BIM技術(shù)在建筑類專業(yè)教學(xué)改革中的應(yīng)用研究

張啟照，張景威，焦艷菲

(1.鄭州財(cái)經(jīng)學(xué)院 土木工程學(xué)院，河南 鄭州 450044；2.鄭州辰維科技股份有限公司，河南 鄭州 450001；3.河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450064)

0 前 言

BIM技術(shù)是通過(guò)數(shù)字化手段建立虛擬建筑，是最先進(jìn)的三維數(shù)字模型，有助于建筑師對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維管理。2018年，各地政策出臺(tái)指導(dǎo)意見(jiàn)，推動(dòng)BIM技術(shù)進(jìn)一步應(yīng)用、普及。隨著B(niǎo)IM技術(shù)的發(fā)展，21世紀(jì)必是“BIM時(shí)代”，對(duì)高校既是挑戰(zhàn)更是機(jī)遇。跟上時(shí)代的潮流，培養(yǎng)社會(huì)所需的BIM技術(shù)人才，提高學(xué)校知名度，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力，各高校有必要對(duì)現(xiàn)行的教學(xué)模式進(jìn)行改革，依托現(xiàn)有專業(yè)體系合理增設(shè)相應(yīng)的BIM技術(shù)課程在高校教學(xué)中，正符合社會(huì)對(duì)BIM人才匱乏與需求，高校作為BIM技術(shù)人才培養(yǎng)的前沿，理應(yīng)順應(yīng)時(shí)代潮流，為社會(huì)培養(yǎng)BIM人才做出貢獻(xiàn)。但目前BIM技術(shù)人才匱乏是阻礙建筑行業(yè)發(fā)展的原因之一，作為培養(yǎng)建筑生產(chǎn)一線高技能人才的高校，是解決BIM技術(shù)人才短缺問(wèn)題的源頭，建筑類專業(yè)如何加快BIM技術(shù)課程的教學(xué)改革和建設(shè)，已經(jīng)刻不容緩。本文主要從以下幾個(gè)方面來(lái)探討B(tài)IM技術(shù)在建筑類專業(yè)的教學(xué)改革和建設(shè)。

1 BIM課程教學(xué)目標(biāo)方面的改革

1)將BIM課程與建筑專業(yè)的教學(xué)目標(biāo)相結(jié)合，引入BIM的定義和內(nèi)容，通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，了解BIM在建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)、應(yīng)用以及BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目中的重要性。

2)熟悉BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，3D建模；掌握BIM技術(shù)在建筑施工、管理過(guò)程中的應(yīng)用，包括通過(guò)BIM建模如何實(shí)現(xiàn)虛擬施工和模擬工程管理，以及如何進(jìn)行空間沖突上的管理、進(jìn)度管理和成本管理等。

3)熟悉BIM技術(shù)軟件的使用，Revit、ArchiCAD等。

4)通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，加強(qiáng)對(duì)工程項(xiàng)目周期過(guò)程、管理任務(wù)的理解，能更好地理解技術(shù)和經(jīng)濟(jì)，以及管理等方面的知識(shí)。

5)通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，會(huì)用BIM技術(shù)完成課程大作業(yè)、跨專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)，以此來(lái)提高BIM技術(shù)的綜合知識(shí)以及應(yīng)用能力、解決問(wèn)題能力、協(xié)同工作能力，提高學(xué)生社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力。

2 BIM課程設(shè)置內(nèi)容方面的改革

結(jié)合建筑類專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、建筑信息化發(fā)展的需求，在課程設(shè)置內(nèi)容上進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭h減、調(diào)整、融合，在最大程度上為BIM課程的開(kāi)展提供有效的條件。通過(guò)BIM技術(shù)課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生了解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、熟悉理論知識(shí)原理、會(huì)識(shí)讀施工圖、熟悉建筑施工技術(shù)、組織設(shè)計(jì)，掌握BIM技術(shù)課程理論知識(shí)的系統(tǒng)性、學(xué)科性，強(qiáng)化對(duì)學(xué)生BIM技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用能力的培養(yǎng)[1]。提高學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的認(rèn)知，并在最大程度上提高學(xué)生對(duì)BIM技術(shù)在建筑信息化時(shí)代所帶來(lái)的數(shù)字化認(rèn)知，以此能達(dá)到適應(yīng)工程實(shí)際的需要。

把BIM課程設(shè)置成選修課還是必修課，要慎重考慮。原則上是，對(duì)在現(xiàn)有的專業(yè)課程中植入BIM知識(shí)的內(nèi)容，不改變?cè)n程是選修課或必修課的性質(zhì)。對(duì)新開(kāi)設(shè)的獨(dú)立BIM技術(shù)課程，要突出培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用的能力，特別是BIM軟件的應(yīng)用，或設(shè)計(jì)類的相關(guān)課程，應(yīng)該設(shè)置成選修課。

3 BIM課程的教學(xué)方法、手段方面的改革

采取多樣化的教學(xué)手段和方法將BIM技術(shù)與實(shí)際工程、實(shí)際生活相聯(lián)系，使枯燥的知識(shí)變得盡量看得見(jiàn)、摸得著、感受得到，這樣才能幫助學(xué)生較好地掌握BIM技術(shù)復(fù)雜的知識(shí)。

結(jié)合我院學(xué)生的實(shí)際情況，建筑類專業(yè)很多學(xué)生文、理兼收，這就勢(shì)必出現(xiàn)文科學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程時(shí)有一定的難度。另外也有一些理科的學(xué)生基礎(chǔ)較差，學(xué)習(xí)時(shí)也有一定的欠缺。傳統(tǒng)的教學(xué)方法已在現(xiàn)在的教學(xué)中露出弊端，教育改革，教學(xué)方法創(chuàng)新，如何讓學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)，勝任未來(lái)的工作等問(wèn)題已經(jīng)擺在我們面前。

課程的教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容要通過(guò)教學(xué)方法、手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。面對(duì)建筑業(yè)的現(xiàn)代化、智能化和知識(shí)總量的增加，又加上BIM這一新的概念，這要求教師要提高效率，以盡可能少的時(shí)間傳授盡可能多的知識(shí)。為此，就要進(jìn)行教學(xué)方法和手段的改革。

3.1 BIM課程教學(xué)組織形式

1)BIM課堂教學(xué)組織形式。BIM的課堂組織形式也就是傳統(tǒng)的教學(xué)方法。教學(xué)的主要內(nèi)容包括：BIM的概述、BIM基本模型參數(shù)、3D設(shè)計(jì)模型、建筑信息、4D進(jìn)度計(jì)劃、工程量計(jì)算、5D工程造價(jià)管理等。通過(guò)課堂組織教學(xué)形式，主要是讓學(xué)生了解BIM基本知識(shí)、熟悉BIM的基本工具、使用方法，了解“怎么學(xué)習(xí)BIM”[2]。

2)BIM試驗(yàn)教學(xué)組織形式。BIM是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)，強(qiáng)調(diào)知識(shí)的應(yīng)用，而試驗(yàn)教學(xué)就是一種有效的教學(xué)組織形式。在BIM教學(xué)過(guò)程中，對(duì)比較重要的知識(shí)點(diǎn)，都應(yīng)該設(shè)置相應(yīng)的試驗(yàn)內(nèi)容，讓學(xué)生用BIM技術(shù)來(lái)解決實(shí)際的工程問(wèn)題。BIM的試驗(yàn)教學(xué)主要包括：基于BIM的招投標(biāo)控制、基于BIM的優(yōu)化設(shè)計(jì)、基于BIM的進(jìn)度管理、基于BIM的運(yùn)行維護(hù)、施工模擬、碰撞檢查、可視化設(shè)備管理等。另外，還可以通過(guò)設(shè)置BIM+課程設(shè)計(jì)或跨專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)，來(lái)提高BIM試驗(yàn)教學(xué)的效果。BIM試驗(yàn)教學(xué)組織形式，主要目標(biāo)是讓學(xué)生鞏固課堂理論教學(xué)中講授的基本知識(shí)，了解“怎么應(yīng)用BIM”。

3)聘請(qǐng)BIM行業(yè)專家講座的教學(xué)組織形式。擁有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的BIM行業(yè)專家，能夠?yàn)榻ㄖI(yè)的BIM技術(shù)教學(xué)提供新的視角、補(bǔ)充新鮮血液、新知識(shí)。這部分課堂組織主要是聘請(qǐng)企業(yè)優(yōu)秀專家走進(jìn)校園，為師生帶來(lái)建筑行業(yè)BIM技術(shù)發(fā)展前沿、基于BIM的虛擬施工等講座的方式，讓學(xué)生了解BIM技術(shù)在工程實(shí)踐的應(yīng)用問(wèn)題、BIM技術(shù)給建筑行業(yè)帶來(lái)的巨變和沖擊等，來(lái)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)BIM技術(shù)，如何應(yīng)用BIM的興趣，使學(xué)生進(jìn)一步明確學(xué)習(xí)BIM課程的目標(biāo)，了解“為什么學(xué)習(xí)BIM”。

3.2 激勵(lì)教師，實(shí)現(xiàn)“講出來(lái)”與“聽(tīng)進(jìn)去”的統(tǒng)一

實(shí)行教學(xué)模式的創(chuàng)新是進(jìn)一步深化基于BIM技術(shù)在建筑類專業(yè)教學(xué)改革的總?cè)蝿?wù)，創(chuàng)新教學(xué)模式的關(guān)鍵主要在于處理好教師主導(dǎo)和學(xué)生互動(dòng)的關(guān)系[3]。激勵(lì)教師根據(jù)不同的課程、不同的教學(xué)內(nèi)容安排，采用靈活多變的教學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)教師教學(xué)水平的不斷提高。尊重學(xué)生是教學(xué)過(guò)程中的主體地位，探索學(xué)生參與教學(xué)過(guò)程的路徑以及方式，讓教師“講出來(lái)”和學(xué)生“聽(tīng)進(jìn)去”實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接。

教師在課堂采取的教學(xué)方法、手段是聯(lián)系教師“講出來(lái)”與學(xué)生“聽(tīng)進(jìn)去”的橋梁和紐帶。全國(guó)各大高校對(duì)此都進(jìn)行了積極探索與實(shí)踐，關(guān)鍵是教師必須要緊扣教學(xué)過(guò)程中的課前、課中和課后三個(gè)核心環(huán)節(jié)，優(yōu)化教學(xué)方法、手段的一些基本制度。列如，在BIM課程的課前環(huán)節(jié)實(shí)行“團(tuán)隊(duì)集體備課制”和“師生辯課制”；在授課環(huán)節(jié)實(shí)行新、老教師“同行聽(tīng)課制”；在課后環(huán)節(jié)實(shí)行“評(píng)課制”。

3.3 靈活多變，各種教學(xué)方法相統(tǒng)一

精講和自學(xué)相結(jié)合。課堂講授教學(xué)是教師的主戰(zhàn)場(chǎng)，針對(duì)目前BIM課程課時(shí)少，而教學(xué)信息量龐大的現(xiàn)狀，傳統(tǒng)的“滿堂灌”、“填鴨式”的教學(xué)模式已經(jīng)不適合BIM課程教學(xué)的要求。因此，我們應(yīng)充分利用課堂時(shí)間，采用啟發(fā)式、討論式、工程案例式和施工現(xiàn)場(chǎng)模擬式等教學(xué)方法，精選課堂講授內(nèi)容，將知識(shí)的重難點(diǎn)講清、講透，而對(duì)一些相對(duì)比較容易或者通過(guò)自己一定的努力可以弄懂的內(nèi)容留給學(xué)生自學(xué)，這樣不僅可以改革傳統(tǒng)的落后的教學(xué)方法，而且可以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。

4 實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)的改革

建立BIM實(shí)訓(xùn)室，提供BIM實(shí)踐教學(xué)。近年來(lái)，我院加大了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的經(jīng)費(fèi)投入，尤其是相配套的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心日趨完善，除了配備各類先進(jìn)儀器設(shè)備外，實(shí)驗(yàn)操作員、輔導(dǎo)員等軟件條件也不斷提高。同時(shí)，我們充分利用學(xué)校內(nèi)的良好實(shí)驗(yàn)條件，讓同學(xué)們?cè)谡莆栈緦?shí)驗(yàn)操作的同時(shí)，有選擇、有目的地了解分析工程最新技術(shù)與發(fā)展動(dòng)態(tài)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生對(duì)課堂理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)和綜合素質(zhì)。

經(jīng)學(xué)校支持現(xiàn)校內(nèi)實(shí)訓(xùn)室有：工程檢測(cè)檢驗(yàn)綜合實(shí)訓(xùn)室、土工實(shí)驗(yàn)室、工程質(zhì)量檢測(cè)實(shí)訓(xùn)室、精密測(cè)量?jī)x器室、常規(guī)測(cè)量?jī)x器室、工程測(cè)量實(shí)訓(xùn)室、工程繪圖實(shí)訓(xùn)室(手工)、工程繪圖實(shí)訓(xùn)室(電子)及工程造價(jià)實(shí)訓(xùn)室，學(xué)生在各實(shí)驗(yàn)室的親自動(dòng)手操作、觀察記錄以及到校外的實(shí)訓(xùn)基地參觀實(shí)際工程的工作和管理等都大大提高學(xué)生實(shí)踐操作的能力。在學(xué)院現(xiàn)有的建筑類專業(yè)相關(guān)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)室、實(shí)訓(xùn)室基礎(chǔ)上，構(gòu)建融合BIM技術(shù)的綜合實(shí)訓(xùn)室(融合BIM的運(yùn)營(yíng)管理、可視化設(shè)備管理、施工過(guò)程模擬、工程計(jì)量與計(jì)價(jià)等綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái))。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與創(chuàng)造能力，在實(shí)踐內(nèi)容、時(shí)間、教學(xué)儀器設(shè)備等方面全面對(duì)學(xué)生實(shí)行開(kāi)放，建設(shè)以提高學(xué)生互相合作學(xué)習(xí)、探索學(xué)習(xí)、工程實(shí)踐能力為重點(diǎn)的開(kāi)放式實(shí)踐教學(xué)體系。學(xué)生可以自主組織實(shí)訓(xùn)過(guò)程、設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)題目、總結(jié)實(shí)訓(xùn)結(jié)果。構(gòu)建融合BIM技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，學(xué)生可以在電子平臺(tái)上直觀立體地看到擬建工程項(xiàng)目全生命周期，發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題，根據(jù)自己課堂所學(xué)的理論知識(shí)，來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)施工進(jìn)度、施工方案，且優(yōu)化結(jié)果也隨時(shí)顯現(xiàn)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)BIM課程，參與工程實(shí)踐的興趣，激發(fā)大家的學(xué)習(xí)動(dòng)力。

5 考核方式的改革

針對(duì)基于BIM技術(shù)的建筑類專業(yè)課程改革探索新的考核方式，真實(shí)反映學(xué)生平日學(xué)習(xí)理論知識(shí)和BIM實(shí)踐應(yīng)用的狀況，另結(jié)合我院實(shí)際和BIM課程的特點(diǎn)，改變過(guò)去傳統(tǒng)的期末考試定結(jié)果的方法，根據(jù)知識(shí)內(nèi)容的不同而分階段性考核[4]。

1)理論考試與實(shí)踐技能考核結(jié)合制。將理論知識(shí)與實(shí)踐動(dòng)手有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，掌握理論知識(shí)的同時(shí)，更側(cè)重考查學(xué)生實(shí)踐的技能。改變以往只有理論考試，而實(shí)踐技能較少的局面?，F(xiàn)在將理論考試與案例實(shí)訓(xùn)成績(jī)相結(jié)合的形式，使學(xué)生更加重視實(shí)訓(xùn)，并引起學(xué)生對(duì)實(shí)訓(xùn)強(qiáng)度的重視。

2)引入“過(guò)程性考核”思路，學(xué)生最終總評(píng)成績(jī)分部累加。教學(xué)是個(gè)持續(xù)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，考試是評(píng)價(jià)教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)效果的手段，要想做到客觀評(píng)價(jià)的目的，評(píng)價(jià)活動(dòng)就應(yīng)該貫穿整個(gè)教學(xué)活動(dòng)的全過(guò)程。根據(jù)BIM課程的特點(diǎn)，該課程改革引入“過(guò)程性考核”的思想，除了課程考核主體理論內(nèi)容外，最終總評(píng)成績(jī)改革為“平時(shí)作業(yè)+階段測(cè)試+期末綜合考試”的分部累加積分的考核方式，最后總評(píng)出學(xué)生該課程的總成績(jī)。采用層層監(jiān)控、層層考核的方式，確保課程完成質(zhì)量全程監(jiān)控[5]。

3)階段測(cè)試成績(jī)的比例按所占課時(shí)設(shè)定。根據(jù)BIM課程的特點(diǎn)，總成績(jī)中各部分的階段測(cè)試成績(jī)和期末綜合考試成績(jī)，按照各部分所占的課時(shí)比例，來(lái)確定其在各項(xiàng)成績(jī)中的分值。例如，某些課程的內(nèi)容根據(jù)知識(shí)點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加大平日階段性考核力度，但是在期末考核中就不再做要求。最后將學(xué)生每個(gè)階段的成績(jī)均乘以相應(yīng)比例系數(shù)后計(jì)入該課程最終總評(píng)成績(jī)。

6 BIM+課程設(shè)計(jì)及跨專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)

通過(guò)BIM的課程設(shè)計(jì)或者跨專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)與其他專業(yè)的學(xué)生在真正面對(duì)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工、管理等問(wèn)題時(shí)，能共同協(xié)商、共同解決專業(yè)難題，以便提高學(xué)生協(xié)同解決問(wèn)題的能力、跨專業(yè)學(xué)習(xí)的能力、對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力，并且能激勵(lì)學(xué)生在團(tuán)隊(duì)中共同學(xué)習(xí)，積極地探索更多的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。通過(guò)BIM技術(shù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)、建筑、管理等跨學(xué)科的課程學(xué)習(xí)和知識(shí)的應(yīng)用，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)建筑類相關(guān)專業(yè)知識(shí)的理解。

在建筑類專業(yè)課程設(shè)計(jì)中，可以以BIM模型為載體，將力學(xué)與結(jié)構(gòu)有機(jī)聯(lián)系起來(lái)，從而將“碎片式”的知識(shí)通過(guò)BIM模型構(gòu)成一個(gè)知識(shí)體系。

學(xué)生通過(guò)課程設(shè)計(jì)可以對(duì)BIM在建筑類專業(yè)中的應(yīng)用有一個(gè)很直觀的理解，能夠模擬項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、管理的整個(gè)過(guò)程，增進(jìn)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解和掌握，由此提升學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)。圖1為學(xué)生以BIM為平臺(tái)制作的樓梯三維模型。

圖1 樓梯三維實(shí)體模型

7 結(jié)論及展望

本文的研究一方面可以為我國(guó)建筑類專業(yè)教學(xué)改革提供一定的參考和思路，另一方面，對(duì)高校建筑類專業(yè)BIM技術(shù)人才的培養(yǎng)提出了的新的要求和思考，以正確面對(duì)BIM技術(shù)給我國(guó)建筑類專業(yè)的教育帶來(lái)的新挑戰(zhàn)。

BIM技術(shù)在建筑類專業(yè)的教學(xué)改革中在短期內(nèi)還存在一定的問(wèn)題，是今后各高校在探求BIM課程的教學(xué)路上，為社會(huì)培養(yǎng)BIM技術(shù)人才亟待解決的重點(diǎn)。希望通過(guò)本文的探討，能有更多院系參與討論、相互交流、相互學(xué)習(xí)，最終總結(jié)出適合建筑類專業(yè)的BIM技術(shù)教學(xué)改革和建設(shè)。

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