BIM 信息化技術(shù)在高職建筑工程教學(xué)中的應(yīng)用

吳健平

（福州軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 福州 350001）

最近幾年，國家對高職教育的重視程度不斷提升，強(qiáng)調(diào)教學(xué)過程中不僅要培養(yǎng)學(xué)生形成良好的理論素養(yǎng)，更要求學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中將所學(xué)知識轉(zhuǎn)換為實踐，從而更好地促進(jìn)學(xué)生能力的提升。BIM 信息化技術(shù)是當(dāng)前建筑領(lǐng)域一個十分重要的虛擬技術(shù)手段，通常被廣泛運用在建筑施工、圖紙測繪、建筑后期修復(fù)等多個流程。將BIM 信息化技術(shù)融入高職建筑工程教學(xué)活動之中對更好地提升學(xué)生實踐能力、降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度起到一定的推動作用。

一、BIM 信息化技術(shù)的含義及特點

BIM 信息化技術(shù)是一種全新的工程建筑技術(shù)，這一技術(shù)被廣泛運用在建筑房屋、橋梁、土木工程、道路施工等多個領(lǐng)域中。新時期，伴隨著高職院校教學(xué)改革工作的不斷推進(jìn)，如何更好地在高職教學(xué)過程中運用信息化技術(shù)開展教學(xué)改革是當(dāng)前每一位教師需要考慮的問題，而將BIM技術(shù)融入高職建筑工程教學(xué)課程之中是實現(xiàn)教師教學(xué)質(zhì)量提升的重要前提。

1.BIM 信息化技術(shù)的含義

BIM 信息化技術(shù)又被稱之為建筑信息模型技術(shù)，這項技術(shù)目前在建筑的各個領(lǐng)域和環(huán)節(jié)被廣泛運用。從廣義上來說，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織設(shè)施信息委員會提出BIM 信息化技術(shù)是在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，利用數(shù)字化技術(shù)來表現(xiàn)建筑設(shè)施的物理和功能特性，同時將其他項目的生命周期信息也進(jìn)行數(shù)字化形式表現(xiàn)，實現(xiàn)支持項目建設(shè)的目標(biāo)，更好地將項目的價值最大化。從狹義上來說，BIM 信息化技術(shù)是一個共享的知識資源，是在三維數(shù)字技術(shù)的基礎(chǔ)上，將建筑工程項目中的信息建構(gòu)成工程化的設(shè)施實體來構(gòu)建工程數(shù)據(jù)模型，同時將工程項目的功能特性利用數(shù)字化進(jìn)行表達(dá)，來分析不同階段的工程數(shù)據(jù)和資源，完整的信息模型能夠準(zhǔn)確地描述一個工程對象的整體狀況，為某個建筑設(shè)施的建設(shè)到拆除整個生命周期中的決策提供相應(yīng)的依據(jù)，這是繼CAD 計算輔助設(shè)計之后新的技術(shù)改革，實現(xiàn)了從二維平面設(shè)計到三維空間設(shè)計的革新，被廣泛應(yīng)用到建筑行業(yè)項目中。

2.BIM 信息化技術(shù)的特點

與其他技術(shù)相比，BIM 信息技術(shù)的特點主要體現(xiàn)在如下幾個方面。第一是信息化。BIM 技術(shù)背后依托于先進(jìn)的信息技術(shù)，通過將BIM 技術(shù)與計算機(jī)系統(tǒng)、三維設(shè)計軟件相結(jié)合，為人們打造能夠進(jìn)行快速信息處理的系統(tǒng)。用戶借助BIM 系統(tǒng)能輕松實現(xiàn)各種模型的建立與優(yōu)化設(shè)計；第二是可視化。BIM 技術(shù)依托與三維設(shè)計軟件及三維攝影設(shè)備，能夠快速實現(xiàn)三維模型的建立與修改，便于用戶更好地通過BIM 技術(shù)直觀的感知建筑的外部造型及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，幫助用戶更加直觀地感知建筑本身的特點；第三是虛擬化。借助BIM 技術(shù)用戶可以構(gòu)建一個虛擬化的模型場景，用戶可以借助BIM 技術(shù)軟件直觀觀察建筑的外部模型及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。用戶可以創(chuàng)設(shè)建筑虛擬場景，借助這一技術(shù)可以實現(xiàn)對場景的仿真處理，了解建筑的不合理性及可能出現(xiàn)的安全隱患；第四是動態(tài)化。用戶借助BIM 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)建筑動態(tài)化管理。通過借助動畫演示功能對創(chuàng)建好的建筑模型進(jìn)行動畫處理，幫助用戶輕松地了解建筑的具體結(jié)構(gòu)及關(guān)系。用戶可以根據(jù)實際情況模擬建筑建成后的使用狀況，并能及時運用動畫效果查找建筑存在的問題，提升工作效率。

二、BIM 技術(shù)融入高職建筑工程教學(xué)的作用

實踐證明，將BIM 技術(shù)融入高職建筑工程教學(xué)課堂之中的作用是十分顯著的。一般情況下，借助BIM 技術(shù)開展高職建筑工程教學(xué)活動能從如下幾個方面對課堂教學(xué)產(chǎn)生積極的影響。

1.降低學(xué)習(xí)知識抽象性

BIM 信息化技術(shù)是把抽象和枯燥的建筑工程知識把各項要素和環(huán)節(jié)進(jìn)行具體化，實現(xiàn)可視化的操作，通過三維建模的方式將課本上抽象的現(xiàn)象和復(fù)雜的現(xiàn)象具體化，從而降低學(xué)習(xí)知識的抽象性，從而讓學(xué)生更加具體的把握知識，解決學(xué)生對建筑工程各環(huán)節(jié)的理解，從而提高學(xué)習(xí)效率。教師在BIM 信息化技術(shù)的教學(xué)過程中，教師在理論知識的講解后，可以通過數(shù)字技術(shù)為學(xué)生建構(gòu)建筑工程的施工模型，讓學(xué)生具體了解施工過程。例如通過BIM 模型中的綠色建筑建模模型繪制建設(shè)過程的施工圖，包括消防安全、采光照明等，并且通過虛擬的形式，對室內(nèi)設(shè)備進(jìn)行檢修。這種具體操作過程的模擬，邊抽象為具體，對于提高學(xué)生是學(xué)習(xí)效率很有幫助。

2.提升學(xué)習(xí)興趣程度

高職建筑工程教學(xué)課程難度較高，課程知識比較枯燥，高職學(xué)生在學(xué)習(xí)中自主學(xué)習(xí)能力不足，部分學(xué)生不會主動學(xué)習(xí)，對于建筑工程專業(yè)知識不進(jìn)行深入探索，僅僅局限在課本和教師課堂講授的內(nèi)容。在這種情況下，學(xué)生無法將學(xué)到的知識運用到實踐中，也無法解決實際問題，被動學(xué)習(xí)的模式無法調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，嚴(yán)重降低了學(xué)習(xí)效率。

因此必須提升學(xué)習(xí)興趣程度，一方面可以通過BIM 信息化技術(shù)進(jìn)行模擬建筑模型，例如教師可以模擬施工過程中的碰撞檢測，讓學(xué)生通過4D 模擬來感受建筑過程，提高學(xué)習(xí)興趣；另一方面，教師豐富課程教學(xué)模式，打破傳統(tǒng)教學(xué)的形式，引進(jìn)一些教學(xué)新方法，提高教學(xué)活動的趣味性和實用性，讓理論知識和實踐教學(xué)充分結(jié)合，從而提高學(xué)習(xí)積極性。

3.實現(xiàn)課堂實踐可視化

BIM 信息化技術(shù)是將建筑的二維圖紙，進(jìn)行三維的立體表現(xiàn)，從而更加直觀和全面地將建筑模型進(jìn)行展示，實現(xiàn)課堂實踐的可視化，學(xué)生可以一目了然地看到建筑信息模型的各項信息。BIM 信息化技術(shù)實現(xiàn)了高職建筑工程教學(xué)的可視化，這種可視化通過三維立體圖形來展示建筑模型，實現(xiàn)了不同構(gòu)件之間的互動和可視，整個建設(shè)過程的問題溝通和問題解決都是在可視化的情況下進(jìn)行解決，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)實踐的過程中深入對課程知識的理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

在建筑工程實踐課堂教學(xué)中，教師運用BIM 信息技術(shù)來通過模擬房屋建造過程，這種三維形式的仿真模擬不但讓圖紙可視化，而且能夠幫助學(xué)生在實踐過程中更好的認(rèn)知，從而通過虛擬化的方式來解決實際問題，有利于學(xué)生更好地將理論知識和實踐相結(jié)合，加強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)實踐水平和素養(yǎng)。

4.呈現(xiàn)教學(xué)訓(xùn)練協(xié)同性

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，盡管教學(xué)與訓(xùn)練的聯(lián)系十分緊密，但教師很難實現(xiàn)教學(xué)與訓(xùn)練的同步開展。特別是對于建筑工程這一專業(yè)來講，需要學(xué)生在充分掌握各種建筑方面的理論知識后再開展相關(guān)實踐活動才能真正提升實踐效果。然而，當(dāng)教師使用BIM 技術(shù)開展教學(xué)實踐時，由于BIM 技術(shù)本身具有一定的可視化和實踐性的特點，因此教師可以引導(dǎo)學(xué)生在實踐的過程中開展基礎(chǔ)理論知識的講解，進(jìn)而實現(xiàn)教學(xué)訓(xùn)練的協(xié)同開展。

三、BIM 信息化技術(shù)在高職建筑工程教學(xué)中應(yīng)用的策略

要想更好地提升高職建筑工程教學(xué)質(zhì)量，教師在運用BIM 技術(shù)開展教學(xué)過程中應(yīng)充分發(fā)揮BIM 技術(shù)的優(yōu)勢展開教學(xué)，并在教學(xué)過程中采用如下教學(xué)策略，從而更好地提升教學(xué)質(zhì)量。

1.借助BIM 技術(shù)制定課前預(yù)習(xí)內(nèi)容

課前預(yù)習(xí)對于一節(jié)課來講是十分重要的，學(xué)生預(yù)習(xí)效果的好壞直接關(guān)系到課堂學(xué)習(xí)的質(zhì)量。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教師常用的預(yù)習(xí)方法是給學(xué)生布置幾個思考題，讓學(xué)生對照思考題預(yù)習(xí)課文內(nèi)容。由于建筑工程方面的知識具有抽象、難以理解的特點，因此這種復(fù)習(xí)方法的效率很低。為此，教師應(yīng)嘗試使用BIM 技術(shù)為學(xué)生定制課前預(yù)習(xí)內(nèi)容，提升預(yù)習(xí)效果。第一，借助BIM 技術(shù)制作建筑虛擬場景圖，再通過將場景圖融入思考題之中的方式降低題目本身的難度，從而幫助學(xué)生在預(yù)習(xí)過程中更加清晰地感知題目內(nèi)容，提升預(yù)習(xí)效果；第二，在條件允許的情況下，教師可以讓學(xué)生們安裝BIM 軟件，并將與本課程相關(guān)的建筑模型發(fā)放給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生對照操作流程使用BIM 技術(shù)開展預(yù)習(xí)活動。

2.借助BIM 技術(shù)展示核心理論知識

建筑工程課程中有很多核心性的理論知識，如地基、土石方等，在圍繞這些核心理論展開教學(xué)時，如果教師單純圍繞理論進(jìn)行講解，由于講授過程較為抽象，學(xué)生們理解起來比較困難。為此，教師可以嘗試借助BIM 技術(shù)講授這些核心理論知識，提升學(xué)生們的學(xué)習(xí)效率。第一，使用BIM 技術(shù)創(chuàng)設(shè)虛擬情景，讓學(xué)生對照創(chuàng)設(shè)好的虛擬情景學(xué)習(xí)基礎(chǔ)概念，幫助學(xué)生有效地提升對所學(xué)知識的理解程度。比如在講授地基的相關(guān)概念時，教師可以借助BIM 技術(shù)向?qū)W生展示建筑施工過程中地基的位置、與其他建筑結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系等，便于學(xué)生更好地感知地基的概念；第二，使用BIM 技術(shù)創(chuàng)設(shè)動畫演示情景，幫助學(xué)生更加直觀的感知核心理念在建筑施工領(lǐng)域之中的作用。BIM 技術(shù)本身具有虛擬技術(shù)動畫演示功能，借助這一功能可以輕松還原建筑施工過程中的不同流程。比如在講授地基這一概念時，教師可以使用BIM 技術(shù)創(chuàng)設(shè)“沒有地基”的動畫場景，幫助學(xué)生更好地理解地基的重要性。

3.借助BIM 技術(shù)開展趣味實踐活動

建筑工程專業(yè)本身是一個重實踐的專業(yè)，在開展建筑工程方面的教學(xué)過程中，教師應(yīng)盡量在課堂教學(xué)過程中融入更多實踐活動，引導(dǎo)學(xué)生更好地接觸生產(chǎn)實踐過程中的具體內(nèi)容，這樣才能讓學(xué)生們在學(xué)習(xí)過程中更好地提升對所學(xué)知識的理解程度。為了更好地實現(xiàn)這一目標(biāo)，教師可以借助BIM 技術(shù)創(chuàng)設(shè)趣味實踐活動，讓學(xué)生們在參與趣味實踐活動過程中提升自身對所學(xué)知識的理解程度。第一，運用BIM 技術(shù)開展項目教學(xué)活動，引導(dǎo)學(xué)生在項目學(xué)習(xí)過程中開展模擬實踐活動。借助BIM 技術(shù)優(yōu)勢創(chuàng)設(shè)不同主題的學(xué)習(xí)項目，引導(dǎo)不同小組的學(xué)生參與不同主題的實踐活動，提升學(xué)習(xí)效率；第二，運用BIM 技術(shù)創(chuàng)設(shè)課程競賽活動，引導(dǎo)學(xué)生們在競賽過程中提升自身綜合能力。教師可以在開展競賽前預(yù)設(shè)BIM 虛擬場景，并在場景中將某個建筑結(jié)構(gòu)撤出，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生圍繞BIM 技術(shù)開展競技活動，提升學(xué)習(xí)效率。

4.借助BIM 技術(shù)實現(xiàn)創(chuàng)新能力提升

學(xué)生創(chuàng)新能力的提升是開展建筑工程方面課程的關(guān)鍵，也是高職專業(yè)教學(xué)的重要培養(yǎng)目標(biāo)之一。對于一個以實踐為主的專業(yè)來講，教師除了要讓學(xué)生掌握基本的理論知識并開展一些基礎(chǔ)實踐活動外，還需要對實踐活動進(jìn)行升級，讓學(xué)生在自我研發(fā)、自我設(shè)計過程中提升自身創(chuàng)新能力。要想實現(xiàn)這一目標(biāo)，教師就需要讓學(xué)生在掌握基本的理論知識的同時鼓勵學(xué)生們參與更多學(xué)科競賽，努力將自己的學(xué)習(xí)過程轉(zhuǎn)換為成果。第一，收集各類與建筑工程相關(guān)的學(xué)科競賽，引導(dǎo)學(xué)生圍繞BIM 技術(shù)設(shè)計建筑模型，提升教學(xué)效果；第二，與周邊企業(yè)開展校企合作，吸引部分實際生產(chǎn)建設(shè)項目，并將其融入教學(xué)課堂之中。引導(dǎo)學(xué)生運用BIM 技術(shù)創(chuàng)設(shè)基本的建筑模型，進(jìn)而幫助學(xué)生實現(xiàn)自身創(chuàng)新能力的提升。

總之，BIM 技術(shù)是伴隨著現(xiàn)代信息化技術(shù)快速發(fā)展后形成的一種新技術(shù)，這一技術(shù)目前應(yīng)用的領(lǐng)域十分廣泛，不僅能將其應(yīng)用在基本的建筑施工之上，更被廣泛運用在土木工程、房屋建設(shè)、橋梁、交通設(shè)計等方面。在開展高職建筑工程教學(xué)活動過程中，教師如果能夠?qū)IM 技術(shù)融入教學(xué)課堂之中，充分發(fā)揮BIM 技術(shù)特點及優(yōu)勢，能達(dá)到降低學(xué)習(xí)知識抽象性、提升學(xué)習(xí)感興趣程度、實現(xiàn)課堂實踐可視化、呈現(xiàn)教學(xué)訓(xùn)練協(xié)同性等作用。為此，對于高職院校教師來講，應(yīng)嘗試通過借助BIM 技術(shù)制定課前預(yù)習(xí)內(nèi)容、借助BIM 技術(shù)展示核心理論知識、借助BIM 技術(shù)開展趣味實踐活動、借助BIM 技術(shù)實現(xiàn)創(chuàng)新能力提升等策略開展教學(xué)設(shè)計，才能更好地將BIM 技術(shù)融入到建筑工程課程之中，達(dá)到課程教學(xué)質(zhì)量提升的目標(biāo)。