基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的BIM實訓教學改革的研究*——以重慶人文科技學院為例

徐夢蝶 唐敏 劉蝶

（1.重慶人文科技學院智能人居環(huán)境研發(fā)中心，重慶401573；2.重慶人文科技學院建筑與設(shè)計學院，重慶401573；3.重慶人文科技學院BIM智慧城市科研實訓室，重慶401573；4.重慶人文科技學院工商學院，重慶401573）

1 BIM技術(shù)概論

1.1 BIM技術(shù)發(fā)展

相關(guān)資料記載，1975年，美國的查克·伊士曼在《AIA雜志》上提出了“Building Description System”概念：一個基于計算機的建筑物描述，以便于實現(xiàn)建筑工程的可視化和量化分析，提高工程建設(shè)效率。這項技術(shù)被稱之為“革命性”的技術(shù)，在接下來的十余年中，歐美國家陸續(xù)開展了類似研究，美國、歐洲把研究所取得的成果稱為建筑產(chǎn)品模型、產(chǎn)品信息模型。

1.2 BIM技術(shù)概念

BIM技術(shù)即建筑信息模型，通過參數(shù)信息模擬真實建筑物所具有的信息，一個建筑項目物理和功能特性的數(shù)字表達，將建筑工程項目的各項數(shù)據(jù)整合到一起，建立三維的、具有相對應(yīng)屬性的、擁有對應(yīng)信息的模型，它包含了不同專業(yè)的所有信息。BIM技術(shù)不但能滿足不同專業(yè)、不同人群等的需求，同時針對不同層面的用戶，BIM技術(shù)可以良好地將建筑綜合信息進行共享。

1.3 BIM技術(shù)在工程中的運用

BIM技術(shù)滲透于建筑項目的整個生命周期，涵蓋了策劃與規(guī)劃、勘探設(shè)計、施工運營與維管階段。針對技術(shù)價值，可以通過匯總建筑模型運用于項目全生命周期不同時段價值總和來表示。

2 BIM技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

2.1 方案設(shè)計階段

確定建筑設(shè)計方案后需要對建筑地形進行分析，尤其是對相較復雜的地形開展分析是不可或缺的一步，利用BIM技術(shù)對建筑地形進行分析，主要有坡度、坡向、高程等數(shù)據(jù)。

2.2 技術(shù)設(shè)計階段

BIM技術(shù)在建筑設(shè)計的技術(shù)設(shè)計階段中能夠?qū)崿F(xiàn)二維圖紙和三維建筑模型的快速轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)平面和立面無縫對接，三維虛擬模型與建筑圖完美結(jié)合。運用BIM技術(shù)構(gòu)建出虛擬建筑模型，依照現(xiàn)實建筑工程從低至高逐層施工次序建設(shè)該模型，基于多樣化構(gòu)件族、圖元建設(shè)BIM三維模型，精確構(gòu)建出建筑各構(gòu)造的主要尺寸、高度、門窗所在位置以及建筑設(shè)備屬性參數(shù)等。

2.3 施工圖繪制階段

BIM技術(shù)能完善建筑物的相關(guān)圖，同樣也能完善建筑構(gòu)件的平面圖、立面圖、剖面圖。此外，利用BIM技術(shù)能在三維模型上增添構(gòu)件的相應(yīng)材質(zhì)，模擬實際建筑裝修效果等。

3 BIM技術(shù)與建筑專業(yè)教學融合

3.1 BIM技術(shù)發(fā)展前景

近年來，在政府及相關(guān)企業(yè)的引導和推廣下，BIM技術(shù)越來越多地融入建筑行業(yè)，目前國內(nèi)部分高校建筑行業(yè)相關(guān)專業(yè)已經(jīng)開設(shè)BIM課程，大力培養(yǎng)BIM技術(shù)人才。BIM技術(shù)相關(guān)課程的引入將傳統(tǒng)的靜態(tài)圖紙轉(zhuǎn)換成為數(shù)字化3D模型，3D模型能夠精確地從三維模型直接轉(zhuǎn)換成二維圖紙，避免設(shè)計過程中因二維圖紙繪制失誤造成一改全動的現(xiàn)象。BIM技術(shù)通過數(shù)字信息模擬建筑物真實信息、建筑施工模擬等讓學生具體地了解實際工程的建造、管理過程，能夠激發(fā)學生自我學習探索的興趣。

3.2 現(xiàn)有教學模式所存在的問題

以重慶人文科技學院為列，從現(xiàn)有的教學模式來看，建筑學專業(yè)存在著以下的問題：①學生對建筑空間的體量感差，理論教學使得學生們不能很好掌握建筑空間、建筑體量、建筑構(gòu)造；②理論知識不能與工程實際有效結(jié)合，學生在進行建筑設(shè)計的過程中脫離工程實際；③學生對BIM技術(shù)了解度不高，學習BIM軟件的應(yīng)用能力不強，對BIM技術(shù)知識欠缺、信息滯后；④目前教學內(nèi)容比較陳舊無法滿足學生適應(yīng)崗位需求；⑤課程開設(shè)完后，學生無法很好地與自己的專業(yè)課程相結(jié)合，學而不用，得不到鞏固。

3.3 將BIM技術(shù)融入課程中

例如傳統(tǒng)的《建筑模型制作》課程，《建筑模型制作》課程小組制作的模型，存在建筑物與周圍環(huán)境尺寸比例失衡、模型沒有細節(jié)表現(xiàn)、模型局部參數(shù)精準度不夠等問題。

許多同學在制作模型前對空間尺度把握偏差過大，導致模型體量過大但內(nèi)部細節(jié)不足或體量過小無法展示出空間結(jié)構(gòu)；在制作過程中對建筑材料、建筑結(jié)構(gòu)相關(guān)數(shù)據(jù)欠缺，在二維圖紙轉(zhuǎn)換成三維物體時出現(xiàn)偏差造成建筑模型與建筑方案設(shè)計有所不同，無法將設(shè)計很好地展現(xiàn)。引入BIM技術(shù)能夠很好地解決上述傳統(tǒng)教學的問題，對培養(yǎng)建筑學專業(yè)順應(yīng)科技的發(fā)展以及社會對人才的需要有著重要的意義。

3.4 BIM實訓成果

以重慶人文科技學院建筑與設(shè)計學院為學生所開設(shè)的BIM實訓室為例，筆者所參與到的第一個實訓項目：智慧樓宇模型建造，該項目由學院老師指導建筑學專業(yè)、風景園林專業(yè)學生共同完成，如圖1所示。

圖1 BIM技術(shù)Revit信息模型建筑部分

按照現(xiàn)有的教學樓通過BIM技術(shù)使用Revit建造虛擬模型（包括建筑、結(jié)構(gòu)），將建筑物參數(shù)化，并在虛擬模型中安裝給排水系統(tǒng)、機電系統(tǒng)。利用Navisworks進行碰撞檢查，避免建筑、結(jié)構(gòu)、機電、暖通發(fā)生碰撞，完成建筑模型建造后運用BIM技術(shù)對教學樓進行施工現(xiàn)場模擬，從車輛進場到竣工后期管理，對整個施工工程進行控制。

4 基于BIM技術(shù)建筑模型的教學構(gòu)想

4.1 開設(shè)BIM技術(shù)理論課程

開設(shè)關(guān)于BIM技術(shù)概念以及BIM技術(shù)在實際工程中的運用課程，讓同學們對新知識產(chǎn)生興趣并且充分了解該技術(shù)，另外通過結(jié)合實際的案例分析還可以改善枯燥乏味的學習現(xiàn)狀，提高同學們對實際的把控能力。

4.2 開設(shè)與BIM技術(shù)相關(guān)的軟件課程

例如Revit軟件，它是我國建筑業(yè)BIM體系中最廣泛使用的軟件之一，用于構(gòu)建建筑信息模型，用Revit構(gòu)建三維模型的同時設(shè)置其參數(shù)，讓學生在構(gòu)建虛擬模型的過程中對結(jié)構(gòu)的構(gòu)成、材料的選取、構(gòu)件尺寸等相關(guān)數(shù)據(jù)進行實際工程調(diào)研、參考、考量，最后選定參數(shù)。

4.3 BIM實訓室項目

通過BIM實訓室開展相關(guān)項目，項目來源主要有課題、校外工程項目。課題項目由老師指導學生自主完成，主要目的是鞏固學生的專業(yè)知識，在完成項目的過程中學習到更多的跟本專業(yè)相關(guān)但課程不涉及的知識，拓展學生的知識寬度和長度。

5 BIM實訓教學改革在建筑學的意義

5.1 BIM實訓教學

BIM實訓教學區(qū)別于傳統(tǒng)教學模式，學習BIM技術(shù)理論知識讓學生們充分了解BIM技術(shù)的先進性以及該技術(shù)的發(fā)展前景，明白BIM技術(shù)在建筑行業(yè)內(nèi)的重要性，激發(fā)學生對BIM技術(shù)的興趣，更好地學習后續(xù)開設(shè)的BIM技術(shù)相關(guān)軟件課程。學生們在學習完軟件的基本操作后加入BIM實訓室的項目中，進一步檢驗和鞏固軟件的應(yīng)用能力。

結(jié)合BIM技術(shù)相關(guān)軟件教學實現(xiàn)建筑信息集成，建立虛擬的三維模型，利用數(shù)字化技術(shù)，為模型提供完整、與實際情況一致的建筑工程信息，有效地改善傳統(tǒng)教學模式當中學生對建筑體量、建筑構(gòu)造、建筑材料以及建筑施工等專業(yè)知識掌握度不夠的現(xiàn)象，結(jié)合實際工程模型將所學的理論知識學以致用，有效提高學生對建筑設(shè)計原理與構(gòu)造方法的學習效率。

5.2 教學改革意義

在建筑設(shè)計過程中必不可少的就是將設(shè)計給用戶展示、團隊協(xié)作、建筑實際施工以及不同專業(yè)之間的溝通調(diào)整，運用BIM技術(shù)三維化功能不僅可以展示建筑的基本體量提供給客戶，并且能夠與建筑實際工程契合，包括實際工程中施工模擬、施工工藝等，同時BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)不同專業(yè)之間的信息共享，各專業(yè)人員協(xié)同作業(yè)，避免實施過程中問題出現(xiàn)之后再進行解決，能夠高效解決因分工不同而導致碰撞的問題。

6 結(jié)語

BIM實訓教學突破傳統(tǒng)教學模式，彌補傳統(tǒng)課程所存在的缺陷。BIM技術(shù)正在全球推廣，我國目前處于初期發(fā)展階段，需要大量人才推進，并且學生們也需要提升專業(yè)技能以及各方面綜合能力適應(yīng)社會的需要，將BIM技術(shù)引入課堂中為學生全面發(fā)展與就業(yè)提供更多的優(yōu)勢。