BIM技術(shù)融入建筑電氣與智能化專業(yè)課程體系改革探索

陳波 王月明 趙建敏

摘 要：隨著BIM技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，社會對BIM機(jī)電人才的需求與日俱增，建筑電氣與智能化專業(yè)應(yīng)適應(yīng)新技術(shù)發(fā)展趨勢對課程體系進(jìn)行改革，通過增大BIM基礎(chǔ)課程內(nèi)容并在專業(yè)課程中融入BIM技術(shù)，培養(yǎng)高質(zhì)量的BIM技術(shù)機(jī)電應(yīng)用人才，使學(xué)生掌握BIM技術(shù)運(yùn)用能力，提高綜合素質(zhì)，以適應(yīng)新時(shí)代建筑行業(yè)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)? 課程體系? 教學(xué)改革? 建筑電氣

Exploration on the integration of BIM Technology into the curriculum system reform of building electrical and intelligent specialty

CHEN BoWANG YuemingZHAO Jianmin

（School of Information Engineering，Inner Mongolia University of Science and Technology，Baotou， Inner Mongolia Autonomous Region，014010China）

Abstract： With the wide application of BIM Technology in the field of construction engineering， the social demand for BIM electromechanical talents is increasing day by day. The specialty of building electrical and intelligence should adapt to the development trend of new technology， reform the curriculum system， increase the content of BIM basic courses and integrate BIM Technology into professional courses， so as to enable students to master the application ability of BIM Technology and improve their comprehensive quality， In order to adapt to the development of the construction industry in the new era and cultivate high-quality BIM Technology electromechanical application talents.

Key words： BIM Technology;Course System;Teaching Reform;Building Electrical

BIM是建筑信息模型（Building Information Modeling）的英文簡稱，是在原CAD技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的建筑模型信息集成技術(shù)，以三維可視數(shù)字化技術(shù)為基礎(chǔ)，對建筑工程項(xiàng)目設(shè)施實(shí)體結(jié)構(gòu)和功能特性的信息可視化表達(dá)[1]。作為建筑行業(yè)的新型技術(shù)手段和開發(fā)工具，BIM 技術(shù)得到了建筑行業(yè)工程技術(shù)、科研人員的高度重視，已然成為建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展的新趨勢，將引領(lǐng)建筑及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的變革發(fā)展方向[2]。針對BIM技術(shù)的廣泛應(yīng)用，國內(nèi)外許多高校逐步嘗試把BIM技術(shù)融入相關(guān)專業(yè)課程體系中，以進(jìn)一步加強(qiáng)BIM技能人才的培養(yǎng)力度。BIM技術(shù)的蓬勃發(fā)展也給建筑電氣與智能化專業(yè)人才培養(yǎng)創(chuàng)造了新的機(jī)遇，可以加強(qiáng)人們就業(yè)擇業(yè)面的廣度，也能提高工作中專業(yè)知識和BIM技術(shù)融合的深度 [3]。

本文通過分析建筑電氣與智能化專業(yè)課程教學(xué)進(jìn)行過程出現(xiàn)的不足，提出將建筑信息模型技術(shù)引入專業(yè)課程體系，充分發(fā)揮其直觀可視化、模擬真實(shí)化、平面三維化的優(yōu)點(diǎn)，使傳統(tǒng)的枯燥難懂的專業(yè)知識變得直觀易懂，讓學(xué)生更容易理解和掌握專業(yè)知識，進(jìn)而增強(qiáng)學(xué)生對專業(yè)知識的獲得成就感[4]。實(shí)踐效果顯示，該教學(xué)方法的研究與實(shí)踐取得了良好的教學(xué)效果。

1 教學(xué)現(xiàn)狀分析

內(nèi)蒙古科技大學(xué)建筑電氣與智能化專業(yè)從2017年立項(xiàng)著手BIM課程建設(shè)，于2018年成立BIM實(shí)驗(yàn)室，學(xué)校不斷增大BIM技術(shù)相關(guān)軟硬件支持力度，現(xiàn)已初步建成以“Revit建模+鴻業(yè)機(jī)電設(shè)計(jì)+綠建仿真軟件”為綜合設(shè)計(jì)平臺的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。目前實(shí)驗(yàn)室可同時(shí)滿足四十人上機(jī)建模練習(xí)，主要開展《建筑電氣CAD及BIM》《建筑智能環(huán)境學(xué)》等課程的實(shí)踐教學(xué)。

建筑電氣與智能化專業(yè)已在2018版培養(yǎng)方案中增設(shè)BIM課程。就目前教學(xué)情況來看，BIM課程主要以淺顯的概論性講述和基本建模操作為主，不能深入地進(jìn)行教學(xué)研究及很好地利用BIM優(yōu)勢開展教學(xué)內(nèi)容，沒能建立完備的BIM課程體系，不利于學(xué)生主觀能動性和學(xué)習(xí)積極性的發(fā)揮。

除了課堂教學(xué)，專業(yè)教師利用課余時(shí)間組織學(xué)生開展BIM興趣小組活動，參加BIM相關(guān)競賽，進(jìn)行了很多BIM技術(shù)培養(yǎng)模式的嘗試和探索。通過參加BIM類高校賽事和相關(guān)學(xué)術(shù)會議與其他院校開展教學(xué)交流，總結(jié)以往參賽經(jīng)驗(yàn)，為專業(yè)人才培養(yǎng)方案的制定和實(shí)施做了大量前期準(zhǔn)備工作。

2 改革任務(wù)

2.1 豐富和完善BIM基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容

通過《建筑電氣CAD及BIM》課程的教學(xué)實(shí)踐，總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出BIM基礎(chǔ)課程的改革方案。優(yōu)化課程內(nèi)容，在總學(xué)時(shí)不變的前提下適度壓縮CAD部分學(xué)時(shí)，加大BIM部分內(nèi)容。增強(qiáng)BIM基本建模能力訓(xùn)練，以建筑、水、暖、電識圖訓(xùn)練，建筑、機(jī)電建模為重點(diǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容，提高學(xué)生實(shí)際動手能力。

BIM技術(shù)包含豐富多樣的工具軟件，受時(shí)間限制課堂上無法對多種BIM應(yīng)用軟件展開介紹。利用網(wǎng)上BIM課程資源，通過線上課程等形式開展教學(xué)，可以極大地拓展和豐富教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)方式也逐步由“填鴨式”的傳統(tǒng)教學(xué)方式過渡為線上線下相結(jié)合、以學(xué)生為中心的自主學(xué)習(xí)模式，能極大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性。將模型仿真、機(jī)電綜合、漫游視頻制作等教學(xué)內(nèi)容制作成視頻，以微課形式提供給學(xué)生課下進(jìn)行學(xué)習(xí)，這樣既可以保證課上完成基本教學(xué)內(nèi)容，又可以豐富和拓寬學(xué)生視野，擴(kuò)大學(xué)生對BIM技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域廣度和深度的了解。

2.2 BIM技術(shù)與專業(yè)課程體系融合

為讓學(xué)生更深入地認(rèn)識大數(shù)據(jù)時(shí)代建筑業(yè)發(fā)展面向智能化、數(shù)字化、綠色化的新特征，了解新時(shí)代建筑相關(guān)行業(yè)對新技能型人才培養(yǎng)的需求，通過教育引導(dǎo)學(xué)生強(qiáng)化對專業(yè)知識的掌握并提升其學(xué)科素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，運(yùn)用BIM等先進(jìn)信息技術(shù)手段，促進(jìn)教學(xué)方法的變革和教學(xué)模式的創(chuàng)新，強(qiáng)化一專多能型專業(yè)人才的培養(yǎng)，以提升就業(yè)品質(zhì)。

BIM技術(shù)對比傳統(tǒng)CAD技術(shù)其具備可視化、協(xié)調(diào)性、可出圖、施工模擬等優(yōu)勢，運(yùn)用其優(yōu)點(diǎn)能夠改變以往專業(yè)課程中學(xué)習(xí)專業(yè)知識只能觀看二維平面圖紙、不夠直觀形象的學(xué)習(xí)困境，把傳統(tǒng)專業(yè)課程中的不易理解和不方便表現(xiàn)的知識點(diǎn)，利用BIM技術(shù)手段建立三維可視化模型，運(yùn)用軟件仿真模擬設(shè)備工作方式，再現(xiàn)現(xiàn)場工作狀態(tài)，并將以上內(nèi)容制作成視頻微課，直觀、形象地表達(dá)專業(yè)知識內(nèi)容，從而便于學(xué)生接受和理解，提高課堂的學(xué)習(xí)效果。

2.3 通過BIM技術(shù)促進(jìn)學(xué)生綜合能力培養(yǎng)

近年來通過指導(dǎo)學(xué)生開展社團(tuán)活動，利用課外時(shí)間與學(xué)生廣泛接觸，發(fā)現(xiàn)BIM技術(shù)因其直觀性、易上手等特點(diǎn)，很容易引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，尤其是大一、大二年級學(xué)生。指導(dǎo)教師應(yīng)對學(xué)生加以引導(dǎo)，逐漸從興趣養(yǎng)成、能力培養(yǎng)、專業(yè)方向引導(dǎo)多方面給予指導(dǎo)，幫助學(xué)生建立BIM與專業(yè)之間的聯(lián)系，逐漸培養(yǎng)學(xué)生對專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣。這方面需要指導(dǎo)教師付出更多的時(shí)間和精力，真正參與到學(xué)生社團(tuán)活動中，按照不同年級學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)分類指導(dǎo)。要積極引導(dǎo)學(xué)生參與BIM競賽，鼓勵學(xué)生考取BIM等級證書，參與實(shí)際工程項(xiàng)目等。學(xué)生既可以獲得知識上的進(jìn)步，同時(shí)獲得相應(yīng)證書也對他們就業(yè)有積極促進(jìn)作用。

3? 主要改革措施

3.1 調(diào)整教學(xué)大綱，優(yōu)化完善教學(xué)內(nèi)容

《建筑電氣CAD及BIM》課程內(nèi)容調(diào)整方案如表1所示，在原教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)上，將CAD部分壓縮至24學(xué)時(shí)，在保證講授內(nèi)容基本不減少的前提下減少上機(jī)練習(xí)的時(shí)間，通過增大對應(yīng)教學(xué)單元的課下作業(yè)，讓學(xué)生利用課下時(shí)間完成相應(yīng)內(nèi)容的練習(xí)。BIM部分增大學(xué)時(shí)，用于加強(qiáng)給排水和暖通模型繪制以及機(jī)電綜合設(shè)計(jì)內(nèi)容的教學(xué)與建模練習(xí)。BIM選修內(nèi)容的設(shè)置是利用網(wǎng)上視頻教學(xué)資源和微課平臺增加Navisworks、MagiCAD和BIMVR等BIM軟件的學(xué)習(xí)內(nèi)容，主要針對建筑電氣專業(yè)在機(jī)電建模、管綜分析[5]、模擬仿真[6]、漫游視頻制作[7]、BIM+虛擬現(xiàn)實(shí)等BIM應(yīng)用領(lǐng)域的相應(yīng)軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)。這部分內(nèi)容主要面向?qū)W有余力的學(xué)生以及打算參加BIM類競賽的學(xué)生。

3.2 將BIM技術(shù)融入專業(yè)課程體系，改進(jìn)教學(xué)效果

打牢BIM基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)之后，要將BIM技術(shù)優(yōu)勢發(fā)揮出來，不斷融入專業(yè)課程中，在專業(yè)課程中植入BIM技術(shù)以輔助課程教學(xué)，改進(jìn)教學(xué)效果。教學(xué)思想是以專業(yè)知識為主體，BIM能力訓(xùn)練為補(bǔ)充，通過“BIM+課程”形式由淺入深地讓學(xué)生逐步了解BIM技術(shù)如何在本專業(yè)領(lǐng)域結(jié)合和運(yùn)用，從而建立一套基于BIM的專業(yè)課程體系，既加深BIM技術(shù)在專業(yè)領(lǐng)域里如何應(yīng)用的理解，同時(shí)也有助于學(xué)生更好地掌握相關(guān)原理，提高專業(yè)課程教學(xué)效果。

BIM技術(shù)融入專業(yè)課程體系方案如表2所示。在大學(xué)二年級開設(shè)的《房屋建筑學(xué)》中，利用Revit建模軟件搭建建筑和結(jié)構(gòu)模型，展示建筑平面、立面和刨面，讓學(xué)生更直觀地理解建筑空間結(jié)構(gòu)和相互關(guān)系，了解墻、樓板、樓梯等主要建筑構(gòu)建組成，通過ETABS等結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行承重和受力分析?！督ㄖO(shè)備》課程中通過MagicCAD機(jī)電建模軟件制作主要機(jī)電設(shè)備模型，了解設(shè)備結(jié)構(gòu)、布置方式和工作原理。在《建筑智能環(huán)境學(xué)》課程中，利用PKPM仿真軟件對建筑環(huán)境進(jìn)行聲、光、熱、濕環(huán)境模擬分析，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)。在大學(xué)三年級開設(shè)的《建筑供配電與照明》和《公共安全技術(shù)》等專業(yè)課程中利用三維模型，展示各個(gè)建筑設(shè)備子系統(tǒng)在建筑中的點(diǎn)位布置、線路拓?fù)?、系統(tǒng)連接關(guān)系;利用Navisworks渲染軟件展示燈具布置照明效果;利用pathfinder疏散模擬軟件演示火災(zāi)發(fā)生時(shí)人員疏散情況[8]。在大學(xué)四年級開設(shè)的《建筑電氣工程概預(yù)算》中，運(yùn)用廣聯(lián)達(dá)計(jì)價(jià)算量軟件和BIM5D工程管理軟件，進(jìn)行工程造價(jià)計(jì)算和工程進(jìn)度管理。

該專業(yè)多數(shù)專業(yè)課程都包括課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，將工程案例與BIM技術(shù)結(jié)合開展教學(xué)實(shí)踐，使學(xué)生仿佛置身于特定的工程現(xiàn)場情景中，熟悉設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行維護(hù)全過程，從而提高直觀性和真實(shí)性，更好地調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情。

3.3 注重學(xué)習(xí)興趣培養(yǎng)，全面提高學(xué)生綜合素質(zhì)

近年來，隨著學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的提高，將有志于深入學(xué)習(xí)BIM技術(shù)的學(xué)生組織起來，利用課余時(shí)間以學(xué)生社團(tuán)、興趣小組等形式，開展BIM技術(shù)的培訓(xùn)。在指導(dǎo)學(xué)生開展課外活動中，始終以培養(yǎng)專業(yè)興趣、注重學(xué)生創(chuàng)新意識和綜合能力鍛煉為宗旨。社團(tuán)活動制定明確的培養(yǎng)目標(biāo)和培訓(xùn)計(jì)劃，對參加活動的學(xué)生定期進(jìn)行考核。具體培訓(xùn)計(jì)劃和考核要求如表2所示。

社團(tuán)活動以參加BIM考級和學(xué)科競賽為載體，將培訓(xùn)內(nèi)容與競賽訓(xùn)練相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生通過考級和參加BIM比賽增強(qiáng)學(xué)習(xí)動力。社團(tuán)活動的開展，一方面推動了基于BIM的課程教學(xué)模式變革，另一方面通過扭轉(zhuǎn)被動灌輸式的學(xué)習(xí)方式，促進(jìn)學(xué)生變被動為主動地學(xué)習(xí)掌握BIM知識，從而提高學(xué)生的自學(xué)能力。同時(shí)由于比賽內(nèi)容往往涵蓋了建筑、結(jié)構(gòu)、水暖電等多個(gè)專業(yè)，可加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)跨專業(yè)知識的綜合能力。而且通過引導(dǎo)學(xué)生參與比賽，指導(dǎo)教師也有驅(qū)動力進(jìn)一步了解和掌握BIM科技前沿的應(yīng)用與發(fā)展方向，并適時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，把前沿的技術(shù)帶入課堂反哺教學(xué)。

建筑電氣與智能化專業(yè)教師指導(dǎo)學(xué)生參加全國高校BIM設(shè)計(jì)創(chuàng)新大賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)大賽，截至2021年11月，已參加各類大賽十多項(xiàng)，并榮獲省部級以上獎項(xiàng)二十多項(xiàng)。

3.4 加強(qiáng)畢業(yè)設(shè)計(jì)中BIM類題目比例，提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求

建筑電氣與智能化專業(yè)在現(xiàn)有畢業(yè)設(shè)計(jì)模式基礎(chǔ)上，把BIM技術(shù)運(yùn)用到畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，逐年增加BIM設(shè)計(jì)類題目比例。要求學(xué)生以實(shí)際工程案例為背景，運(yùn)用BIM應(yīng)用軟件，鼓勵跨專業(yè)協(xié)作，聯(lián)合開展畢業(yè)設(shè)計(jì)。

機(jī)電BIM設(shè)計(jì)題目涉及建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通和電氣多專業(yè)知識的綜合運(yùn)用，通過BIM設(shè)計(jì)過程，多專業(yè)相互配合共同設(shè)計(jì)，打破了原有專業(yè)間的壁壘，改變了傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)中只注重于本專業(yè)知識的訓(xùn)練而忽視相關(guān)專業(yè)知識的拓展和延伸。以學(xué)科交叉及多專業(yè)協(xié)同為目標(biāo)，采用多樣化教學(xué)方法，可有效降低學(xué)科間的矛盾，以達(dá)到提升學(xué)生對綜合知識運(yùn)用的能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

3.5 提高師資力量

教學(xué)實(shí)踐過程中，各專業(yè)教師以BIM技術(shù)為紐帶，對教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法定期進(jìn)行交流和研討，及時(shí)溝通BIM技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐過程中出現(xiàn)的問題，防止課程交叉知識點(diǎn)的重復(fù)講授。

教師應(yīng)通過參加實(shí)際工程項(xiàng)目不斷加強(qiáng)自身實(shí)踐能力和工程經(jīng)驗(yàn)，確保專業(yè)知識的時(shí)效性，并定期參與前沿的BIM學(xué)術(shù)交流會，以掌握行業(yè)最新發(fā)展動向，并積極掌握BIM的有關(guān)理論知識及軟件應(yīng)用，不斷豐富和完善教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法。

4 結(jié)語

為順應(yīng)BIM技術(shù)帶來的建筑領(lǐng)域發(fā)展新趨勢，提高機(jī)電BIM人才培養(yǎng)質(zhì)量，優(yōu)化專業(yè)課程體系建設(shè)，積極推進(jìn)BIM技術(shù)在高校的推廣應(yīng)用，本文將BIM技術(shù)融入建筑電氣與智能化專業(yè)課程體系，在進(jìn)一步充實(shí)現(xiàn)有基礎(chǔ)課程內(nèi)容的同時(shí)，將BIM技術(shù)融入專業(yè)課程中，充分利用其優(yōu)勢改進(jìn)教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量，提出了“基礎(chǔ)課程改革+課程體系建設(shè)+學(xué)生社團(tuán)管理”等多角度、多層次的改革思路，提供了一套較為系統(tǒng)全面的實(shí)施方案。

參考文獻(xiàn)

[1] 程怡. 基于BIM+專業(yè)課程體系與實(shí)踐教學(xué)模式改革的探索[J]. 高教學(xué)刊，2020（29）：118-120.

[2] 丁柯婷. BIM在大型公共建筑機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)施工中的應(yīng)用研究[D].福建工程學(xué)院，2020.

[3]李昕.BIM技術(shù)在新工科建設(shè)土木工程專業(yè)中的應(yīng)用研究與探索[J].黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2020， 34（05）：73-75.

[4] 尹素仙. BIM技術(shù)融入建筑工程技術(shù)專業(yè)課程的教學(xué)改革與實(shí)踐[J]. 研究探討，2020（7）：193-194.

[5] 趙志濤. BIM 技術(shù)在工程項(xiàng)目管線綜合設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 建筑技術(shù)開發(fā)， 2015（04）：37-39

[6]陳梓冰，宋賽，張彩紅.BIM技術(shù)背景下的現(xiàn)代建筑虛擬仿真模擬研究與實(shí)踐[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2021（23）：109-110.

[7] 楊騏麟. 基于BIM的可視化協(xié)同設(shè)計(jì)應(yīng)用研究[D].西南交通大學(xué)，2016.

[8] Liu Jiaxi，Zhang Rui，Yan Weidong，Sun Li. Evacuation of building fire personnel based on BIM+GIS： A review[J]. IOP Conference Series： Earth and Environmental Science，2021，787（1）：1755-1315