“1+X”課證融通的建筑設(shè)備專業(yè)BIM 應(yīng)用能力培養(yǎng)研究

喬曉剛

（浙江建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑設(shè)備學(xué)院，杭州 311231）

2019 年，國務(wù)院印發(fā)了《國家職業(yè)教育改革實(shí)施方案的通知》（國發(fā)〔2019〕4 號(hào)），通知要求在職業(yè)院校、應(yīng)用型本科高校啟動(dòng)“學(xué)歷證書+若干職業(yè)技能等級(jí)證書”制度試點(diǎn)（即“1+X”證書制度試點(diǎn)）工作，建筑信息模型（BIM）職業(yè)技能成為首批試點(diǎn)領(lǐng)域之一。建筑信息模型（BIM）技術(shù)是將工程項(xiàng)目在全壽命周期不同階段的工程信息、過程信息和資源綜合于三維數(shù)字模型，由參與工程的各單位共建和共享，為各專業(yè)的工程設(shè)計(jì)和施工提供相互支持和協(xié)調(diào)，使各過程、各專業(yè)協(xié)同工作，保障工程按時(shí)完成。建筑信息模型（BIM）技術(shù)的普及應(yīng)用正在改變傳統(tǒng)的建筑行業(yè)，成為我國建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要推手。BIM 技術(shù)主要解決水、暖、電、通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)等的碰撞，優(yōu)化管線設(shè)計(jì)、布置，深化設(shè)計(jì)圖紙，為設(shè)備及管線預(yù)留合理的安裝及操作空間，此外也應(yīng)用于施工管理、預(yù)制構(gòu)件加工與安裝和工程量統(tǒng)計(jì)。應(yīng)用BIM技術(shù)可穩(wěn)固，提升工程質(zhì)量。

各校BIM 相關(guān)課程設(shè)置應(yīng)滿足行業(yè)所需BIM 人才所需，應(yīng)包含國內(nèi)外的BIM 技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，并對(duì)原課程進(jìn)行梳理，以建立優(yōu)化的BIM 課程體系。各專業(yè)應(yīng)考慮將自己專業(yè)知識(shí)和BIM 知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)的規(guī)劃和有機(jī)整合，分析貫穿工程設(shè)計(jì)、施工、管理和運(yùn)維的全生命周期中涉及的工作任務(wù)和教學(xué)目標(biāo)，通過開設(shè)BIM 課程或者將BIM 技術(shù)融入到相應(yīng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程或職業(yè)技能課程中，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)具備BIM 技術(shù)應(yīng)用能力的高素質(zhì)技術(shù)技能型人才目標(biāo)。然而，建筑行業(yè)中必不可少的機(jī)電安裝專業(yè)在BIM 技術(shù)教育方面相對(duì)滯后，僅在單獨(dú)課程中融入BIM 內(nèi)容，并未形成完整的課程體系。

因此，研究如何將BIM 技術(shù)有關(guān)內(nèi)容融入建筑設(shè)備專業(yè)人才培養(yǎng)體系，將“1+X”證書必備知識(shí)融入專業(yè)課程體系，可以快速提高學(xué)生BIM 技術(shù)應(yīng)用能力，有助于進(jìn)一步提升專業(yè)方面的綜合素質(zhì)，解決現(xiàn)有校內(nèi)專業(yè)教育中BIM 技術(shù)教學(xué)與專業(yè)課程教學(xué)“兩張皮”的問題。

一、BIM 技術(shù)目前主要的應(yīng)用范圍

設(shè)計(jì)院和專業(yè)建模公司是BIM 各類技術(shù)需求中范圍最廣的一類企業(yè)。這類企業(yè)使用BIM 技術(shù)的原因主要有兩方面，一是業(yè)主要求，二是設(shè)計(jì)院擬通過BIM 技術(shù)提高設(shè)計(jì)效率。設(shè)計(jì)類企業(yè)通常使用BIM 技術(shù)進(jìn)行場(chǎng)地分析、建筑策劃和方案論證等，可以進(jìn)一步完善施工圖設(shè)計(jì)，主要利用BIM 技術(shù)進(jìn)行建模、輸入模型各類信息和建立參數(shù)化族庫等，完成BIM 模型的創(chuàng)建后，利用BIM 模型進(jìn)行節(jié)能分析、圖紙繪制和管線綜合檢查等。

施工企業(yè)使用BIM 模型的工程量、工序和工藝等工程信息資料，進(jìn)行工程量、施工材料、施工人員、施工機(jī)械、資金及管理文件等方面的精細(xì)化管理，從而全面達(dá)到施工招投標(biāo)、采購施工進(jìn)度、施工質(zhì)量和施工成本的管控。

運(yùn)營維護(hù)企業(yè)使用BIM 技術(shù)可以對(duì)設(shè)施設(shè)備等進(jìn)行有效管理。比如，利用三維可視化功能，實(shí)現(xiàn)設(shè)施和設(shè)備的搜索與定位，并可以查詢?cè)O(shè)備的安裝、保養(yǎng)、維修和更換等各類信息。如果將BIM 技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，可以更直觀地對(duì)建筑物設(shè)施和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、實(shí)時(shí)能耗和累計(jì)能耗等進(jìn)行監(jiān)測(cè)與分析，也可以直觀地演示事故緊急處理預(yù)案。

二、BIM 技術(shù)人員的能力要求

現(xiàn)階段對(duì)BIM 技術(shù)專業(yè)人員存在相當(dāng)大的需求缺口，從目前多數(shù)招聘網(wǎng)站對(duì)需求BIM 技術(shù)人員的技術(shù)多為要求有2～3 年BIM 相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，更有部分崗位沒有必須要求應(yīng)聘者有土木建筑或安裝工程類的學(xué)習(xí)或工作經(jīng)歷。從這方面可以顯示出目前對(duì)BIM 技術(shù)相關(guān)人員需求量大，但人才十分緊缺；部分企業(yè)僅要求熟練應(yīng)用BIM 相關(guān)軟件即可上崗，對(duì)土木建筑或安裝專業(yè)知識(shí)不作要求。根據(jù)對(duì)部分企業(yè)的走訪調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在企業(yè)中，即使是具備相關(guān)軟件操作能力的工程師，也存在不少欠缺工程實(shí)務(wù)相關(guān)能力的問題，以致于難以發(fā)揮出BIM 技術(shù)的最大功效，對(duì)于BIM 產(chǎn)業(yè)的深度應(yīng)用也形成較大阻礙。

“1+X”證書中的BIM 證書，分初級(jí)、中級(jí)和高級(jí)三類。分別為BIM 建模、BIM 專業(yè)應(yīng)用和BIM 綜合應(yīng)用與管理。初級(jí)要求掌握BIM 軟件操作和基本BIM 建模方法；中級(jí)要求結(jié)合專業(yè)，應(yīng)用BIM 知識(shí)與技能的能力。高級(jí)要求掌握包括組織編制和控制BIM 技術(shù)應(yīng)用實(shí)施規(guī)劃、綜合組織BIM 技術(shù)多專業(yè)協(xié)同工作、BIM 模型及數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制及多種BIM 軟件集成應(yīng)用等能力，并檢查被考評(píng)者對(duì)BIM 技術(shù)前沿和未來應(yīng)用及潛在價(jià)值的認(rèn)識(shí)能力。

在BIM 建模的過程中，對(duì)設(shè)計(jì)方案和工程圖紙的理解，以及工程師自身具備的工程專業(yè)知識(shí)與能力，是決定能否準(zhǔn)確判斷圖面正確性，又能否確保模型正確性的必要條件；BIM 技術(shù)的許多功能應(yīng)用，是在熟練掌握BIM 技術(shù)應(yīng)用后，為更高效率、更低成本地設(shè)計(jì)、施工時(shí)，才會(huì)體現(xiàn)出BIM 技術(shù)的用途與價(jià)值。因此，BIM 專業(yè)人才應(yīng)該具備較強(qiáng)的工程專業(yè)知識(shí)與能力。工程專業(yè)知識(shí)與能力是指有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和參與工程實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)，并具有解決應(yīng)用問題的能力。

三、培養(yǎng)BIM 應(yīng)用能力的課程體系改革

在建筑設(shè)備專業(yè)常規(guī)課程體系中，可以進(jìn)行BIM相關(guān)技術(shù)學(xué)習(xí)的課程只有建筑BIM 模型和安裝BIM 技術(shù)兩門課程。但是對(duì)BIM 技術(shù)人員的能力要求，不僅僅是一兩門課程學(xué)習(xí)的軟件操作，而是以BIM 技術(shù)應(yīng)用為輔助的專業(yè)知識(shí)體系應(yīng)用。所以，既要培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力還要培養(yǎng)學(xué)生的BIM 應(yīng)用能力，兩者相輔相成，逐步融合，將BIM 能力培養(yǎng)貫穿于專業(yè)教育，循序漸進(jìn)，加強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題和解決實(shí)際問題的能力。融合BIM 技術(shù)應(yīng)用能力的主要專業(yè)課程見表1。通過改革設(shè)計(jì)的課程體系，可以提高學(xué)生有關(guān)BIM 綜合應(yīng)用的能力，也進(jìn)一步提高了學(xué)生的專業(yè)綜合能力，主要體現(xiàn)在以下幾方面。

表1 融合BIM 技術(shù)應(yīng)用能力的主要專業(yè)課程

1.提高三維空間的識(shí)圖能力。三維空間的識(shí)圖能力是BIM 應(yīng)用最基本的能力要求，不論是建模工程師還是BIM 應(yīng)用工程師都需要具備。因此，培養(yǎng)學(xué)生的三維空間想象力是建筑機(jī)電安裝類識(shí)圖教學(xué)的主要任務(wù)之一，也是教學(xué)難點(diǎn)之一。在建筑設(shè)備專業(yè)課程體系中，將建筑概論與識(shí)圖、建筑給排水、制冷與空調(diào)工程技術(shù)、通風(fēng)工程、供熱工程和建筑電氣等課程學(xué)到的專業(yè)知識(shí)，在要求學(xué)生看懂建筑機(jī)電安裝圖紙的基礎(chǔ)上，要求學(xué)生依據(jù)二維CAD 圖紙和相關(guān)規(guī)范，利用Revit 軟件做出有關(guān)課程中的設(shè)備、管線等。學(xué)生通過Revit 軟件翻樣制作三維模型，可以更直觀地看到設(shè)備與管線之間的空間關(guān)系，通過不同的視覺效果加強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，幫助其建立三維空間觀念。在三維識(shí)圖清楚的情況下，反過來可以更好地理解專業(yè)知識(shí)，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，減少了對(duì)三維識(shí)圖的陌生與恐懼，最終提高了專業(yè)各門專業(yè)課程的學(xué)習(xí)效果。

2.提高空間規(guī)劃能力?？臻g規(guī)劃包含兩部分內(nèi)容，一部分是機(jī)電安裝工程施工時(shí)，擬建項(xiàng)目組織施工的主要活動(dòng)區(qū)域的臨時(shí)平面和空間的布置；另一部分是建筑機(jī)電管線排列布置與施工順序。學(xué)生通過管道施工技術(shù)與資料管理、安裝工程施工組織與管理等相關(guān)課程，學(xué)習(xí)對(duì)工程施工區(qū)域所有空間進(jìn)行整體統(tǒng)籌和安排，對(duì)人員、材料和機(jī)械等要素進(jìn)行有效組合和調(diào)配；通過BIM有關(guān)軟件將區(qū)域布置、施工過程直觀表示，掌握在建筑機(jī)電安裝工程施工和設(shè)計(jì)過程中，各專業(yè)管線標(biāo)高的協(xié)調(diào)，局部碰撞的解決，在施工前及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并確定優(yōu)化修改方案。

3.提高施工管理能力。通過管道施工技術(shù)與資料管理、安裝工程施工組織等相關(guān)課程，使學(xué)生掌握在機(jī)電安裝施工過程中，施工管理人員針對(duì)施工內(nèi)容、對(duì)施工場(chǎng)地、施工材料、施工機(jī)械、施工人員和施工方法作適當(dāng)且有效的配置，以減少專業(yè)作業(yè)間時(shí)間和空間的沖突。在機(jī)電安裝施工之前，利用BIM 模型，根據(jù)機(jī)電安裝工程的承包模式和機(jī)電安裝要求謀劃安裝管理方式，理順機(jī)電安裝施工管理過程中各類問題，考慮解決問題的方案并尋找優(yōu)化措施，避免機(jī)電安裝施工管理受到外在因素干擾，保證機(jī)電安裝工程管理的效果，確保施工管理措施在機(jī)電安裝過程中發(fā)揮最大作用。

4.提高施工協(xié)調(diào)能力。通常大型工程具有工程量大、技術(shù)復(fù)雜和參與方多的特點(diǎn)。在施工過程有建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位和施工單位等參與單位，施工總包單位通常將專業(yè)工程分包給很多施工單位。施工過程是各施工參與單位相互信任和相互合作的過程。施工各參與單位之間如果沒有良好的溝通和協(xié)調(diào)，各施工工序和相關(guān)專業(yè)的交叉配合與協(xié)調(diào)不到位，很容易出現(xiàn)結(jié)合部位的返工，直接影響工程的進(jìn)度、質(zhì)量和成本。建筑設(shè)備專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)管道施工技術(shù)與資料管理、安裝工程施工組織等相關(guān)課程中，運(yùn)用Navisworks 軟件在原三維模型基礎(chǔ)上，增加時(shí)間軸，制訂機(jī)電安裝工程四維施工進(jìn)度計(jì)劃，使得在實(shí)際施工前，施工計(jì)劃可以超前可視化的展示。能夠應(yīng)用BIM 的施工模型，對(duì)工程各參與方、各專業(yè)的進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行整合管理，全面、動(dòng)態(tài)地掌握工程進(jìn)度、資源需求以及供貨商生產(chǎn)及配送狀況，找到施工和資源配置中的沖突點(diǎn)，做到事前解決，以確保工期目標(biāo)的達(dá)成。

5.提高資金計(jì)劃編制能力。在安裝工程計(jì)價(jià)和建設(shè)工程造價(jià)管理課程中，學(xué)生運(yùn)用三維算量計(jì)價(jià)軟件，在前段銜接課程建立的BIM 模型基礎(chǔ)上，再增加成本模型的概念，將模型中各類建筑材料、施工工藝和施工部位等進(jìn)行賦值。五維機(jī)電安裝施工仿真。輸入單位構(gòu)件成本，匯總形成帶時(shí)間軸的資金使用需求，使得資金使用計(jì)劃編制更合理、更貼合實(shí)際，從而達(dá)到良好的資金使用效率。

6.提高風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估能力。在安裝工程施工組織、建設(shè)工程造價(jià)管理課程中，引入BIM，對(duì)施工組織實(shí)施、施工方案和施工材料的使用和庫存等都做到精準(zhǔn)，可以做到事前關(guān)注，從而降低技術(shù)和成本風(fēng)險(xiǎn)。

四、教學(xué)實(shí)施

建筑設(shè)備專業(yè)BIM 應(yīng)用能力提升依靠完整的課程教學(xué)體系，自2018 年將BIM 綜合應(yīng)用能力、“1+X”證書考核內(nèi)容融于專業(yè)課程體系各門課程，以機(jī)電安裝專業(yè)知識(shí)體系為基礎(chǔ)，以機(jī)電安裝BIM 技術(shù)綜合應(yīng)用的需求能力為目標(biāo)點(diǎn)，強(qiáng)化BIM 軟件操作能力。人才培養(yǎng)方案課程體系中BIM 方面的能力以“專業(yè)基本能力—專業(yè)BIM 建模能力—BIM 綜合應(yīng)用能力”三步階梯作為建筑設(shè)備BIM 方向能力培養(yǎng)路徑，將BIM 課程內(nèi)容模塊化后融入原有教學(xué)體系。

在課程體系中，各專業(yè)課教師不僅教授學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)相關(guān)知識(shí)，而且引導(dǎo)學(xué)生從相關(guān)課程中深入理解和掌握BIM 技術(shù)應(yīng)用。通過不同課程的學(xué)習(xí)任務(wù)完成從BIM 軟件設(shè)置模板、創(chuàng)建標(biāo)高軸網(wǎng)、創(chuàng)建設(shè)備族、布置設(shè)備和繪制風(fēng)管水管，到模型進(jìn)階利用的工程量計(jì)算、碰撞檢查和管線綜合優(yōu)化，施工進(jìn)度模擬、竣工模型整合和運(yùn)行維護(hù)等BIM 技術(shù)的全過程應(yīng)用。要求學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中根據(jù)課程情形做到設(shè)計(jì)員、施工管理員、建設(shè)單位管理員和設(shè)備運(yùn)維員之間進(jìn)行角色轉(zhuǎn)換，盡可能地利用角色職責(zé)，最大化地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。在大三的頂崗實(shí)習(xí)階段，通過貼近學(xué)生的工程實(shí)例加強(qiáng)學(xué)生在實(shí)際項(xiàng)目中使用BIM 技術(shù)，使學(xué)生可以更深入和更熟練地進(jìn)行BIM 應(yīng)用。遇到難題，通過校內(nèi)外指導(dǎo)老師給予指導(dǎo)，使學(xué)生根據(jù)實(shí)習(xí)崗位的不同，最終完成實(shí)際項(xiàng)目不同方向的BIM 技術(shù)應(yīng)用。建筑設(shè)備專業(yè)2018 級(jí)學(xué)生為首批進(jìn)行BIM 方面人才培養(yǎng)方案改革的年級(jí)，2019 級(jí)學(xué)生又進(jìn)一步細(xì)化了專業(yè)課與BIM 方面的結(jié)合點(diǎn)。2018 和2019 級(jí)學(xué)生的BIM 應(yīng)用能力得到較大地提高，報(bào)考“1+X”證書通過率分別為56.5%和81.2%?！?+X”BIM 證書通過率，如圖1 所示。較2017 級(jí)有了大幅度提升，顯示出專業(yè)課程融入BIM 技術(shù)的成效。

圖1 “1+X”BIM 證書通過率

在提高學(xué)生BIM 技術(shù)應(yīng)用能力的同時(shí)，通過課程互融，學(xué)生對(duì)專業(yè)課程的理解和掌握程度也加深。課程體系改革后，建筑設(shè)備專業(yè)學(xué)生期末主要核心課程的優(yōu)秀率、良好率之和大幅度提高。2017 級(jí)學(xué)生這五門核心課程優(yōu)良率為26%～42%，2018 級(jí)實(shí)行課改后，優(yōu)良率達(dá)到42%～62%，2019 級(jí)的優(yōu)良率更提高到44%～66%，三屆學(xué)生核心課程優(yōu)良率，如圖2 所示。同時(shí)，不及格率也在降低，2017 級(jí)五門課程的不及格率為6%～12%，課程體系改革后，2018 級(jí)不及格率降為2%～6%，到2019級(jí)時(shí)，只有個(gè)別學(xué)生的個(gè)別課程期末成績不及格，如圖3 所示。學(xué)生成績提升后，企業(yè)對(duì)學(xué)生的滿意度相應(yīng)提高，2018 級(jí)畢業(yè)生就業(yè)率達(dá)到100%。2021 年9 月開始實(shí)習(xí)的2019 級(jí)實(shí)習(xí)學(xué)生在2021 年5 月份基本被實(shí)習(xí)單位搶訂，雙方早早簽訂了實(shí)習(xí)協(xié)議。

圖2 核心課程優(yōu)良率

圖3 核心課程不合格率

將BIM 技術(shù)模塊化融入各專業(yè)課程中，就要求涉及到有關(guān)課程的專業(yè)教師也必須提升自身BIM 技術(shù)相關(guān)的應(yīng)用能力。因此，必須要為教師提供繼續(xù)教育或BIM 技術(shù)培訓(xùn)的機(jī)會(huì)，使專業(yè)相關(guān)課程教學(xué)更好適應(yīng)BIM 學(xué)習(xí)需求和行業(yè)發(fā)展。深度的產(chǎn)教融合可以建立學(xué)校與社會(huì)實(shí)際的專業(yè)聯(lián)系，有更多的機(jī)會(huì)讓教師和學(xué)生了解BIM 技術(shù)信息，從而提高BIM 教學(xué)質(zhì)量。

五、結(jié)束語

BIM 技術(shù)不僅限于建成BIM 模型，更重要的是模型在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維等項(xiàng)目全過程的數(shù)字化應(yīng)用。因此在建筑設(shè)備專業(yè)人才培養(yǎng)方案中將BIM 技術(shù)模塊化融于各門專業(yè)課程中，尤其提高BIM 實(shí)踐教學(xué)效果是打好BIM 綜合應(yīng)用能力基礎(chǔ)的重中之重，BIM 綜合應(yīng)用能力的提高也會(huì)提高有關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)效果?？既　?+X”BIM 證書最恰當(dāng)?shù)拇胧┚褪菍⒆C書要求的必備能力融于人才培養(yǎng)方案中。初步能力，主要是BIM 技術(shù)理論和專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)的掌握；待學(xué)生具備BIM 初步建模能力后，結(jié)合專業(yè)課程知識(shí)，開展實(shí)際工程的BIM 技術(shù)綜合應(yīng)用，比如進(jìn)行利用BIM 技術(shù)的碰撞檢查、進(jìn)度模擬和工程量計(jì)算等工程協(xié)同能力。