基于BIM的三維設(shè)計(jì)課程群系統(tǒng)研究

孟潔平+周先奇+彭苗

【摘要】本文從建筑行業(yè)對(duì)BIM技術(shù)和人才的需求出發(fā)，從課程設(shè)置、師資力量、教材配套等方面分析了國(guó)內(nèi)BIM的教學(xué)現(xiàn)狀，提出了現(xiàn)有土木工程課程體系的教改路線，建立了BIM的課程體系，以培養(yǎng)出適應(yīng)市場(chǎng)需求的BIM人才。

【關(guān)鍵詞】應(yīng)用型人才；BIM；土木工程

【基金項(xiàng)目】廈門理工學(xué)院教改項(xiàng)目《基于BIM的三維設(shè)計(jì)課程群系統(tǒng)研究》項(xiàng)目編號(hào)：JGY201522；廈門理工學(xué)院重點(diǎn)教改項(xiàng)目《后評(píng)估時(shí)代土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案修改與完善》項(xiàng)目編號(hào)：JGZ201606；廈門理工學(xué)院教改項(xiàng)目《土木工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系研究》項(xiàng)目編號(hào)：JGY201639；廈門理工學(xué)院教改項(xiàng)目《土木工程專業(yè)雙元制培養(yǎng)模式的本土化研究》項(xiàng)目編號(hào)：JGY201642。

【中圖分類號(hào)】TU8 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）13-0014-02

2015年6月6日，隨著住建部《關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見》的印發(fā)，表明了在我國(guó)轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，加快產(chǎn)業(yè)調(diào)整的過(guò)程中，作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)之一的建筑業(yè)，生產(chǎn)方式將向建筑工業(yè)化轉(zhuǎn)變，而建筑產(chǎn)業(yè)信息化（Building Information Modeling，簡(jiǎn)稱BIM）已成為趨勢(shì)。而大量BIM人才的稀缺已經(jīng)成為該技術(shù)推廣使用的最大阻力，本文就是以此為背景，根據(jù)土木工程專業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)，從學(xué)生和社會(huì)的需求出發(fā)，從提高學(xué)生適應(yīng)能力出發(fā)。通過(guò)土木工程部分專業(yè)課程群內(nèi)容和重點(diǎn)的改革調(diào)整來(lái)探討對(duì)于BIM應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

一、人才培養(yǎng)模式現(xiàn)狀與思考

按照“企業(yè)調(diào)研-崗位群分析-知識(shí)結(jié)構(gòu)與能力分析-課程體系及教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)-學(xué)校，行業(yè)專家，企業(yè)技術(shù)專家共同論證”的人才培養(yǎng)方案[1]，通過(guò)調(diào)研研究，發(fā)現(xiàn)對(duì)于土木工程行業(yè)來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)方和施工方對(duì)于BIM都有一定的需求。

1.設(shè)計(jì)方對(duì)于BIM方面的需求

對(duì)于建筑設(shè)計(jì)方面，Autodesk公司Revit是目前我國(guó)建筑業(yè)BIM體系中使用最廣泛的軟件之一，可以幫助建筑設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)，建造。并且支持碰撞檢測(cè)，施工規(guī)劃和建造等，幫助設(shè)計(jì)師與業(yè)主，施工方更好的溝通協(xié)作。除此之外，Sketchup在市場(chǎng)中，也占有一定比例，主要用于幾何造型。

結(jié)構(gòu)分析軟件主要使用ROBOT，ETABS，STAAD等國(guó)外軟件以及PKPM，YJK等國(guó)內(nèi)軟件。可以通過(guò)模型建立，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行碰撞檢查，看看有無(wú)重疊，沖突現(xiàn)象，再內(nèi)力組合，結(jié)構(gòu)分析，導(dǎo)出WORD文檔和CAD圖紙。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)，還可繼續(xù)使用深化設(shè)計(jì)軟件，目前最有影響力的軟件Xsteel，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，生成材料規(guī)格，橫截面，節(jié)點(diǎn)類型，材質(zhì)等所有信息，可直接面向工廠加工零配件，現(xiàn)場(chǎng)組裝即可。減少了原材料浪費(fèi)，同時(shí)節(jié)約大量時(shí)間，降低了返工率。

2.施工方對(duì)于BIM方面的需求

施工方對(duì)于BIM的需求主要體現(xiàn)在以施工圖紙或者設(shè)計(jì)方的BIM模型為依據(jù)，進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì)，施工工藝、進(jìn)度、安全等方面模擬分析優(yōu)化工作，同時(shí)利用BIM模型進(jìn)一步進(jìn)行工程算量，造價(jià)預(yù)算等成本控制工作[2].目前應(yīng)用在該專業(yè)領(lǐng)域最為廣泛的軟件是廣聯(lián)達(dá)及魯班。

3.BIM教學(xué)現(xiàn)狀方面

目前BIM的教學(xué)還未在國(guó)內(nèi)得到廣泛的開展，同時(shí)得以開展BIM教學(xué)的高校大部分也處于教學(xué)改革的初級(jí)階段，以我們學(xué)校為例，現(xiàn)階段，在BIM的應(yīng)用推廣方面還存在以下問(wèn)題：

（1）課程教學(xué)問(wèn)題。關(guān)于BIM課程群所涉及的課程大致有：畫法幾何、工程制圖與CAD、建筑結(jié)構(gòu)CAD（PKPM軟件）、鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計(jì)（TEKLA軟件），同時(shí)覆蓋一些其他專業(yè)課程。而畫法幾何及工程制圖與CAD主要是將三維圖形通過(guò)平立剖的方式轉(zhuǎn)換為二維圖形，已經(jīng)越來(lái)越無(wú)法表示現(xiàn)代復(fù)雜的建筑外形，而其他課程安排不合理主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：首先土木工程的學(xué)生對(duì)軟件的需求比較高，在校期間需要學(xué)習(xí)多種設(shè)計(jì)繪圖軟件，而軟件之間也存在交叉使用現(xiàn)象，如：CAD和PKPM的銜接出圖、CAD與TEKLA的數(shù)據(jù)交接等，所以必須根據(jù)不同的要求進(jìn)行穿插式的授課。這就需要對(duì)一些課程的培養(yǎng)方案進(jìn)行調(diào)整。[3]其次，學(xué)生對(duì)于BIM軟件掌握缺乏后續(xù)性。對(duì)歷年土木工程畢業(yè)生進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，發(fā)現(xiàn)有相當(dāng)一部分比例的學(xué)生在剛畢業(yè)前兩年就出現(xiàn)了多次跳槽，根據(jù)工作的崗位，需要調(diào)整不同軟件的應(yīng)用。而學(xué)生對(duì)于軟件的轉(zhuǎn)換適應(yīng)情況還有待提高。說(shuō)明我們目前的課程群還不能形成一個(gè)有機(jī)整體，還有待加強(qiáng)。

（2）某些軟件缺乏系統(tǒng)的教材和項(xiàng)目實(shí)例。因?yàn)楹芏郆IM軟件目前只應(yīng)用于比較高端的建筑，導(dǎo)致實(shí)際工程例子較少。同時(shí)據(jù)調(diào)查，能讓師生滿意相關(guān)教材并不多。這需要教師理順和充實(shí)教學(xué)內(nèi)容，編制立體化教材。

（3）缺少多專業(yè)協(xié)作的教育平臺(tái)，設(shè)置相關(guān)獨(dú)立課程。對(duì)于建筑項(xiàng)目的專業(yè)板塊劃分，導(dǎo)致建筑，土木工程，電氣給排水等專業(yè)相互獨(dú)立，以及設(shè)計(jì)方和施工方的分割，都對(duì)于實(shí)際工程項(xiàng)目專業(yè)配合和工程效率都帶來(lái)了巨大的阻力。同時(shí)也影響了高校教育方式和質(zhì)量，是目前高校BIM教改的癥結(jié)之一[4]。

二、BIM教學(xué)改革規(guī)劃

1.形成BIM有機(jī)整體的教改路線BIM的培養(yǎng)模式，應(yīng)該根據(jù)高校人才培養(yǎng)計(jì)劃，課程調(diào)整時(shí)需考慮現(xiàn)有課程設(shè)置，采用循序漸進(jìn)的方式，對(duì)現(xiàn)有的大綱和考核辦法進(jìn)行修訂。其中可以采用：交匯課程模式，即在現(xiàn)有課程中植入BIM內(nèi)容。例如可以在土木工程概論，房屋建筑學(xué)，施工技術(shù)與組織等課程中植入BIM的相關(guān)內(nèi)容，這種辦法注重BIM在整個(gè)工程應(yīng)用中的作用，有利于學(xué)生系統(tǒng)的，清晰的專業(yè)知識(shí)體系形成；單一課程模式，即增加BIM的相關(guān)課程，例如增加BIM導(dǎo)論課程，介紹BIM軟件使用中的基本概念，使學(xué)生了解BIM概況，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用（X-steel），BIM軟件應(yīng)用基礎(chǔ)（revit）這些實(shí)際應(yīng)用軟件的開設(shè)，使得學(xué)生通過(guò)BIM軟件解決實(shí)際工程中遇到的問(wèn)題，解決了BIM實(shí)用性的問(wèn)題；還有多課聯(lián)合模式，即多門課程形成有機(jī)整體。對(duì)于建筑工程行業(yè)來(lái)說(shuō)，工程流程是先設(shè)計(jì)，再施工，而設(shè)計(jì)中，先進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，再結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)。課程的設(shè)置中，通過(guò)BIM軟件應(yīng)用基礎(chǔ)（revit）的學(xué)習(xí)，使學(xué)生直觀獲得建筑信息，從而保持設(shè)計(jì)到施工各個(gè)階段的一致性，建筑結(jié)構(gòu)CAD（PKPM軟件）的學(xué)習(xí)，可以將建筑信息轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)分析模型，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，解決了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題。而鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用（X-steel軟件）可以將PKPM的計(jì)算結(jié)果搭建成的鋼結(jié)構(gòu)模型，從而生成構(gòu)件詳圖和零件詳圖，完成了設(shè)計(jì)向施工的轉(zhuǎn)變。以專業(yè)知識(shí)為基礎(chǔ)，以BIM軟件為工具，將所有的課程應(yīng)用于畢業(yè)設(shè)計(jì)，構(gòu)建了以“任務(wù)載體”為中心，以設(shè)計(jì)，施工，生產(chǎn)管理工作流程為線的基于教，學(xué)，做一體化的課程體系，同時(shí)調(diào)動(dòng)了學(xué)生自我學(xué)習(xí)的積極性。具體改革路線見圖1：

2.針對(duì)BIM案例不足，師資匱乏的現(xiàn)象，可以組織專家進(jìn)行講座以培養(yǎng)教師隊(duì)伍。邀請(qǐng)業(yè)內(nèi)理論專家，業(yè)內(nèi)實(shí)際工程應(yīng)用專家，走進(jìn)高校，為老師舉辦專題講座，傳授BIM的理論知識(shí)及工程實(shí)際案例；并與BIM軟件公司合作，購(gòu)買相關(guān)軟件，引入專業(yè)人員對(duì)教師進(jìn)修操作培訓(xùn)；組織BIM課題組申請(qǐng)縱向課題，或校企合作共同成立BIM研究中心進(jìn)行橫向合作，以課題帶動(dòng)教學(xué)，培養(yǎng)教師研究興趣；同時(shí)通過(guò)與這些專家及軟件公司的互動(dòng)加上課題組的研究成果，鼓勵(lì)教師編寫符合本校專業(yè)特色的BIM教材[5]。

3.針對(duì)目前設(shè)計(jì)專業(yè)與施工專業(yè)軟件不同，同時(shí)建筑，土木工程，電氣給排水等專業(yè)相互獨(dú)立，而在建筑工程項(xiàng)目中各專業(yè)相輔相成，互相配合的現(xiàn)象，需要設(shè)置多專業(yè)合作平臺(tái)，打破專業(yè)限制，注重聯(lián)科學(xué)習(xí)[4]：面向全校開設(shè)專業(yè)選修課程，同時(shí)組織多專業(yè)合作學(xué)科競(jìng)賽，鼓勵(lì)各專業(yè)同學(xué)共同參與到BIM模型的實(shí)踐中，以BIM為載體，集成建筑，土木，電氣給排水等專業(yè)的數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與施工的關(guān)聯(lián)，從而貫穿土建類相關(guān)課程，達(dá)到一體化綜合訓(xùn)練的目的。

三、結(jié)論

目前BIM在推廣應(yīng)用中的具體的難點(diǎn)，例如：可供參觀學(xué)習(xí)的項(xiàng)目較少，學(xué)生不能實(shí)地考察；BIM知識(shí)更新周期短，對(duì)教師的要求較高；校企合作對(duì)象較少；BIM課程對(duì)計(jì)算機(jī)硬件要求較高，需要電腦高配置，不利于學(xué)生課后自行操作等。但是挑戰(zhàn)與機(jī)遇共存，結(jié)合專業(yè)需求，結(jié)合高校辦學(xué)特點(diǎn)，確定改革培養(yǎng)方案，才能適應(yīng)企業(yè)要求，為學(xué)生就業(yè)打開新的大門。

參考文獻(xiàn)

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