建筑土木學(xué)科BIM基礎(chǔ)課程教學(xué)創(chuàng)新與實(shí)踐

張玉琢 張 童 馬 潔

（1．沈陽建筑大學(xué)BIM計(jì)算研究中心，遼寧 沈陽 110168；2．遼寧科技學(xué)院資源與土木工程學(xué)院，遼寧 本溪 117000）

2017年4月 ，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《關(guān)于建筑業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃的通知》中明確指出：加快推進(jìn)建筑信息模型（BIM）技術(shù)在規(guī)劃、工程勘察設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營維護(hù)全過程的集成應(yīng)用，支持基于具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)三維圖形平臺(tái)的國產(chǎn)BIM軟件的研發(fā)和推廣使用。BIM的英文全拼為Building Information Modeling，即建筑信息模型的簡稱。BIM技術(shù)是利用信息化模型對(duì)工程建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營以及維護(hù)等生命全過程進(jìn)行科學(xué)管理、優(yōu)化的方法與工具[1]。BIM技術(shù)起源于美國并發(fā)展多年，目前在歐洲、日本，新加坡等發(fā)達(dá)國家BIM的普及率較高，技術(shù)得到廣泛認(rèn)可。我國BIM技術(shù)由于起步較晚，相關(guān)BIM專業(yè)技術(shù)人才缺失，成為制約建筑行業(yè)信息化發(fā)展的主要問題之一[2]。因此高校作為向社會(huì)輸送各種技術(shù)型人才的地方，有責(zé)任解決目前的問題，尤其是應(yīng)用型土木工程專業(yè)的課程設(shè)置應(yīng)以市場為導(dǎo)向，為此本文以沈陽建筑大學(xué)為例，對(duì)BIM類課程教學(xué)進(jìn)行探索與思考，以加快BIM類課程教學(xué)改革的緊迫性，進(jìn)而保證BIM人才的持續(xù)穩(wěn)定供給。

1 BIM技術(shù)在我國應(yīng)用狀況

我國最早接觸BIM技術(shù)的兩個(gè)地方是香港和臺(tái)灣。早在2006年，香港就開始推行BIM，并于2009年成立香港BIM學(xué)會(huì)[3]。臺(tái)灣大學(xué)于2007年與美國Autodesk公司簽訂產(chǎn)學(xué)研合作協(xié)議，并以此為契機(jī)加入到了BIM行列。

國內(nèi)BIM技術(shù)應(yīng)用起步較晚，在2012年以前，國內(nèi)僅有幾家規(guī)模較大的設(shè)計(jì)咨詢公司擁有BIM技術(shù)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，例如上?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)、中國建筑設(shè)計(jì)研究院等，其中上海中心、水立方、鳥巢和上海世博館等國家級(jí)重大工程成為應(yīng)用BIM技術(shù)的經(jīng)典之作。2012年，建設(shè)部著手編制了BIM相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，使得BIM技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用更加普及。到了2015年，BIM技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，被廣泛應(yīng)用在國內(nèi)各個(gè)工程項(xiàng)目上，例如北京中國尊、港珠澳大橋、天津117大廈、首都新機(jī)場等工程。除了這些標(biāo)志性建筑外，BIM技術(shù)同時(shí)也越來越多地被應(yīng)用到房屋建筑和基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)筑物當(dāng)中，BIM技術(shù)從項(xiàng)目的低利用率迅速上升為較高的利用率，已逐漸成為工程項(xiàng)目建設(shè)的必需品。

2 國內(nèi)外BIM教育現(xiàn)狀

美國作為BIM技術(shù)起源的國家，研究工作已開展多年并逐漸被接受。美國幾家著名大學(xué)的本科工程管理專業(yè)，如賓夕法尼亞州立大學(xué)、斯坦福大學(xué)、卡耐基·梅隆大學(xué)等均開設(shè)BIM課程，并將其納入核心課程。佐治亞理工大學(xué)還成立BIM實(shí)驗(yàn)室，將BIM技術(shù)作為建筑工程系本科生的專業(yè)課程，從設(shè)計(jì)、施工技術(shù)和項(xiàng)目管理的角度來學(xué)習(xí)BIM。在新加坡共有8所高等院校開設(shè)BIM類相關(guān)課程，授課形式包括全日制學(xué)習(xí)和在職學(xué)習(xí)兩種類型，據(jù)當(dāng)?shù)亟逃恐鞴荛T統(tǒng)計(jì)，目前已有超過1萬多名學(xué)生完成了BIM相關(guān)課程的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，其中包括2 500名全日制學(xué)生和8 500名在職專業(yè)人員。新加坡的本科高校，如南洋理工大學(xué)、新加坡國立大學(xué)等高校開設(shè)BIM課程的主要目的在于提高BIM技術(shù)研發(fā)與推廣的能力，進(jìn)而成立BIM應(yīng)用技術(shù)研發(fā)中心等部門；高等職業(yè)院校一般會(huì)在學(xué)生課程中設(shè)置BIM模塊，主要針對(duì)的是提高學(xué)生軟件的實(shí)踐操作能力。

為順應(yīng)國內(nèi)市場對(duì)BIM人才的需求，近些年國內(nèi)也有部分本科高校開設(shè)BIM課程，主要集中于建筑類高?；蚪ㄖ聊緦I(yè)實(shí)力較強(qiáng)的高校，例如最早成立BIM研究院的清華大學(xué)、與斯維爾軟件公司聯(lián)合創(chuàng)辦BIM實(shí)習(xí)基地的深圳大學(xué)、成立BIM學(xué)院并開設(shè)BIM專業(yè)的吉林建筑大學(xué)等，這些高校大部分是以科研、講授BIM理論知識(shí)為主，實(shí)踐技能操作較少，也有一些高校如沈陽建筑大學(xué)會(huì)講授BIM類軟件的具體操作，但主要還是集中于Revit軟件操作的講授。相比本科院校，我國高職類院校開設(shè)BIM課程的學(xué)校相對(duì)較多，例如遼寧建筑職業(yè)學(xué)院、湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院、太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院以及浙江廣廈建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院等，雖然這些高職院校已將BIM技術(shù)安排到相關(guān)專業(yè)中，但大部分還是將其設(shè)置為專業(yè)選修課，同時(shí)也同樣以集中講授Revit軟件操作居多[4]，對(duì)中國建筑科學(xué)研究院牽頭開發(fā)的本土BIM軟件PKPM-PC和PKPM-BIM講授很少見。雖然也有部分高職院校在BIM課程建設(shè)中取得了初步進(jìn)展，并應(yīng)用到各類專業(yè)課程中，如工程制圖、建筑工程施工組織、建筑施工技術(shù)等課程當(dāng)中，但仍存在諸多問題。

3 BIM類課程存在的問題

雖然我國一些高校已經(jīng)開始針對(duì)BIM開展相關(guān)工作，并投入到相應(yīng)的教學(xué)當(dāng)中。但是針對(duì)培養(yǎng)應(yīng)用型土木工程專業(yè)的學(xué)生，如何讓學(xué)生能夠盡快地掌握BIM技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，畢業(yè)后又能夠迅速走上工作崗位受到企業(yè)的青睞，將是我們高校工作者探索與思考的問題。然而目前大部分高校仍然存在著諸如教學(xué)方法、師資質(zhì)量、實(shí)訓(xùn)室軟硬件、教材缺失等方面的問題[5]。

（1）教學(xué)方法。由于高校教師常年固定講授同樣一門或幾門專業(yè)課程，思維方式固化，受講課習(xí)慣積累，更多的青睞于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，即授課內(nèi)容基本都基于各自獨(dú)立的教材，而不習(xí)慣將BIM技術(shù)穿插到本專業(yè)課當(dāng)中，缺乏創(chuàng)新意識(shí)。

（2）師資質(zhì)量不足。由于BIM屬于“新技術(shù)、新東西”，真正懂BIM技術(shù)的教師少之又少，往往都是剛?cè)肼毜哪贻p專業(yè)教師通過自學(xué)或者參加一些講座、培訓(xùn)等形式接觸BIM技術(shù)，對(duì)BIM的理解不夠全面，可以說只知道皮毛。有的教師僅簡單地認(rèn)為BIM就是三維CAD，只要教學(xué)生會(huì)使用Revit軟件進(jìn)行三維建模就可以了，卻疏于將BIM全過程管理的精髓傳授給學(xué)生，不利于學(xué)生BIM技能的培養(yǎng)以及今后BIM技術(shù)的推廣應(yīng)用。

（3）實(shí)訓(xùn)室軟、硬件條件有限。BIM涉及的軟件較多，包括BIM方案設(shè)計(jì)軟件、可持續(xù)分析軟件、結(jié)構(gòu)分析軟件、模型檢查軟件、深化設(shè)計(jì)軟件、造價(jià)管理軟件、模型綜合碰撞檢查等。這些軟件的費(fèi)用都較高，如果全部采購則需要學(xué)校投入大量的經(jīng)費(fèi)支持，對(duì)于一般普通高校，尤其土木工程不是學(xué)校重點(diǎn)專業(yè)的高校來講是很難達(dá)到的。即使有的高校采購部分幾款常用軟件，但是實(shí)訓(xùn)室內(nèi)計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)數(shù)量有限，很難滿足一生一節(jié)點(diǎn)的實(shí)訓(xùn)課安排，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)BIM技術(shù)的實(shí)訓(xùn)淺嘗輒止，無法進(jìn)行系統(tǒng)而深入的訓(xùn)練。此外BIM實(shí)訓(xùn)室對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件配置要求較高，現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)配置達(dá)不到BIM軟件所要求的狀態(tài)，這無異于又要投入較大的資金。雖然自2014年以來教育部實(shí)施產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目，一些高校和軟件公司合作，共建BIM實(shí)訓(xùn)機(jī)房，并邀請(qǐng)企業(yè)人員任兼職教師，但數(shù)量有限，普及率不高，未能取得預(yù)期的效果。因此軟、硬件的不足也阻礙了BIM技術(shù)的教學(xué)應(yīng)用。

（4）適合教學(xué)的教材缺失。目前，市場上大多數(shù)BIM書籍都是由軟件研發(fā)公司的科研人員編寫的操作教程或者是工程師就某個(gè)工程案例所采用的BIM技術(shù)進(jìn)行簡單介紹，因此過重偏向軟件操作或工程實(shí)際，并沒有按照高校教材那樣從培養(yǎng)層次、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)原理、教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容等進(jìn)行合理安排學(xué)時(shí)，循序漸進(jìn)地進(jìn)行講授。因此適合高校教學(xué)的教材缺失也同樣不利于學(xué)生BIM技能的培養(yǎng)。

4 BIM類課程教學(xué)改革的措施

為迎合建筑業(yè)信息化的發(fā)展趨勢(shì)，應(yīng)用型土木工程專業(yè)應(yīng)積極進(jìn)行BIM類課程的改革與創(chuàng)新，將培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo)更多地放在“應(yīng)用型”這三個(gè)字上，即提高學(xué)生對(duì)BIM應(yīng)用技術(shù)的掌握與理解，使BIM技術(shù)成為土木工程專業(yè)學(xué)生必須具備的專業(yè)技能之一，以沈陽建筑大學(xué)本科階段BIM教學(xué)為例，具體改革措施如下。

4.1 師資隊(duì)伍的培育

考慮到接受新知識(shí)能力強(qiáng)，師資隊(duì)伍的培養(yǎng)對(duì)象主要以40歲以上教師作為指導(dǎo)，40歲以下青年教師授課學(xué)習(xí)為主的原則，沈陽建筑大學(xué)提前3年對(duì)講授BIM課程教師進(jìn)行選拔，分別選拔建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備專業(yè)方向，青年教師做出近3～5年的培養(yǎng)計(jì)劃，通過參加BIM技術(shù)培訓(xùn)班或講座、下企業(yè)親自參與BIM工程實(shí)際案例等方式，重點(diǎn)培養(yǎng)教師的理論及實(shí)踐技能，逐步提高師資隊(duì)伍，沈陽建筑大學(xué)BIM教學(xué)團(tuán)隊(duì)現(xiàn)已形成1名40歲以上教師帶頭，4名40歲以下教師授課的穩(wěn)定團(tuán)隊(duì)，在不斷完善教案基礎(chǔ)上，出版《BIM應(yīng)用與建?；A(chǔ)》等本科階段BIM教材3部，以供建筑、結(jié)構(gòu)和設(shè)備不同專業(yè)方向的學(xué)生使用。

4.2 課程設(shè)置及教學(xué)方法的改革

由于第一學(xué)期會(huì)開始土木工程概論課程，讓學(xué)生從整體上認(rèn)識(shí)自己的專業(yè)，因此第二學(xué)期可開設(shè)BIM技術(shù)概論課程，讓學(xué)生從理論上了解BIM技術(shù)的相關(guān)知識(shí)和應(yīng)用，建議在第一學(xué)期概論課程中講解2學(xué)時(shí)的BIM概論；進(jìn)而在第三學(xué)期學(xué)習(xí)土木工程CAD制圖的基礎(chǔ)上，可將Revit三維建模課程引入課堂教學(xué)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)踐操作的同時(shí)切實(shí)感受到BIM應(yīng)用的方便與快捷，沈陽建筑大學(xué)在第四學(xué)期或第五學(xué)期開設(shè)一門獨(dú)立的24學(xué)時(shí)的BIM課程，課程名稱為《BIM應(yīng)用基礎(chǔ)》，講授BIM在建筑全生命周期應(yīng)用和Revit、PKPMPC、PKPM-BIM軟件操作兩方面；由于BIM類課程并不是簡單的三維建模，而是一個(gè)龐大的課程體系，因此在后續(xù)學(xué)期中，建議將BIM融入現(xiàn)有的專業(yè)課程體系中，例如在傳統(tǒng)房屋建筑學(xué)類課程、施工技術(shù)及組織類課程、工程造價(jià)類課程、項(xiàng)目管理類課程中引入BIM技術(shù)，或者開始類似結(jié)構(gòu)工程BIM設(shè)計(jì)方法與分析、BIM建筑結(jié)構(gòu)綜合應(yīng)用等課程，以期鼓勵(lì)學(xué)生將BIM應(yīng)用在本科畢業(yè)設(shè)計(jì)中。

4.3 鼓勵(lì)學(xué)生參加BIM類創(chuàng)新競賽

近年來，全國各地舉辦了多場關(guān)于BIM類創(chuàng)新競賽，例如中國建設(shè)教育協(xié)會(huì)舉辦的“全國高等院校BIM應(yīng)用技能比賽”、遼寧省勘察設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)舉辦的“遼寧省建筑信息模型（BIM）設(shè)計(jì)大賽”、中國圖學(xué)學(xué)會(huì)舉辦的“全國BIM大賽”、深圳斯維爾科技股份有限公司舉辦的“斯維爾杯BIM系列軟件建筑信息模型大賽”等。鼓勵(lì)學(xué)生參加BIM類創(chuàng)新競賽好處多多，對(duì)于學(xué)生來講，通過參加比賽不僅激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到了“以賽促學(xué)”的有益效果，而且比賽名次靠前的學(xué)生還會(huì)獲得到大企業(yè)實(shí)習(xí)鍛煉的機(jī)會(huì)，甚至直接簽約；對(duì)于教師，則幫助他們更深入的掌握BIM應(yīng)用技術(shù)，起到了“以賽促教”的作用，對(duì)提高師資質(zhì)量也有積極作用的。

4.4 增加BIM類畢業(yè)設(shè)計(jì)

四年制本科第八學(xué)期會(huì)進(jìn)行為期18周的畢業(yè)設(shè)計(jì)，畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容可以適當(dāng)增加一些BIM類專題或者要求一些學(xué)生（3～5人）組成一個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，圍繞某個(gè)實(shí)際工程實(shí)例，采用BIM技術(shù)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，團(tuán)隊(duì)共同完成此項(xiàng)目。內(nèi)容可包括建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工程計(jì)量計(jì)價(jià)設(shè)計(jì)、施工組織設(shè)計(jì)等。同時(shí)可采用由多學(xué)科教師組成導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)輪流指導(dǎo)，及時(shí)解決學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到的疑難問題。通過這次訓(xùn)練不僅讓學(xué)生充分理解BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目全生命周期中的應(yīng)用價(jià)值，更為學(xué)生走上工作崗位打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

建筑信息化是我國建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，BIM技術(shù)同樣是土木工程專業(yè)從業(yè)人員今后生存的必備技能之一。作為應(yīng)用型土木工程專業(yè)更應(yīng)緊跟時(shí)代潮流，以市場為導(dǎo)向，積極探索符合國情的人才培養(yǎng)方案，科學(xué)地進(jìn)行BIM類課程改革，提高學(xué)生就業(yè)質(zhì)量，為我國建筑業(yè)信息化的順利發(fā)展提供更多的專門人才。