BIM技術(shù)在民辦本科院校的教學(xué)改革與探討
——以馬鞍山學(xué)院建筑結(jié)構(gòu)方向畢業(yè)設(shè)計(jì)為例

潘隨偉，張宇，陳秀玲，葛根旺，范美玲，任安琪

（馬鞍山學(xué)院，安徽 馬鞍山 243100）

1 民辦本科院校建筑結(jié)構(gòu)方向畢業(yè)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

畢業(yè)設(shè)計(jì)是當(dāng)代大學(xué)生在大學(xué)時(shí)期最后一門(mén)必修實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，也是必不可少的一門(mén)課程，土木工程專業(yè)的設(shè)立至今已有很多年歷史，然而在民辦本科高等院校中土木工程專業(yè)的設(shè)立時(shí)間還不是太久，盡管民辦高校在教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)體系以及基本教學(xué)條件等方面日趨完善，但在一些教學(xué)方法上卻過(guò)于保守。例如大學(xué)里最為重要的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)之一是畢業(yè)設(shè)計(jì)。

畢業(yè)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)方向?qū)W生的大多題目是以某一地區(qū)的實(shí)際工程項(xiàng)目為參照。用現(xiàn)實(shí)工程問(wèn)題來(lái)考查學(xué)生對(duì)問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)和解決能力，同時(shí)也是學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的整理，進(jìn)而綜合性考驗(yàn)學(xué)生的應(yīng)用能力。然而，傳統(tǒng)模式下的民辦院校畢業(yè)論文就存在諸多問(wèn)題。以馬鞍山學(xué)院土建類學(xué)生的畢業(yè)論文為例，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

①畢業(yè)設(shè)計(jì)題目選型單一，基本上是多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)形式較為簡(jiǎn)單。對(duì)于高層、超高層建筑幾乎沒(méi)有，考慮到畢業(yè)論文題型出現(xiàn)這種現(xiàn)象主要是因?yàn)閺?fù)雜結(jié)構(gòu)形式，會(huì)造成大部分學(xué)生無(wú)法完成繁重的手工計(jì)算，這樣就造成畢業(yè)設(shè)計(jì)缺乏實(shí)踐意義，讓所學(xué)知識(shí)得不到充分利用。

②就業(yè)時(shí)間和畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間重合，很多用人單位比較希望學(xué)生能夠盡早上崗實(shí)習(xí)，以滿足企業(yè)發(fā)展需要，造成學(xué)生顧此失彼，對(duì)畢業(yè)論文所需的時(shí)間和精力投入不足，不能按要求完成。有些學(xué)生為了完成畢業(yè)任務(wù)而勉強(qiáng)將就，有些學(xué)生甚至抄襲別人的設(shè)計(jì)，造成畢業(yè)論文失去意義。

2 BIM技術(shù)在本科院校土建類畢業(yè)論文中應(yīng)用研究

自2016年以來(lái)，國(guó)家推出相關(guān)鼓勵(lì)政策，對(duì)BIM技術(shù)的支持和推廣力度不斷加大，高等教育院校開(kāi)始逐步重視BIM技術(shù)的應(yīng)用，部分企業(yè)和單位聯(lián)合成立BIM技術(shù)的科研中心[1]，并在人才培養(yǎng)方案中設(shè)置BIM相關(guān)課程和實(shí)踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)，對(duì)BIM技術(shù)應(yīng)用開(kāi)展研究工作。國(guó)內(nèi)許多學(xué)者也對(duì)BIM技術(shù)在高等教育的應(yīng)用情況和問(wèn)題，提出自己的看法。賀興宏等[2]基于塔里木大學(xué)土木工程專業(yè)教學(xué)中BIM技術(shù)的應(yīng)用情況，提出針對(duì)高等院校土木專業(yè)來(lái)說(shuō)，全力培育BIM技術(shù)人才是社會(huì)發(fā)展必然的結(jié)果，深化BIM技術(shù)在教學(xué)中改革的方式，不僅使學(xué)生的思維與動(dòng)手能力得到提升，而且對(duì)教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)效果也有益處的觀點(diǎn)。楊博等[3]將建筑信息模型技術(shù)應(yīng)用到土木工程專業(yè)的畢業(yè)論文的教學(xué)中，闡述了廣東石油化工學(xué)院土木工程專業(yè)畢設(shè)的應(yīng)用模式與具體改革方式，并獲得較好效果，為更好推廣BIM在普通本科院校的應(yīng)用，提出鼓勵(lì)師生們參與BIM技術(shù)相關(guān)培訓(xùn)和BIM類比賽，以及主動(dòng)參加相關(guān)的實(shí)踐項(xiàng)目，提高BIM技能三點(diǎn)建議。楊光等[4]分析了BIM技術(shù)在土建類畢業(yè)設(shè)計(jì)論文應(yīng)用中存在的主要難點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)模式下土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì)模式進(jìn)行改革，運(yùn)用團(tuán)隊(duì)合作的方式，將理論知識(shí)和BIM類軟件結(jié)合應(yīng)用，并得到理想的成果。王麗麗等[5]綜合國(guó)內(nèi)民辦高等學(xué)校土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)前的現(xiàn)狀，闡述了在全國(guó)較多BIM類競(jìng)賽的背景下，分別從學(xué)校和用人企業(yè)等視角分析建筑信息模型技術(shù)對(duì)土建類學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的影響，并提出了傳統(tǒng)模式下的畢業(yè)設(shè)計(jì)方式已不能較好地符合現(xiàn)代社會(huì)技術(shù)發(fā)展的需求，在土木專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文中引入建筑信息模型技術(shù)的改革措施具有很好的實(shí)踐意義。吳小強(qiáng)等[6]闡述了在國(guó)內(nèi)BIM類競(jìng)賽的促進(jìn)下，結(jié)合土木專業(yè)畢設(shè)，分析怎樣運(yùn)用建筑信息模型技術(shù)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，得出利用建筑信息模型技術(shù)和傳統(tǒng)的人工計(jì)算方式相結(jié)合，不僅學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性得到了提高，而且提升了畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)論的質(zhì)量。何夕平等[7]指導(dǎo)學(xué)生利用BlM技術(shù)完成施工類畢業(yè)設(shè)計(jì)，采用組織學(xué)生成立小組，分配各自工作，合理安排施工類畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)程，指導(dǎo)成員個(gè)人學(xué)習(xí)和集中學(xué)習(xí)相結(jié)合，加強(qiáng)對(duì)畢設(shè)過(guò)程督促、檢查與指導(dǎo)，獲得較好成效。

3 馬鞍山學(xué)院關(guān)于BIM技術(shù)在土建類專業(yè)畢設(shè)的探究

為更好地符合建筑行業(yè)和社會(huì)對(duì)土建類人才的需要，在國(guó)內(nèi)BIM競(jìng)賽的背景下，馬鞍山學(xué)院建筑工程院本著“以賽促學(xué)、以賽促教”的理念，鼓勵(lì)學(xué)生積極參加各種BIM類比賽，使其對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)一步學(xué)習(xí)、掌握。同時(shí)在教學(xué)和實(shí)踐應(yīng)用上將BIM技術(shù)融入教學(xué)課程中，展開(kāi)相關(guān)研究工作，在人才培養(yǎng)方案中設(shè)置了BIM相關(guān)課程和實(shí)踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)。馬鞍山學(xué)院自2018級(jí)學(xué)生開(kāi)始在土建類專業(yè)人才的培養(yǎng)方案中陸續(xù)增加“BIM技術(shù)應(yīng)用”“BIM技術(shù)參數(shù)化建模基礎(chǔ)”和“建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件實(shí)訓(xùn)”等課程，并積極組織學(xué)生參加省級(jí)、國(guó)家級(jí)BIM類比賽；2020年申報(bào)成功“1+X”BIM職業(yè)技能等級(jí)證書(shū)制度試點(diǎn)，積極開(kāi)展基于BIM的專業(yè)技能培訓(xùn)與競(jìng)賽，學(xué)院建立BIM綜合實(shí)訓(xùn)室、成立BIM教學(xué)團(tuán)隊(duì)，在土木工程專業(yè)的畢設(shè)課題中加入BIM技術(shù)，將建筑信息模型技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)土木工程畢設(shè)的方式完成畢業(yè)論文，取得了較好成果。

3.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的形式與內(nèi)容

土木工程專業(yè)房屋建筑方向的畢業(yè)設(shè)計(jì)主要任務(wù)是建筑物的建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)計(jì)算這兩項(xiàng)工作，而且要求學(xué)生完成建筑施工圖與結(jié)構(gòu)施工圖的繪制工作，并完成計(jì)算書(shū)。畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容不僅符合學(xué)校教學(xué)大綱的有關(guān)基本要求，而且還要具有一定可行性，最后利用建筑信息模型技術(shù)的畢設(shè)內(nèi)容要具有明確成果輸出，著重表現(xiàn)建筑信息模型技術(shù)在畢設(shè)中的成果。

3.2 利用BIM技術(shù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐

3.2.1 房屋的建筑設(shè)計(jì)

根據(jù)任務(wù)書(shū)要求編寫(xiě)土建工程部分的設(shè)計(jì)總說(shuō)明，通過(guò)BIM類軟件（例如Revit軟件等）設(shè)計(jì)建筑物，并完成建筑模型，利用相關(guān)軟件（例如Revit軟件等）的自動(dòng)成圖功能輸出各樓層的建筑平面圖、立面圖、相關(guān)剖面圖及三維模型視圖等內(nèi)容。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，鼓勵(lì)學(xué)生依據(jù)相關(guān)專業(yè)理論知識(shí)與規(guī)范要求，采取CAD繪圖軟件對(duì)BIM類軟件輸出的圖紙加以修改和完善，然后補(bǔ)充建筑設(shè)計(jì)總說(shuō)明，最終形成一套完整的建筑施工圖紙。

3.2.2 房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)任務(wù)書(shū)中的建筑方案進(jìn)行房屋的結(jié)構(gòu)布置，利用BIM正向設(shè)計(jì)類軟件（例如：廣廈結(jié)構(gòu)CAD或者PKPM等軟件）建立相應(yīng)的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，并通過(guò)BIM軟件的自動(dòng)成圖功能輸出各樓層的結(jié)構(gòu)施工圖，運(yùn)用CAD軟件對(duì)BIM軟件輸出的圖紙進(jìn)行修改和完善，添加規(guī)范要求標(biāo)注，標(biāo)注主要構(gòu)件（例如梁、柱等）的截面尺寸和定位尺寸，形成一套完整的結(jié)構(gòu)施工圖。

3.2.3 結(jié)構(gòu)計(jì)算

運(yùn)用建筑信息模型關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析軟件（例如廣廈結(jié)構(gòu)CAD或者PKPM等軟件）對(duì)建筑結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行計(jì)算。按照土木工程房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，整合BIM類軟件輸出的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)計(jì)算內(nèi)容，形成傳統(tǒng)模式下的畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)。

3.2.4 畢業(yè)答辯

運(yùn)用BIM技術(shù)完成畢設(shè)的同學(xué)，需要制作PPT對(duì)畢設(shè)成果進(jìn)行匯報(bào)，由指導(dǎo)老師及校外導(dǎo)師組成答辯小組，依據(jù)該生的平時(shí)表現(xiàn)，指導(dǎo)老師和評(píng)閱老師對(duì)其畢設(shè)作品給出分?jǐn)?shù)，加上最后現(xiàn)場(chǎng)答辯情況，綜合給出每位同學(xué)的最終成績(jī)。

4 結(jié)語(yǔ)

運(yùn)用BIM技術(shù)完成土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)，雖然在過(guò)程中遇到了很多問(wèn)題和困難，但是通過(guò)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和專業(yè)老師指導(dǎo)，基本完滿完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。近年來(lái)馬鞍山學(xué)院土建類專業(yè)通過(guò)BIM軟件指導(dǎo)學(xué)生畢設(shè)之后，主要收獲有以下幾個(gè)方面。

①學(xué)生通過(guò)這次BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)，一方面，不僅提高學(xué)習(xí)興趣，而且讓學(xué)生所學(xué)專業(yè)知識(shí)能夠得到鞏固，將大學(xué)所學(xué)的理論知識(shí)與專業(yè)軟件相結(jié)合，為未來(lái)的實(shí)際工作中學(xué)習(xí)和掌握類似軟件夯實(shí)基礎(chǔ)；另一方面，提升了畢設(shè)的質(zhì)量，提高畢業(yè)生解決工程問(wèn)題的實(shí)踐能力，讓學(xué)生真真切切地學(xué)到知識(shí)，培養(yǎng)和訓(xùn)練了實(shí)踐技能，為未來(lái)從事的工作崗位奠定基礎(chǔ)。

②在土建類畢設(shè)中，增加BIM技術(shù)對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的改革，將傳統(tǒng)模式下的問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化，減少了指導(dǎo)老師的工作量，提高了學(xué)生和老師的工作效率，指導(dǎo)老師能夠從BIM軟件中檢查學(xué)生畢設(shè)，更加準(zhǔn)確地指出學(xué)生畢設(shè)的失誤，然后給予指導(dǎo)。對(duì)于指導(dǎo)老師來(lái)說(shuō)，也可以在指導(dǎo)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中提高自身的水平，尤其是針對(duì)學(xué)生在運(yùn)用BIM軟件過(guò)程中遇到的一些問(wèn)題，可以針對(duì)性地研究。不過(guò)房屋的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不如全專業(yè)設(shè)計(jì)。在每小組畢業(yè)設(shè)計(jì)初始階段，通過(guò)多專業(yè)（例如：土木、建環(huán)、給排水、工程造價(jià)等專業(yè)）合作完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，以獲得更豐富的設(shè)計(jì)成果。后期，課題組會(huì)嘗試將土木、給排水、建環(huán)、造價(jià)等跨專業(yè)組合，來(lái)完成BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)，為國(guó)家和社會(huì)培養(yǎng)出合格的工程師。