基于BIM技術(shù)的土木工程專業(yè)實踐教學模式的研究

李文 張云峰 滕振超

摘要：隨著BIM技術(shù)的不斷深入運用和發(fā)展，BIM技術(shù)方面的專業(yè)人才缺口非常嚴重。如何滿足社會對人才的需求，如何培養(yǎng)符合時代要求的專業(yè)技術(shù)人才是高校教學改革面臨的新課題。本文通過分析土木類專業(yè)高校的教學現(xiàn)狀和存在的問題，進行了基于BIM技術(shù)的土木工程實踐類教學改革探索研究，提出了從學科導(dǎo)向轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)需求導(dǎo)向，進而促進土木類專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量提高的目標。對未來土木類院校實踐教學改革具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);土木工程;實踐教學

建筑信息模型（Building Information Modeling）是指以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)為模型，通過組合成一個模型的集合體為工程建設(shè)各個參見主體服務(wù)的信息系統(tǒng)。它主要具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性五大特點。隨著我國BIM技術(shù)的推廣，越來越多的項目已經(jīng)開始運用該技術(shù)。被譽為21世紀建筑業(yè)變革的革命性技術(shù)。BIM技術(shù)利用各種參數(shù)模型的共享，在項目前期、建設(shè)過程和運維等整個生命周期過程中，發(fā)揮了巨大的優(yōu)勢，為各方建筑主體提供了協(xié)同工作的基礎(chǔ)平臺，大量實踐證明BIM技術(shù)能提高管理效率、縮短建設(shè)工期、節(jié)約建設(shè)成本。然而隨著應(yīng)用BIM的推廣，BIM技術(shù)方面的專業(yè)人才出現(xiàn)大量的缺口，遠遠不能滿足社會和企業(yè)的需求。對于高校來說，承擔著人才培養(yǎng)的重任，然而大部分高校卻未能及時把BIM完全引入課堂，有的院校雖然引入了BIM技術(shù)，但是融入課程和教學環(huán)節(jié)做的還遠遠不夠，特別是目前高校的實踐教學模塊已不能滿足市場對人才的發(fā)展需求。BIM技術(shù)的快速發(fā)展和社會人才需求的不斷提高，給高校土木建筑類專業(yè)課程改革提出了新問題。

培養(yǎng)復(fù)合型、應(yīng)用型的土木類人才的教學計劃里，除了必備的專業(yè)知識以外，實踐教學環(huán)節(jié)尤其重要，一般在高校教學計劃中，實踐教學環(huán)節(jié)學時占比都比較大，基本都在專業(yè)總學時的1/3左右。通過實踐教學可以提高學生理論聯(lián)系實際的能力，同時也是提高學生的學習興趣和學以致用的關(guān)鍵，進而培養(yǎng)出適合社會需求的復(fù)合應(yīng)用型人才。但是，目前高校都存在實踐環(huán)節(jié)學時不足，效果不好以及專業(yè)關(guān)聯(lián)性不強等一系列問題。所以，探討和改革實踐類課程的教學模式，具有非常重要的現(xiàn)實意義。

一、BIM技術(shù)在高校的教學現(xiàn)狀分析

隨著我國建筑業(yè)的發(fā)展和社會對BIM人才的需求，越來越多的高校開始把BIM技術(shù)應(yīng)用于教學當中，將BIM技術(shù)的理念和知識融入學校培養(yǎng)環(huán)節(jié)。這方面走在前面的是國外的高校。20世紀90年代美國的喬治亞理工學院開始對BIM技術(shù)進行研究，隨后賓州州立大學和加州理工也開始開設(shè)了BIM教學內(nèi)容，其中最早將BIM引入到工程管理課程當中的是阿拉巴馬州奧本大學。相比國外國內(nèi)高校進行BIM技術(shù)研究和探討教學活動相對較晚，隨著我國改革開放才逐步把BIM技術(shù)引入課堂，雖然取得了一定的效果。但由于起步較晚，還存在很多問題，主要表現(xiàn)在以下三個方面：

（1）實踐類課程目標模糊。有些學校的BIM教學主要是教會學如何操作BIM軟件，而對BIM的原理和優(yōu)勢開展研究的很少，這就弄混了因果關(guān)系，讓學生誤認為BIM只是一個軟件而沒有了解其真正的強大之處，難以達到最初設(shè)置課程的教學要求。只有將BIM完全融入到課程體系里，通過知識點的講解及實踐教學的操作，進而熟練地操作相關(guān)軟件，才能真正達到培養(yǎng)人才的目標。因此除了引入課程知識點中，還必須在實踐教學環(huán)節(jié)進行系統(tǒng)化模擬和訓(xùn)練，達到宏觀和微觀相結(jié)合的目標。

（2）實踐教學效果較差。目前部分高校在實踐環(huán)節(jié)已經(jīng)做了很多的探索和實踐，也采購了很多BIM軟件，由于資金的限制很多實踐平臺只是模擬建設(shè)的部分過程和環(huán)節(jié)，這樣就會造成實踐效果不真實的情況，不能真正反應(yīng)建設(shè)過程的復(fù)雜性，更不能讓同學們真正領(lǐng)會BIM的強大優(yōu)勢和對以后工作的影響。因此應(yīng)該將BIM技術(shù)與實踐教學環(huán)節(jié)進行更深入的融合，拿已建或者在建工程用來模擬實踐環(huán)節(jié)，讓學生提前積累一定的工程實踐經(jīng)驗。

（3）人才培養(yǎng)深度不夠。隨著社會對人才的需求，一些高校為了就業(yè)，也逐漸開始重視對BIM技術(shù)方面的專業(yè)人才的培養(yǎng)，并且開始進行教學計劃的調(diào)整。這個趨勢主要集中在高校的兩頭，一是建筑類一流院校，另一個是高職學校。在一流院校中的應(yīng)用重點主要是放在研究生培養(yǎng)階段，是宏觀的理論研究，對本科生的培養(yǎng)重視不足;在一些高職類院校中，培養(yǎng)重點主要是放在應(yīng)用階段的BIM軟件和操作能力上面，缺少對宏觀理論和概念的研究。而對于大多數(shù)普通的應(yīng)用型本科院校來說，雖然也逐步認識到了BIM技術(shù)的強大優(yōu)勢和未來社會和企業(yè)需求的緊迫性，但由于資金和技術(shù)的限制，真正把BIM技術(shù)與課堂完全融合，把BIM理論真正融入教學計劃和培養(yǎng)方案中還有很長的路要走。

二、土木類實踐教學的現(xiàn)狀和存在的問題

土木類專業(yè)具有實踐性強、動手能力強等特點，其中實踐教學環(huán)節(jié)的學時占比都比較大，實踐環(huán)節(jié)主要包括認識實習、施工實習、畢業(yè)實習、各種課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計等方面。在本科培養(yǎng)階段不同的年級有不同的教學實踐環(huán)節(jié)，不同的實踐環(huán)節(jié)都存在一定的問題。

（1）各種實習方面。土木工程是一個實踐性要求比較高的專業(yè)，特別是認識實習、施工實習和畢業(yè)實習。傳統(tǒng)的實習方式是在短學期，由老師帶隊集中找?guī)讉€工地或者項目進行集中實習，由于實習人數(shù)比較多且集中，如果正趕上施工期，給現(xiàn)場施工帶來很多的不便，并且也有安全隱患問題，所以有些實習單位不愿接收，而且在實習過程中，學生基本上是走馬觀花，只是粗略地看看建設(shè)過程的基本信息和工地全貌，無法把所學知識真正和現(xiàn)場實踐聯(lián)系起來，從而造成代入感差、興趣不足、感受不深，進而影響實習效果。

（2）各類課程設(shè)計方面。課程設(shè)計是把所學的專業(yè)知識應(yīng)用工程中的重要環(huán)節(jié)，不同的課程基本都有對應(yīng)的課程設(shè)計，一般的做法是根據(jù)課程性質(zhì)，課程結(jié)業(yè)后做相關(guān)工程應(yīng)用方面的一個大的應(yīng)用題，課設(shè)基本都是由任課教師單獨命題，由于課程之間是互相獨立的，而課設(shè)應(yīng)用的知識卻是相互關(guān)聯(lián)的，由于課設(shè)之間的聯(lián)系很少，造成學生學習知識的碎片化;其次有些課程設(shè)計是老師自擬的一道工程題，一般不考慮工程的復(fù)雜性和關(guān)聯(lián)性，到最后課設(shè)變成了一道綜合計算題的計算過程，與工程實際情況嚴重脫節(jié)。

（3）畢業(yè)設(shè)計方面。畢業(yè)設(shè)計是本科培養(yǎng)階段最重要的實踐環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生對所學不同專業(yè)知識的綜合運用能力，以前所學的專業(yè)知識如果比喻成零件，那畢業(yè)設(shè)計相當與組裝加工過程，畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的好壞是高校教學質(zhì)量最好的體現(xiàn)方式。在畢設(shè)過程中，這三類問題比較普遍，一是設(shè)計題目單一，由于就業(yè)和考研的影響，畢設(shè)過程中學生的時間很難保障，導(dǎo)致最終的設(shè)計成果存在大量類似甚至抄襲現(xiàn)象;二是畢設(shè)題目和工程實際相比差別較大，往往是閉門造車，不能和實際吻合，達不到理論聯(lián)系實際的培養(yǎng)目標;三是課設(shè)往往是專業(yè)各自選題，沒有橫向的聯(lián)系，建筑、結(jié)構(gòu)、水、環(huán)境和電都各自做各自的部分，不能做到專業(yè)交流，造成學生只懂自己專業(yè)的部分，不了解自己和其他專業(yè)的關(guān)聯(lián)，不利于溝通和協(xié)作能力的培養(yǎng)。

三、基于BIM技術(shù)的土木工程實踐類教學改革探索

（1）構(gòu)建土木實踐類課程教學體系。按照土木工程教育專業(yè)認證的十二項畢業(yè)要求，制定土木類專業(yè)實踐類課程明確、詳細的課程教學體系，把各種實習、各類課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等按類別分別明確各自的任務(wù)和擬采用的培養(yǎng)方案，充分考慮社會、行業(yè)、用人單位的需求和發(fā)展。對學校、學生、用人單位等利益相關(guān)方進行詳細的調(diào)查研究，根據(jù)研究成果結(jié)合本專業(yè)國內(nèi)外發(fā)展趨勢以及學校的定位，制定切實可行的實踐類課程的教學目標和培養(yǎng)體系。

（2）搭建BIM綜合實訓(xùn)平臺。為了更好地滿足實踐教學和學生實習實訓(xùn)的培養(yǎng)需求，搭建一個基于BIM技術(shù)的綜合實訓(xùn)平臺，該平臺可模擬工程建設(shè)的全過程，從模擬工程設(shè)計、招投標過程、施工現(xiàn)場虛擬仿真、計算工程造價到工程項目運維管理等。既有影像資料又有實踐操作，為學生綜合能力的培養(yǎng)提供有效的技術(shù)保障。

（3）跨專業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)，增強團隊協(xié)作能力。不同的專業(yè)聯(lián)合做一個項目，這種跨專業(yè)聯(lián)合和協(xié)作模式，既增強了學生的溝通能力，也培養(yǎng)了不同專業(yè)的團隊協(xié)作精神。讓學生真正面對未來工作中遇到的計劃、設(shè)計、安裝、施工、管理等一系列復(fù)雜問題，通過把建筑學、給排水、建環(huán)、工程管理等專業(yè)的學生組成小組解決專業(yè)難題，可以提高學生了解其他專業(yè)的專業(yè)知識、解決復(fù)雜問題以及理論知識和實踐相結(jié)合的能力。

（4）虛擬建造和工地實踐相結(jié)合，提高實踐效果。以往實習類的教學模式主要是工地參觀和現(xiàn)場實踐，但由于集中進行時間比較短，看到的實踐環(huán)節(jié)和過程比較片面，不能完整的了解建設(shè)的全過程。通過虛擬建造，就可以充分了解工程項目從立項到竣工的全過程，了解各種工法的施工要點，了解施工過程中如何進行有效的組織和管理。然后通過定期去施工工地實習，建立起實際施工和虛擬建造之間的聯(lián)系，從而提高實習的效果。

（5）依托BIM大賽和雙創(chuàng)，不斷提高學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。很多軟件公司為了推廣自己研發(fā)的BIM軟件，每年都舉辦了各種不同的BIM競賽。隨著賽事積累和參與院校越來越多，影響及參與的范圍也越來越大?？梢越M織學生參加到相關(guān)比賽當中。另外大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽也開展的如火如荼，首先建立校內(nèi)BIM大賽和雙創(chuàng)大賽機制，通過校內(nèi)選拔組建BIM研究小組，選拔優(yōu)秀學生參加各種BIM技術(shù)應(yīng)用技能大賽，利用示范效應(yīng)，提高學生的學習主動性和積極性，進一步推動BIM技術(shù)在專業(yè)教學中的應(yīng)用研究。通過學科競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)機制，不僅可以調(diào)動學生學習BIM技術(shù)的積極性，同時也可以通過比賽了解行業(yè)動態(tài)，鍛煉教師隊伍，促進雙師型教師的培養(yǎng)。

四、結(jié)語

隨著我國BIM技術(shù)的不斷深入發(fā)展和應(yīng)用，徹底改變了傳統(tǒng)的建造模式。隨著信息技術(shù)和5G的融合，設(shè)計、施工、管理方法也進入了一個全新的歷史階段。社會的快速變化造成了BIM技術(shù)專業(yè)人才缺口嚴重，人才培養(yǎng)嚴重滯后于社會發(fā)展需求。這就給高校教育提出了新課題。對于高校而言大力培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的BIM技術(shù)人才迫在眉睫。應(yīng)該首先從專業(yè)培養(yǎng)計劃調(diào)整開始，把學科導(dǎo)向變?yōu)楫a(chǎn)業(yè)需求導(dǎo)向，把適應(yīng)社會服務(wù)轉(zhuǎn)向?qū)６鴥?yōu)技術(shù)支撐引領(lǐng)，結(jié)合我國BIM發(fā)展規(guī)劃，進一步深化和改革土木工程教學模式和教學方法，不斷培養(yǎng)學生的整體思維能力和動手創(chuàng)新能力，不斷貼合適應(yīng)市場和社會的需求，培養(yǎng)適應(yīng)社會發(fā)展和企業(yè)需求的應(yīng)用型、實用性的技術(shù)人才。

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