基于BIM技術(shù)應(yīng)用的土木工程專業(yè)實(shí)踐探索

李曉楠

[摘 要] BIM 技術(shù)在建筑業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛而深入，將BIM技術(shù)引入高校土木工程專業(yè)教學(xué)改革具有重要現(xiàn)實(shí)意義。從BIM 技術(shù)在高校教學(xué)中的現(xiàn)狀分析入手，討論了BIM技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)改革思路，分析 BIM 技術(shù)可能融入教學(xué)的各種形式，對高校土木工程專業(yè)培養(yǎng)新工科背景下的應(yīng)用型本科人才的教學(xué)模式進(jìn)行了初步探索。

[關(guān)鍵詞] BIM技術(shù);教學(xué)改革;土木工程;應(yīng)用型

BIM中文稱為“建筑信息模型（Building Information Modeling）”，是一種建筑規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和管理的新方法。隨著BIM概念在政府機(jī)構(gòu)、建筑和其他行業(yè)得到不斷認(rèn)可，BIM技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)廠房、公共建筑、地鐵隧道等領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國建筑業(yè)中的BIM應(yīng)用率在2012年就高達(dá)71%，而在2008只有28%（Mc Graw - Hill Construction 2012）[1]，足見BIM的發(fā)展迅速。

雖然目前中國的BIM普及率低于北美，出現(xiàn)了近年來許多典型的BIM應(yīng)用項(xiàng)目，如北京的水立方、上海中心大廈、上海迪士尼樂園等[2]。而作為BIM人才最直接輸出基地的高等院校，針對土木工程專業(yè)的應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行教學(xué)改革實(shí)踐和研究成果還很少。因此，將BIM技術(shù)融入該專業(yè)教學(xué)研究具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

一、BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)基于3D數(shù)字技術(shù)，構(gòu)建建筑模型，并通過數(shù)字信息來模擬建筑物的真實(shí)信息。同時(shí)，所有規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營等階段的數(shù)據(jù)都包含在所建立的三維模型中，甚至形成了包含時(shí)間和成本的BIM5D模型。建筑物全生命周期中任何項(xiàng)目實(shí)施階段的工作技術(shù)人員都能通過信息模型集成進(jìn)行建筑信息交互協(xié)同，極大提升了項(xiàng)目參與者決策效率與正確性，實(shí)現(xiàn)了建筑可視化、可協(xié)調(diào)、可模擬、可優(yōu)化和可出圖的五大功能同步實(shí)現(xiàn)。

二、BIM 技術(shù)在教學(xué)應(yīng)用現(xiàn)狀

《2011—2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》已經(jīng)把BIM技術(shù)作為工程總承包、勘察設(shè)計(jì)和施工類企業(yè)“十二五”信息化發(fā)展必須具備的核心技術(shù)之一，國內(nèi)高校也逐漸開始重視有關(guān)BIM的應(yīng)用教學(xué)。但針對本科教學(xué)的BIM教程還很少，大多只是對BIM概念以及基本理論的講解，許多課程領(lǐng)域還不曾采用BIM技術(shù)的案例教學(xué)模式來輔助本課程的教學(xué)。

土木工程專業(yè)具有很強(qiáng)的專業(yè)性和實(shí)踐性，目前專業(yè)課程主要還是延續(xù)“講解—接受”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，在教學(xué)過程中相對獨(dú)立，無法實(shí)現(xiàn)各課程知識的相互貫通。利用BIM技術(shù)創(chuàng)建一個(gè)共享建筑信息模型平臺或核心，將學(xué)科知識系統(tǒng)地融會(huì)串聯(lián)在模型里，就可以有效解決這一問題。

三、融合 BIM 技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)改革思路

1.構(gòu)建融合 BIM 技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)課程體系

根據(jù)學(xué)校的辦學(xué)定位和人才培養(yǎng)目標(biāo)，以土木工程應(yīng)用創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線，建立分層次、多模塊、相互銜接的、科學(xué)系統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)平臺[3]，與理論教學(xué)有機(jī)結(jié)合又相對獨(dú)立。實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與工程應(yīng)用實(shí)踐密切聯(lián)系，并引入BIM技術(shù)，開發(fā)綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性的實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目體系。

2.建設(shè)適合學(xué)生運(yùn)用的校內(nèi)BIM實(shí)踐教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺[4]

依托學(xué)院現(xiàn)有的土木工程等相關(guān)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)室和校內(nèi)外實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)基地，構(gòu)建融合BIM技術(shù)的建設(shè)工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺，學(xué)生可以在電子工地上直觀立體地看到擬建工程，繼而發(fā)現(xiàn)存在的問題，結(jié)合理論課程的知識，優(yōu)化設(shè)計(jì)施工方案，并且優(yōu)化結(jié)果也即時(shí)顯現(xiàn)，提高了學(xué)生參與工程實(shí)踐的興趣，激發(fā)了學(xué)習(xí)動(dòng)力。

3.加強(qiáng)與建筑企業(yè)的合作，建設(shè)校企合作的校外 BIM 實(shí)踐教學(xué)平臺[5]

通過校企合作建立實(shí)踐基地的形式，加大與校外施工企業(yè)的深入合作，建設(shè)校外BIM實(shí)踐教學(xué)平臺，把現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的實(shí)際問題利用企業(yè)BIM技術(shù)實(shí)踐教學(xué)平臺進(jìn)行分析、計(jì)算、優(yōu)化，將得到的結(jié)果回歸到施工現(xiàn)場第一線，解決實(shí)際工程問題。

4.利用BIM實(shí)踐教學(xué)平臺提高教師的工程應(yīng)用素質(zhì)

在實(shí)踐教學(xué)過程中，發(fā)揮高校教師自身在科技理論等方面的優(yōu)勢，不僅可以豐富教師自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，拓寬知識面，提高工程應(yīng)用素質(zhì)，還能使學(xué)生在參與實(shí)踐的過程中產(chǎn)生成就感，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)和實(shí)踐的動(dòng)力，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用和創(chuàng)新能力。

四、高?？蓪?shí)行的BIM教學(xué)形式分析

1.開設(shè)BIM課程

在教學(xué)計(jì)劃中單獨(dú)開BIM類課程。該做法可以系統(tǒng)地講授BIM技術(shù)的相關(guān)知識和應(yīng)用，比較適合BIM建模軟件的講解，為學(xué)生后期綜合使用軟件解決專業(yè)問題奠定基礎(chǔ)。圖1為我校土木工程本科專業(yè)開設(shè)的“建筑工程BIM建?；A(chǔ)”課程所建立模型（部分）。

2.開設(shè)BIM實(shí)踐環(huán)節(jié)

實(shí)踐教學(xué)以學(xué)生為主，形式靈活，可以利用實(shí)際工程案例設(shè)計(jì)BIM實(shí)踐任務(wù)，對BIM的綜合應(yīng)用能力培養(yǎng)有很大裨益。

3.開設(shè)BIM方向畢業(yè)設(shè)計(jì)

在畢業(yè)設(shè)計(jì)關(guān)節(jié)中增加BIM方向選項(xiàng)，學(xué)生依據(jù)興趣和愿望選擇，在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下完成。通過BIM技術(shù)融入專業(yè)課的綜合運(yùn)用，提升學(xué)生的專業(yè)水平，為就業(yè)提供高質(zhì)量的應(yīng)用型人才。

五、BIM技術(shù)在相關(guān)教學(xué)中的應(yīng)用

1.基本能力課程教學(xué)中的應(yīng)用（以混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程應(yīng)用為例）

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為土木工程專業(yè)核心課程之一，主要研究鋼筋混凝土材料性能、各種構(gòu)件的受力特征基本計(jì)算方法及設(shè)計(jì)原理。在教學(xué)過程中，利用BIM三維模型可以直觀了解鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件及其分布形式，如基礎(chǔ)、框架柱、樓板、樓梯等，如圖2所示。

2.崗位綜合應(yīng)用能力課程教學(xué)中的應(yīng)用

美國 Building SMART 聯(lián)盟主席 Dana K. Smitnz 指出“依靠一個(gè)軟件解決所有問題的時(shí)代已經(jīng)一去不復(fù)返了”。在教學(xué)過程中，應(yīng)運(yùn)用BIM一系列的專業(yè)軟件，包括結(jié)構(gòu)分析軟件、建筑設(shè)計(jì)軟件、節(jié)能設(shè)計(jì)軟件、計(jì)價(jià)算量軟件等，對已有案例模型做進(jìn)一步的研究分析，以達(dá)到讓學(xué)生掌握不同軟件操作的教學(xué)目的[6]。

六、結(jié)束語

BIM技術(shù)是建筑領(lǐng)域的第二次革命，是實(shí)現(xiàn)建筑信息管理的基礎(chǔ)。高校應(yīng)承擔(dān)培養(yǎng)BIM管理人才的歷史責(zé)任，為社會(huì)提供具有BIM能力的合格工程人才。因此，必須改變現(xiàn)有的人才培養(yǎng)計(jì)劃，適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展趨勢，建立適當(dāng)?shù)腂IM教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的BIM能力。為中國建筑業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。如何利用BIM技術(shù)結(jié)合更多實(shí)際工程案例，豐富本專業(yè)教學(xué)平臺，并運(yùn)用于相關(guān)課程教學(xué)中，是每位土木建筑工程教育者應(yīng)當(dāng)研究的方向。

參考文獻(xiàn)：

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[作者單位]

山東協(xié)和學(xué)院工學(xué)院

（編輯：李博寧）