BIM在供熱工程教學(xué)中的應(yīng)用

張鵬　岑康

摘? 要：供熱工程是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程的專業(yè)課，采用傳統(tǒng)的課堂講授法，一直存在教學(xué)效果不夠理想的問題。BIM技術(shù)是應(yīng)用于工程設(shè)計建造管理的數(shù)據(jù)化工具，具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性等特點，在土木工程與建筑行業(yè)設(shè)計中應(yīng)用廣泛。文章在對BIM技術(shù)與供熱工程課堂教學(xué)的融合引入進行分析的基礎(chǔ)上，通過對教學(xué)平臺建設(shè)、教學(xué)手段研究及教改過程總結(jié)，對供熱工程與BIM技術(shù)結(jié)合的課堂教學(xué)模式進行了探討。

關(guān)鍵詞：供熱工程;教學(xué)改革;BIM技術(shù)

中圖分類號：G642? ?? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）23-0093-03

Abstract： Heating Engineering is a major course of building environment and energy application engineering. The traditional classroom teaching method has always been the problem of unsatisfactory teaching effect. BIM Technology is a data-based tool used in engineering design and construction management. It has the characteristics of visualization， coordination， simulation， optimization and drawing-out. Based on the analysis of the integration of BIM technology and heating engineering classroom teaching， this paper summarizes the construction of teaching platform， the research of teaching methods and the process of teaching reform. The paper probes into the classroom teaching mode of combining heat supply engineering with BIM technology.

Keywords： heating engineering; teaching reform; BIM technology

一、供熱工程引入BIM的必要性

供熱工程是建環(huán)專業(yè)的一門專業(yè)課，當(dāng)前教學(xué)方式主要為傳統(tǒng)的課堂講授，雖然這種教學(xué)方法效率相對較高，但也存在學(xué)生依賴性強、學(xué)習(xí)缺乏主動性和積極性等明顯的不足之處，影響教學(xué)效果。[1-3]而在傳統(tǒng)教學(xué)的的基礎(chǔ)上，在教學(xué)過程中引入BIM技術(shù)將會有效解決此類問題。BIM技術(shù)作為建筑行業(yè)一次技術(shù)革命，其可視性、數(shù)字性、仿真性會徹底改變供熱工程的教學(xué)方式，在豐富和完善教學(xué)方式的同時，使得教學(xué)效果明顯提高，使得學(xué)生能夠適應(yīng)未來行業(yè)的要求和社會的需要。

二、BIM技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用

在供熱工程設(shè)計中，BIM技術(shù)主要應(yīng)用在供暖熱負荷計算、供暖系統(tǒng)布置及碰撞檢查、供暖系統(tǒng)水力計算、機房布置與設(shè)計中。在教學(xué)中，教師應(yīng)采取多種方式將BIM技術(shù)與課程內(nèi)容進行有機融合，提高學(xué)生的BIM技術(shù)應(yīng)用能力，培養(yǎng)適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的高質(zhì)量人才。

（一）BIM教學(xué)內(nèi)容分析[4-6]

1. 供暖熱負荷的確定

專業(yè)的BIM暖通空調(diào)設(shè)計軟件，可以將建筑模型數(shù)據(jù)直接傳遞到負荷計算軟件中，對空間進行提取計算，結(jié)果可標注在圖面上，也可為后續(xù)選型、技術(shù)提供數(shù)據(jù)支持，并根據(jù)負荷分析結(jié)果調(diào)整外圍護結(jié)構(gòu)參數(shù)，使之符合節(jié)能要求。在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生注意傳統(tǒng)負荷計算軟件與BIM設(shè)計軟件的區(qū)別與聯(lián)系，充分合理利用專業(yè)的BIM暖通空調(diào)設(shè)計軟件在負荷計算上的優(yōu)勢。

2. 供暖系統(tǒng)布置及碰撞檢查

設(shè)計軟件可提供供暖系統(tǒng)建模設(shè)計中的散熱設(shè)備布置、水管連接、水管升降、設(shè)備連接、閥件布置連接，系統(tǒng)計算、統(tǒng)計、標注等建模工具，大大提高建模效率。利用軟件的開洞檢測等功能可以檢查管道與墻體、管道與管道的碰撞情況，并在墻體自動開洞。

3. 供暖系統(tǒng)水力計算

設(shè)計軟件將碰撞檢查過的管道模型數(shù)據(jù)直接傳遞到水力計算軟件中，經(jīng)過計算確定管徑、管長、沿程阻力和局部阻力，對并聯(lián)回路進行阻力平衡分析及調(diào)整。水力計算完成后可出供暖系統(tǒng)計算原理圖、平面圖及系統(tǒng)圖等。

4. 機房布置與設(shè)計

傳統(tǒng)機房設(shè)計成果用安裝圖表示，安裝圖是直觀展示工藝設(shè)備、管道及相關(guān)附件具體安裝位置的方式。安裝圖中應(yīng)給出各個管道、設(shè)備的型號尺寸以及定位尺寸。平面安裝圖不能完全表明、清晰定位的部分需要繪制剖面圖。剖面圖應(yīng)當(dāng)給出各個設(shè)備、管道及附件的標高及定位尺寸。將機房三維建模的成果制作漫游視頻，可生動形象地反映出機房空間關(guān)系，并能夠?qū)C房內(nèi)外供熱管道進行碰撞檢查，使機房設(shè)計與實際情況更加貼合。

《供熱工程》課程教學(xué)引入BIM思路及過程見圖1[3]。

（二）教學(xué)手段及方法改革

1. 教學(xué)手段改革

在滿足教學(xué)計劃的前提下，調(diào)整課程教學(xué)大綱，在課堂授課中增加上述幾部分BIM教學(xué)內(nèi)容，并布置相應(yīng)的課后大作業(yè)。通過大作業(yè)的練習(xí)，學(xué)生有針對性地學(xué)習(xí)、加深對BIM技術(shù)的應(yīng)用能力，既可提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和課堂教學(xué)效果，又可提高學(xué)生動手操作能力，能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生獨立工作及解決實際工程問題的能力。

2. 考核方式改革

供熱工程課程采用多元化的考核制度，除了傳統(tǒng)的考試、平時成績外，增加了課后大作業(yè)的考核項目?？己酥贫鹊木唧w評分比重為：考勤及平時作業(yè)成績占總分的20%，期末考試成績占總分的50%，大作業(yè)成績占總分的30%。

3. 教學(xué)平臺建設(shè)

為積極響應(yīng)教育部高等教育司發(fā)布的《教育部高等教育司關(guān)于征集2018年產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目的函》號召，貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》和《國務(wù)院辦公廳關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實施意見》文件精神，推進產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人及建筑信息模型（BIM）應(yīng)用，創(chuàng)新高校人才培養(yǎng)機制，采薇君華公司設(shè)立專項資金和資源，開展產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目，為校企雙方搭建橋梁，著力培養(yǎng)適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的高質(zhì)量人才，為企業(yè)發(fā)展提供良好的人才支撐。我校和采薇君華公司采用合作，利用采薇公司教學(xué)平臺建設(shè)《供熱工程》網(wǎng)絡(luò)課程并進行教學(xué)班級管理，為學(xué)生進行線上學(xué)習(xí)提供了新的資源。

4. 學(xué)科競賽促進教學(xué)

建環(huán)專業(yè)學(xué)生從大二開始，參加多項國家級BIM比賽，如“BIM畢業(yè)設(shè)計創(chuàng)新大賽”“全國高等院校綠色建筑設(shè)計技能大賽”“全國大學(xué)生綠色校園概念設(shè)計大賽”“中國制冷空調(diào)行業(yè)大學(xué)生科技競賽”“MDV中央空調(diào)設(shè)計應(yīng)用大賽”等。學(xué)生自由組隊，教師利用業(yè)余時間指導(dǎo)。這些比賽，激勵學(xué)生主動學(xué)習(xí)、拓展知識面，提高大學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力和綜合素質(zhì)。

三、教改實施過程

《供熱工程》安排在大三上學(xué)期，大四下學(xué)期有相應(yīng)課程設(shè)計。學(xué)生在大二、大三上學(xué)期已在其他課程中接觸并學(xué)習(xí)過BIM相關(guān)知識，能比較熟練應(yīng)用REVIT軟件進行建筑建模、應(yīng)用DEST軟件進行建筑能耗分析。在《供熱工程》行課期間，任課教師根據(jù)課程內(nèi)容，結(jié)合BIM技術(shù)，給學(xué)生布置課外大作業(yè)，主要是建筑建模、負荷計算、供暖系統(tǒng)布置及碰撞檢查、機房布置等。學(xué)生利用課余時間，通過各種資源，如采薇君華的“BIM會員”公眾號、教學(xué)平臺等進行線上學(xué)習(xí)，完成每次大作業(yè)。大作業(yè)目的是進一步熟悉BIM相關(guān)軟件操作，為完整進行課程設(shè)計做準備。大四下學(xué)期進行《供熱工程》課程設(shè)計，題目為某辦公樓供暖系統(tǒng)設(shè)計。學(xué)生根據(jù)自己課堂學(xué)到的知識，結(jié)合BIM 技術(shù)，獨立完成課程設(shè)計。

四、結(jié)束語

供熱工程設(shè)計的幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)如熱負荷計算、管網(wǎng)布置、水力計算、機房設(shè)計等借助BIM技術(shù)改變了學(xué)生掌握知識的方式，使得設(shè)計過程相對傳統(tǒng)方式更加簡潔，計算結(jié)果更加準確，極大地激發(fā)了學(xué)生獨立思考和主動思考的能力，既提高了學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力，又使枯燥難懂的課堂知識變得容易理解接受。學(xué)生通過大作業(yè)、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等多個實踐環(huán)節(jié)反復(fù)練習(xí)、不斷提高BIM技術(shù)應(yīng)用技巧，成為行業(yè)亟需的BIM專業(yè)人才，有利于改善學(xué)生的就業(yè)前景，促進學(xué)校發(fā)展。[7]將BIM技術(shù)與供熱工程課堂教學(xué)有機結(jié)合，對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式進行變換，將書本上的知識以實物模型直觀形象的展示給學(xué)生，使得課堂內(nèi)容豐富具體，生動有趣，能夠激發(fā)學(xué)生興趣，有效提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

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