BIM在建筑類職業(yè)院校嵌入式教學中的應用探討

呂艷玲

摘要：文章先分析了BIM的特點、核心功能以及BIM在建筑各階段應用及上下游應用所具備的能力，介紹了如何把BIM嵌入到建筑類高職院校相關教學體系和課程教學中，詳細分析了如何在BIM建模課程、建筑及安裝識圖課程、計量與計價課程、施工技術及施工組織類課程的教學中運用BIM建模。最后，對于BIM在建筑類高職院嵌入式教學的實施提出了建議，通過完善相關BIM實訓室的建設和相關的教學體系和課程標準，建設技能全面、知識豐富的教師隊伍，提高學生各項技能，以期培養(yǎng)出符合建筑行業(yè)發(fā)展和社會發(fā)展的復合型人才。

關鍵詞：BIM特點; 建筑類附中業(yè)院校; 核心功能; 嵌入式教學

BIM 的全稱是Building Information Modeling，建筑信息模型，最大的價值就是建立了一個擁有海量工程數(shù)據(jù)的3D模型，它以三維數(shù)字技術為基礎，以三維模型所形成的數(shù)據(jù)庫為核心，不僅體現(xiàn)了各專業(yè)設計師們的專業(yè)設計理念，而且還包含了從設計、施工到竣工使用直至最終拆除的全過程信息，集成了工程圖形模型、工程數(shù)據(jù)模型以及與工程管理有關的行為模型，這個模型從設計到交易、施工、運維，均可以發(fā)揮重要作用。體現(xiàn)了“模型等于圖紙”“模型高于圖紙”的目標 ，具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性五大特點，其特點可歸納為：BIM是一個設施（建設項目）物理和功能特性的數(shù)字表達;BIM是一個共享的知識資源，是一個分享有關這個設施的信息，為該設施從建設到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的過程;在項目的不同階段，不同利益相關方通過在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自職責的協(xié)同作業(yè)。

"十二五”規(guī)劃中提出全面提高行業(yè)信息化水平，重點推進建筑企業(yè)管理與核心業(yè)務信息化建設和專項信息技術的應用。BIM的推廣和應用已成為建筑行業(yè)發(fā)展新趨勢。BIM逐漸應用于工程建設的全過程，從設計、招投標、施工、工程竣工等各個階段。具體應用于如施工進度、成本、質(zhì)量、安全、施工模擬仿真和綠色施工等。BIM技術可以使眾多參與單位在同一個平臺上實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，從而使建筑工程的項目管理更加便捷、高效，也節(jié)約了資金和成本。因此BIM技術與項目管理的結(jié)合不僅符合政策的導向，也是建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

作為建筑類高職院校，順應建筑行業(yè)的發(fā)展，培養(yǎng)出符合行業(yè)發(fā)展和企業(yè)需求的專業(yè)技術人才是學校人才培養(yǎng)的目標之一，很多院校已相繼開設BIM課程，但目前大多數(shù)院校只局限于學生會使用BIM進行建模。而其他課程的教學和BIM建模之間并未建立直接的關聯(lián)，如何把BIM嵌入到建筑類相關的課程教學中去，是各院校開設BIM課程后更深一層應思考和付諸于實施的問題。

一、BIM在課程體系中的建立和分析

（一）BIM的核心功能分析

由下表分析可得，BIM模型的使用貫穿于工程管理的全過程，包含了工程設計、施工、變更、竣工等全部的信息資料，利用BIM模型可以幫助完成工程的進度模擬、施工模擬、材料管理、造價控制、質(zhì)量安全管理、施工現(xiàn)場布置管理等。

（二）BIM在建筑各階段應用及上下游應用的能力分析

由BIM的核心功能分析可得：在工程建設的全過程使用BIM建模，使工程的建造變得更直觀、簡單和便捷，達到高效、精準及節(jié)約資金的目的，達到事半功倍的效果。在工程建造的全過程使用BIM建模，也對工程管理者的能力提出了更高的要求，即應具備：協(xié)同設計能力、建模和識圖能力、工程計量與計價能力、編制施工組織設計的能力、招投標能力、施工階段的綜合應用能力。

（三）根據(jù)BIM的核心功能和在建筑各階段應用及上下游的應用分析。

BIM在建筑類專業(yè)的課程體系中可嵌入教學的課程分析如下：

二、BIM在相關課程的具體應用分析

（一）BIM建模課程

BIM建模課程是識圖課、工程計量與計價課程、施工及施工組織等課程的先導課程，課程目標是以BIM平臺為核心，根據(jù)建模標準、規(guī)范等完成土建、機電、鋼構(gòu)、幕墻等各專業(yè)模型，以集成模型為載體，關聯(lián)施工過程中的進度、合同、成本、質(zhì)量安全、圖紙、物料等信息。而學生能夠正確地構(gòu)建模型的關鍵還取決于能否正確地識讀圖紙，因此，通過課程的學習，學生不但熟練地掌握建模的標準、規(guī)范，能根據(jù)規(guī)范正確地完成模型的構(gòu)建，還能在構(gòu)建模型的過程中發(fā)現(xiàn)圖紙設計上存在的缺陷和問題。因此BIM建模課程學生不僅提高了學生的建模能力，而且進一步強化了學生的識圖能力。

（二）建筑及安裝識圖課程

在工程建設階段，尤其是工程的管理階段，讀懂圖紙是最基本也是最重要的能力之一。通過對多家大中型施工企業(yè)的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，60%的企業(yè)表示初出校門的高職院學生對于識圖的能力欠缺，尤其是看完建筑物各個方位的圖紙后，設備安裝的三維立體圖形不能在腦海中很快清晰地構(gòu)造出來，缺乏空間想象力。教師對學生識圖課程的教學手段是手繪圖紙、傳統(tǒng)的識圖或繪制CAD圖紙。但是由于未來建筑的復雜化、多樣化、大型化等原因，傳統(tǒng)的平、立、剖面圖的表達手段已經(jīng)不能讓學生對圖紙的內(nèi)容和內(nèi)涵理解得更深入清晰。

在識圖課引入BIM模型，改變了傳統(tǒng)建筑及安裝識圖課程的教學方法及手段，將傳統(tǒng)的二維識圖改為二維結(jié)合三維識圖，通過建模識圖實訓課程，利用建模軟件將二維的CAD文件轉(zhuǎn)換為三維模型，平面圖結(jié)合三維模型，建立學生對建筑物、設備管道及線路走向的想象能力，不僅提高了學生的識圖能力，而且能夠?qū)Ω鲗I(yè)的模型進行使用功能描述。同時，可以結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術，引領學生在一個虛擬的三維環(huán)境中，實現(xiàn)建筑信息模型的三維可視化。用動態(tài)交互的方式對未來的建筑進行身臨其境的全方位的審視，這種教學效果是傳統(tǒng)的教學手段和方法所不能達到的。

（三）計量與計價課程

計量與計價課程可分為：工程算量和工程計價，課程的目標是培養(yǎng)學生從投標開始到工程結(jié)算的全過程的工程造價管理理念，側(cè)重于工程造價的編制與控制，目前采用的教學方法仍是利用傳統(tǒng)的二維圖紙進行計算工程量，包括手算和使用算量軟件，這是學生應該掌握的一項重要的技能。BIM模型的建立，也給教師和學生在造價的學習打開了另外一扇窗，學生在掌握計價和算量基本技能的基礎上，利用BIM建好的建筑信息模型，直接讀取工程量，簡單快捷。并且在其預算書中同樣可以查看所有構(gòu)件的計算公式及位置。不僅可方便地查看工程量與算量軟件計算的工程量是否一致，而且也可反查構(gòu)件在圖形中的位置，從而實現(xiàn)圖形和計算公式的有機結(jié)合。同時，把讀取的工程量導入計價軟件后，能自動匹配出工程量清單，并對工程量清單進行組價，完成總造價或招標控制價的計算，從而使學生在更高的角度對造價有著更深、更直觀的學習和掌握。

在造價類課程引入BIM模型，并不是取代傳統(tǒng)的工程量計算方法，而是進一步促進了學生多元化的發(fā)展。學生不僅要掌握傳統(tǒng)的工程量計算方法，也要能夠利用BIM模型完成工程造價的計算，所以對于老師的教學和學生的學習都提出了更高的要求，學生可利用相同的學習時間完成更多項目的學習，提高了學習效率。通過課程中不斷地學習和強化，提高了學生的造價編制能力和學習能力。

（四）施工技術及施工組織類課程

可分為兩大類，施工技術類課程和施工組織課程，施工技術類課程如建筑工程施工技術、安裝工程施工技術等。在施工階段使用BIM技術，可以實現(xiàn)：（1）碰撞檢查，減少不必要的返工;（2）虛擬施工，施工各方能夠有效協(xié)同;（3）通過三維渲染后，達到宣傳展示的效果;（4）精確控制施工過程的支出，減少無謂的浪費;（5）多種方案對比，有效管控。對于施工技術類課程，傳統(tǒng)的教學方法一般是課堂上講授施工規(guī)范結(jié)合施工視頻及施工現(xiàn)場參觀，學生接觸的是“點”或“面”的知識。缺乏對工程各分部分項工程整體布局，如各分部分項工程的施工順序、安裝高度、是否可以交叉施工等等。如果在課堂上引入已經(jīng)建好的BIM模型，以空調(diào)安裝工程為例，學生不僅可以直觀地看到各個設備、風管和水管的安裝高度、精確的位置及采用的安裝方法，包括很多施工上的細節(jié)，如風管支架、設備支吊架、水管的連接、風口和風管之間的連接、風機和設備的連接等。還能夠看到各樓層、各設備以及各工種之間的關聯(lián)，通過虛擬施工，學生可以了解工程虛擬建造的全過程，從而分析出更優(yōu)化的施工方案。

在施工組織類課程，引入BIM模型，可以把抽象的進度計劃和施工組織方案變得更形象更具針對性，以集成模型為載體，關聯(lián)施工過程中的進度、合同、成本、質(zhì)量、安全、圖紙、物料等信息，模擬施工管理人員對工程進行有效決策和精細管理，從而達到減少施工變更、縮短工期、控制成本、提升質(zhì)量的目的。把枯燥的課堂講授變成學生主動學習，模擬工程施工過程，借助BIM模型編制更具針對性的施工方案和施工進度，協(xié)同施工各方參與工程管理，不僅提升了教學效果，也為學生未來的工作打下基礎。

三、嵌入式教學中應用BIM的幾點建議

（一）完善相關BIM實訓室的建設

傳統(tǒng)的實訓方式，已不利于學生和教師在BIM相關課程的學習和實訓，也不利于學生完成上述課程的學習與拓展。因此，達到上述的教學內(nèi)容與教學目標與否，與之配套的實訓室的建設尤為重要。實訓室建設除了必要的與BIM相關軟件和硬件之外，建議建立BIM虛擬仿真實訓中心，虛擬現(xiàn)實技術應用的核心技術是交互技術，親身經(jīng)歷、親自感受比空洞抽象的說教更具有說服力，營造“自主學習”的環(huán)境，由傳統(tǒng)的“以教促學”的學習方式取代為學習者通過自身與信息環(huán)境的相互作用來得到知識、技能的新型學習方式。構(gòu)建儀器設備先進、資源共享開放服務的實踐教學環(huán)境，實訓室除了在保證完成教學任務的前提下，還能積極開展教學改革、研究服務、對外培訓工作，充分發(fā)揮學術、技術優(yōu)勢，增強實踐教學活力。對于實訓課程設置專門的實驗平臺，使實訓室人性化、多功能化。

（二）完善相關的教學體系和課程標準

在教學中全面推廣與使用BIM技術，涉及到眾多門類課程，因此需要對原有課程體系和課程標準進行完善和修訂。如增加BIM建模類課程，修改原有課程如建筑及安裝識圖課程、計量與計價課程、施工技術及施工組織類課程的課程標準。課程標準中的參考學時、課程目標、設計思路、課程內(nèi)容、考核要求、教學條件、實施建議等均應做出調(diào)整。嵌入BIM技術教學的課程體系和課程標準，更符合建筑類高職院應用技術型的人才培養(yǎng)目標，實現(xiàn)以學生為本，知識傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高協(xié)調(diào)發(fā)展的教育理念和以能力培養(yǎng)為核心的教學觀念，形成有利于培養(yǎng)學生實踐能力、創(chuàng)新能力的教學體系。

（三）建設一支技能全面、知識豐富的教師隊伍

BIM在教學中的全面推廣使用，需要一支技能全面、不斷學習的教師隊伍。對于新技術新方法的使用，學校要走在行業(yè)的前面，作為一線的教師，有義務承擔新技術、新工藝的傳播責任，這也要求教師不斷地學習和進步，緊跟時代的步伐。教師應率先學習建筑行業(yè)新技術新工藝，及時將行業(yè)新技術新工藝補充到課堂教學中。BIM在教學中的全面推廣，對教師提出了更高的要求，首先要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學方法，其次是更新自己的知識結(jié)構(gòu)，即BIM技術的全面學習，探索如何在相關課程中引入BIM模型，采用行之有效的教學方法，達到與之前相比事半功倍的教學效果。

嶄新的技術會帶來嶄新的教育思維，BIM技術將給建筑類高職院校的教學模式和教學體系帶來一系列的重大改變。在課程體系中全面引入BIM， 完善課程體系和課程標準，逐步完成相關配套實訓室的建設，加強教師隊伍的培訓和學習，以BIM建模課為基礎，建設項目全過程模擬為特點，提高學生協(xié)同設計能力、建模及識圖能力、計量計價能力、施工技術能力、施工組織設計能力、招投標能力、施工階段綜合應用能力等，提高學生各項技能，培養(yǎng)出既符合建筑行業(yè)發(fā)展又符合社會發(fā)展的復合型人才。

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