臺(tái)灣大學(xué)BIM教學(xué)模式的借鑒與思考

高星 顧裕慶

摘 要：隨著B(niǎo)IM技術(shù)的持續(xù)深入發(fā)展，BIM人才的培養(yǎng)成為建筑業(yè)通往“BIM時(shí)代”的主要瓶頸。如何在大學(xué)課程教學(xué)中開(kāi)設(shè)BIM相關(guān)課程，實(shí)現(xiàn)BIM人才的量級(jí)突破，是建筑業(yè)進(jìn)入“BIM時(shí)代”的關(guān)鍵因素。文章總結(jié)了臺(tái)灣大學(xué)BIM研究中心在BIM技術(shù)課程設(shè)置和教學(xué)模式上的實(shí)踐方式，旨在為大陸高校開(kāi)展BIM教學(xué)工作提供借鑒和幫助。

關(guān)鍵詞：BIM；教學(xué)模式；課程設(shè)置

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2018）13-0016-03

Abstract： With the continuous development of BIM technology， the cultivation of BIM talents has become the main bottleneck of the construction industry leading to the "BIM era". How to set up BIM related courses in university course teaching and realize the level of BIM talents is the key factor for the construction industry to enter the "BIM era". This paper summarized the practice of BIM research center in BIM course arrangement and teaching mode， which aimed to provide reference and help for the development of BIM teaching in mainland universities.

Keywords： BIM； teaching mode； course arrangement

引言

BIM（Building Information Modeling）是在建筑領(lǐng)域應(yīng)用信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)、施工和管理過(guò)程仿真和模擬的一種技術(shù)和管理方法[1]。我國(guó)《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》將BIM技術(shù)上升到國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略層面，深入研究BIM技術(shù)和推廣應(yīng)用BIM技術(shù)已成為建筑業(yè)發(fā)展的必備條件。

BIM技術(shù)應(yīng)用市場(chǎng)的快速發(fā)展導(dǎo)致了對(duì)專業(yè)人才的廣泛需求，然而缺乏有經(jīng)驗(yàn)的從業(yè)者已經(jīng)成為建筑業(yè)通往BIM時(shí)代的主要瓶頸。高校作為專業(yè)人才培養(yǎng)的主陣地，如何在大學(xué)課程和繼續(xù)教育課程中開(kāi)展BIM相關(guān)課程的講授，實(shí)現(xiàn)BIM人才的量級(jí)突破，是建筑業(yè)進(jìn)入“BIM時(shí)代”的關(guān)鍵因素。本文總結(jié)了臺(tái)灣大學(xué)BIM研究中心在BIM技術(shù)課程設(shè)置和教學(xué)模式上的實(shí)踐方式，旨在為大陸高校開(kāi)展BIM教學(xué)工作提供借鑒和幫助。

一、臺(tái)灣大學(xué)BIM教學(xué)模式

基于BIM的理論與應(yīng)用，臺(tái)灣大學(xué)BIM研究中心主張構(gòu)建完備的理論知識(shí)體系，引導(dǎo)學(xué)生理解BIM的核心理念對(duì)工程建設(shè)行業(yè)帶來(lái)的里程碑式變革，并通過(guò)設(shè)置相關(guān)實(shí)踐活動(dòng)拓寬學(xué)生的行業(yè)視野，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作精神與實(shí)踐能力的教學(xué)目標(biāo)，臺(tái)灣大學(xué)BIM課程教學(xué)框架如圖1所示。

（一）理論教學(xué)

在理論教學(xué)階段，臺(tái)灣大學(xué)BIM中心分主題開(kāi)展教學(xué)，從介紹BIM的基本概念開(kāi)始，例如BIM的兩種中文解釋（Building Information Modeling； Building Information Model）的含義與區(qū)別；BIM現(xiàn)階段發(fā)展程度與現(xiàn)存發(fā)展障礙，及其所具有的可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化型、可出圖性等特點(diǎn)；現(xiàn)存描述模型發(fā)展程度的LOD概念，包括由美國(guó)提出的LOD（Level Of Development）和英國(guó)提出的LOMD（Level Of Model Information，LOMD=LOD+LOI），兩者都定義了BIM模型元件從最低級(jí)的近似概念化的程度發(fā)展到最高級(jí)的演示級(jí)精度的標(biāo)準(zhǔn)；通過(guò)角色模擬讓學(xué)生體驗(yàn)項(xiàng)目全生命周期以及貫穿其中的協(xié)同作業(yè)、信息共享；通過(guò)翻轉(zhuǎn)教學(xué)使學(xué)生感受建設(shè)項(xiàng)目所需的4D排程與數(shù)量估算。

從教學(xué)模式的角度考查，臺(tái)灣大學(xué)主要采用單一課程、交互式教學(xué)、多課程聯(lián)合和畢業(yè)設(shè)計(jì)等模式，在教學(xué)中不局限于通過(guò)單門課程介紹BIM，而是在專業(yè)課程中涵蓋BIM思維，如在綠色建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和項(xiàng)目管理等課程中均涉及BIM 概念及工具，涉及 BIM 環(huán)境下的進(jìn)度管理、質(zhì)量管理、成本管理及各專業(yè)協(xié)同管理等高級(jí)工程管理內(nèi)容。

（二）應(yīng)用軟件教學(xué)

BIM不等同于軟件，但各類軟件的應(yīng)用對(duì)于實(shí)現(xiàn)BIM的價(jià)值是至關(guān)重要的。工程項(xiàng)目建設(shè)因涉及多專業(yè)領(lǐng)域而具有復(fù)雜性，因此像Autodesk平臺(tái)、Bentley平臺(tái)等所提供的相應(yīng)軟件具有信息共享、可視化、協(xié)調(diào)性等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于工程設(shè)計(jì)階段、招投標(biāo)階段、施工階段、運(yùn)維階段都起到很大幫助，因而高校開(kāi)展應(yīng)用軟件教學(xué)有利于推廣BIM技術(shù)。

臺(tái)灣大學(xué)BIM中心主要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)Autodesk Revit以及Autodesk Navisworks Manage。其中revit教學(xué)為基礎(chǔ)階段，包括放樣、土方開(kāi)挖、標(biāo)準(zhǔn)層施工、屋頂層施工、屋頂突出施工，如圖2所示；Navisworks應(yīng)用階段包括綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用、工程數(shù)量估算、工程進(jìn)度管理、協(xié)同作業(yè)與碰撞檢測(cè)應(yīng)用，如圖3所示。

（三）業(yè)界參訪討論

為了使建筑業(yè)擁有合格的專業(yè)BIM人才，臺(tái)灣大學(xué)BIM中心與業(yè)界聯(lián)手合作，不僅將BIM融入到自身課程建設(shè)中，也邀請(qǐng)業(yè)界進(jìn)入課堂討論當(dāng)下BIM的發(fā)展?fàn)顩r與實(shí)際使用狀況。

在業(yè)界參訪中，臺(tái)灣大學(xué)與臺(tái)灣中興工程顧問(wèn)有限公司展開(kāi)密切合作，中興顧問(wèn)有限公司向參訪學(xué)生介紹BIM技術(shù)在實(shí)際案例中的應(yīng)用，包括在案例中使用的新理念如Green BIM或是公司專利如細(xì)部設(shè)計(jì)構(gòu)造；展示公司在設(shè)計(jì)階段所運(yùn)用的方法，如通過(guò)Revit建模，用Tekla制作結(jié)構(gòu)，用SAP2000做結(jié)構(gòu)分析；分享公司在施工階段所獲心得，如每隔一周需要與設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行對(duì)話交流，在面對(duì)技術(shù)難題時(shí)通過(guò)專家商討得出解決方案等等，此外還能向?qū)W生展示業(yè)界的新技術(shù)，如在招投標(biāo)和施工階段利用BIM技術(shù)結(jié)合VR技術(shù)產(chǎn)生的可視化效應(yīng)將有利于行業(yè)發(fā)展。

（四）BIM應(yīng)用競(jìng)賽

競(jìng)賽作為一個(gè)多專業(yè)團(tuán)結(jié)協(xié)作平臺(tái)，能促進(jìn)所學(xué)各專業(yè)的整合與應(yīng)用，同時(shí)也是檢測(cè)學(xué)生所學(xué)內(nèi)容的有效手段。在掌握系統(tǒng)專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，也檢測(cè)了學(xué)生的其他綜合素質(zhì)，包括團(tuán)隊(duì)合作、溝通協(xié)調(diào)、應(yīng)急處理能力等等，從而提高學(xué)生的專業(yè)與綜合能力，實(shí)現(xiàn)以賽促學(xué)、以賽促教。

臺(tái)灣大學(xué)BIM中心在學(xué)生進(jìn)行一段時(shí)間的學(xué)習(xí)之后將進(jìn)行一次BIM競(jìng)賽，競(jìng)賽內(nèi)容分為必選項(xiàng)目和自選項(xiàng)目，其中必選項(xiàng)目為上課階段所授內(nèi)容，自選項(xiàng)目為學(xué)生課后通過(guò)COURSERA、GOOGLE等網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)自學(xué)所掌握的內(nèi)容，競(jìng)賽按照一定的程序分組進(jìn)行，累計(jì)得分最高組為優(yōu)勝組，BIM應(yīng)用競(jìng)賽程序如圖4所示。除此以外，臺(tái)灣大學(xué)還通過(guò)講授計(jì)算機(jī)程序編寫和機(jī)器人工作原理，介紹目前自動(dòng)化發(fā)展進(jìn)程，讓學(xué)生自行組隊(duì)用樂(lè)高機(jī)器人制作工程機(jī)械模型，例如機(jī)械手臂、吊車機(jī)器人等，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)由學(xué)生自行摸索、加以完善，通過(guò)完成任務(wù)的方式檢測(cè)各組相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)情況，從而讓學(xué)生了解到建筑業(yè)向自動(dòng)化、裝配式建筑發(fā)展的程度。

二、大陸高校BIM教學(xué)現(xiàn)狀

基于BIM在建筑行業(yè)中越來(lái)越受到重視，大陸高校開(kāi)展相關(guān)教學(xué)工作也逐漸提上日程。據(jù)統(tǒng)計(jì)，大陸有不少高校開(kāi)設(shè)了與BIM相關(guān)的學(xué)習(xí)課程，例如，清華大學(xué)與廣聯(lián)達(dá)公司共同成立BIM研究中心，建立長(zhǎng)期合作關(guān)系；同濟(jì)大學(xué)與魯班公司雙方就工程造價(jià)、電算化教學(xué)及BIM技術(shù)研究等方面開(kāi)展合作等[2]。雖然已有不少高校開(kāi)始了教學(xué)工作的實(shí)踐，但是大多數(shù)高校限于師資有限、課程系統(tǒng)性強(qiáng)等原因，在教學(xué)方面也只局限于單個(gè)軟件的學(xué)習(xí)而未進(jìn)行綜合性考量，BIM技術(shù)的教育程度良莠不齊。

（一）師資力量匱乏

BIM人才培養(yǎng)最重要的基礎(chǔ)是師資，同時(shí)BIM教學(xué)的特殊性還要求教師不僅具備理論知識(shí)，還應(yīng)具有熟練的實(shí)際操作能力，缺少“理論+實(shí)操”雙師型師資是許多高校面臨的問(wèn)題。此外，BIM知識(shí)體系廣泛，綜合性較強(qiáng)，對(duì)于教師所授內(nèi)容的廣泛性要求高[3]，完整的高校BIM師資隊(duì)伍除專任教師外，還應(yīng)與企業(yè)合作以求得在BIM應(yīng)用方面經(jīng)驗(yàn)豐富的一線從業(yè)人員。

（二）課程體系欠缺

為適應(yīng)新形勢(shì)下對(duì)BIM工程人才的需求，高校課程設(shè)置應(yīng)旨在加強(qiáng)學(xué)生的BIM工程實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)培養(yǎng)，目前許多高校雖有嘗試開(kāi)設(shè)相關(guān)專業(yè)課程，但相比傳統(tǒng)的課程教學(xué)未形成系統(tǒng)化的課程體系，或局限于單個(gè)軟件的基礎(chǔ)應(yīng)用，或局限于理論知識(shí)的普及性講座，不利于高水平人才的培養(yǎng)。

（三）教學(xué)資源欠缺

不管是BIM課程體系的建立，還是BIM專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容與方法的改革，專業(yè)教學(xué)資源作為支撐都是必不可少的，而現(xiàn)階段BIM教學(xué)材料、BIM可操作軟件、BIM實(shí)驗(yàn)室設(shè)備等硬件設(shè)施依然缺乏。例如軟件作為實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)的基礎(chǔ)，西方國(guó)家有普遍使用的Revit、Navisworks、Tekla等軟件，已相對(duì)齊全與成熟。國(guó)內(nèi)的軟件商僅有魯班、廣聯(lián)達(dá)、斯維爾等少量軟件廠商，加上引入軟件對(duì)于高校來(lái)說(shuō)是一筆高額經(jīng)濟(jì)承擔(dān)，因而并非所有高校都與企業(yè)開(kāi)展合作，也因此無(wú)法給學(xué)生帶來(lái)BIM技術(shù)在實(shí)際案例中的應(yīng)用，使得所學(xué)知識(shí)僅限于理論而缺乏實(shí)踐。

三、借鑒與思考

（一）理論教學(xué)

理論教學(xué)是為了更好的實(shí)踐應(yīng)用，BIM技術(shù)的理論教學(xué)應(yīng)以提升學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力為目標(biāo)。在BIM課程基礎(chǔ)教學(xué)部分，應(yīng)包括了解建筑業(yè)BIM技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)；了解BIM在工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用手段；了解BIM在招投標(biāo)階段的模型展示、3D漫游、VR仿真；了解BIM在施工過(guò)程和管理過(guò)程中所需要的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃編制、空間碰撞檢測(cè)、4D進(jìn)度計(jì)劃、5D工程造價(jià)管理等等；了解工程全生命周期、協(xié)同作業(yè)、信息共享、模型發(fā)展程度等概念；了解BIM應(yīng)用過(guò)程中所需要的經(jīng)濟(jì)、法律、管理等學(xué)科知識(shí)。

（二）實(shí)踐教學(xué)

為了檢驗(yàn)和運(yùn)用理論知識(shí)，開(kāi)展相應(yīng)的BIM實(shí)踐教學(xué)是有效的教學(xué)方式，例如讓學(xué)生運(yùn)用Revit軟件繪制某工程的施工土建部分，在檢驗(yàn)了識(shí)圖能力的同時(shí)又檢驗(yàn)了BIM 軟件的應(yīng)用能力；組織學(xué)生到企業(yè)中深入了解企業(yè)在實(shí)際案例中所解決的可行性分析、施工模擬、碰撞檢測(cè)、進(jìn)度控制、成本控制、質(zhì)量控制等活動(dòng)過(guò)程；組織BIM行業(yè)專家為BIM 教學(xué)提供新的知識(shí)，了解BIM發(fā)展前沿，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；組織學(xué)生開(kāi)展系列競(jìng)賽，促進(jìn)學(xué)生將所學(xué)的各專業(yè)進(jìn)行整合，培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)運(yùn)用能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、臨場(chǎng)應(yīng)變能力。

（三）網(wǎng)絡(luò)教學(xué)

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)（Learning Management System）是實(shí)現(xiàn)在線學(xué)習(xí)與教學(xué)的支持環(huán)境，其教學(xué)模式為交流評(píng)估雙向互動(dòng)，具有開(kāi)放性、靈活性、虛擬性、共享性、教學(xué)手段現(xiàn)代化等優(yōu)勢(shì)[4]。臺(tái)灣大學(xué)BIM中心通過(guò)Coursera這一網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)為學(xué)生提供自學(xué)的渠道，再通過(guò)常規(guī)課堂的授課解決學(xué)生自學(xué)時(shí)的疑惑并深化拓展。而在大陸許多高校，開(kāi)放式教育理念也逐漸得到社會(huì)的認(rèn)可，例如慕課（MOOC）平臺(tái)便是近年教育領(lǐng)域出現(xiàn)的面向社會(huì)免費(fèi)開(kāi)放的新型網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)，教師可將BIM理論融入網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，預(yù)設(shè)教學(xué)目標(biāo)、碎片化教學(xué)任務(wù)，學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)、網(wǎng)上討論、定期測(cè)驗(yàn)等方式掌握所學(xué)內(nèi)容，最終達(dá)到學(xué)生BIM知識(shí)體系的構(gòu)建目標(biāo)。

（四）翻轉(zhuǎn)教學(xué)

翻轉(zhuǎn)教學(xué)（翻轉(zhuǎn)課堂/Flipped Class/Inverted Classroom）是一種新型的教學(xué)模式，將傳統(tǒng)的課堂上課模式顛倒過(guò)來(lái)，由學(xué)生事先通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)或書(shū)本完成自學(xué)任務(wù)，再通過(guò)課堂的分享和老師的補(bǔ)充拓展完成知識(shí)的掌握[5]。臺(tái)灣大學(xué)BIM中心在BIM理論教學(xué)方面，事先確定上課目標(biāo)并布置學(xué)生通過(guò)Coursera平臺(tái)完成自學(xué)任務(wù)，在課堂上由學(xué)生分組討論并總結(jié)分享，最后由老師作點(diǎn)評(píng)并深化拓展知識(shí)點(diǎn)。從翻轉(zhuǎn)教學(xué)意義上來(lái)看，翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，課堂上也能保證教學(xué)活力和學(xué)習(xí)效率，有利于彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足，增大知識(shí)的掌握程度。

四、結(jié)束語(yǔ)

臺(tái)灣大學(xué)BIM教學(xué)方式所具有的多模式、多手段、多領(lǐng)域等特點(diǎn)，對(duì)于大陸高校構(gòu)建合理的BIM教學(xué)課程體系有著良好的借鑒價(jià)值，尤其是推動(dòng)大陸高校從單純的軟件技能教學(xué)向以“信息共享、協(xié)同作業(yè)”為核心的BIM觀念的培養(yǎng)以及注重理論與實(shí)踐并驅(qū)的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變有著積極的借鑒意義。

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