BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑工程專業(yè)認識實習(xí)的探索

董騰 張穎 孫冰 唐小林

摘 要：BIM仿真實驗平臺可以對建筑設(shè)計與施工進行全面解析，讓學(xué)生在進入工地之前對建筑有一定的了解。學(xué)生基于認識實習(xí)中所獲得的數(shù)據(jù)資料，對實踐建筑進行BIM建模，能進一步深化學(xué)生對建筑的認識?；趯嶋H改革經(jīng)驗，本文提出了基于BIM技術(shù)的認識實習(xí)成績評價體系，這對建筑工程專業(yè)的認識實習(xí)有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：BIM，建筑工程，認識實習(xí)，實踐

作者簡介：董騰，南華大學(xué)土木工程學(xué)院講師；張穎，南華大學(xué)設(shè)計藝術(shù)學(xué)院；孫冰，南華大學(xué)土木工程學(xué)院；唐小林，南華大學(xué)土木工程學(xué)院。（湖南 衡陽 421001）

基金項目：本文系湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項目“基于BIM技術(shù)的房屋建筑學(xué)課程設(shè)計教學(xué)改革與實踐研究”（編號：2017SJG12）的研究成果。

中圖分類號：G642.44 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-0568（2019）06-0024-03

BIM技術(shù)具有協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性等特點，它在土木工程領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。將BIM技術(shù)引入建筑工程專業(yè)認識實習(xí)，有助于學(xué)生更好地理解項目實施的復(fù)雜問題，加深學(xué)生對建筑構(gòu)造的理解，提高學(xué)生的空間理解能力和工程設(shè)計理解能力。通過BIM平臺，實現(xiàn)建筑、技術(shù)、管理等跨學(xué)科的課程學(xué)習(xí)和知識應(yīng)用，能夠增進學(xué)生對建筑領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)知識的理解。

當(dāng)前建筑工程專業(yè)認識實習(xí)存在一些問題，BIM技術(shù)由于能夠?qū)崿F(xiàn)三維可視而受到關(guān)注。北京工業(yè)大學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)中心通過利用虛擬現(xiàn)實、計算機網(wǎng)絡(luò)、多媒體等技術(shù)完成多套虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的建設(shè)，實現(xiàn)了虛擬仿真平臺和校內(nèi)外實踐教學(xué)基地的相互補充。湖南城市學(xué)院土木工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心從BIM平臺建設(shè)和課程體系改革方面進行了探索，建設(shè)成果表明，該技術(shù)在提升學(xué)生的創(chuàng)新意識、工程實踐能力、信息化應(yīng)用能力、綜合素質(zhì)和自主實驗的學(xué)習(xí)興趣等方面成效顯著。將BIM技術(shù)引入認識實習(xí)，將有效推動實踐教學(xué)改革，促進學(xué)生的實踐學(xué)習(xí)。

一、認識實習(xí)的意義與存在的問題

建筑工程認識實習(xí)是提高學(xué)生實踐能力的重要途徑。認識實習(xí)一般安排在房屋建筑學(xué)課程結(jié)束之后，教師組織學(xué)生對實際建筑進行參觀，對建筑構(gòu)造進行認識，進一步提高學(xué)生對建筑文化、建筑知識、建筑施工和建筑材料的認識，使學(xué)生鞏固和擴大所學(xué)理論知識，提高學(xué)習(xí)能力。實習(xí)過程中，教師通常會安排學(xué)生對在建工程進行參觀學(xué)習(xí)，閱讀施工圖紙，進行現(xiàn)場比較，進一步培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，提高識讀工程圖的能力。通過實習(xí)，學(xué)生可以了解建筑工程施工工藝，熟悉房屋構(gòu)造，了解建筑材料的特性及應(yīng)用。傳統(tǒng)的實習(xí)方法對實習(xí)工地要求較高，對指導(dǎo)老師的實踐經(jīng)驗有一定的要求。根據(jù)作者多年實踐經(jīng)驗，傳統(tǒng)的認識實習(xí)方法主要存在以下問題：

1. 認識實習(xí)場地分散。建筑場地受客觀條件限制，往往難以集中，這就導(dǎo)致指導(dǎo)教師要花較多精力聯(lián)系實習(xí)場地。由于工地分散，交通時間花費也隨之增加，學(xué)生認識實習(xí)時間相對減少。學(xué)生難以深入實習(xí)，教師對學(xué)生的跟蹤管理也捉襟見肘。同時，企業(yè)指導(dǎo)老師也難以對學(xué)生進行深入教學(xué)，從而導(dǎo)致了走馬觀花式的實習(xí)。學(xué)生在實習(xí)中產(chǎn)生的疑問難以得到指導(dǎo)老師和企業(yè)指導(dǎo)老師的詳細回答，影響了實習(xí)的效果。

2. 認識實習(xí)時間有限。由于課程安排的限制，認識實習(xí)的時間很短，加上在建的多數(shù)工程工期長，一年當(dāng)中工地的氣候環(huán)境和施工過程也會出現(xiàn)一些不穩(wěn)定因素，使得學(xué)生很難對整個工程過程有整體的把握。教學(xué)周期與現(xiàn)場實施周期不一致，使學(xué)生在有限的實習(xí)期內(nèi)，只能接觸到有限的專業(yè)過程和工藝環(huán)節(jié)，不能涵蓋專業(yè)全部內(nèi)容，導(dǎo)致實習(xí)實踐效果欠佳。

3. 認識實習(xí)內(nèi)容不夠深入。認識實習(xí)的對象范圍包括建筑形式、結(jié)構(gòu)類型、構(gòu)造措施等。建筑工程的建成是一個相對較長的周期，這就使得學(xué)生進入場地進行認識實習(xí)時，只能看到某一階段性的內(nèi)容，難以全面地了解工程各階段的情況。除此之外，認識實習(xí)往往還受到實習(xí)經(jīng)費的限制，使得學(xué)生實習(xí)周期相對減少。工地類型比較單一，也導(dǎo)致學(xué)生只能對某一類型的建筑進行認識。這些因素造成了學(xué)生認識實習(xí)內(nèi)容難以深入，無法保證認識實習(xí)內(nèi)容的全面性。

二、基于BIM技術(shù)仿真平臺的實習(xí)教學(xué)

1. BIM仿真實驗教學(xué)平臺的意義。仿真實驗教學(xué)平臺是當(dāng)前解決客觀實踐條件不足，實踐教學(xué)目標(biāo)難以落實等難題的有效途徑。當(dāng)前一些高校大力倡導(dǎo)BIM仿真實驗教學(xué)平臺的建設(shè)與應(yīng)用實踐方式，表明其在教學(xué)、科研中的應(yīng)用前景廣闊，其優(yōu)勢也非常符合當(dāng)前對實踐類人才的需求趨勢，因此BIM仿真實踐教學(xué)平臺對人才培養(yǎng)有重要意義。

2. BIM仿真平臺的實習(xí)教學(xué)模式探索。BIM仿真平臺實習(xí)教學(xué)模式尚不成熟，筆者根據(jù)所在學(xué)院建設(shè)的虛擬仿真實驗中心的教學(xué)進行探索，發(fā)現(xiàn)BIM仿真實驗教學(xué)可以劃分為理論教學(xué)、實驗教學(xué)和操作實踐三個方面。在理論環(huán)節(jié)課程知識點的講解中，教師可運用BIM 技術(shù)創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)件模型資源庫，豐富課程可視化教學(xué)資源，有效緩解目前課程教學(xué)資源缺乏和學(xué)生接受程度較差等問題。同時，通過 BIM技術(shù)將以往線條式的三維立體信息模型進行教學(xué)展示，可以有很好的視覺效果，能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)過程的 “所見即所得”，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

認識實習(xí)仿真教學(xué)主要集中在BIM模型分析。當(dāng)前公司在開工建設(shè)前已經(jīng)建成了BIM模型。學(xué)生在教學(xué)過程中可以同時查看門窗構(gòu)件的三維實體與二維平面，加深對構(gòu)件平面的印象，從而在實習(xí)前對實習(xí)項目有較全面的認識。BIM模型不僅能夠?qū)崿F(xiàn)三維幾何形狀的視覺模擬，同時包含大量非幾何形狀的信息，如材料的信息、構(gòu)件的信息等，使教學(xué)內(nèi)容更加形象直觀，在建筑構(gòu)造講解時具有很大的優(yōu)勢。以平行雙跑樓梯為例，學(xué)生可以通過Revit的三維模型的屬性欄，查看梯段寬度、踏步級數(shù)、欄桿高度等相關(guān)信息。教師運用 BIM仿真平臺，讓學(xué)生及時實踐操作，有利于加深學(xué)生對知識點的理解。但是BIM操作實踐需要一定的基礎(chǔ)，因此在房屋建筑學(xué)課程設(shè)計中應(yīng)當(dāng)推廣使用BIM軟件。認識實習(xí)BIM操作的目的主要有兩個，一個是加深學(xué)生對實習(xí)項目的認識，二個是為學(xué)生學(xué)習(xí)BIM建模奠定基礎(chǔ)。因此，操作實習(xí)主要是以信息讀取為主，如讀取墻體信息、樓地層信息和結(jié)構(gòu)信息。

三、基于實習(xí)資料的BIM建模

認識實習(xí)是建立在房屋建筑學(xué)基礎(chǔ)上的一門實踐課程，建筑構(gòu)造是其中一個重要組成部分。傳統(tǒng)的認識實習(xí)以實習(xí)報告的形式展現(xiàn)，對建筑布置、結(jié)構(gòu)布置以及建筑構(gòu)造的認識以圖片為主。BIM技術(shù)的出現(xiàn)為學(xué)生通過三維模型描述實習(xí)內(nèi)容提供了可能。盡管當(dāng)前部分工程已經(jīng)有了BIM模型，但已有模擬并不能取代學(xué)生建模，學(xué)生建模是深化認識實習(xí)內(nèi)容的關(guān)鍵。

學(xué)生可以基于BIM技術(shù)的仿真實訓(xùn)平臺上完成項目建筑信息模型的創(chuàng)建，以及建筑平面、立面、剖面和明細表等的繪制，從而對建筑空間規(guī)劃設(shè)計有直觀的認識，為認識實習(xí)的開展做準(zhǔn)備。建筑構(gòu)造建模需要較多的數(shù)據(jù)，由于實習(xí)建筑面積通常較大，學(xué)生難以完成測量，因此指導(dǎo)老師與實習(xí)單位應(yīng)給學(xué)生提供一些數(shù)據(jù)。學(xué)生的測量任務(wù)應(yīng)集中在樓梯、屋頂及梁板柱等地方。建筑構(gòu)造與建筑平面不同，建筑構(gòu)造復(fù)雜，不可能全部完成。根據(jù)實踐經(jīng)驗，筆者認為泛水、墻角、散水需要較高精度的建模，樓地層、屋面剖面需要精確建模，踏步等可以選擇性建模。BIM建模操作，使學(xué)生加深對建筑構(gòu)造的認識。結(jié)構(gòu)模型可以描述結(jié)構(gòu)中墻柱梁板構(gòu)件的幾何尺寸、鋼筋布置、構(gòu)造要求，由于認識實習(xí)主要是對建筑平面布置和構(gòu)造的認識，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計不應(yīng)有太高要求，只要能表達出建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸與布置即可。

四、認識實習(xí)的成績評定

1. 場地實習(xí)成績。認識實習(xí)的成績應(yīng)當(dāng)包括實習(xí)表現(xiàn)、實習(xí)報告、BIM模型和答辯成績。實習(xí)表現(xiàn)主要是學(xué)生學(xué)習(xí)建筑空間設(shè)計和構(gòu)造設(shè)計的表現(xiàn)，包括出勤率、參與程度、實習(xí)紀律。認識實習(xí)結(jié)束后，學(xué)生撰寫并提交實習(xí)報告，實習(xí)報告內(nèi)容包括建筑平面分析、構(gòu)件尺寸測量、建筑構(gòu)造分析。指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生實習(xí)情況、實習(xí)報告質(zhì)量評定場地實習(xí)成績。

2. 建模過程成績。BIM模型的建立應(yīng)按步驟完成，學(xué)生成績的評定應(yīng)凸顯設(shè)計過程。BIM建模通常包含四個步驟：①初期配置，對建筑的體量進行設(shè)定，定義軸網(wǎng)和樓層，進行相關(guān)參數(shù)的設(shè)定，建立較大的建筑模型元素；②加入基本建筑元素，這一類元素同時內(nèi)置于BIM軟件中，不僅可以直接調(diào)用，還可以進行精細化改進，在后續(xù)設(shè)計中可以指定特定的元素類型；③模型檢視，建立不同的建筑模型視圖，例如剖面、立面和3D視圖，如果在一個視圖中變更建筑模型，Revit會將這些變更擴展到整個項目；④模型細化，建立初期配置后，加入更多細部項目到建筑模型，包括結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)組件，以供后續(xù)開發(fā)設(shè)計。4個步驟可以設(shè)置為8分，每項各2分，由指導(dǎo)老師分階段考核。

場地分散、教學(xué)周期與現(xiàn)場實施周期不一致和實驗操作訓(xùn)練不足是當(dāng)前認識實習(xí)中突出的問題。將BIM技術(shù)引入認識實習(xí)是解決上述問題的有效途徑。基于BIM仿真實踐平臺可以對建筑設(shè)計與施工進行全面解析，讓學(xué)生在進入工地之前對建筑有一定的了解?；谡J識實習(xí)中所獲得的數(shù)據(jù)資料，對實踐建筑進行BIM建模，能進一步深化學(xué)生對建筑的認識。基于實際改革經(jīng)驗，本文提出了基于BIM技術(shù)的認識實習(xí)成績評價體系，這對建筑工程專業(yè)的認識實習(xí)有一定的參考價值。

參考文獻：

[1] 肖良麗，方婉蓉，吳子昊，等.淺析BIM技術(shù)在建筑工程設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)勢[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2013（1）：74-77.

[2] 李炎鋒，杜修力，紀金豹，等.土木類專業(yè)建設(shè)虛擬仿真實驗教學(xué)中心的探索與實踐[J].中國大學(xué)教學(xué)，2014（9）：134-139.

[3] 蔣建清，曹國輝，陳東海，等.應(yīng)用型地方高校土木工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)探索[J].實驗室研究與探索，2018（2）：144-149.

責(zé)任編輯 程 哲