基于BIM的卓越土木工程師實(shí)踐教學(xué)優(yōu)化的研究

許偉，許峰，賈連光，郝微

摘要：卓越工程師計(jì)劃是我國(guó)高等教育改革的重要舉措，對(duì)高校應(yīng)用型人才的培養(yǎng)起到十分重要的示范和引領(lǐng)作用，如何提高實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)在培養(yǎng)卓越土木工程師中的作用是高校普遍關(guān)心的問(wèn)題。針對(duì)“卓越土木工程師”作為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，目前高校在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的主要問(wèn)題及基于BIM的卓越土木工程師實(shí)踐教學(xué)優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行研究，為信息化技術(shù)與實(shí)踐教學(xué)的結(jié)合提供參考。

關(guān)鍵詞：卓越工程師；實(shí)踐教學(xué)；BIM；土木工程

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）45-0202-02

“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”是我國(guó)的一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)教育計(jì)劃，旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類(lèi)型工程技術(shù)人才，對(duì)促進(jìn)高等教育面向社會(huì)需求培養(yǎng)人才，全面提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量，具有十分重要的示范和引導(dǎo)作用。

一、明確“卓越土木工程師”作為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)

近年來(lái)，建設(shè)行業(yè)人才市場(chǎng)對(duì)土木工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生的需求發(fā)生了許多變化，除了需要大量科技精英人才外，更急需大批基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)、職業(yè)能力強(qiáng)、直接服務(wù)于工程一線、從事技術(shù)和管理的應(yīng)用型工程人才。

卓越土木工程師有以下幾方面特征。

1.扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)及某一專(zhuān)門(mén)化的方向技能。卓越土木工程師首先應(yīng)具有大學(xué)層次的知識(shí)與智能水平，應(yīng)該能夠扎實(shí)掌握本專(zhuān)業(yè)所必須的較系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)理論、基礎(chǔ)技術(shù)理論以及專(zhuān)業(yè)知識(shí)，又具有從事某一專(zhuān)門(mén)化方向工作的知識(shí)和技術(shù)的綜合運(yùn)用能力，在實(shí)踐技能方面有較突出的特點(diǎn)，既能體現(xiàn)全面的素質(zhì)教育，又能與職業(yè)教育完美結(jié)合，體現(xiàn)出復(fù)合型人才的特點(diǎn)。

2.突出的實(shí)踐能力和操作技能。卓越土木工程師不僅善于發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目現(xiàn)有和潛在的問(wèn)題，而且具有較強(qiáng)的運(yùn)用理論分析問(wèn)題、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。應(yīng)用型人才不以理論見(jiàn)長(zhǎng)，而是要求有較強(qiáng)的實(shí)踐能力和操作技能，這是應(yīng)用型人才區(qū)別于其他類(lèi)型人才的非常重要的能力特征。

3.突出的職業(yè)適應(yīng)性。卓越土木工程師應(yīng)有準(zhǔn)確的服務(wù)市場(chǎng)定位，能夠快速適應(yīng)職業(yè)崗位。現(xiàn)代企業(yè)分工精細(xì)化，對(duì)能夠勝任工作的任務(wù)要求高，再加上培訓(xùn)時(shí)間緊縮，需要大量能夠快速掌握崗位技能的技術(shù)應(yīng)用型人才。鑒于此，對(duì)于土木工程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的革新探索迫在眉睫。

二、目前高校在實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容方面存在的問(wèn)題

土木工程專(zhuān)業(yè)是一個(gè)理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的專(zhuān)業(yè)，當(dāng)前在應(yīng)用型土木工程學(xué)生培養(yǎng)方案中理論學(xué)時(shí)近2500學(xué)時(shí)，實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)近40周，即總學(xué)時(shí)中有近40%的時(shí)間是在進(jìn)行實(shí)踐環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，包括實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等多個(gè)環(huán)節(jié)。但是從目前建筑企業(yè)對(duì)畢業(yè)生的反饋情況看，學(xué)生的工程實(shí)踐能力較差，解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力有限。目前實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的主要問(wèn)題如下。

1.課程設(shè)計(jì)缺乏整體性。縱觀土木工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案，課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)有房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)、混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)、施工組織課程設(shè)計(jì)、預(yù)算課程設(shè)計(jì)等，各門(mén)課程設(shè)計(jì)均單獨(dú)命題，課程設(shè)計(jì)之間缺乏應(yīng)有的連貫性，學(xué)生很難形成完整的知識(shí)體系。

2.學(xué)生人數(shù)多，難以保證實(shí)習(xí)場(chǎng)地。近年高校土木工程專(zhuān)業(yè)招生人數(shù)不斷增加，聯(lián)系實(shí)習(xí)場(chǎng)地是教學(xué)中的一個(gè)難題，其中絕大部分是學(xué)生自己聯(lián)系實(shí)習(xí)項(xiàng)目。基于實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)的安全問(wèn)題，許多建設(shè)單位不愿意接受實(shí)習(xí)生，因此能聯(lián)系到與原定教學(xué)計(jì)劃內(nèi)容一致的工地更是難上加難。多數(shù)學(xué)生只是象征性的到工地看看圖紙，了解一下工程概況而已。

3.工程施工周期長(zhǎng)，實(shí)習(xí)質(zhì)量難以保證。土木工程具有分散、唯一、施工周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，而由于本科生的教學(xué)時(shí)數(shù)的限制，學(xué)生的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)一般為2周，生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)一般為3—4周，相對(duì)于工程施工工期來(lái)說(shuō)，時(shí)間較少。在短暫的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)期內(nèi)，學(xué)生無(wú)法接觸一個(gè)項(xiàng)目從圖紙到成品的完整過(guò)程。

4.指導(dǎo)教師缺乏施工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)?，F(xiàn)在高校教師基本為博士畢業(yè)，很多青年教師都是直接從學(xué)生轉(zhuǎn)變?yōu)榻處?，不具備現(xiàn)場(chǎng)工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，加上聯(lián)系實(shí)習(xí)項(xiàng)目的實(shí)際困難，導(dǎo)致很多學(xué)生可能直接對(duì)其他同學(xué)的實(shí)習(xí)報(bào)告稍作修改，或者從網(wǎng)上抄襲，人才培養(yǎng)質(zhì)量難以得到保證。

三、BIM技術(shù)的引進(jìn)

目前建筑行業(yè)正在經(jīng)歷從2D-CAD到基于建筑信息模型BIM（Building Information Modeling）的三維數(shù)字模型技術(shù)應(yīng)用的變革。所謂BIM，是指通過(guò)數(shù)字信息，提供其建筑、結(jié)構(gòu)、施工、造價(jià)、采購(gòu)信息、能耗等建筑信息庫(kù)，在計(jì)算機(jī)中可以模擬建立一座虛擬建筑的信息化技術(shù)。

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用趨于廣泛，發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛提出信息化建設(shè)戰(zhàn)略，在工程項(xiàng)目中大力推廣試點(diǎn)：美國(guó)的總務(wù)管理局、陸軍工程兵、國(guó)家科學(xué)建筑研究院分別就BIM技術(shù)發(fā)展路線圖、標(biāo)準(zhǔn)化工作出臺(tái)了相應(yīng)政策；英國(guó)明確至2016年，所有政府建設(shè)文件均以信息化進(jìn)行管理；日本、新加坡等國(guó)家也就BIM技術(shù)在項(xiàng)目中的試點(diǎn)應(yīng)用制定了發(fā)展路線規(guī)劃。

四、基于BIM的卓越土木工程師實(shí)踐教學(xué)優(yōu)化的研究

土木工程是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，一個(gè)完整的工程項(xiàng)目包含設(shè)計(jì)、施工、造價(jià)、運(yùn)行等方方面面。土木學(xué)科的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)存在著很多問(wèn)題，將BIM技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)中將具有很強(qiáng)的實(shí)際意義，甚至可能取代現(xiàn)有的教學(xué)模式。

1.在課程設(shè)置中適時(shí)引入BIM知識(shí)，在建筑制圖等基礎(chǔ)課程中引進(jìn)BIM建模，在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)、土木工程施工、施工組織設(shè)計(jì)與項(xiàng)目管理、工程造價(jià)等后續(xù)課程中不斷引入相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，加深和提高學(xué)生的軟件熟練程度。

2.BIM涵蓋工程整個(gè)生命周期的數(shù)據(jù)信息，能夠使不同階段的信息高度統(tǒng)一，因此可以根據(jù)土木工程培養(yǎng)方案，整合課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，從建筑設(shè)計(jì)開(kāi)始，逐步深入進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工方案、工程造價(jià)的研究，使學(xué)生在各個(gè)課程設(shè)計(jì)階段不斷深化各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的連接，形成整體的設(shè)計(jì)概念，為畢業(yè)設(shè)計(jì)打好接觸。

3.在BIM虛擬仿真技術(shù)下，結(jié)合認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)，進(jìn)一步提高實(shí)習(xí)質(zhì)量。目前土木工程專(zhuān)業(yè)人數(shù)多，考慮到安全問(wèn)題，很多建筑項(xiàng)目不愿意接收實(shí)習(xí)生，而學(xué)校自己搭建實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地成本高，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容有限，利用虛擬仿真技術(shù)體驗(yàn)建筑生命周期，低成本、零消耗、零風(fēng)險(xiǎn)，解決建筑生命周期長(zhǎng)，實(shí)習(xí)場(chǎng)地、時(shí)間有限的問(wèn)題，通過(guò)BIM虛擬建造，模擬施工全過(guò)程，體驗(yàn)建造、管理的各個(gè)環(huán)節(jié)。

BIM技術(shù)與卓越土木工程師實(shí)踐教學(xué)緊密結(jié)合，也是貫徹國(guó)家教育部在《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020）》的精神，推動(dòng)信息技術(shù)與高等教育深度融合，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的體現(xiàn)。在建筑與土木工程領(lǐng)域培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量工程技術(shù)人才，更好的整合實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使其在卓越工程師培養(yǎng)過(guò)程中發(fā)揮應(yīng)有的、更大的作用。

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