基于新工科建設土建類多學科協(xié)同BIM 人才培養(yǎng)與研究策略

王飛，胡亞欣

（河北工程大學 管理工程與商學院，河北 邯鄲 056038）

“新工科”是2017 年國家工程教育改革以新世紀社會經(jīng)濟發(fā)展為主導背景提出的一個動態(tài)概念。通過重新設置和培育發(fā)展一批新興的工科技術專業(yè)，推動現(xiàn)有工科專業(yè)的改革創(chuàng)新，來培養(yǎng)一批具備更高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和更強跨界創(chuàng)新整合能力的新型工程科技人才[1]，為我國產業(yè)發(fā)展和國際競爭提供智力支持和人才保障。

隨著計算機和信息技術的發(fā)展，大數(shù)據(jù)管理和智慧建造已經(jīng)成為未來行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。BIM(Building Information Modeling)是以三維數(shù)字技術為基礎，將建筑工程各階段相關數(shù)據(jù)進行集成的數(shù)字信息應用模型，BIM 技術作為一種新興的數(shù)據(jù)化工具，在建筑項目設計、可行性分析以及施工作業(yè)中的應用越來越廣[2]。BIM 的使用貫穿整個建筑生命全過程，涉及項目參與各方，其三維可視化、工作協(xié)同性、信息完備性等特性在降低工程造價、縮短工期、減少結構變更、解決工程潛在問題等方面效果顯著。

土建類作為一級學科，包含建筑學、建環(huán)、土木工程、工程管理、電氣化、給排水等多個專業(yè)，各個專業(yè)的工作重點和軟件使用也各不相同。BIM技術貫穿建筑項目全生命周期的管理，對其使用者和設計者的要求不再局限為運用好某個軟件或者學好某門專業(yè)，而是交叉于多個學科，熟悉各專業(yè)間的相互配合。市場對BIM 技術應用和全生命周期協(xié)同管理人才的需求勢如破竹，但由于對專業(yè)技術水平要求過高導致人才供應嚴重不足[3]。解決BIM技術人才短缺問題還需從高校入手。對土建類高校而言，BIM 不僅是一種新的技術挑戰(zhàn)，也是一次深化教學改革、提升管理人才培養(yǎng)質量、重塑專業(yè)辦學模式特色的絕佳發(fā)展機會。同時，高校作為“新工科”建設的中堅力量，有責任也有義務去探索新工科建設下土建類多學科協(xié)同BIM 人才培養(yǎng)與實踐。

一、國內外高校BIM 技術研究應用及教學對比

（一）國外BIM 技術研究應用及教學現(xiàn)狀

BIM 技術興起于挪威、芬蘭等國家，隨后歐美等發(fā)達國家對BIM 技術進行了深入研究和發(fā)展，并拓展到世界各國的建筑行業(yè)當中。

在BIM 教學方面，美國BIM 課程開設較早，教學也相對成熟。目前，美國已有包括奧本大學、斯坦福大學、賓夕法尼亞州立大學等在內的多所知名大學早已開設了BIM 相關課程，并將BIM 系列課程作為土建類各專業(yè)的本科核心課程，超過70%的學校將BIM 技術融入到課程之中，其余學校也在積極引入BIM 課程[4]；在研學實踐上，各學院合作成立跨學科BIM 協(xié)作工作室，定期組織學生同項目的設計團隊及主辦方就相關問題進行交流探討，切實了解行業(yè)發(fā)展，理論結合實際，提升實操的能力；在畢業(yè)設計的過程中，根據(jù)“綜合設計項目”要求，學生組隊分別完成各自的建筑設計部分，后期通過多次的交流研討和修改整合，最終完成畢業(yè)設計[5]，其教學模式和經(jīng)驗值得我們深入研究，并結合本國的教育情況實施BIM 教學。

（二）國內BIM 技術研究應用及教學現(xiàn)狀

BIM 教學方面，我國BIM 課程開設時間較晚，在教學模式、課程體系、師資力量和應用環(huán)境等方面相對薄弱。在教育改革和社會需求的推動下，我國土建類院校意識到BIM 的重要性，通過教學改革將BIM 逐漸融入課程體系，并且結合實習課程和畢業(yè)設計進行BIM 軟件教學，取得了一定進展。中南大學、江蘇科技大學等高校通過教學體系改革將BIM 逐漸融入到已有的課程體系中；同濟大學、大連理工大學、西安建筑科技大學等高校在本科領域增設了BIM課程和相關軟件教學課程；清華大學將BIM 軟件教學引入課程實習和畢業(yè)設計中，增加BIM 與協(xié)同設計的理論教學；大連理工大學建筑學院與Autodesk公司的數(shù)字化培訓平臺合作，對大二下學期建筑學專業(yè)學生進行了包括BIM 概論引入、應用培訓和設計實踐的Revit Architecture 課程教學。目前來看，雖然不少高校都從不同的角度對BIM 教學進行了探索，但整體上國內大部分高校在BIM 技術教學上仍存在較多問題。

二、高校在BIM 教學及應用中存在的問題

通過搜集各大高校BIM 相關教學培養(yǎng)計劃，對比分析得出我國高校在BIM 教學中存在的主要問題：

（一）BIM 教學課程體系不完善

我國BIM 技術研究起步較晚，BIM 教學實踐時間較短，還未形成一套較為完善的BIM 課程教學體系。雖然很多本科院校已經(jīng)開始了BIM 人才培養(yǎng)，但在教學探索過程中，部分高校只是將BIM 的部分內容植入到單一課程當中，或者單獨開設BIM 課程，但其課程學時及學分占比偏低，難以引起教師及學生們的重視；忽略了多專業(yè)多學科的協(xié)同交叉學習，不同學科專業(yè)間教師交流較少，交叉教學存在局限性，整體教學缺乏系統(tǒng)性和連續(xù)性，導致學生畢業(yè)后難以滿足工作崗位需求。

（二）BIM 技術教學師資力量嚴重不足

教師團隊對BIM 人才培養(yǎng)至關重要，直接影響人才培養(yǎng)的質量。BIM 教學師資力量不足主要體現(xiàn)在三個方面：①部分教師對BIM 技術及協(xié)同教學存在一定程度的誤解，認為BIM 技術只是單專業(yè)的應用軟件，是CAD 的三維化工具，甚至認為BIM 就是Revit軟件；②很多教師對Revit、Fuzor、Navisworks、Lumion 等BIM 軟件和各類算量軟件之間的關聯(lián)不夠了解，對相關軟件操作不夠熟練，增加了BIM 教學的難度；③教師BIM 技術工程實踐經(jīng)驗不足，部分年輕教師雖然能夠熟練操作BIM 的相關軟件，但由于缺乏項目實踐經(jīng)驗，在教學過程中難以把握重點，進而影響教學質量。

（三）管理機制及BIM 應用環(huán)境問題

BIM 是基于網(wǎng)絡的三維圖形數(shù)據(jù)化工具，涵蓋了Revit、Fuzor、Navisworks、Lumion 等相關軟件，BIM 軟件教學相較于CAD 教學而言，對學校機房電腦配置要求更高。目前，高校中原有的實訓機房大多已難以滿足BIM 軟件教學的需求，勉強用于教學，很大程度上會影響學生的學習效率和操作體驗，達不到預期的教學效果。營造一個好的BIM 應用環(huán)境不論對教師還是學生都是十分有益的。

（四）BIM 技術的實踐內容和方式偏少

目前，高校對BIM 技術教學大多以軟件教學為主，由于缺少建筑各階段模型的應用以及相關的課程實訓，導致學生雖然掌握了Revit 軟件，但對 BIM 技術的應用一知半解，在實際建模過程中經(jīng)常出現(xiàn)各種各樣的問題。

三、基于新工科建設土建類多專業(yè)協(xié)同BIM 人才培養(yǎng)的相關建議

在新工科建設的大力推動和建筑行業(yè)對BIM 人才的強烈需求下，各土建類院校對BIM 人才培養(yǎng)提起高度重視。筆者綜合分析國內外BIM 人才培養(yǎng)相關現(xiàn)狀，結合國內外BIM 人才培養(yǎng)的先進經(jīng)驗，對土建類多專業(yè)協(xié)同BIM 人才培養(yǎng)提出幾點建議。

（一）調整BIM 人才培養(yǎng)方向，明確人才培養(yǎng)目標

收集和解讀國家的相關政策，明確BIM 技術發(fā)展和人才培養(yǎng)的需求方向，進行充分的社會調研，掌握市場對各類BIM 技術人才的需求狀況，將BIM人才培養(yǎng)劃分為以下三個方向[6]：

1.BIM 設計、施工人員。該方向是土建類學生畢業(yè)后的主要工作方向，要求學生具備較高綜合素質，包括豐富的理論知識和專業(yè)技能，以及對BIM 軟件的熟練掌握。在教學過程中，需要在專業(yè)課程、課程設計、實訓實習、畢業(yè)設計中融入更多的BIM 內容，結合真實案例，加強BIM 軟件教學和操作練習。

2.BIM 協(xié)同管理人員。BIM 技術貫穿建筑工程的全生命周期，涵蓋建筑、土木等多個專業(yè)，協(xié)同管理作為BIM 技術實施的關鍵，目前市場人才缺口較大。該培養(yǎng)方向主要針對工程管理專業(yè)，結合工程案例和BIM 數(shù)據(jù)化平臺，進行工程設計、造價管理、招投標、施工管理、合同管理和運營管理等多方面內容的可視化教學，培養(yǎng)學生對BIM 技術的理解和使用，加強學生對建筑全生命周期管理的認識和掌握。

3.BIM 軟件二次程序開發(fā)人員。BIM 技術在國內推廣應用的關鍵是軟件本土化，軟件本土化是對已有軟件進行二次開發(fā)，在保持與國外軟件對接的基礎上，開發(fā)出符合國內規(guī)范和操作習慣的新軟件。這就對開發(fā)人員提出了新的要求，既需要理解相關專業(yè)技術，又要具備相應的軟件二次開發(fā)能力。對該方向的人才培養(yǎng)，需要在專業(yè)知識、技能訓練的基礎上，通過開設C#程序課程和BIM 軟件操作培訓等方式，培養(yǎng)學生的編程和軟件開發(fā)能力。

（二）完善BIM 人才培養(yǎng)方案，探索聯(lián)合課程體系

在新工科建設基礎上，明確多專業(yè)協(xié)同BIM 人才培養(yǎng)的目標和方向，打破固有的學科專業(yè)培養(yǎng)領域界限，探索和優(yōu)化聯(lián)合課程體系。對土木、建筑、工程管理、設備等土建類專業(yè)，將BIM 軟件列入培養(yǎng)方案中，做到課程與BIM 結合，跨專業(yè)協(xié)同與BIM結合，對不同專業(yè)的工程設計類課程進行統(tǒng)籌，推進聯(lián)合課程設計、聯(lián)合畢業(yè)設計的實施，使學生逐步了解、熟悉BIM 技術，形成一個綜合性、創(chuàng)新性的課程體系。

一年級階段，開展BIM 技術相關行業(yè)應用講座，介紹BIM 技術的應用前景、優(yōu)勢及行業(yè)需求，使學生初步了解BIM 技術。另外，在CAD 教學完成之后，進行BIM 軟件的相關講解，選取適當?shù)墓こ贪咐謩e使用CAD 和BIM 軟件進行操作講解，通過對比加強學生的直觀體驗，激發(fā)新生對BIM 技術的興趣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和跨學科思維。

二年級階段，將BIM 技術相關知識植入到對應的課程中，進行多學科協(xié)同BIM 設計理論教學，在課堂教學當中，充分利用BIM 三維模型輔助教學，增強學生的空間感性認識，提高學生對部分抽象內容的理解和掌握。開設BIM 系列軟件操作上機教學，培養(yǎng)學生對BIM 軟件的實操能力。

三年級階段，開展小學期的專業(yè)性軟件培訓，多學院聯(lián)合開展BIM 競賽和實習實踐，同時，鼓勵師生組隊參加大型BIM 競賽，如“創(chuàng)新杯”BIM 應用設計大賽，斯維爾大賽，“龍圖杯”全國BIM 大賽等，提高學生自主學習相關BIM 知識軟件的興趣和能力，教師也能夠以最快捷的方式接觸到最前沿的技術，及時更新教學內容，將最先進的專業(yè)知識帶進課堂，反哺教學。

四年級階段，在已有畢業(yè)設計模式的基礎上，新增BIM 研究方向，以工程案例為背景、團隊合作為載體進行多專業(yè)聯(lián)合畢業(yè)設計試點。以學科交叉及專業(yè)協(xié)同為目標，通過多元化教學模式，有效減少專業(yè)間的沖突和設計反復，實現(xiàn)資源整合與共享，培養(yǎng)學生整體思維和全局觀念，滿足社會對高素質工程科技人才的需求[7]。考慮到不同院校實際情況，可適量調整培養(yǎng)方案。

（三）搭建產學研一體化BIM 平臺——BIM 技術中心

攜手與建筑、管理、機電學院共同建立BIM 技術中心，打造產學研一體化的BIM 平臺，通過創(chuàng)新建筑人才培養(yǎng)模式，組建BIM 人才培養(yǎng)基地，培養(yǎng)高水平的BIM 專業(yè)人才。從各個學院挑選優(yōu)秀的中青年教師，逐步形成包括建筑、結構、給排水、暖通、機電、工程管理、信息技術等專業(yè)的跨學科BIM協(xié)同研究團隊，加強高校與企業(yè)、科研院所的合作，以合作申請并完成科研課題的形式，加深彼此間教學技術的互動與交流，同時不斷將科研技術成果和BIM 實踐項目相結合，整合出新的教學資源，搭建一個跨學科交叉融合的BIM 人才培養(yǎng)教學組織研究平臺。

（四）優(yōu)化人才引進和培養(yǎng)機制，提高師資力量

教師作為教學中人的因素這一重要模塊，其關鍵作用不言而喻。為彌補BIM 教學師資力量薄弱的短板，初期高?？蓮暮献髌髽I(yè)和相關科研單位中聘請實踐經(jīng)驗豐富的行業(yè)人士和專家，通過直接授課和定期開展專題講座的形式對師生進行培訓[9]；在人才引進方面提高工程技術能力方面的考核比重，建立一支工程實踐能力和創(chuàng)新意識兼具的優(yōu)秀青年教學隊伍。學校要積極組織教師到企業(yè)內進行實踐鍛煉，鼓勵教師積極參加企業(yè)項目實踐，增加教師的工程實踐經(jīng)驗，鼓勵教師帶領學生參加各類BIM 競賽，把握行業(yè)前沿的發(fā)展動態(tài)，在指導學生的同時，不斷提高自身BIM 應用能力。

（五）增加專業(yè)資源投入，優(yōu)化BIM 應用環(huán)境

相較于傳統(tǒng)教育模式，“新工科”建設更加注重對學生實踐能力和資源整合能力的培養(yǎng)，倡導多學科交叉融合、人才個性化培養(yǎng)。學校要實現(xiàn)BIM技術的應用型教學，必須提高對BIM 教學的支持和重視，根據(jù)自身實際情況，盡量增加專業(yè)資源投入，為BIM 教學提供良好的軟、硬件條件，首先加強BIM 實訓室建設，完善基本硬件設施建設，提供較高配置的電腦及其他硬件設施以滿足BIM 軟件教學使用，聯(lián)系其為實訓室免費安裝統(tǒng)一的教學版BIM 軟件供學生操作練習，開設BIM 軟件課程，提高學生對BIM 軟件的操作熟練度，也能為師生接受校外培訓提供場所；其次，聯(lián)合企業(yè)共同進行BIM實訓基地建設，通過開設BIM 實訓課的形式，讓學生直接或模擬參與企業(yè)的工程項目進行BIM 實訓鍛煉。

（六）建立BIM 人才培養(yǎng)綜合能力評價考核體系

培養(yǎng)以工程應用能力為核心的創(chuàng)新型人才，建立綜合能力評價考核體系必不可少。這就要求高校對協(xié)同課程提出明確的質量要求，制定綜合能力考核方法、評價標準，對教學管理及教學過程進行質量監(jiān)控。對小組學生的課程設計的考核可以采取學生互評和教師終審的評價方法，增加學生的參與度，通過相互對比發(fā)現(xiàn)各自的優(yōu)勢與不足，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力[10]。

（七）推動教學方法創(chuàng)新，深化校企合作

多專業(yè)協(xié)同人才培養(yǎng)需要對原有教學方法進行創(chuàng)新，將新的BIM 知識和技能融入到教學當中去，鼓勵教師帶領學生參加各類BIM 競賽，通過參加多專業(yè)協(xié)同設計競賽和獲取專業(yè)技能證書的方式，激勵學生自主學習BIM 知識和相關軟件。同時，要不斷加強和深化校企合作，多方搜集和整理BIM 教學方面的工程案例和行業(yè)相關BIM 新版教材，校企聯(lián)合開發(fā)配套教學資源庫，以進一步擴大教學資源的覆蓋廣度和應用深度，更好地服務于教學，也可以用于企業(yè)員工的崗前培訓和業(yè)務拓展，提高企業(yè)參與校企合作的積極性。

校企合作主要包括以下幾個方面：①企業(yè)從自身需求出發(fā)，參與學校人才培養(yǎng)方案和培養(yǎng)模式的制定，增強課程設置的實用性；②企業(yè)參與學校實訓基地建設，并進行相關的教學診斷工作，明確人才培養(yǎng)目標和方向；③企業(yè)參與學生實習實訓計劃、方案及管理制度的制定，引導組織學生參加企業(yè)的BIM 實踐項目；④學校組織教師到企業(yè)內進行實踐鍛煉，增加教師的工程實踐經(jīng)驗，企業(yè)組織員工參加學校的相關培訓，實現(xiàn)校企合作雙贏；⑤校企共建BIM 產學研合作平臺，通過開展課題研究、產品研發(fā)和技術革新等工作，共同提升雙方的技術能力。

四、結語

“新工科”建設對于傳統(tǒng)土建類專業(yè)既是機遇，也是挑戰(zhàn)。在當下BIM 技術人才緊缺的大背景下，高校應積極探索新型BIM 人才培養(yǎng)的長效機制，明確人才培養(yǎng)方向，完善BIM 人才培養(yǎng)方案，引導學生適應行業(yè)發(fā)展趨勢，逐步實現(xiàn)BIM 人才的大規(guī)模培養(yǎng)。通過優(yōu)化人才引進和培養(yǎng)機制，組建跨學科BIM 協(xié)同研究團隊等形式，壯大BIM 師資隊伍，增加專業(yè)資源投入，建設BIM 實訓室和工程實訓基地，優(yōu)化BIM 應用環(huán)境，提高學生的BIM 實踐應用能力，建立BIM 人才培養(yǎng)綜合能力評價考核體系，充分調動學生的積極性和主觀能動性，推動教學方法創(chuàng)新，深化校企合作等形式，將BIM 技術更好地融入到高校教育教學中，為社會培養(yǎng)更多創(chuàng)新能力強、綜合能力素質高的工程技術專業(yè)人才。