基于BIM技術(shù)的建筑設(shè)備安裝工藝與識圖課程改革

畢南妮，裴麗麗，王久軍

（唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 唐山 063299）

0 引言

建筑設(shè)備安裝工藝與識圖課程是建筑工程造價和建設(shè)工程管理專業(yè)的專業(yè)核心課[1]，學(xué)生就業(yè)主要面向施工員、造價員以及工程管理等崗位，上述崗位要求學(xué)生具有建筑設(shè)備施工圖的識讀能力、建筑設(shè)備安裝的相關(guān)技能和動手能力以及團隊合作能力。課程涵蓋給排水工程、采暖工程、電氣照明工程、燃氣工程、通風(fēng)空調(diào)工程和消防工程等多學(xué)科，是交叉性較強的課程，知識框架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實踐性強，學(xué)習(xí)難度大，尤其是建筑設(shè)備工程識圖方面存在的一些問題導(dǎo)致課程目標難以實現(xiàn)。隨著信息化、自動化、數(shù)字化等先進技術(shù)的廣泛應(yīng)用，建筑信息模型在工程中的應(yīng)用十分廣泛，但在教學(xué)中的應(yīng)用尚處于起步階段。建筑設(shè)備安裝工藝與識圖課程基于“互聯(lián)網(wǎng)+虛擬仿真、BIM”等技術(shù)，在信息化教育的指導(dǎo)下，突破傳統(tǒng)思路，結(jié)合新時代的人才培養(yǎng)需求和信息化技術(shù)手段，建設(shè)課程特色資源，深化教學(xué)改革，通過立體資源建設(shè)和教學(xué)應(yīng)用，實現(xiàn)課程的信息化教學(xué)，通過教育的信息化帶動教育的現(xiàn)代化。建筑設(shè)備工程施工圖通過與BIM技術(shù)的有機結(jié)合，改革建筑設(shè)備安裝工藝與識圖課程教學(xué)，提高學(xué)生的識圖能力，優(yōu)化教學(xué)效果[2]。

1 BIM（建筑信息模型）技術(shù)

BIM技術(shù)通過構(gòu)件三維模型集合了建筑在生命周期內(nèi)所涵蓋的各類信息，實現(xiàn)對建筑的物理特性和功能特性信息的數(shù)字化。同時，BIM能夠完整得體現(xiàn)出建筑構(gòu)件與建筑水暖電構(gòu)件之間的關(guān)系，避免構(gòu)件間的相互碰撞影響。BIM在建筑設(shè)備安裝工藝與識圖課程教學(xué)中可利用其模擬性、優(yōu)化性、可視化、參數(shù)化以及信息完備性的特性[3]，將二維的CAD圖紙轉(zhuǎn)化成三維模型，提高學(xué)生的空間感，強化學(xué)生在BIM建筑設(shè)備施工管理的數(shù)據(jù)化工具應(yīng)用，通過參數(shù)模型的整合，管理建筑設(shè)備安裝領(lǐng)域的相關(guān)信息。

2 建筑設(shè)備安裝工藝與識圖課程教學(xué)現(xiàn)狀

建筑設(shè)備安裝工藝與識圖課程在傳統(tǒng)教學(xué)過程中的教學(xué)難點主要有以下幾方面。

1）授課知識點繁雜。建筑設(shè)備包括水暖電多工種，零碎知識點較多，管線錯綜復(fù)雜，如圖1所示，建筑設(shè)備與土建交叉施工，常常出現(xiàn)“漏、錯、碰、缺”現(xiàn)象。

圖1 建筑設(shè)備安裝工程模擬圖

2）授課內(nèi)容較多。課程包括給排水、采暖、電氣照明、通風(fēng)空調(diào)、建筑消防等多個模塊，各個模塊中又包含基本知識、識圖、安裝施工、建模等知識點[4]，而課程總課時有限，授課教師完成全部教學(xué)內(nèi)容有難度。

3）教學(xué)方法單一。傳統(tǒng)的教學(xué)方法仍然是以教師課堂講授為主，學(xué)生的參與度不高，學(xué)習(xí)效果較差，未能突出“能力為本”的教學(xué)理念。

4）授課內(nèi)容滯后。傳統(tǒng)授課內(nèi)容注重理論，且更新較慢，與行業(yè)發(fā)展關(guān)聯(lián)不夠緊密。教師給定一套圖紙，對平面圖、系統(tǒng)圖、詳圖等進行分析。學(xué)生解決實際問題的能力較薄弱，不能形成系統(tǒng)的知識構(gòu)架，碰到新圖紙無從下手。學(xué)生在圖紙識讀方面的能力有待提高，空間想象能力不足，導(dǎo)致讀圖的準確率較低，所學(xué)知識和技能不能與實際崗位工作很好對接。

3 BIM技術(shù)在建筑設(shè)備安裝工藝與識圖中的應(yīng)用

3.1 建筑設(shè)備BIM證書對接1+X制度試點工作

在建設(shè)項目的全生命期中，BIM應(yīng)用的趨勢為概念設(shè)計、方案設(shè)計、初步設(shè)計、施工圖設(shè)計、施工準備、施工實施、運維等階段，機電BIM貫穿始終。各職業(yè)院校在大趨勢的牽引下，根據(jù)國務(wù)院發(fā)布的《國家職業(yè)教育改革實施方案》即《職教20條》，自2019年開始啟動了“學(xué)歷證書+若干職業(yè)技能證書”（即1+X證書）制度試點工作?！?+X”建筑信息模型（BIM）職業(yè)技能等級標準的出現(xiàn)為院校的BIM專業(yè)教育教學(xué)帶來了新的變革與要求[5]。教學(xué)改革結(jié)合軟硬一體化配置，支撐各院校的BIM一體化教學(xué)落地實施，以“1+X”證書為切入點，貫穿建筑設(shè)備安裝工藝與識圖，并融入“1+X”建筑設(shè)備建模及綜合應(yīng)用能力。

3.2 BIM技術(shù)在解決各專業(yè)、各環(huán)節(jié)中問題的應(yīng)用

建筑工程各專業(yè)、各環(huán)節(jié)之間往往存在交叉碰撞，如圖2所示，構(gòu)件碰撞影響正常施工的進行，產(chǎn)生較大經(jīng)濟損失，通過BIM軟件碰撞檢查的功能，及時發(fā)現(xiàn)碰撞點，并在實際施工前解決問題。例如，合理設(shè)置管道分布及高度，避免管道間以及管道與建筑結(jié)構(gòu)之間的碰撞[6]。構(gòu)建建筑設(shè)備安裝工程模擬圖，看實際工程中難以查看的隱蔽工程，例如，在墻體內(nèi)、管道井內(nèi)部、頂棚與屋頂上部、地面與樓面下部的管線或者設(shè)備。

圖2 BIM機電交叉碰撞

圖3 頂棚處隱蔽工程模型

在工程造價方面，可以利用BIM系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)自動化編制和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，降低了傳統(tǒng)方式中出現(xiàn)計算錯誤的概率，提高了工程的準確性，而且還能避免編制數(shù)據(jù)錯誤導(dǎo)致的圖紙更改、數(shù)據(jù)庫重新編制所增加的工作量，降低工程整體的工程造價，節(jié)約成本。

在施工安全方面，建設(shè)工程中會涉及到大量的人工、材料和機械設(shè)備，復(fù)雜的施工環(huán)境會引起安全問題，利用BIM模型進行模擬，對可能存在的安全方面問題進行分析，以便采取有效措施避免安全問題的發(fā)生。

3.3 建筑設(shè)備BIM優(yōu)化教學(xué)

3.3.1 構(gòu)建基于工作任務(wù)的項目化課程

三維模型融入建筑設(shè)備識圖課程教學(xué)，可以讓學(xué)生通過建設(shè)工程施工參數(shù)模型整合管理領(lǐng)域的相關(guān)信息，進行資源信息的共享和傳遞，使學(xué)生能夠?qū)Ω鞣N信息作出正確理解和學(xué)習(xí)，為后期的建設(shè)工程管理實踐人才提供可靠的基礎(chǔ)保障[7]。BIM教學(xué)通過一套案例貫穿始終，將建筑設(shè)備安裝工藝與識圖課程內(nèi)容設(shè)置為：情境一給排水工程安裝工藝與識圖、情境二采暖工程安裝工藝與識圖、情境三電氣照明工程安裝工藝與識圖、情境四建筑消防工程安裝工藝與識圖、情境五通風(fēng)空調(diào)工程安裝工藝與識圖、情境六安裝BIM應(yīng)用，并在各個情境下設(shè)置與職業(yè)能力相適應(yīng)的工作任務(wù)，構(gòu)建項目任務(wù)式教學(xué)內(nèi)容。

BIM教學(xué)不僅將原來零散的知識點系統(tǒng)化，而且通過BIM課程的引入，解決了識圖困難的問題，從而也變相解決了課時數(shù)不夠的問題。BIM教學(xué)以線上和線下相結(jié)合的方式，將教學(xué)方式改變?yōu)橐詫W(xué)生為中心的學(xué)習(xí)方式，降低教學(xué)負擔，提高學(xué)生對于建筑設(shè)備安裝工藝與識圖的學(xué)習(xí)效率。

3.3.2 整合信息化教學(xué)資源

BIM模型還能將圖紙內(nèi)容和施工內(nèi)容1：1展示在電腦上，仿真模擬施工流程，與實際工程施工過程高度相似。并且，安裝工程施工各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息可通過BIM三維模型進行收集、整理、歸檔等，便于施工組織管理。通過教學(xué)展示模擬施工過程，結(jié)合圖片、動畫等多樣化資源，使學(xué)生對于施工方法和流程的學(xué)習(xí)效果良好。

教學(xué)團隊將課程微課、課件、在線題庫、在線作業(yè)、案例項目、配套CAD圖以及BIM模型、相關(guān)的施工規(guī)范、制圖標準等課程資源整合，為開展線上線下混合式教學(xué)提供良好的改革基礎(chǔ)。

3.3.3 強化現(xiàn)場教學(xué)手段

教師在教學(xué)中通過利用BIM技術(shù)模型動態(tài)觀察功能，配合配套的施工圖紙、再結(jié)合實體建筑圖片資料、視頻資料和現(xiàn)場參觀考察進行綜合講解，學(xué)生能更好地理解圖紙。學(xué)生可以通過現(xiàn)場比對實物、模型以及CAD圖紙，了解各種管線系統(tǒng)在三維空間中的位置關(guān)系在二維圖紙中的表達方式，以及管線的材質(zhì)、坡度以及接頭類型和施工質(zhì)量驗收標準等。將管道的安裝等課程內(nèi)容設(shè)置為現(xiàn)場教學(xué)以及實操內(nèi)容，現(xiàn)場教學(xué)能夠幫助學(xué)生正確地理解安裝施工方法，加強對建筑設(shè)備施工內(nèi)容及規(guī)范要求的認知，并在熟悉有關(guān)規(guī)范要求的基礎(chǔ)上看懂圖紙。

3.3.4 改革考核方式

建筑設(shè)備安裝工藝與識圖傳統(tǒng)的考核方式為試卷考核，試題類型主要為選擇題、填空題、判斷題、簡答題以及識圖題。這些試題類型大多考察學(xué)生的基礎(chǔ)知識掌握情況，但是對于專業(yè)知識運用能力起不到客觀的考察作用，同時也不能應(yīng)對BIM中級設(shè)備證書的考核要求。在傳統(tǒng)的考核方案上添加BIM應(yīng)用部分，通過上機考試的方式實現(xiàn)，給定學(xué)生試卷和電子圖紙，試卷內(nèi)容分為理論部分和實操部分。理論部分可采用選擇題、判斷題、填空題等題型，對建筑設(shè)備工程安裝工藝與識圖的基礎(chǔ)知識進行考察，分值權(quán)重可設(shè)置為40%；實操部分則為建模題，根據(jù)試題指定的范圍進行建模，模型內(nèi)容涵蓋管道、閥門附件、衛(wèi)生器具、燈具、開關(guān)等構(gòu)件的繪制以及屬性設(shè)置，通過學(xué)生搭建模型的準確性和完整度進行評分，分值權(quán)重設(shè)置為60%。

4 結(jié)語

高等院校建設(shè)工程管理專業(yè)和工程造價專業(yè)的建筑設(shè)備安裝工藝與識圖課程教學(xué)優(yōu)化中，通過BIM技術(shù)可以提高學(xué)生的識圖能力、軟件操作能力和解決實際問題的能力。BIM模型與課程資源整合，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容與模式，能夠有效提高教學(xué)效果。優(yōu)化BIM教學(xué)不僅能夠幫助專業(yè)學(xué)生提升學(xué)習(xí)積極性，而且能夠為學(xué)生和老師提供廣闊的發(fā)展空間。