“1+X”證書制度下建筑工程技術(shù)專業(yè)BIM畢業(yè)設(shè)計改革與實踐
——以江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例

黃 巖，殷粉芳

(江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221116)

0 引言

作為高等學(xué)校人才培養(yǎng)的重要組成部分，畢業(yè)設(shè)計通過分析、解決實際問題和案例，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識、理論和技能，促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成初步的科研能力[1]。對于高職院校而言，提高畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量是高水平專業(yè)群建設(shè)的需要，是對學(xué)生在校期間最后一次專業(yè)素質(zhì)水平的全方位檢驗[2]。

從2019年2月國務(wù)院印發(fā)《國家職業(yè)教育改革實施方案》開始，“學(xué)歷證書+若干職業(yè)技能等級證書”制度試點(diǎn)工作在職業(yè)院校、應(yīng)用型本科高校逐步啟動[3]。“1+X”建筑信息模型(BIM)職業(yè)技能等級證書作為首批啟動的“1+X”證書，以三維、動態(tài)、實時的模型展現(xiàn)建筑的幾何、空間、地理、組件信息，是智能建造的重要方法[4]。

1 建筑工程技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計和“1+X”證書現(xiàn)狀

BIM建模和應(yīng)用畢業(yè)設(shè)計，簡稱BIM畢業(yè)設(shè)計，是以單位工程建筑為載體進(jìn)行BIM建模和應(yīng)用，本身融合了建筑工程技術(shù)專業(yè)多門課程，學(xué)生在做畢業(yè)設(shè)計時需要有明確的指導(dǎo)要求，以提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量，達(dá)到人才培養(yǎng)目標(biāo)。

“1+X”建筑信息模型職業(yè)技能等級證書分為初級、中級和高級，中級按不同專業(yè)領(lǐng)域分為若干方向，考核內(nèi)容層次復(fù)雜[5]。現(xiàn)有的建筑工程技術(shù)專業(yè)BIM畢業(yè)設(shè)計課程標(biāo)準(zhǔn)和任務(wù)書沒有融合“1+X”建筑信息模型職業(yè)技能等級證書考核要求，已經(jīng)不能適應(yīng)高水平專業(yè)群建設(shè)需求，需要進(jìn)行調(diào)整。本科層次的職業(yè)教育是職業(yè)教育的重要發(fā)展趨勢，對畢業(yè)設(shè)計的要求必將逐漸提高，BIM畢業(yè)設(shè)計培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識、理論和技能，分析解決實際問題的能力，是對接本科層次畢業(yè)設(shè)計的恰當(dāng)選擇?！?+X”建筑信息模型職業(yè)技能等級證書考核具有一定難度，即使是初級證書，學(xué)生通過率也并不高。BIM畢業(yè)設(shè)計和“1+X”建筑信息模型職業(yè)技能等級證書兩者需要有明確的知識點(diǎn)對接，通過明確BIM畢業(yè)設(shè)計課程標(biāo)準(zhǔn)和任務(wù)書，有助于提高學(xué)生獲得該證書的通過率。

建筑工程技術(shù)涉及工程的設(shè)計、施工、造價、管理等諸多知識點(diǎn)，不同院校的畢業(yè)設(shè)計選取的角度略有不同。以江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院為例，根據(jù)2020年建筑工程技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)計劃，本專業(yè)學(xué)生大三下學(xué)期需要完成建筑工程技術(shù)畢業(yè)設(shè)計。目前，畢業(yè)設(shè)計主要有施工組織設(shè)計、工程造價、結(jié)構(gòu)設(shè)計、BIM建模與應(yīng)用等若干方向。一般而言，都是以框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)或框剪結(jié)構(gòu)單位工程為載體，各個方向研究的側(cè)重點(diǎn)不同，上述方向雖各自獨(dú)立，但是聯(lián)系緊密。BIM建模與應(yīng)用作為這幾年新加入的方向，通過建立單位工程的BIM模型，一般選取Revit、魯班軟件、廣聯(lián)達(dá)軟件、品茗軟件等BIM模型為基礎(chǔ)，結(jié)合設(shè)計、施工、造價、管理相關(guān)知識進(jìn)行BIM管理和應(yīng)用。

目前，建筑工程技術(shù)專業(yè)學(xué)生主要可以參與三項“1+X”職業(yè)技能等級證書的考核，分別為建筑信息模型、建筑工程識圖和裝配式建筑構(gòu)件制作與安裝?！?+X”建筑信息模型職業(yè)技能等級證書作為最早試點(diǎn)的“1+X”證書之一，已經(jīng)開展了將近兩年時間，證書分為初級、中級、高級三個層次，從2019年10月開始至今，江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院已經(jīng)進(jìn)行多輪初級和中級考試，大批學(xué)生獲得了相關(guān)證書。隨著“1+X”證書制度的穩(wěn)固開展，將對建筑工程技術(shù)畢業(yè)設(shè)計提出新的要求，尤其是BIM建模與應(yīng)用方向的畢業(yè)設(shè)計要根據(jù)“1+X”建筑信息模型職業(yè)技能等級證書考評要求做出調(diào)整。

2 BIM畢業(yè)設(shè)計結(jié)合“1+X”證書對接點(diǎn)

2.1 初級“1+X”BIM證書對接點(diǎn)

建筑工程技術(shù)專業(yè)初級“1+X” BIM證書主要考查BIM工程建模，現(xiàn)采用的軟件為Revit，主要考查建筑模型的建立，也包括一些簡單的結(jié)構(gòu)模型?？疾榉椒ㄉ婕癛evit的常規(guī)建模、族和體量的建立。考查內(nèi)容一般包括建筑物的軸網(wǎng)、標(biāo)高、墻、柱、門窗、裝飾、樓梯、零星構(gòu)件等部分的建立。

雖然是初級證書，但是考試難度并不低。2019年下半年共計400多名建筑工程技術(shù)專業(yè)學(xué)生參加了第一年“1+X”BIM初級證書考試，從培訓(xùn)參與度和考試通過率來看，學(xué)生對該證書了解較少，初級的通過率并不理想。分析原因，首先，初級BIM證書考查的內(nèi)容和BIM建?；騌evit建模等課程考試內(nèi)容類似，學(xué)生學(xué)過相關(guān)的知識，認(rèn)為“1+X”證書和平時課程內(nèi)容區(qū)別不大，報考人數(shù)較多。其次，當(dāng)時該考試是第一年舉行，很多學(xué)生是第一次接觸初級證書，不清楚考試難度，有懈怠情緒。然而Revit軟件建模要求很高，尤其是族和體量的建模，模型構(gòu)件種類眾多，對學(xué)生建模思維能力考查較多，學(xué)生僅僅靠平時BIM建模課程內(nèi)容所學(xué)很難在有限時間內(nèi)完成新構(gòu)件的繪制。

BIM畢業(yè)設(shè)計的建模部分很好地契合了“1+X”BIM初級證書考查的范圍。BIM畢業(yè)設(shè)計要求大家根據(jù)現(xiàn)場的實際工程，采用框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)或框剪結(jié)構(gòu)的單位工程，一般要求比較復(fù)雜的公共建筑或者層數(shù)不低于6層的建筑。建模部分包括了結(jié)構(gòu)建模和建筑建模，結(jié)構(gòu)部分主要包括結(jié)構(gòu)柱、剪力墻、梁、板、樓梯、基礎(chǔ)等，建筑部分主要包括標(biāo)高、軸網(wǎng)、砌體墻、建筑柱、屋面、門窗、幕墻、欄桿扶手、坡道、散水、裝飾等。建模精度要求一般要達(dá)到LOD 300，要求能準(zhǔn)確表示構(gòu)件的尺寸、位置和方向等信息，滿足后續(xù)算量和動畫制作等BIM應(yīng)用要求。BIM畢業(yè)設(shè)計結(jié)合“1+X”初級證書的任務(wù)點(diǎn)如圖1所示。

圖1 BIM畢業(yè)設(shè)計結(jié)合“1+X”初級證書的任務(wù)點(diǎn)

2.2 中級“1+X”BIM證書對接點(diǎn)

中級“1+X” BIM證書考查不同專業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用BIM知識和技能的水平，根據(jù)專業(yè)領(lǐng)域分為結(jié)構(gòu)工程類、建筑設(shè)備類、城鄉(xiāng)規(guī)劃和建筑設(shè)計類、建設(shè)工程管理類、市政道橋類等若干方向[6]。中級考查的專業(yè)多、范圍很廣，使用軟件眾多，包括Revit、廣聯(lián)達(dá)軟件、品茗軟件、魯班軟件等[7]。

“1+X”BIM證書和多門課程聯(lián)系緊密，目前，江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程技術(shù)專業(yè)在大二下學(xué)期實行分方向教學(xué)，開設(shè)施工員+項目工程師、預(yù)算、材料、安全、國際工程、裝配式建筑等若干方向，不同方向除開設(shè)專業(yè)課程外還開設(shè)專業(yè)拓展類課程。建筑工程技術(shù)專業(yè)課程和“1+X”BIM初級和中級證書相關(guān)情況如表1所示，專業(yè)拓展類課程相關(guān)情況如表2所示，表中僅統(tǒng)計有聯(lián)系的課程，統(tǒng)計的專業(yè)領(lǐng)域為結(jié)構(gòu)工程類、建筑設(shè)備類、城鄉(xiāng)規(guī)劃和建筑設(shè)計類、建設(shè)工程管理類四個方向，因中級市政道橋方向和建筑工程技術(shù)專業(yè)課程聯(lián)系較遠(yuǎn)故未統(tǒng)計，標(biāo)記對號表示該課程全部或部分內(nèi)容和相關(guān)考查要求知識點(diǎn)有重合。

BIM畢業(yè)設(shè)計和上述提到的中級證書的若干方向都有聯(lián)系，畢業(yè)設(shè)計是對課程學(xué)習(xí)的總結(jié)，不能離開課程的支持。從表1和表2的分析看，對于中級證書的四個方向，建筑工程技術(shù)專業(yè)課程和專業(yè)拓展類課程均有涉及。其中，結(jié)構(gòu)工程類和建設(shè)工程管理類涉及較多，建筑設(shè)備類和城鄉(xiāng)規(guī)劃建筑設(shè)計類較少，這和建筑工程技術(shù)專業(yè)本身的課程體系和培養(yǎng)目標(biāo)一致。所以BIM畢業(yè)設(shè)計安排結(jié)構(gòu)工程類和建設(shè)工程管理類任務(wù)點(diǎn)，從而實現(xiàn)和“1+X”BIM證書更為有力的結(jié)合。

表1 建筑工程技術(shù)專業(yè)課程和初級、中級證書知識點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系

表2 建筑工程技術(shù)專業(yè)拓展類課程和初級、中級證書知識點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系

根據(jù)以上課程知識點(diǎn)和“1+X” 中級證書的聯(lián)系，建議BIM畢業(yè)設(shè)計在單位工程BIM建模后，加入與中級結(jié)構(gòu)工程類相關(guān)的任務(wù)點(diǎn)，例如：鋼筋、模板、塔吊驗算、腳手架設(shè)計、土方安全驗算等；加入與建設(shè)工程管理類相關(guān)的任務(wù)點(diǎn)，例如：成本進(jìn)度管理、碰撞檢測、模型的視點(diǎn)、剖切和漫游、施工現(xiàn)場平面圖布置、材料統(tǒng)計、施工專項方案模擬等內(nèi)容，如圖2所示。

圖2 BIM畢業(yè)設(shè)計結(jié)合“1+X”中級證書任務(wù)點(diǎn)

2.3 高級“1+X”BIM證書對接點(diǎn)

高級“1+X” BIM證書旨在考查BIM 綜合應(yīng)用與管理，考查運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行項目建設(shè)全壽命周期管理，多專業(yè)、多單位綜合協(xié)調(diào)管理[8]。具體內(nèi)容包括項目組織編制、BIM技術(shù)控制應(yīng)用實施、組織多專業(yè)BIM協(xié)同工作、采集和使用BIM模型數(shù)據(jù)并進(jìn)行質(zhì)量控制、BIM軟件集成應(yīng)用等[9]，涉及新軟件和新技術(shù)眾多，目前高級證書考試進(jìn)行較少。

對于高職在校學(xué)生而言，高級BIM綜合應(yīng)用與管理考評難度較大，BIM畢業(yè)設(shè)計不宜強(qiáng)制要求所有學(xué)生完成相關(guān)任務(wù)點(diǎn)，建議可以將高級證書考查的知識點(diǎn)作為選做部分，供有能力探索更多知識的學(xué)生參考，或僅選擇其中一兩項實施。學(xué)生分析自己建立的BIM模型，如果模型滿足建模精度要求，可以將Revit模型導(dǎo)入至其他平臺，例如：Navisworks、魯班軟件、廣聯(lián)達(dá)軟件、品茗軟件等BIM應(yīng)用平臺，進(jìn)行施工階段BIM模型協(xié)同管理、軟硬碰撞的規(guī)則制定、專項施工方案模擬和優(yōu)化分析，根據(jù)4D或5D模擬結(jié)果和實際工程施工進(jìn)度計劃進(jìn)行對比，然后進(jìn)行進(jìn)度計劃控制。

高級“1+X”BIM還涉及新技術(shù)在BIM上的應(yīng)用，如BIM與虛擬現(xiàn)實技術(shù)(VR)、無線射頻技術(shù)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、3D掃描技術(shù)、云平臺和移動設(shè)備技術(shù)、被動式建筑技術(shù)的結(jié)合。智能建造正引領(lǐng)著建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級，特點(diǎn)是“信息化”和“智能化”，引領(lǐng)未來BIM行業(yè)發(fā)展，而高級“1+X” BIM考查范圍和智能建造的重要技術(shù)緊密相關(guān)。

BIM畢業(yè)設(shè)計結(jié)合“1+X”高級證書的任務(wù)點(diǎn)如圖3所示，BIM畢業(yè)設(shè)計不可能全部應(yīng)用以上技術(shù)，但如能有一兩項應(yīng)用在已經(jīng)建立好的BIM模型上，將極大地提高畢業(yè)設(shè)計的深度和質(zhì)量。

圖3 BIM畢業(yè)設(shè)計結(jié)合“1+X”高級證書的任務(wù)點(diǎn)

3 BIM畢業(yè)設(shè)計實施流程

畢業(yè)設(shè)計一般在大三下學(xué)期開設(shè)，作為高職人才培養(yǎng)的重要組成部分，建筑工程技術(shù)專業(yè)可以提供若干方向供學(xué)生選題，BIM建模與應(yīng)用是其中的一個方向。

根據(jù)目前學(xué)生課程開設(shè)的實際情況，BIM畢業(yè)設(shè)計要求學(xué)生根據(jù)現(xiàn)場的實際工程，采用框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)或框剪結(jié)構(gòu)的單位工程，一般要求比較復(fù)雜的公共建筑或者層數(shù)不低于6層的建筑。建議模型的建立采用Revit或魯班軟件其中之一，也可都選擇。

3.1 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)

建議所做BIM畢業(yè)設(shè)計應(yīng)包含如下內(nèi)容。

(1)工程概況

工程概況包括建筑工程概況、結(jié)構(gòu)工程概況、施工場地周邊概況、工程主立面圖和主要平面圖等。

(2)Revit建模

Revit建模包括結(jié)構(gòu)和建筑模型建立，結(jié)構(gòu)部分主要包括柱、剪力墻、梁、板、樓梯、基礎(chǔ)等，建筑部分主要包括砌體墻、門窗、屋面、幕墻、欄桿扶手、坡道、裝飾等。

(3)魯班土建建模

魯班土建建模包括一次結(jié)構(gòu)建模，如柱、剪力墻、梁、板、基礎(chǔ)等，二次結(jié)構(gòu)建模，如砌體墻、構(gòu)造柱、過梁、圈梁、門窗、零星構(gòu)件、裝飾和屋面等。建模后還需完成繪制土建重難點(diǎn)節(jié)點(diǎn)詳圖，對分部分項工程進(jìn)行清單套項和導(dǎo)出報表等。

(4)魯班鋼筋建模

魯班鋼筋建模包括一次結(jié)構(gòu)和二次結(jié)構(gòu)對應(yīng)的鋼筋布置、重難點(diǎn)構(gòu)件做法和詳圖、鋼筋工程量統(tǒng)計報表等。

(5)Revit三維場布或魯班場布

三維場布部分包括施工總平面布置的原則、方法和工程的場布圖紙介紹。場地布置應(yīng)包括塔吊、砼泵、出入口、場內(nèi)道路、鋼筋車間、鋼筋堆放場地、材料堆放場地、配電線路、臨時用水、門衛(wèi)、廁所、圍墻、辦公用房、周邊建筑和其他臨時建筑的布置等。

(6)Navisworks在工程中的應(yīng)用

此部分也可以用其他BIM應(yīng)用軟件(魯班軟件、廣聯(lián)達(dá)軟件、品茗軟件等)實現(xiàn)。

利用BIM應(yīng)用軟件，保存項目的三視圖、等軸側(cè)圖和重要的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)圖，對建筑物進(jìn)行剖面分析，保存項目重要的剖面視圖。對建筑物進(jìn)行剖面分析，應(yīng)保存項目重要的剖面視圖。利用Clash Detective模塊做結(jié)構(gòu)重復(fù)項的碰撞檢查，為以后做機(jī)電碰撞檢查打好基礎(chǔ)。利用Autodesk Rendering模塊對模型外部進(jìn)行材質(zhì)更換，設(shè)置燈光、陽光，做高精度的渲染效果圖。做出建筑物施工平面布置情況的漫游動畫，對整個模型做環(huán)視動畫。根據(jù)施工進(jìn)度計劃圖，對模型進(jìn)行4D生長動畫模擬，且采用相應(yīng)的相機(jī)視角和場景動畫結(jié)合，導(dǎo)出此動畫。

(7)其他高級BIM應(yīng)用

可根據(jù)教師的實際情況，加入腳手架設(shè)計、土方安全驗算、模板計算、塔式起重機(jī)基礎(chǔ)驗算等內(nèi)容，或與虛擬現(xiàn)實技術(shù)(VR)、無線射頻技術(shù)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、3D掃描技術(shù)、云平臺和移動設(shè)備技術(shù)、被動式建筑技術(shù)相結(jié)合，發(fā)揮BIM技術(shù)的優(yōu)勢。

3.2 成果要求

成果包括完成包含上述內(nèi)容要求的BIM畢業(yè)設(shè)計說明書一份，模型的Revit文件、Navisworks文件、施工現(xiàn)場平面布置圖，模型的環(huán)視動畫、漫游動畫、4D生長動畫等。如果采用其他軟件則提供其他軟件源文件，如魯班軟件、廣聯(lián)達(dá)軟件、品茗軟件的相關(guān)BIM模型文件和BIM模型應(yīng)用文件。

4 結(jié)語

“1+X”建筑信息模型職業(yè)等級證書考核分初級、中級和高級，考核內(nèi)容層次復(fù)雜，BIM畢業(yè)設(shè)計本身融合了建筑工程技術(shù)專業(yè)多門課程，學(xué)生需要有明確的指導(dǎo)要求，以提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量?，F(xiàn)有的建筑工程技術(shù)BIM畢業(yè)設(shè)計課程標(biāo)準(zhǔn)和任務(wù)書與“1+X”建筑信息模型職業(yè)技能等級證書要求有不匹配之處，已經(jīng)不能適應(yīng)高水平專業(yè)群建設(shè)要求，需要進(jìn)行調(diào)整。BIM畢業(yè)設(shè)計和“1+X”建筑信息模型職業(yè)技能等級證書兩者需要有明確的知識點(diǎn)對接?！?+X”建筑信息模型職業(yè)技能等級證書有一定難度，通過明確BIM畢業(yè)設(shè)計課程標(biāo)準(zhǔn)和任務(wù)書，有助于提高學(xué)生獲得該證書的通過率。本科層次的職業(yè)教育是職業(yè)教育的重要發(fā)展趨勢，對畢業(yè)設(shè)計的要求必將逐漸提高，BIM畢業(yè)設(shè)計培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用建筑工程技術(shù)專業(yè)知識、理論和技能，分析、解決實際問題的能力，采用軟件和新技術(shù)種類眾多，對學(xué)生要求較高，BIM畢業(yè)設(shè)計能較好地對接本科層次畢業(yè)設(shè)計。智能建造的特點(diǎn)是“信息化”和“智能化”，而BIM技術(shù)是智能建造的重要技術(shù)，BIM畢業(yè)設(shè)計在建筑工程技術(shù)專業(yè)的實踐，正是智能建造技術(shù)與建筑工程技術(shù)很好結(jié)合的典范。