基于BIM的高職土木工程課程體系教學改革

張美娟

（蘭州現(xiàn)代職業(yè)學院城市建設(shè)學院，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

隨著科學技術(shù)的發(fā)展,各種高性能建筑材料和建筑信息建模正逐步應(yīng)用到建筑工程中,這使得建筑行業(yè)處于一場關(guān)鍵而重大的技術(shù)變革之中，BIM 技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用越來越受到重視。因此，在BIM 的高職土木工程課程體系的教學改革中，我們需要學習先進的教學技術(shù)，建設(shè)BIM 教學課程系統(tǒng)。

1 BIM 定義及優(yōu)勢

BIM 的英文全稱為Building Information Modeling，它主要標識設(shè)施物理和性能特征，將其以數(shù)字的形式表現(xiàn)出來。同時BIM 具有共享知識資源的特點，在建筑項目設(shè)施過程中從概念設(shè)計到方案落地都可以提供可依據(jù)的決策信息。隨著項目的推進，不同利益相關(guān)方在不同階段通過BIM 插入、提取、修改信息，及時反映當前工作情況。目前，我們主要發(fā)現(xiàn)了BIM 技術(shù)的五大優(yōu)勢：（1）節(jié)省高達40%的預(yù)算成本；（2）成本估算的準確度在3%以內(nèi)；（3）因時間而產(chǎn)生的成本估算降低高達80%；（4）通過打孔檢測,重合值節(jié)省10%；（5）項目數(shù)量減少7%。由于BIM 的這些優(yōu)勢，越來越多的企業(yè)開始使用BIM 技術(shù)來建立信息模型。這類技術(shù)最開始在美國應(yīng)用，在2003年，美國總務(wù)管理局啟動了國家3D-4D-BIM 計劃，并相繼發(fā)布了一系列BIM 指南。此后，它在歐洲、日本和韓國等其他國家也發(fā)展迅速，BIM 技術(shù)在中國建筑業(yè)的應(yīng)用也始于2003年?！笆濉逼陂g，住房和建設(shè)部將BIM 技術(shù)列為重點推廣技術(shù)。BIM 技術(shù)也已被引入中國的許多著名項目，如北京奧運會水立方博物館、上海世博會德國國家博物館和中央音樂學院音樂廳。雖然近年來BIM 技術(shù)不斷得到推廣，但用戶主要是少數(shù)設(shè)計單位。就BIM 技術(shù)使用的深度和廣度而言，目前還只是剛剛起步。我們需要加強對BIM 技術(shù)在高職土木工程課程教學中的應(yīng)用，培養(yǎng)更多優(yōu)秀人才，更好的為社會工作提供幫助。

2 國內(nèi)外高校BIM 教學改革現(xiàn)狀

雖然BIM 技術(shù)已在建筑行業(yè)得到廣泛認可,企業(yè)也認識到BIM 技術(shù)可以簡化施工過程,節(jié)約企業(yè)時間和成本,但在人才市場方面，缺乏BIM 技術(shù)人員。因此，更好的提高企業(yè)的運營效益，在高職土木工程課程的教學中，我們需要加強BIM 技術(shù)教學改革，改變傳統(tǒng)土木工程的施工方式，而在土木工程課程中應(yīng)用BIM 技術(shù)來提供學生的思維和技術(shù)技能，需要加強其教育方式的改革，實現(xiàn)成本控制。多年來,在建筑行業(yè)中，土木工程教育已經(jīng)成為主要的人才培養(yǎng)媒介。目前，高職院校的土木工程教育中，利用BIM 技能教學可以大大提高學生的整體性技術(shù)，并為建筑企業(yè)培訓BIM 技能減輕了負擔。與此同時，BIM 技術(shù)促進了企業(yè)的高校發(fā)展，更廣泛地培養(yǎng)具有BIM 技能的后備人才。在土木工程高職教育中,樹立以學生為本的教學理念，加強學生對先進技術(shù)知識能力的掌握，主觀學習建筑行業(yè)知識，并培養(yǎng)其成為行業(yè)的領(lǐng)導者。而為了更好的擴大學生的競爭力，我們需要加強對學生BIM 教學改革，并將其引進課堂。目前，國外開始對BIM 技術(shù)展開研究，并專注于特定行業(yè)的BIM 軟件開發(fā)。

3 土木工程專業(yè)建筑BIM 教學體系改革

3.1 建筑工程專業(yè)課程體系教學

目前，我們在土木工程專業(yè)的課程安排中，需要制定科學合理的教學目標，并結(jié)合目標制定課程，方便學生可以了解掌握所學課程，并應(yīng)用知識到實際生活當中。在制定課程目標時,我們需要有針對性的分析當前教學因素，比如BIM 技術(shù)的應(yīng)用，對土木工程教學的影響及意義。當前建筑行業(yè)中，使用BIM 技術(shù)可以帶來的機遇和挑戰(zhàn)以及發(fā)展方向等因素。我們需要綜合考慮以上因素，制定合理的BIM 教學課程，形成有特色的教學課程體系，為建筑企業(yè)培養(yǎng)優(yōu)秀人才。例如,美國一所大學開設(shè)了一門關(guān)于BIM 技術(shù)管理的特殊課程，其課程所學知識點主要包含計算機輔助設(shè)計、參數(shù)化建模、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等等，主要是通過對課程的學習掌握建筑工程從設(shè)計到設(shè)備管理的整個流程。此外，國外建設(shè)項目管理概念性課程，將BIM 技術(shù)學習的內(nèi)容可視化、自動化，并學習4D 模型以及如何使用BIM 來處理數(shù)字信息。

3.2 建筑BIM 課程教學系統(tǒng)

在土木工程課程教學中，劃分了不同土木工程專業(yè)的課程體系，有工程管理、工程造價等等，其中涉及到繪圖制作等等。而BIM 技術(shù)自身有良好的交互性，繪圖效率極高，可以提高工程管理、工程造價等各專業(yè)之間的相互聯(lián)系。因此，我們在土木工程體系的課程建設(shè)中，需要將BIM 技術(shù)貫穿在每一個課程當中。因此，我們在設(shè)置BIM 技術(shù)課程時，需要將高低年級進行有效設(shè)計，針對不同年級的學生，提供不同的學習教材，滿足不同層次學生的學習進度。比如低年級學生首先需要掌握BIM 技術(shù)的基礎(chǔ)知識，了解他的發(fā)展史以及未來趨勢，并結(jié)合自己的觀點，將知識進行轉(zhuǎn)化。其次，掌握基礎(chǔ)的BIM 軟件，學習建筑中參數(shù)化建模等等，提升自身能力。當學生進入高年級的學習時，需要擴大知識面，并靈活運用所學知識將BIM 技術(shù)運用到專業(yè)課程當中，加強學生對知識的全面理解，從而深刻的掌握BIM 知識，主要以三維空間的形式，將建筑物體呈現(xiàn)立體結(jié)構(gòu)，對于建筑的整體效果可以一目了然，甚至可以知道建筑中所使用的材料信息。我們可以利用三維技術(shù)將虛擬建筑圖形具體化，更直觀的表現(xiàn)出建筑物形狀。并且使用BIM 技術(shù)，加強3D 技術(shù)的應(yīng)用，直接生成用戶需要的建筑物的效果圖、立面圖、剖面圖等，將傳統(tǒng)2D 表示的圖紙立體化。最有效的是,采用3D 技術(shù)建模時，我們修改后的圖形可以自動更新。學生可以使用3D 模塊更直觀地了解建筑構(gòu)件的形狀和特征,如梁柱鋼筋結(jié)構(gòu)的特殊點。另一方面,4D 技術(shù)在三維技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了時間維度,可以模擬建筑工程的施工過程和控制施工過程。通過4D 模型來模擬施工過程,學生對施工過程有了更深的了解。

3.3 建立跨學科合作課程

建筑項目的設(shè)計和施工涉及許多不同的主體,比如工程項目管理需要有項目經(jīng)理、設(shè)備工程師，施工現(xiàn)場需要有現(xiàn)場監(jiān)理工程師、施工人員、機械工程師等。在實際項目中,主體之間的協(xié)調(diào)非常復雜且效率低下，從而使得學生很難理解工程的真實施工過程。而在土木工程課程的學習中，利用BIM 教學，可以將土木工程各個專業(yè)學科進行合作，從而使得不同專業(yè)人員可以直接進行交流。與此同時，學生可以學習更有效的專業(yè)知識，突破專業(yè)的重點和難點。除此之外，對于跨學科合作課程的建設(shè)，所涉及到的知識面更復雜，學生需要整合不同學科的專業(yè)知識，從整體上對不同學科學生進行課程安排。

3.4 BIM 師資隊伍建設(shè)

在高職院校中，為了更好的提高學生對BIM 課程的學習，我們需要有專業(yè)的教師團隊來引導，幫助學生在學習中處理不懂的疑難問題，并提出有效的解決方案。因此，我們需要建設(shè)專業(yè)的BIM 師資隊伍，掌握BIM 的工程經(jīng)驗和豐富的專業(yè)知識。定期進行BIM 教學培訓，不斷加強教師的BIM 技能。建設(shè)強有力的師資隊伍是BIM 教學改革成功的重要步驟，作為高職院校土木工程教師，需要具備專業(yè)的教學資質(zhì)以及擁有BIM 教學的經(jīng)驗，從而可以幫助學生在學習建筑建設(shè)時有效利用BIM 技術(shù)展開工作，提供工作效率。

4 結(jié)論

綜上所述，在高職院校的土木工程課程體系教學中，我們需要引進BIM 教學來改革傳統(tǒng)教學方式，更符合當前社會的發(fā)展需求。同時，為建筑行業(yè)培養(yǎng)更優(yōu)異的BIM 技術(shù)人才，以滿足建筑企業(yè)對建筑信息管理人才的需求。從上述四個方面展開BIM 教學改革，建立跨學科合作課程、建設(shè)BIM 師資團隊，更好的培養(yǎng)學校人才。然而,制約高校信息管理專業(yè)人才培養(yǎng)的最重要的障礙之一是它必須是對等的，我們需要不斷改進然后提高BIM 技術(shù)在高職土木工程教學中的應(yīng)用。