應用型本科院校土木工程專業(yè)BIM課程體系構建研究

林秋菊 王慶勇 付旭 李茜 劉曉立 張友恒 游業(yè)剛

摘? 要：應用型本科院校土木工程專業(yè)應以建設應用技術型大學為契機，適應市場需求，及時將BIM技術納入到本科教學之中。對于BIM技術在應用型本科教學課程體系的構建，可以采用如下三種方式：1.根據(jù)學科特點設置BIM課程，可獨立授課，也可融入到已有的課程中;2.設立教學工作坊，使學生參與到真實項目中;3.設立三級教學平臺，即學科競賽-專業(yè)課-畢業(yè)設計。上述三種方式，應遵循客觀規(guī)律，由簡到難，分階段逐步實施。

關鍵詞：BIM技術;應用型本科;土木工程;課程體系;教學改革

中圖分類號：G641 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2019）14-0056-03

Abstract： The civil engineering major of application-oriented universities should take the opportunity of building application-oriented universities to adapt to the market demand and incorporate BIM technology into undergraduate teaching in time. For the construction of BIM technology in the application-oriented undergraduate teaching curriculum system， the following three methods can be adopted： 1.BIM courses are set according to the characteristics of the discipline， which can be taught independently or incorporated into existing courses; 2.set up teaching workshops to involve students in real projects; 3.set up a three-level teaching platform， namely discipline competition-specialized courses-graduation design. The above three methods should follow the objective law， from simple to difficult， and be implemented step by step.

Keywords： BIM technology; application-oriented university; civil engineering; curriculum system; teaching reform

一、概述

近十幾年來，隨著本科院校的高速發(fā)展，極大地推動了我國高等教育的普及化，應用型本科院校的概念也逐漸被大眾所熟知[1]。目前約有50%的普通本科院校正在向應用技術型大學轉型，肩負起了培養(yǎng)適應時代和行業(yè)需求的應用型人才的歷史重任。

應用型人才既要掌握本學科的理論知識，達到本科教育的畢業(yè)標準，同時也要具有較強的技術應用能力，能夠將科學知識直接應用于社會實踐，創(chuàng)造價值[2]。這就要求我們應用型本科院校要以科學理論和技術成果應用為導向培養(yǎng)社會所需的高水平技術應用人才，同時還要服務于地方社會經(jīng)濟發(fā)展，注重技術研發(fā)、積累與轉化，做到產(chǎn)教研融合。

2011年，住建部明確指出加快BIM（Building Information Modeling，即建筑信息化模型）技術在建筑行業(yè)中的應用進程，提高建設和管理中的信息化水平。作為世界最大的建筑業(yè)市場之一，我國建筑企業(yè)急需一大批能夠熟練應用BIM技術的工程人才，而BIM教育剛剛在高等院校中起步，尚未培養(yǎng)出足夠多的掌握BIM技術的本科畢業(yè)生，這已嚴重限制了BIM技術的推廣和應用[3]。因此，應用型本科院校土木工程專業(yè)應以建設應用技術型大學為契機，適應市場需求，及時將BIM技術納入到本科教育的課程體系之中，加強此類人才的培養(yǎng)。

二、BIM技術在土木工程教育中的發(fā)展現(xiàn)狀

將BIM技術融入到土木工程專業(yè)的教學之中，使學生們充分了解和熟練應用BIM技術，已成為應用型本科院校服務于地方經(jīng)濟和提高就業(yè)率的有效手段之一。

目前，國內(nèi)外很多高校都已開始講授BIM課程，或將BIM技術融入到現(xiàn)有的土木工程類課程中。表1中列舉了國內(nèi)外部分大學所開設的BIM類課程。

與BIM技術在建筑行業(yè)的高速發(fā)展相比，目前在應用型本科院校土木工程專業(yè)中全部采用BIM教學或將BIM教學融入到傳統(tǒng)課程中還面臨著如下問題[4]：

1.BIM需要新的教學方法、大綱以及相配套的教材、實驗室等軟硬件教學資源;

2.利用BIM建模時需要相關的施工知識，而本科生缺乏相應的實踐訓練;

3.缺少熟練掌握BIM技術的教師隊伍;

4.現(xiàn)有的總學時是固定的，沒有更多的學時分配給BIM課程;

5.缺乏統(tǒng)一的認證標準和要求來指導規(guī)范BIM課程。

三、應用型本科院校土木工程專業(yè)BIM教學體系構建

對于應用型本科院校土木工程專業(yè)BIM教學體系構建可以采用如下三種方法：1. 按照傳統(tǒng)的基于學科特點設計的方法，即根據(jù)BIM的重要概念將教學體系劃分為若干主題來設置課程進行教學;2. 建立BIM項目教學工作坊，聘請行業(yè)內(nèi)的BIM工程師與本校教師共同指導學生完成真實的BIM項目，同時針對全生命周期的不同階段所采用的BIM軟件進行相應的培訓;3. 認知功能教學法，即以學科競賽、課程設計和畢業(yè)設計為三級教學平臺，向學生提供大量的BIM學習資料，指導學生學習BIM技術，使學生能夠逐步深入掌握BIM技術以達到專業(yè)水平。

綜合上述三種方法，應用型本科院校土木工程專業(yè)BIM教學體系框架可分為三個階段進行實施，即初級、中級和高級階段，如表2所示。

（一）表2中的課程內(nèi)容按照如下方案進行劃分

1. 初級階段

在原有的《畫法幾何與工程制圖》課程中融入BIM技術概述，讓學生了解他們將要學習的知識并接觸他們所期望獲得的技能。在授課過程中，將建筑識圖與BIM技術相結合，讓學生借助三維可視化模型掌握平法識圖，增強學生的空間想象能力。

2. 中級階段

設置《土木工程CAD與BIM技術》課程。該課程主要是在已有的《土木工程CAD》課程中融入主流BIM軟件操作的學習。首先是對土木工程CAD與BIM軟件進行概述，包括命令輸入、繪圖功能、圖層、文字輸入、標注等命令的學習。然后是講授傳統(tǒng)AutoCAD的繪制圖形的方法，能夠繪制建筑的平面圖、立面圖、剖面圖。最后，講授Revit軟件的基本命令、模型和族的創(chuàng)建等操作，建立建筑三維模型，并指導學生對比兩種軟件的不同。

3. 高級階段

設置《BIM建模實訓》課程：該課程首先講授網(wǎng)格和圖層的建立，創(chuàng)建基本的構建對象、導航和創(chuàng)建視圖，以及對象的基本操作。然后對模型參數(shù)化、設計約束條件、設置尺寸標注等。最后，生成正式圖紙或導入到其它軟件系統(tǒng)中。

（二）表2中的BIM項目教學工作坊按照如下方案進行劃分

1. 初級階段

（1）計劃：該部分教學是通過撰寫可行性研究報告和項目執(zhí)行計劃（包括項目目標設置、市場分析和經(jīng)濟可行性等）開始的，并需要對這些計劃進行反饋與修改。

（2）合同文件：該階段教學要求學生撰寫一份投標報價書以獲得項目經(jīng)理、建筑師和設計人員的意見，這些培訓有助于學生清楚地理解不同項目參與者之間的角色和職責。

2. 中級階段

（1）設計：這一步是編制設計文件，包括概念設計、初步設計、基礎設計、主要構件的詳細資料和結構分析，該部分培訓既可以強化訓練學生們的專業(yè)知識同時也可以培養(yǎng)團隊協(xié)作能力。

（2）施工：該步需要制定建設預算和計劃進度，在建造階段的中期，還需要編寫每月的費用和進度報告。

3. 高級階段

BIM：最后利用BIM功能生成正式的設計文檔和施工報告，如3D模型、材料造價、3D結構分析等。該步需要培訓的信息技術技能包括Revit、MS Project、Excel、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（MS Access）和結構分析軟件（Midas）等。

（三）表2中的三級教學平臺教學內(nèi)容按照如下方案進行劃分

1. 初級階段

該階段主要鼓勵和指導學生參加各類型的BIM學科競賽，對于提高學生興趣與BIM基本知識的普及具有重要意義。目前，比較主流的比賽有龍圖杯、斯維爾杯、華春杯、全國3D大賽等。

2. 中級階段

該階段主要是將BIM技術融入到各個專業(yè)課中，例如在《房屋建筑學》課程中，引入典型建筑BIM模型用于講授各細節(jié)構造，有助于學生對三維立體結構方面專業(yè)知識的理解和掌握;在《建筑施工技術》課程中，將Revit模型導入到Navisworks軟件中實現(xiàn)4D模擬施工，產(chǎn)生親臨施工現(xiàn)場的效果，增強學生對各個階段施工組織設計、進度計劃的認識;在《工程造價》課程中，通過BIM技術進行虛擬建造，讓學生能夠對施工中各個時段的工程用量及造價進行計算，合理分配資源[5]。

3. 高級階段

該階段主要是將BIM技術引入到畢業(yè)設計中，該階段的學生通過上述各階段的學習與培訓已經(jīng)能夠熟練應用BIM技術，因此具備應用BIM技術的能力。該階段可按如下步驟進行：第一步，首先利用BIM技術根據(jù)給定的設計參數(shù)進行結構方案設計，然后建立建筑的三維模型;第二步，再進行建筑機電三維模型的設計并進行管縱優(yōu)化，完成三維模擬動畫的制作;第三步，利用廣聯(lián)達等BIM軟件進行工程計量和計價及工程招標控制價編制工作;第四步，利用BIM軟件完成工程土建三維模型翻建，編制基于BIM技術的保障措施方案投標述標模擬動畫;第五步，利用BIM軟件完成施工組織進度計劃文件和施工進度模擬動畫工作，實現(xiàn)施工的全過程管理。

四、結束語

伴隨著土木工程行業(yè)對BIM技術應用價值和效益認可程度的不斷增長，建筑企業(yè)急需一大批具有BIM技術應用能力和知識的本科人才，這就要求我們應用型本科院校與時俱進，將BIM技術融入到本科的教學中。

可以采用多種方式將BIM技術通入到土木工程專業(yè)本科教學中，例如采用獨立授課的方式，也可以將BIM技術融入到已有的課程中，改變傳統(tǒng)的教學方式，或者建立教學工作坊，使學生參與真實BIM項目，也可以采取競賽、專業(yè)課和畢業(yè)設計三級平臺教學的方式。上述三種教學方式，都應按照學生學習理解的客觀規(guī)律，由簡到難分階段實施，這樣才能保證應用型本科院校土木工程專業(yè)畢業(yè)生具有扎實的理論基礎和較強的實際應用能力。

參考文獻：

[1]陸正林，顧永安.應用型大學若干問題探析[J].職業(yè)技術教育， 2013，34（34）：5-12.

[2]孫素芹，顧永安.應用型本科人才培養(yǎng)體系架構與依據(jù)[J].現(xiàn)代教育管理，2012（9）：72-76.

[3]張靜曉，趙陳影，李慧.工程管理BIM畢業(yè)設計組織管理框架與案例分析[J].工程管理學報，2017，31（2）：153-159.

[4]游業(yè)剛，付旭，李茜，等.BIM在應用型本科院校中的發(fā)展現(xiàn)狀及改革思考[J].土木建筑工程信息技術，2018，10（2）：68-72.

[5]王建超，張丁元，周靜海.BIM技術在建筑類高校專業(yè)課程教學中的應用探索——以沈陽建筑大學為例[J].高等建筑教育，2017，26（1）：161-164.