BIM應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革

陳 凡

（新鄉(xiāng)學(xué)院 土木工程與建筑學(xué)院，河南 新鄉(xiāng)453003）

自從Autodesk公司提出了建筑信息模型（building information modeling，BIM）概念以來，BIM 技術(shù)已成為一種用于工程設(shè)計、建造和管理的數(shù)據(jù)化工具，在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮了重要的作用。

自從BIM引入我國以來，已受到業(yè)內(nèi)各界人士的關(guān)注。張尚等［1］分析了美國高校的BIM教育情況。謝云飛等［2］分析了BIM對高等院校土建類人才培養(yǎng)的影響。黃劍等［3］分析了國內(nèi)工程類院校開設(shè)BIM課程的現(xiàn)狀，認為BIM師資缺乏、難以融入傳統(tǒng)課程體系和行業(yè)參與不足是制約BIM教育融入工程管理專業(yè)的重要因素。張泳等［4］在工程管理專業(yè)引入BIM課程，構(gòu)建了多階段、多層次的工程管理專業(yè)的培養(yǎng)體系，并取得了一定的成效。張紅［5］研究了BIM技術(shù)與本科院校造價類課程在教學(xué)上的對接問題。韓風(fēng)毅等［6］研究了BIM素質(zhì)通選課的改革問題，指出了BIM課程改革的必要性。

國內(nèi)不少高校紛紛開設(shè)與BIM有關(guān)的課程，一些高校已在現(xiàn)有專業(yè)課中引入了BIM知識，一些高校已開設(shè)了新的BIM課程，但在BIM人才培養(yǎng)方面還存在兩方面不足：一是建筑行業(yè)對BIM人才的需求量越來越大，而學(xué)校培養(yǎng)的BIM人才遠遠不能滿足當(dāng)前需要；二是學(xué)生掌握的BIM知識和技術(shù)無法滿足行業(yè)的需要。

在本文中，筆者分析了BIM課程教學(xué)改革的現(xiàn)狀、BIM教學(xué)存在的問題和BIM應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)課程的開設(shè)情況，從教學(xué)內(nèi)容設(shè)置和教學(xué)方法兩個方面探索了BIM人才分層次培養(yǎng)的方法，提出了BIM教學(xué)的要求，提出了BIM教學(xué)改革的措施，以便培養(yǎng)高質(zhì)量的BIM應(yīng)用型人才。

1 BIM課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1 BIM教學(xué)取得的成績

從2012年開始，我院開始培養(yǎng)BIM人才，成立了BIM興趣小組，組織學(xué)生參加了BIM競賽，開展BIM課程培訓(xùn)。

2016年，我院成立了BIM研究協(xié)會，建立BIM實訓(xùn)中心，鼓勵學(xué)生參加BIM協(xié)會，組織學(xué)生學(xué)習(xí)BIM相關(guān)軟件，帶領(lǐng)學(xué)生參加“斯維爾”大賽和“廣聯(lián)達”畢業(yè)設(shè)計大賽。

2017年，我院將BIM技術(shù)引入土木工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計，并將畢業(yè)設(shè)計BIM方向又細分為三維建模、施工組織設(shè)計、招投標(biāo)文件編制和施工過程管理等四個方向。

1.2 BIM教學(xué)存在的問題

根據(jù)近幾年的BIM教學(xué)經(jīng)歷，筆者認為在BIM教學(xué)方面還存在以下幾方面問題：

一是學(xué)生對BIM認識不足。對為什么要用BIM、BIM有哪些優(yōu)勢和怎么應(yīng)用BIM的認識還比較迷茫。

二是BIM的普及率較低。2017年我院對學(xué)生的調(diào)查結(jié)果顯示：大學(xué)二年級（2016級）學(xué)生對BIM有一定了解的人數(shù)只占該年級總?cè)藬?shù)的24%，掌握相關(guān)軟件的不足5%。大學(xué)四年級（2014級）學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計中選擇BIM方向的僅有5名學(xué)生，僅占本年級畢業(yè)生總?cè)藬?shù)的2.2%。2017年的本科畢業(yè)生中，僅有1～2人愿意從事BIM方面的工作。

三是BIM人才培養(yǎng)缺乏系統(tǒng)化和分層化。雖然我院為學(xué)生提供了豐富的軟件學(xué)習(xí)資源，但學(xué)生僅僅掌握了Revit軟件的操作方法，且軟件操作水平參差不齊，能與專業(yè)知識聯(lián)系起來的更少。

四是學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)BIM的興趣。BIM技術(shù)的主要應(yīng)用是將二維圖紙轉(zhuǎn)換為三維模型，目前大多數(shù)學(xué)生對BIM的認識不足，軟件操作水低下，僅停留在翻模階段，很難對BIM產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情。

1.3 BIM應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)的開設(shè)情況

針對上述問題，筆者在BIM應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中，提出BIM人才分層次培養(yǎng)的方法。

BIM應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)開設(shè)在土木工程專業(yè)第4學(xué)期，共計32學(xué)時，為專業(yè)選修課。學(xué)生已完成了畫法幾何、工程制圖、AutoCAD課程的學(xué)習(xí)，具有識別建筑施工圖的能力，但專業(yè)核心課程還未學(xué)習(xí)，不具備運用專業(yè)知識的能力。

據(jù)統(tǒng)計，在BIM應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)開設(shè)的班級，25%的學(xué)生對BIM有不同程度的了解，其中約10名學(xué)生已初步掌握了Revit軟件的操作方法，可以建立簡單的三維建筑模型，而剩余75%的學(xué)生對BIM了解較少或完全不了解。因此，若不及時普及BIM知識，很難培養(yǎng)出滿足現(xiàn)階段建筑業(yè)需要的土建類人才，這說明開設(shè)BIM課是十分必要的。

2 教學(xué)內(nèi)容設(shè)置

根據(jù)我院的教學(xué)實際情況，將BIM應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)的教學(xué)內(nèi)容分為理論部分和操作部分。

理論部分包括BIM思想以及BIM課程所用到的軟件。通過教學(xué)，要求學(xué)生了解學(xué)習(xí)BIM的重要性，初步形成BIM的思維方式，提高BIM的學(xué)習(xí)興趣。

操作部分包括Revit軟件操作以及實際案例的建模和操作。通過教學(xué)，要求學(xué)生根據(jù)建筑施工圖紙和建筑模型的建立，將Revit軟件操作過程細分為以下內(nèi)容：標(biāo)高軸網(wǎng)的繪制、墻體繪制、門窗族的載入和編輯、樓板設(shè)置、屋頂創(chuàng)建、樓梯創(chuàng)建、梁柱設(shè)置、明細表和場地設(shè)置、族體量內(nèi)建模型的創(chuàng)建及渲染等。通過案例的建模操作教學(xué)，要求學(xué)生熟練使用Revit軟件，根據(jù)實際案例完成建模和統(tǒng)計工作量，導(dǎo)出建筑施工圖，完成模型的渲染，提高解決實際問題的能力。

筆者將Revit軟件作為教學(xué)內(nèi)容，主要考慮以下三點：一是BIM應(yīng)用市場上，建筑設(shè)計軟件種類繁多，但Revit軟件的應(yīng)用所占比例較大。二是Revit軟件具有鏈接和導(dǎo)入CAD圖紙的功能，學(xué)生學(xué)習(xí)了AutoCAD以后，對CAD圖紙有了一定的了解，將CAD圖紙直接導(dǎo)入軟件進行建模，能緩解學(xué)生學(xué)習(xí)新知識時產(chǎn)生的畏難情緒。三是Revit軟件的操作命令與AutoCAD軟件的類似，通過類比教學(xué)，學(xué)生能提高學(xué)習(xí)新軟件的效率［8］。

按照教學(xué)內(nèi)容的難易程度，教學(xué)內(nèi)容還可以劃分為初級類和高級類，其中標(biāo)高、軸網(wǎng)、墻體、門窗、樓板、屋頂、樓梯和梁柱的繪制等為初級類教學(xué)內(nèi)容，明細表、場地、族、體量、內(nèi)建模型創(chuàng)建及渲染等為高級類教學(xué)內(nèi)容。初級類教學(xué)內(nèi)容要求學(xué)生熟練掌握，高級類教學(xué)內(nèi)容要求大多數(shù)學(xué)生基本掌握，這就體現(xiàn)了分層次培養(yǎng)BIM人才的特點。

3 教學(xué)方法探討

3.1 教學(xué)開展形式

由于不同的學(xué)生對Revit軟件的掌握程度是不同的，在教學(xué)過程中，筆者對學(xué)生進行了分組，并為每一組安排1～2名學(xué)習(xí)程度較好的學(xué)生，對不同層次的學(xué)生提出不同的要求，以此來提高學(xué)生的參與熱情和學(xué)習(xí)積極性。

程度較好的學(xué)生稱為中級層次學(xué)生，其他學(xué)生稱為初級層次學(xué)生。初級層次學(xué)生重點學(xué)習(xí)基礎(chǔ)類教學(xué)內(nèi)容，學(xué)有余力的學(xué)生可以學(xué)習(xí)高級類教學(xué)內(nèi)容，并能運用Revit軟件完成建模任務(wù)。中級層次學(xué)生在熟練掌握基礎(chǔ)類教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，重點學(xué)習(xí)高級類教學(xué)內(nèi)容，并能幫助組內(nèi)初級層次學(xué)生解決建模過程中遇到的問題。

由于中級層次學(xué)生已經(jīng)掌握了Revit軟件，筆者對他們提出了更高要求：一是要求學(xué)生對學(xué)習(xí)BIM進行規(guī)劃，制定學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)計劃；二是要求他們利用課余時間自學(xué)第二款軟件，熟練掌握該軟件的操作方法。第二款軟件的類型不做具體要求，可以是建筑設(shè)計軟件，也可以是施工模擬軟件。

在BIM教學(xué)過程中，筆者采用了分層次互助的教學(xué)方法。這既可以達到分層次培養(yǎng)BIM人才的目的，又可以通過小組互助的形式協(xié)助教師更好地開展教學(xué)活動。

3.2 教學(xué)考核方式

教學(xué)考核分為兩部分，包括平時考核和期末考核。

平時考核成績占學(xué)期總成績的60%，平時考核主要是對學(xué)生學(xué)習(xí)過程進行評價，這種評價包括三個方面：一是對每節(jié)課中學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)（含建模效果）進行的評價，二是對每節(jié)課中學(xué)生掌握教學(xué)內(nèi)容的程度進行的評價，三是對學(xué)生參加競賽取得的效果進行的評價。

期末考核成績占學(xué)期總成績的40%，期末考核主要是對學(xué)生現(xiàn)場建模進行評價，現(xiàn)場建模包括基礎(chǔ)模型的建立和特定構(gòu)件的建模?；A(chǔ)模型的建立用來考查學(xué)生操作Revit軟件的水平，特定構(gòu)件的建模用來考查學(xué)生對族、體量、內(nèi)建模型創(chuàng)建的掌握情況。

考試內(nèi)容的分層次設(shè)定為不同層次的學(xué)生提供展示能力的平臺，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

4 BIM教學(xué)的要求

4.1 理論教學(xué)

BIM應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)的內(nèi)容僅涉及Revit軟件，這容易讓初次接觸BIM的學(xué)生認為學(xué)習(xí)BIM就是學(xué)習(xí)Revit軟件。因此，在教學(xué)過程中，教師要先講解BIM概念，培養(yǎng)學(xué)生的BIM理念，然后鼓勵學(xué)生參與BIM競賽，讓他們體會BIM思想。

在BIM人才培養(yǎng)過程中，我院還開設(shè)了其他的BIM課程，以此引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和理解系統(tǒng)化的BIM知識體系，引導(dǎo)學(xué)生尋找和發(fā)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計中的創(chuàng)新點，幫助學(xué)生優(yōu)化BIM的建立過程和施工方案，展示BIM技術(shù)在傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工過程和項目管理中的優(yōu)勢。

4.2 實踐教學(xué)

BIM應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)的教學(xué)應(yīng)與實際工程相結(jié)合，通過這種結(jié)合，讓學(xué)生了解三維模型與二維圖紙的區(qū)別，切身感受BIM技術(shù)在實際工程中的作用，熟悉實際項目的建立流程。除此之外，我院還應(yīng)加大與企業(yè)的合作，以便讓學(xué)生接觸更多的工程案例，提升教師和學(xué)生運用BIM技術(shù)的水平，也為學(xué)生提供更多就業(yè)機會。

5 BIM教學(xué)改革的措施

5.1 合理選用教材

從教學(xué)內(nèi)容上劃分，有關(guān)BIM的教材包括以下兩類：一類是介紹設(shè)計案例的教材，這類教材的內(nèi)容難度較大，不適合本科教學(xué)；另一類是介紹軟件公司編寫的操作步驟的教材，這類教材與專業(yè)的結(jié)合不夠密切，不符合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求。因此，在選擇BIM教材時，應(yīng)結(jié)合我院的教學(xué)實際，考慮如何與實際工程緊密結(jié)合，滿足培養(yǎng)應(yīng)用型人才的要求。

5.2 全方位培養(yǎng)BIM師資

目前，BIM技術(shù)已應(yīng)用到建筑的全生命周期，該周期包括設(shè)計方案階段和設(shè)計、施工及運維等階段。從專業(yè)角度來看，BIM涉及建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通空調(diào)和電氣等專業(yè)，因此BIM的師資培養(yǎng)應(yīng)是全方位的，要兼顧多個專業(yè)。

為了培養(yǎng)應(yīng)用型的BIM人才，任課教師除了熟練掌握軟件操作技能以外，還需要具有深厚的工程實踐背景。成熟的BIM師資隊伍應(yīng)該由專任教師和資深的BIM工作者組成，包括BIM軟件操作者、BIM的實施者和BIM的管理者。

4 結(jié)束語

在BIM應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)過程中，在教學(xué)內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)開展形式和教學(xué)考核方式等方面進行了改革，提出了加強理論教學(xué)和實踐教學(xué)的要求，提出了合理選用教材和全方位培養(yǎng)師資的措施，通過分層次和互助式教學(xué)方法開展了課堂教學(xué)活動。BIM課程的教學(xué)改革是當(dāng)今社會經(jīng)濟發(fā)展的要求，在未來的教學(xué)中，要繼續(xù)為培養(yǎng)BIM應(yīng)用型人才做出努力。