基于BIM技術(shù)的多專業(yè)聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì)模式的探索、研究與實(shí)踐

李駿 韓利紅 董萍

[摘? ? 要] 為響應(yīng)國(guó)家提出的素質(zhì)教育以及教育改革的號(hào)召，在傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)的模式下不斷進(jìn)行新嘗試和新探索，隨著建筑業(yè)相關(guān)從業(yè)技能的更新?lián)Q代，建筑信息模型（ BIM）或?qū)⒊蔀閺臉I(yè)人員的必備技能之一。文章對(duì)多專業(yè)聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行深入的探索與研究，在本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中創(chuàng)新的采用基于BIM技術(shù)的多專業(yè)聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì)的應(yīng)用模式。

[關(guān)鍵詞] BIM技術(shù);多專業(yè);聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì);教學(xué)改革

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2020. 03. 096

[中圖分類號(hào)] G642.0? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? A? ? ? [文章編號(hào)]? 1673 - 0194（2020）03- 0233- 04

0? ? ? 引? ? 言

21世紀(jì)是以新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)、新模式為特點(diǎn)的多元化信息時(shí)代，不斷驅(qū)動(dòng)人們以多維立體和全方面的角度對(duì)知識(shí)進(jìn)行探索并且獲取多元信息。在這樣的時(shí)代背景下，我國(guó)工程教育迫切需要進(jìn)行教育改革以培養(yǎng)出與時(shí)俱進(jìn)的創(chuàng)新型、應(yīng)用型的多元化科技人才。近年我國(guó)工程教育改革提出了許多創(chuàng)新的新概念，一方面要求設(shè)置和發(fā)展新型工科專業(yè)，另一方面推動(dòng)現(xiàn)有工科專業(yè)改革創(chuàng)新，其目的是探索更加多樣化和個(gè)性化的人才培養(yǎng)模式，培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和跨界整合能力的工程科技人才[1]。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)作為檢驗(yàn)大學(xué)四年教育成果的核心環(huán)節(jié)，在傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)的模式基礎(chǔ)上，探索和研究新型模式既能培養(yǎng)大學(xué)生理論結(jié)合實(shí)踐的能力，又能培養(yǎng)他們多專多方面能力。

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）作為近幾年快速發(fā)展起來的建筑信息化的核心技術(shù)，是一種應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)建造管理的數(shù)據(jù)化工具[2]。通過參數(shù)模型整合各種項(xiàng)目的相關(guān)信息，在項(xiàng)目策劃、運(yùn)行和維護(hù)的全生命周期過程中進(jìn)行共享和傳遞[3]。BIM技術(shù)是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息[1-3]。BIM技術(shù)推動(dòng)技術(shù)革新，提供工程設(shè)計(jì)以及管理上的先進(jìn)理念，國(guó)家住建部分別在2011-2015年發(fā)布了關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型等技術(shù)在工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行維護(hù)全過程的應(yīng)用，促使BIM技術(shù)滲透到建筑工程項(xiàng)目的各階段[4]，自2017年7月正式頒布并實(shí)施《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》，又使我國(guó)建筑信息化技術(shù)提高到了一個(gè)新的階段。

1? ? ? 傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)模式存在的問題

在我國(guó)理工科類大學(xué)教育中畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的核心環(huán)節(jié)，尤其在理工科類院校中畢業(yè)設(shè)計(jì)更是大學(xué)四年的成果演繹，經(jīng)過多方考察調(diào)研，我國(guó)大多數(shù)院校本科畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)普遍存在模式僵化和脫軌實(shí)際的情況，以至于畢業(yè)設(shè)計(jì)多流于形式化。

1.1? ?各專業(yè)之間聯(lián)合欠缺

一方面，各學(xué)科專業(yè)在課程設(shè)置上存在一定局限性，如專業(yè)課程學(xué)習(xí)方向上設(shè)置不合理，各專業(yè)課程學(xué)習(xí)期間銜接不合理，專業(yè)學(xué)習(xí)體系不夠完善等，這些都將直接導(dǎo)致學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中暴露出對(duì)專業(yè)知識(shí)體系上缺乏必要的理論支撐以及健全了解。另一方面，一些畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師缺乏甚至尚無學(xué)科交叉的意識(shí)，在聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì)的期間未能形成高效的團(tuán)隊(duì)相互協(xié)作力量，無法正確有效地引導(dǎo)學(xué)生對(duì)未來實(shí)際工作進(jìn)行系統(tǒng)性了解，致使知識(shí)體系應(yīng)用不完整，基于如此的畢業(yè)設(shè)計(jì)階段，畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量難以保證。

1.2? ?教學(xué)資源匹配有限

目前高校普遍存在著規(guī)模擴(kuò)展與教學(xué)資源無法匹配的現(xiàn)象，一對(duì)多的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)和軟件投入較少的傳統(tǒng)畢設(shè)方式難以適應(yīng)新形勢(shì)下畢業(yè)設(shè)計(jì)要求以及激增的畢業(yè)生人數(shù)，除此之外，指導(dǎo)教師在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間指導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新方面的精力有限，導(dǎo)致畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)成果產(chǎn)出率較低。

2? ? ? BIM技術(shù)在多專業(yè)聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì)中探索與研究

2.1? ?國(guó)內(nèi)外高校BIM課程設(shè)置現(xiàn)狀

經(jīng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，表1為2013年美國(guó)高校工程類BIM課程設(shè)置模式調(diào)研[5]。調(diào)查結(jié)果顯示目前美國(guó)高校對(duì)于BIM技術(shù)普遍存在四類模式設(shè)置：①單一課程模式;②交互教學(xué)模式;③多課聯(lián)合模式;④畢業(yè)設(shè)計(jì)模式。根據(jù)所調(diào)研的美國(guó)高校工程類相關(guān)專業(yè)進(jìn)行對(duì)比分析，可發(fā)現(xiàn)所有的專業(yè)課程幾乎都有BIM技術(shù)的應(yīng)用，并且奧本大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)模式運(yùn)用了BIM技術(shù)，科羅拉多州立大學(xué)也開設(shè)了BIM技術(shù)多專業(yè)聯(lián)合課程等[6]，故將BIM技術(shù)與多專業(yè)聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合的畢業(yè)設(shè)計(jì)模式教學(xué)改革是有例可循的，是可實(shí)現(xiàn)的。

目前，國(guó)內(nèi)高校將BIM課程納入系統(tǒng)性正常教學(xué)環(huán)節(jié)的還較少，據(jù)了解BIM技術(shù)在高校的主要設(shè)置形式為：一是以研究BIM技術(shù)為主，通過項(xiàng)目或課題的方式立項(xiàng)研究，如清華大學(xué)軟件學(xué)院BIM標(biāo)準(zhǔn)研究課題和同濟(jì)大學(xué)的BIM技術(shù)研究項(xiàng)目;二是以BIM技術(shù)應(yīng)用為主，通過短培集訓(xùn)課程形式，如哈爾濱工業(yè)大學(xué)在國(guó)內(nèi)高校中首次開設(shè)的“BIM技術(shù)應(yīng)用短課”和華南理工大學(xué)開設(shè)的“BIM工程師培訓(xùn)課程”;三是以介紹推廣BIM概念為主，一般是在相關(guān)專業(yè)課程，課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)中引入BIM知識(shí)點(diǎn)。[7]此外，還有存在與企業(yè)共建等形式，如華中科技大學(xué)和同濟(jì)大學(xué)等。

隨著技術(shù)發(fā)展以及BIM行標(biāo)的逐步出臺(tái)，相信相關(guān)行業(yè)以及國(guó)內(nèi)高校對(duì)BIM的重視度將逐漸升高，就目前對(duì)于普通高校而言難以有相應(yīng)的資金匹配以及教育資源投入去滿足立項(xiàng)研究以及大范圍推廣去開設(shè)BIM培訓(xùn)課程，但在某些教學(xué)環(huán)節(jié)僅單一介紹推廣BIM概念和基本知識(shí)點(diǎn)，普及程度以及教學(xué)效果難以把控，對(duì)于學(xué)生而言又難以有較為深入理解以及一定量的實(shí)踐操作機(jī)會(huì)，未能達(dá)到真正的學(xué)以致用，故筆者將探索和研究基于BIM技術(shù)的多專業(yè)聯(lián)合的畢業(yè)設(shè)計(jì)模式。

2.2? ?基于BIM技術(shù)的多專業(yè)聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì)模式的意義

基于BIM技術(shù)又以BIM技術(shù)作為設(shè)計(jì)核心，開展與多專業(yè)聯(lián)合的畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以很大程度上彌補(bǔ)傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)模式中由于教學(xué)資源不匹配以及多專業(yè)緊密性差的不足，對(duì)于畢業(yè)生而言，不但可以有大量的跨專業(yè)的團(tuán)隊(duì)實(shí)操訓(xùn)練，還可以將BIM技術(shù)在專業(yè)設(shè)計(jì)范圍內(nèi)活學(xué)活用，不僅僅只局限于本專業(yè)的學(xué)習(xí)，更多的是在跨專業(yè)、多專業(yè)中互學(xué)互補(bǔ)，為即將走上工作崗位做好銜接與鋪墊。探索與研究并且將BIM技術(shù)運(yùn)用到多專業(yè)聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì)中，筆者認(rèn)為有以下三方面重要意義：

一是避免信息孤立，各專業(yè)學(xué)科交叉協(xié)同。我們都知道一個(gè)建（構(gòu)）筑物，是由建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、能源、環(huán)保、管理等多個(gè)專業(yè)和系統(tǒng)構(gòu)成的有機(jī)協(xié)調(diào)的統(tǒng)一體，各專業(yè)之間彼此融合，相輔相成，在一個(gè)總的目標(biāo)下既獨(dú)立又合作地開展工作，但由于高校專業(yè)課程設(shè)置的局限性，對(duì)于學(xué)生一般采取的是分專業(yè)分學(xué)科開展教學(xué)，很少能開展多專業(yè)聯(lián)合教學(xué)，更談不上多專業(yè)聯(lián)合實(shí)踐，故筆者認(rèn)為基于BIM技術(shù)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中可以很大程度上規(guī)避了專業(yè)課程設(shè)置的局限性所造成的弊端與短板，提升了畢業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新性和綜合的程度。

二是突破專業(yè)界限壁壘，各專業(yè)應(yīng)用知識(shí)協(xié)同。傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)是各專業(yè)學(xué)生對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行獨(dú)立選題，并自行完成本專業(yè)內(nèi)的設(shè)計(jì)要求，很少有多專業(yè)跨專業(yè)集成設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和機(jī)會(huì)，如此模式對(duì)于即將走上工作崗位的應(yīng)屆畢業(yè)生而言有著很大的專業(yè)能力限制，故筆者認(rèn)為基于BIM技術(shù)，可達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)選題涉及不同領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)課題組由不同專業(yè)指導(dǎo)教師與學(xué)生組成團(tuán)隊(duì)，圍繞相同項(xiàng)目課題和不同的設(shè)計(jì)內(nèi)容，共同協(xié)作完成畢業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，能真實(shí)地反應(yīng)施工單位與設(shè)計(jì)單位在各專業(yè)知識(shí)以及設(shè)計(jì)技能之間的協(xié)調(diào)與配合的整體要求。

三是指導(dǎo)多樣多元，教學(xué)資源共享。依托BIM技術(shù)的多專業(yè)聯(lián)合的創(chuàng)新型畢業(yè)設(shè)計(jì)模式，對(duì)于學(xué)生而言可以很大程度上拓寬專業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)面，對(duì)于指導(dǎo)教師而言是挑戰(zhàn)也是責(zé)任，需要指導(dǎo)教師不斷補(bǔ)充和突破跨體系知識(shí)以及自身業(yè)務(wù)水平。在同一個(gè)聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì)課題組中，不同專業(yè)教師對(duì)畢業(yè)生進(jìn)行聯(lián)合指導(dǎo)，各自發(fā)揮專業(yè)所長(zhǎng);專業(yè)方向相同、不同聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì)課題組，相同專業(yè)教師組成小組，互通有無，相互督促、檢查，教學(xué)資源與信息交叉共享，避免教學(xué)資源浪費(fèi)與基礎(chǔ)信息重復(fù)操作。

3? ? ? 基于BIM技術(shù)的多專業(yè)聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)踐探索

高校在開展畢業(yè)設(shè)計(jì)模式的研究與探索上可基于現(xiàn)有的較為傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)模式，依托BIM技術(shù)綜合性強(qiáng)和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容中增加有關(guān)BIM的研究項(xiàng)目，將BIM軟件貫穿運(yùn)用于畢業(yè)設(shè)計(jì)中，利用多專業(yè)聯(lián)合團(tuán)隊(duì)以及實(shí)操案例作為設(shè)計(jì)背景，筆者認(rèn)為在基于BIM技術(shù)的多專業(yè)聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)建設(shè)時(shí)應(yīng)該從以下幾個(gè)方面進(jìn)行實(shí)踐建設(shè)。

第一個(gè)方面是在畢設(shè)組織模式上：一專多方面，跨界互通?；贐IM技術(shù)為載體的多專業(yè)聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì)模式，力求突破較為傳統(tǒng)的畢設(shè)教學(xué)體系和設(shè)計(jì)模式所固存在的專業(yè)界限，畢設(shè)指導(dǎo)老師提供實(shí)操的工程建設(shè)設(shè)計(jì)案例，根據(jù)實(shí)際案例情況成立并聯(lián)合相應(yīng)的多專業(yè)、跨學(xué)科的畢業(yè)生組建BIM小組，從案例選取、方案設(shè)計(jì)到畢業(yè)答辯共同參與，在專業(yè)上互通有無，資源信息跨界交流，不僅能在總體設(shè)計(jì)層面上有效地把握和規(guī)避傳統(tǒng)教學(xué)體系中單一專業(yè)個(gè)體學(xué)生所學(xué)專業(yè)知識(shí)的局限性，而且還能不斷拓展參與學(xué)生的專業(yè)視野面，利用BIM技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐設(shè)計(jì)時(shí)，為學(xué)生提供可視化、系統(tǒng)化的仿真模擬施工流程，在實(shí)踐操作中不斷拔高學(xué)生的實(shí)踐操作能力，也可以不斷完善建模的專業(yè)性以及完整程度。

第二個(gè)方面是在畢設(shè)教學(xué)內(nèi)容上：多元化教學(xué)，橫縱聯(lián)合。畢設(shè)指導(dǎo)教師在畢設(shè)內(nèi)容設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該從設(shè)計(jì)總體上有明確的各種專業(yè)聯(lián)合的橫縱聯(lián)系，在建筑業(yè)中與之相互關(guān)聯(lián)的專業(yè)有建筑、電氣、暖通、土木、給排水等，為避免各專業(yè)參與學(xué)生的信息孤立和重復(fù)工作，必須在畢設(shè)教學(xué)內(nèi)容上要使各專業(yè)學(xué)生明確自身專業(yè)領(lǐng)域在設(shè)計(jì)過程中的位置、作用以及參與的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。橫向聯(lián)合各專業(yè)建模要求以及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，縱向聯(lián)合跨學(xué)科、多專業(yè)，橫縱聯(lián)合對(duì)于畢業(yè)設(shè)計(jì)體系的完整性和效果有著顯著的提升。

多元化畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)體現(xiàn)于貫穿整個(gè)建模過程中，以土木工程專業(yè)學(xué)生為例，需要運(yùn)用建筑力學(xué)、建筑結(jié)構(gòu)、工程造價(jià)、工程管理等多門專業(yè)課程知識(shí)體系，利用BIM技術(shù)，將特定的設(shè)計(jì)案例所有的施工技術(shù)要求、圖紙、工程造價(jià)信息等相結(jié)合并構(gòu)建模型，在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間學(xué)生不僅要求能夠有效運(yùn)用所學(xué)的相關(guān)專業(yè)知識(shí)，而且針對(duì)同一信息化模型項(xiàng)目，在與不同專業(yè)學(xué)生協(xié)作實(shí)踐的過程中，能夠系統(tǒng)全面地將活用專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，達(dá)到就業(yè)水平。

第三個(gè)方面是在畢業(yè)設(shè)計(jì)效果上：體驗(yàn)式設(shè)計(jì)，仿真模擬。基于BIM技術(shù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)所提供的特定BIM模型案例均是已構(gòu)建完成的建（構(gòu)）筑物，BIM技術(shù)是通過對(duì)已經(jīng)存在的建構(gòu)筑物進(jìn)行三維翻模從而得到的仿真模型，學(xué)生對(duì)項(xiàng)目有了直觀體驗(yàn)之后，再對(duì)仿真模型進(jìn)行所要求的測(cè)試以及綜合優(yōu)化，通過直觀體驗(yàn)和仿真模擬能讓參與學(xué)生更加地理解設(shè)計(jì)內(nèi)涵和優(yōu)化思維。

4? ? ? 結(jié)? ? 語

隨著全球信息化進(jìn)程的加快，建設(shè)行業(yè)的信息化應(yīng)用也越來越受到重視，而 BIM 技術(shù)是建設(shè)行業(yè)信息化發(fā)展的載體，因此作為高校有義務(wù)也有責(zé)任將該技術(shù)盡早納入培養(yǎng)體系中，依托BIM技術(shù)，以多專業(yè)聯(lián)合的畢業(yè)設(shè)計(jì)模式，對(duì)于學(xué)生而言不僅能夠提高BIM的建模操作水平，還能拓展多專業(yè)間的相關(guān)知識(shí)和協(xié)調(diào)能力，培養(yǎng)具備BIM技術(shù)從業(yè)能力的專業(yè)人才。

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