基于BIM技術(shù)的工程造價(jià)課程信息化案例教學(xué)分析

朱余佳，童進(jìn) （安徽審計(jì)職業(yè)學(xué)院工程管理系，安徽 合肥 230601）

1 引言

隨著“中國(guó)建造2035”戰(zhàn)略的推進(jìn)，以數(shù)字建造為核心的“綠色建造”和“智慧建造”引領(lǐng)了未來(lái)建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型和升級(jí)，促進(jìn)了建筑信息化技術(shù)在我國(guó)建筑業(yè)不斷普及。BIM 技術(shù)，即建筑信息模型技術(shù)[1]，是在CAD 等二維技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的多維模型信息集成技術(shù)，可以數(shù)字化承載建筑工程的物理特征和功能信息，并能將建造模型和各項(xiàng)數(shù)據(jù)可視化表達(dá)。BIM 技術(shù)以軟件應(yīng)用為依托，在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域，目前最主流的三家BIM 軟件開(kāi)發(fā)公司是Autodesk 公司、Bentley 公司和Graphisoft公司[2]，其中Autodesk 公司開(kāi)發(fā)的Revit和Navisworks 等軟件是我國(guó)應(yīng)用較廣的BIM建模軟件。

由于BIM 技術(shù)具有信息化、可視化、集成化等特點(diǎn)，可極大減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、提升施工質(zhì)量、減少資源的浪費(fèi)、節(jié)約建造成本。BIM 技術(shù)將為建筑業(yè)帶來(lái)全方位轉(zhuǎn)變與優(yōu)化，它也被稱為建筑行業(yè)的第二次革命[3]。本文以國(guó)內(nèi)外BIM應(yīng)用現(xiàn)狀和工程造價(jià)專業(yè)課程教學(xué)現(xiàn)狀為研究背景，研究BIM 技術(shù)在工程造價(jià)專業(yè)課程信息化案例教學(xué)中的具體應(yīng)用，以信息化的教學(xué)手段促進(jìn)人才培養(yǎng)的高質(zhì)量發(fā)展。

2 國(guó)內(nèi)外BIM應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外BIM應(yīng)用現(xiàn)狀

BIM 的概念由美國(guó)率先提出。2002 年，Autodesk 公司首次推廣BIM技術(shù)，到2012 年，美國(guó)已有71%的工程項(xiàng)目在設(shè)計(jì)或施工中使用了BIM 技術(shù)，這就意味著B(niǎo)IM 技術(shù)在美國(guó)工程項(xiàng)目上的應(yīng)用已成為主流。歐洲有Tekla、Graphisoft、Solibri 等大型建筑信息化軟件廠商，BIM 技術(shù)的推廣和應(yīng)用都很成功。澳大利亞2012 年頒布了《國(guó)家BIM行動(dòng)方案》，目前已全方位開(kāi)展BIM 應(yīng)用。日本的信息集成化程度很高，基本實(shí)現(xiàn)了從方案規(guī)劃到運(yùn)維全過(guò)程應(yīng)用BIM 技術(shù)[4]。新加坡要求所有新建的政府投資項(xiàng)目都必須建立BIM 模型。阿聯(lián)酋也一直致力于BIM 技術(shù)的強(qiáng)制應(yīng)用，任何10 層以上的新建項(xiàng)目都必須用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工[5]。

2.2 國(guó)內(nèi)BIM應(yīng)用現(xiàn)狀

近年來(lái)，我國(guó)一直在推動(dòng)BIM 技術(shù)的普及。很多一線城市的大中型項(xiàng)目在設(shè)計(jì)階段都應(yīng)用了BIM 技術(shù)，比如國(guó)家體育館“鳥(niǎo)巢”、國(guó)家游泳中心“水立方”、上海中心大廈、上海迪士尼等。沿海發(fā)達(dá)省份應(yīng)用BIM 技術(shù)的大中型項(xiàng)目也比較多，比如東莞厚街體育館、杭州西溪會(huì)館、福建國(guó)資大廈等[6]。

在我國(guó)內(nèi)陸地區(qū)，以安徽省為例，有不少于60 家BIM 咨詢機(jī)構(gòu)。安徽省建筑設(shè)計(jì)研究總院、馬鋼集團(tuán)設(shè)計(jì)研究院、安徽地平線建筑設(shè)計(jì)有限公司等設(shè)計(jì)單位都配有專業(yè)從事BIM 咨詢的團(tuán)隊(duì)，中國(guó)建筑集團(tuán)、中鐵四局集團(tuán)、安徽建工集團(tuán)等施工單位也配有BIM 應(yīng)用團(tuán)隊(duì)。建筑企業(yè)對(duì)BIM 技能人員需求量越來(lái)越大，這也給工程造價(jià)專業(yè)的人才培養(yǎng)提出了新的要求，需要在課程建設(shè)中融入更多的BIM 技術(shù)，以應(yīng)對(duì)建筑信息化日益發(fā)展的要求。

3 工程造價(jià)專業(yè)課程教學(xué)現(xiàn)狀

3.1 教學(xué)理念較為落后

很多工程造價(jià)專業(yè)教師在教學(xué)過(guò)程中依舊還是以傳統(tǒng)教學(xué)理念為主。比如經(jīng)常用一些圖片或者圖紙作為教學(xué)資源，學(xué)生的感官體驗(yàn)不明顯，三維立體的認(rèn)識(shí)建立不起來(lái)，久而久之也就提不起興趣。如今各行各業(yè)都步入信息化時(shí)代，教師也需要做出相應(yīng)的改變。結(jié)合實(shí)際工程案例使用BIM 技術(shù)可以構(gòu)建合適的模型，將實(shí)際案例模型作為教學(xué)資源運(yùn)用于日常教學(xué)中去，能很好地解決這一問(wèn)題。

3.2 實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)達(dá)不到預(yù)期效果

工程造價(jià)是一個(gè)非常講究實(shí)踐性操作的專業(yè)，專業(yè)課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)和理論教學(xué)同等重要。學(xué)生只有掌握了實(shí)踐性操作，才能更好地適應(yīng)就業(yè)環(huán)境。絕大多數(shù)高職院校都會(huì)安排比較多的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)課程，通過(guò)實(shí)踐加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和技能的掌握。不過(guò)很多院校在開(kāi)展實(shí)訓(xùn)課程的時(shí)候也面臨了很多現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，比如在“建筑工程計(jì)量與計(jì)價(jià)”課程實(shí)訓(xùn)中，指導(dǎo)教師讓學(xué)生結(jié)合二維圖紙計(jì)算各分部分項(xiàng)工程量，學(xué)生對(duì)于圖紙中的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)還是不夠了解，因而對(duì)工程量計(jì)算規(guī)則也很難掌握得全面。而且很多院校實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)硬件條件受限，缺乏工法樓之類的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所，很多學(xué)生對(duì)于實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的理解仍舊停留在書(shū)本中。

4 基于BIM技術(shù)的案例教學(xué)法在工程造價(jià)信息化課程建設(shè)中的應(yīng)用

高職院校工程造價(jià)專業(yè)為適應(yīng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，需要以服務(wù)就業(yè)和創(chuàng)業(yè)能力為導(dǎo)向，推動(dòng)專業(yè)設(shè)置與產(chǎn)業(yè)需求對(duì)接、課程內(nèi)容與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接、教學(xué)過(guò)程與生產(chǎn)過(guò)程對(duì)接、畢業(yè)證書(shū)與資格證書(shū)對(duì)接、職業(yè)教育與終身學(xué)習(xí)對(duì)接?；贐IM 技術(shù)案例教學(xué)法的應(yīng)用，很大程度上為實(shí)現(xiàn)工程造價(jià)人才培養(yǎng)需求提供了幫助。除了常規(guī)的算量計(jì)價(jià)以外，在日常教學(xué)中運(yùn)用BIM 技術(shù)的案例教學(xué)法能幫助學(xué)生提高識(shí)圖能力、碰撞分析能力和日照分析能力，并能為教師進(jìn)行可視化演示提供方便，使學(xué)生能充分適應(yīng)各種不同工作化場(chǎng)景的需求。

4.1 復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的識(shí)圖能力

工程造價(jià)專業(yè)對(duì)于人才培養(yǎng)的一個(gè)最基本的要求就是能夠有效地識(shí)圖，建筑信息化很大程度上就是幫助學(xué)生能夠利用BIM 技術(shù)精準(zhǔn)地識(shí)別建筑、結(jié)構(gòu)和設(shè)備施工圖。學(xué)生對(duì)施工圖上有些構(gòu)造理解起來(lái)比較困難，BIM 模型富有立體感，能夠讓學(xué)生更加直觀明確地理解施工圖，實(shí)現(xiàn)二維平面到三維立體模型的有效轉(zhuǎn)化。圖1（a）是飄窗節(jié)點(diǎn)詳圖，學(xué)生從二維圖紙上很難想象飄窗的具體形狀以及標(biāo)高位置，授課教師可以運(yùn)用BIM 技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)建模，飄窗的每個(gè)構(gòu)件就一目了然。

圖1 某案例工程飄窗節(jié)點(diǎn)詳圖和三維模型

4.2 碰撞分析能力

現(xiàn)階段對(duì)工程造價(jià)從業(yè)人員的業(yè)務(wù)要求越來(lái)越高，比如在施工圖預(yù)算中遇到設(shè)計(jì)圖紙本身存在的問(wèn)題時(shí)，需要會(huì)同業(yè)主單位和設(shè)計(jì)院，對(duì)二維圖紙出現(xiàn)的碰撞問(wèn)題進(jìn)行修改和調(diào)整。但是現(xiàn)在的建筑項(xiàng)目圖紙更加復(fù)雜，單純依靠設(shè)計(jì)人員從二維圖紙上審查容易出現(xiàn)錯(cuò)誤和遺漏。教師可以結(jié)合具體案例，利用BIM 建模軟件Revit 和項(xiàng)目審核軟件Navisworks 進(jìn)行碰撞檢查，逐一篩查不同專業(yè)間以及同專業(yè)不同構(gòu)件間的碰撞情況，方便直觀生成碰撞報(bào)告及其三維情況，根據(jù)碰撞檢查情況及時(shí)進(jìn)行反饋[7]。

此外，通過(guò)三維模型還能發(fā)現(xiàn)二維圖紙中存在的錯(cuò)項(xiàng)、漏項(xiàng)及不同圖紙間存在相互矛盾等問(wèn)題，提交問(wèn)題報(bào)告交付業(yè)主或施工單位，及時(shí)解決施工中遇到的問(wèn)題，避免工期延誤和返工，有效節(jié)約成本。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，不僅提升了自身的信息化水平，也提高了全過(guò)程為甲方服務(wù)的質(zhì)量，更能適應(yīng)今后的工作環(huán)境。

4.3 日照分析能力

未來(lái)工程造價(jià)專業(yè)的發(fā)展方向是給業(yè)主提供全過(guò)程的咨詢服務(wù)，而綠色建筑就是目前所倡導(dǎo)的建筑業(yè)發(fā)展的新方向，日照分析作為綠色建筑設(shè)計(jì)的重要組成部分，有非常重要的作用。教師可以結(jié)合某案例工程通過(guò)使用Revit和Fuzor軟件進(jìn)行日照分析，分別考量?jī)蓷澣狗康牟晒猓謩e模擬冬至日11 點(diǎn)（圖2）和15 點(diǎn)（圖3）的采光情況，推測(cè)西裙房采光時(shí)間可能不充足。教師可以結(jié)合案例，強(qiáng)調(diào)工程造價(jià)專業(yè)畢業(yè)生不僅要學(xué)會(huì)算量計(jì)價(jià)，也要學(xué)會(huì)給業(yè)主提供合理化建議，以達(dá)到節(jié)能節(jié)材和提升功能的目的，避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

圖2 冬至日11點(diǎn)的日照情況

圖3 冬至日15點(diǎn)的日照情況

4.4 教師進(jìn)行可視化演示

很多工程造價(jià)專業(yè)學(xué)生對(duì)建筑模型的理解比較抽象，教師可以結(jié)合某一具體案例工程的BIM 模型，生成虛擬仿真情況下的動(dòng)態(tài)漫游，為教學(xué)工作提供大量可視化素材。在很多高職院校缺乏實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地設(shè)施和無(wú)法大規(guī)模組織學(xué)生去工地實(shí)訓(xùn)的情況下，基于BIM 技術(shù)的可視化演示，為學(xué)生增強(qiáng)認(rèn)知開(kāi)辟了一條捷徑。

5 BIM資源庫(kù)建設(shè)和課程教學(xué)模式優(yōu)化

隨著我國(guó)BIM 技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，企業(yè)對(duì)掌握BIM 技術(shù)的人才需求也越來(lái)越多，高職院校工程造價(jià)專業(yè)教師對(duì)BIM 技術(shù)應(yīng)用能力直接影響著課堂信息化教學(xué)效果，也影響著學(xué)生對(duì)BIM 技術(shù)的應(yīng)用水平。這就要求專業(yè)教師不僅要掌握課程的理論知識(shí)，也要掌握BIM 技術(shù)的使用方法，將BIM 技術(shù)融入到課程教學(xué)和教學(xué)資源建設(shè)中去。因此，全面提升教師的教學(xué)能力和BIM 相關(guān)軟件的應(yīng)用能力是課程信息化案例教學(xué)的根本保證。

其次，高職院校應(yīng)建立一套完整的、符合學(xué)情分析的BIM 培訓(xùn)案例資源庫(kù)。一套完整的BIM 培訓(xùn)案例資源庫(kù)應(yīng)包含實(shí)際工程案例圖紙、BIM 模型、課件等教學(xué)資源，這些教學(xué)資源按照來(lái)源可以分為外部資源和內(nèi)部資源[8]，其中由教師根據(jù)自身理論與實(shí)踐創(chuàng)作的教學(xué)資源是內(nèi)部資源；教師根據(jù)實(shí)際工程設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行建模，或者直接參考引用他人創(chuàng)建的BIM 模型等資源，使之服務(wù)于課程教學(xué)的資源屬于外部資源。無(wú)論是內(nèi)部資源還是外部資源，都需要教師進(jìn)行有效組織和串聯(lián)處理，而且需要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新教學(xué)資源。

工程造價(jià)專業(yè)的人才培養(yǎng)和課程體系的安排應(yīng)循序漸進(jìn)、由淺入深。為了優(yōu)化課程教學(xué)體系，更好地融入BIM 技術(shù)，具體可將BIM 案例教學(xué)法分為三個(gè)階段融入到整個(gè)課程體系教學(xué)之中。

第一階段在大學(xué)一年級(jí)開(kāi)設(shè)“BIM建模基礎(chǔ)”課程，采用單一授課模式。只安排信息化理論和實(shí)踐教學(xué)，這一階段進(jìn)行單獨(dú)授課使信息化教學(xué)更有針對(duì)性，可以安排對(duì)BIM 應(yīng)用能力掌握較好的教師進(jìn)行授課，教學(xué)難度較小，也有利于學(xué)生初步掌握BIM 相關(guān)理論知識(shí)和常規(guī)建模技能。

第二階段在大一下學(xué)期和大二、大三各專業(yè)課開(kāi)設(shè)過(guò)程中，采用交互式的授課模式。將BIM 技術(shù)安排到相關(guān)專業(yè)課的教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行輔助教學(xué)和專題學(xué)習(xí)，專業(yè)課教師引用或構(gòu)建BIM 模型等資源，可培養(yǎng)學(xué)生的識(shí)圖能力和空間立體感，有效提升教學(xué)效果，這也要求專業(yè)課教師都能掌握一部分建筑信息化技術(shù)和應(yīng)用能力。

第三階段應(yīng)用在畢業(yè)設(shè)計(jì)或崗位實(shí)習(xí)中，采用多課程的聯(lián)合培養(yǎng)模式。教師可以通過(guò)構(gòu)建一整套BIM 模型，進(jìn)行算量計(jì)價(jià)、場(chǎng)地布置、碰撞檢查、日照分析、機(jī)電深化設(shè)計(jì)、施工可視化模擬等不同課程內(nèi)容的聯(lián)合培養(yǎng)，讓學(xué)生通過(guò)BIM 案例模型獲取各類不同專業(yè)的知識(shí)，并將其整合在一起，避免不同課程之間“各自為政”的現(xiàn)象發(fā)生。這對(duì)教師的信息化綜合應(yīng)用能力也提出了挑戰(zhàn)，需要組建教師團(tuán)隊(duì)共同完成指導(dǎo)任務(wù)。

6 結(jié)束語(yǔ)

BIM 技術(shù)作為一項(xiàng)新技術(shù)，具有信息化、可視化、集成化等特點(diǎn)。近年來(lái)，隨著政府的推廣應(yīng)用，BIM 技術(shù)已滲透到建筑業(yè)的每個(gè)角落。作為把全過(guò)程咨詢服務(wù)技能培養(yǎng)作為主要目標(biāo)的工程造價(jià)專業(yè)來(lái)說(shuō)，深入探究基于BIM 技術(shù)的案例教學(xué)法在日常教學(xué)和實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用，除了實(shí)現(xiàn)算量計(jì)價(jià)的基本功能之外，還能幫助學(xué)生提高對(duì)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的識(shí)圖、日照分析、碰撞檢查等綜合能力，同時(shí)有助于教師將抽象的知識(shí)形象化，將二維的圖紙立體化，并能進(jìn)行虛擬仿真和動(dòng)態(tài)漫游，解決了實(shí)訓(xùn)資源不充足的問(wèn)題。這樣，不僅能有效地提高課堂教學(xué)效率，使教學(xué)過(guò)程和工作過(guò)程無(wú)縫對(duì)接，更能幫助學(xué)生提升全過(guò)程咨詢服務(wù)能力，為高校培養(yǎng)更多高水平技術(shù)技能型工程造價(jià)人才提供了可靠保證。