM）的技術(shù)優(yōu)勢

建筑信息模型（building informationmodeling）是利用數(shù)字模型對建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營維護(hù)進(jìn)行全生命過程管理（見圖2），實(shí)現(xiàn)建筑全生命期各參與方在同一多維建筑信息模型基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)共享，為產(chǎn)業(yè)鏈貫通、工業(yè)化建造和繁榮建筑創(chuàng)作提供技術(shù)保障。

圖2 建筑工程全生命過程管理Table 2 The construction engineering ofwhole life processmanagement

1.1 打破信息孤島，實(shí)現(xiàn)全生命周期管理

BIM通過創(chuàng)建三維建筑模型，以模型信息實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目在設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營過程的無縫對接和保障項(xiàng)目參與方的信息暢通，最終使項(xiàng)目全生命周期信息一體化得以實(shí)現(xiàn)。隨著建筑工程規(guī)模的日益擴(kuò)大，建筑師承擔(dān)的建筑設(shè)計(jì)任務(wù)越來越繁重，不同專業(yè)的相關(guān)人員進(jìn)行的交流也日益頻繁，創(chuàng)建基于BIM技術(shù)的虛擬建筑模型可以改變信息交流中的無序現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)信息交流的集中管理和信息共享（圖3），可以讓建設(shè)項(xiàng)目的決策、設(shè)計(jì)、施工、造價(jià)控制、進(jìn)度控制以及運(yùn)營維護(hù)等工作變得更加條理有序，顯著提高工作質(zhì)量、工作效率，降低項(xiàng)目成本、風(fēng)險(xiǎn)[4]。

圖3 BIM信息交流與共享Table 3 Information exchange and sharing of BIM

1.2 高級分析能力

運(yùn)用BIM技術(shù)創(chuàng)建的虛擬建筑模型中包含豐富的非圖形數(shù)據(jù)信息，提取模型中的數(shù)據(jù)，導(dǎo)入分析模擬軟件中，即可進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、熱工性能分析、管道沖突檢驗(yàn)、防火安全檢驗(yàn)，以及能量分析、規(guī)范檢驗(yàn)等。

2 BIM在土建專業(yè)教學(xué)過程中的應(yīng)用價(jià)值

2.1 利于基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)專業(yè)化

基于BIM技術(shù)軟件教學(xué)，結(jié)合了專業(yè)知識(shí)和當(dāng)前國家及地方的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，使得專業(yè)知識(shí)的一般原理可以與最新的國家規(guī)范相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)知識(shí)的同步更新，三維化和參數(shù)化的BIM模型更有利于學(xué)生對專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的理解、掌握和應(yīng)用[5]。

2.2 實(shí)現(xiàn)學(xué)生跨專業(yè)綜合能力培養(yǎng)

通過BIM大賽、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)現(xiàn)多專業(yè)學(xué)科學(xué)生分別扮演設(shè)計(jì)師、造價(jià)師、建造師協(xié)同完成一項(xiàng)建設(shè)工程的方案設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)、工程量計(jì)算、工程造價(jià)計(jì)算、施工組織方案設(shè)計(jì)等工作，極大地鍛煉多個(gè)專業(yè)學(xué)生之間協(xié)同工作能力、以及各專業(yè)知識(shí)的融會(huì)貫通運(yùn)用能力。

2.3 有效解決實(shí)踐實(shí)訓(xùn)教學(xué)基地不足的困境

土木建筑專業(yè)強(qiáng)調(diào)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐操作能力，因建筑工地危險(xiǎn)因素多，難以大批量安排學(xué)生進(jìn)入施工現(xiàn)場，或因工程開工時(shí)間及內(nèi)容與教學(xué)內(nèi)容不一致，導(dǎo)致實(shí)踐教學(xué)效果較差。因此我院修建了BIM專業(yè)實(shí)訓(xùn)室和BIM技術(shù)專業(yè)工作室，采用項(xiàng)目化教學(xué)建立虛擬現(xiàn)實(shí)的三維建筑模型，多專業(yè)聯(lián)合工學(xué)交替進(jìn)行教學(xué)效果較好，基本解決了上工地實(shí)訓(xùn)難的困境。

2.4 極大加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力培養(yǎng)

BIM實(shí)訓(xùn)室使得學(xué)生有大量機(jī)會(huì)在實(shí)際項(xiàng)目中進(jìn)行BIM建模和各項(xiàng)建設(shè)相關(guān)工作的鍛煉，提高學(xué)生動(dòng)手能力，實(shí)現(xiàn)教學(xué)與社會(huì)應(yīng)用的無縫銜接，讓學(xué)生畢業(yè)即可上崗工作，解決企業(yè)應(yīng)屆畢業(yè)生培養(yǎng)周期長的難題。

3 基于BIM的專業(yè)人才培養(yǎng)實(shí)踐教學(xué)改革

身處信息化技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，整個(gè)建筑行業(yè)正處在巨大的變革中，土木建筑專業(yè)教學(xué)模式改革亦是必然。

武夷學(xué)院現(xiàn)有土木工程、工程造價(jià)、建筑學(xué)、城鄉(xiāng)規(guī)劃四個(gè)本科專業(yè)。現(xiàn)有土建專業(yè)開展BIM教育，必須根據(jù)BIM技術(shù)特點(diǎn)，進(jìn)行相應(yīng)人才培養(yǎng)方案改革：可以從設(shè)置BIM工程研究中心、課程設(shè)置、BIM大賽、BIM國際工程認(rèn)證、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、專題講座等多角度全方位進(jìn)行培育，以下是我院BIM實(shí)踐教學(xué)的探索：

3.1 組建BIM工程研究中心

2016年在實(shí)踐教學(xué)中心建成BIM實(shí)訓(xùn)教學(xué)基地和BIM創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目工作室（圖4），以此為基礎(chǔ)，以福建省應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)示范校和省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)為契機(jī)，依托土木工程、建筑學(xué)、工程造價(jià)和城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)，聯(lián)合清華斯維爾科技股份有限公司、武夷山建筑設(shè)計(jì)研究院和順鑫建設(shè)工程有限公司，建設(shè)集“BIM應(yīng)用研究－實(shí)踐教學(xué)－服務(wù)社會(huì)”為一體的BIM工程研究中心。該中心將針對當(dāng)前BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑業(yè)信息化存在的問題和迫切需求，發(fā)揮各自的研究優(yōu)勢，共同開展理論技術(shù)的深層次研究和應(yīng)用，構(gòu)建BIM創(chuàng)新研究和成果轉(zhuǎn)化的支撐平臺(tái)，為推動(dòng)我國BIM技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展提供理論、方法、技術(shù)以及軟件系統(tǒng)和應(yīng)用示范。

圖4 我校土建院BIM工程實(shí)訓(xùn)室Table 4 Engineering training rooms

3.2 組建BIM實(shí)踐教學(xué)、創(chuàng)新應(yīng)用、項(xiàng)目建設(shè)教學(xué)研究團(tuán)隊(duì)

依托BIM研究中心，組建BIM工程教學(xué)研究團(tuán)隊(duì)。研究團(tuán)隊(duì)立足于建筑全生命期的設(shè)計(jì)、施工與運(yùn)維管理，提煉行業(yè)BIM應(yīng)用共性需求與問題。開展了多項(xiàng)BIM技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用研究，構(gòu)建多學(xué)科交叉融合的教學(xué)研究團(tuán)隊(duì)，進(jìn)一步引進(jìn)不同專業(yè)背景的專業(yè)教師，加強(qiáng)多專業(yè)協(xié)同創(chuàng)新，傳承并推廣BIM研究與應(yīng)用。中心的工作宗旨：將國際上最先進(jìn)的BIM理念、理論、方法及技術(shù)實(shí)施手段及時(shí)系統(tǒng)地引入到建筑與土木工程本科人才培養(yǎng)的全過程，提高本科生的科技創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力，使該校土木建筑專業(yè)的畢業(yè)生及時(shí)搶占BIM的制高點(diǎn)。

3.3 BIM師資隊(duì)伍培育

由于我國土建類院校開設(shè)BIM相關(guān)專業(yè)課程時(shí)間較短，BIM教學(xué)還處在探索階段，能熟練掌握并運(yùn)用BIM相關(guān)技術(shù)進(jìn)行教學(xué)的教師數(shù)量不足[6]，BIM人才培養(yǎng)對師資要求很高，教師除必須掌握BIM相關(guān)理論和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還需具備較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力，另BIM技術(shù)更新發(fā)展速度很快，相關(guān)教師要不斷學(xué)習(xí)才能跟上發(fā)展。依托學(xué)院土木工程、工程造價(jià)、建筑學(xué)和城鄉(xiāng)規(guī)劃現(xiàn)有師資力量，以年輕教師為主，通過參加全國大學(xué)BIM技術(shù)培訓(xùn)班，BIM技術(shù)專題講座，參與BIM項(xiàng)目工程建設(shè)等多種方式，有計(jì)劃、有目標(biāo)地重點(diǎn)培養(yǎng)BIM實(shí)踐教學(xué)指導(dǎo)老師，逐步提升BIM實(shí)踐教學(xué)師資隊(duì)伍水平。

4 土建專業(yè)BIM技術(shù)實(shí)踐教學(xué)開展

4.1 將RevitArchicad等三維建模課程引入課堂教學(xué)

建筑學(xué)專業(yè)開設(shè)“三維建模、綠建分析、建筑能耗模擬分析”等課程；土木工程專業(yè)開設(shè)“BIM建筑結(jié)構(gòu)綜合應(yīng)用、結(jié)構(gòu)工程BIM設(shè)計(jì)方法與分析、BIM機(jī)電設(shè)計(jì)綜合應(yīng)用”等課程；工程造價(jià)專業(yè)開設(shè)“三維算量FOR Revit、BIM安裝算量FOR Revit”等課程。

4.2 引導(dǎo)鼓勵(lì)學(xué)生參加各類BIM大賽

近年來，為鼓勵(lì)創(chuàng)新實(shí)踐，緊跟國家“互聯(lián)網(wǎng)+”的信息化戰(zhàn)略，行業(yè)協(xié)會(huì)聯(lián)手軟件工程公司舉辦各類BIM設(shè)計(jì)大賽，較有影響力的如“斯維爾杯”BIM建筑信息模型應(yīng)用技能大賽、“龍圖杯”、“創(chuàng)新杯”BIM設(shè)計(jì)大賽等，大賽以建筑信息模型為基礎(chǔ)，根據(jù)協(xié)同工作理念，由建筑學(xué)、土木工程、建筑設(shè)備、工程造價(jià)等專業(yè)學(xué)生互相配合，協(xié)同完成。連續(xù)參加了三屆“斯維爾杯”BIM大賽，2016年6月取得了《工程管理專項(xiàng)》冠軍獎(jiǎng)，全能一等獎(jiǎng)，《工程設(shè)計(jì)專項(xiàng)》《工程造價(jià)》《綠建分析》專項(xiàng)二等獎(jiǎng)的優(yōu)異成績，深感通過大賽激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性，同時(shí)還積極舉辦各類校內(nèi)BIM競賽，校內(nèi)競賽覆蓋學(xué)生面廣，較好地營造了BIM的學(xué)習(xí)氛圍，大賽在增強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力的同時(shí)，提高了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

4.3 成立BIM創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)

BIM創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)由5～6名學(xué)生組成，以具體的工程項(xiàng)目為研究對象，用Revit或Archicad創(chuàng)建跨專業(yè)的三維信息模型，進(jìn)行項(xiàng)目規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析、管綜分析、三維算量、成本分析、綠建分析、節(jié)能分析等，小組成員發(fā)揮各自專業(yè)優(yōu)勢，通力合作共同完成整個(gè)項(xiàng)目任務(wù)。以項(xiàng)目為載體，在項(xiàng)目中培養(yǎng)學(xué)生的BIM模型建造和應(yīng)用分析能力。

4.4 結(jié)合工程實(shí)際，做好BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)

圍繞具體的工程項(xiàng)目，由3～5名（土木工程、建筑學(xué)、工程造價(jià)專業(yè)）學(xué)生組成項(xiàng)目組展開畢業(yè)設(shè)計(jì)，共同完成一個(gè)工程項(xiàng)目。內(nèi)容包括建筑模型設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)、管綜設(shè)計(jì)、工程算量、造價(jià)分析、綠建分析、節(jié)能分析、施工模擬等。由多學(xué)科教師組成導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)輪流指導(dǎo)，及時(shí)解決學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到的疑難問題。學(xué)生通過項(xiàng)目實(shí)踐挖掘BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目全生命周期中的應(yīng)用價(jià)值，通過項(xiàng)目的實(shí)戰(zhàn)為學(xué)生走上工作崗位打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

調(diào)查及研究表明，隨著工程項(xiàng)目建設(shè)的規(guī)模越來越大，越來越復(fù)雜，建筑設(shè)計(jì)、成本控制、綠建、節(jié)能、項(xiàng)目管理等方面要求越來越高，傳統(tǒng)工作模式在項(xiàng)目執(zhí)行過程中，建筑和建設(shè)信息在傳遞與更迭過程中缺乏連續(xù)性和有效集成，造成工程項(xiàng)目建設(shè)過程中管理困難、浪費(fèi)嚴(yán)重[7]。有鑒于此，近年來誕生的建筑信息模型BIM數(shù)字建造技術(shù)，能夠很好地解決上述問題，在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展。

高等院校土建類專業(yè)必須緊跟行業(yè)發(fā)展的需求，組建并培育跨專業(yè)BIM教師團(tuán)隊(duì)（不僅要有較高的BIM理論知識(shí)，同時(shí)要有較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力，具備建筑設(shè)計(jì)、成本分析、施工管理等綜合能力）。采取靈活多樣的教學(xué)模式，以期實(shí)現(xiàn)BIM人才的大規(guī)模培養(yǎng)，推進(jìn)BIM工程應(yīng)用和建筑行業(yè)發(fā)展。

[1]王津紅,倪偉橋,王朔.BIM建筑設(shè)計(jì)實(shí)例[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[2]張立杰.推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見[A].深圳：深圳市斯維爾科技有限公司,2016.

[3]李建成.數(shù)字化建筑設(shè)計(jì)概論[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2012.

[4]克里斯托費(fèi)·帕韋爾科,阿蘭·D·切西.當(dāng)今大學(xué)本科課程中的BIM課程[J].建筑創(chuàng)作，2012，18（12）：20-29.

[5]張立杰.BIM技術(shù)在建設(shè)項(xiàng)目全生命周期中的應(yīng)用[A].深圳：深圳市斯維爾科技有限公司,2015.

[6]馬良棟,梁若冰,張吉禮.建筑與土木工程領(lǐng)域BIM技術(shù)人才培養(yǎng)方法探討[J].高等建筑教育，2015(12)：61-64.

[7]王新.Ecobuild America會(huì)展及全美BIM大會(huì)紀(jì)實(shí)[J].建筑創(chuàng)作,2012,18（4）：163-166.

（責(zé)任編輯：葉麗娜）

Exploration and Reflection on BIM Practice Teaching of Civil Engineering Specialty in App lied Technology

ZHU Deliang，CHEN Hengyi
(School of Civil Engineering and Architecture，Wuyi University,Wuyishan，F(xiàn)ujian 354300)

This paper analyzes the importance of BIM technology to the training of practice ability of civil engineering specialty,in view of the current situation of the lack of BIM technical talent in the constuction market,points out that the urgency of BIM teaching in civil engineering undergratuateuniversities,clarifies the importance of BIM professional teaching team training and civil engineering specialty BIM talent cultivation,and puts forward some suggestions on how to carry out BIM practice teaching in undergraduate course.

building information model(BIM);major of civil engineering;teaching reform;pratical teaching of building information model

G642.4

A

1674－2109(2017)03－0106－04

2016-11-08

朱德良(1970-)，男，漢族，高級工程師，主要從事建筑工程、巖土工程、BIM技術(shù)研究。