基于BIM技術(shù)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式和方法研究

杜歡歡 林志豪 張津津

摘?要：BIM技術(shù)作為建筑行業(yè)“互聯(lián)網(wǎng)+”的創(chuàng)新動力，其發(fā)展需要大量的人才基礎(chǔ)。在培育社會亟需的人才同時借用新技術(shù)對高校專業(yè)教學(xué)活動中現(xiàn)存的問題進(jìn)行探索。對基于BIM技術(shù)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式的課程內(nèi)容與方法進(jìn)行討論研究，通過設(shè)置不同深度的課程讓學(xué)生引發(fā)對專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣，掌握BIM技術(shù)的實(shí)操能力，提升參與生產(chǎn)實(shí)習(xí)的代入感。同時推動專業(yè)教學(xué)與時俱進(jìn)，為高校培養(yǎng)具有相應(yīng)專業(yè)素養(yǎng)的BIM技術(shù)人才提供借鑒參考。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);實(shí)訓(xùn)教學(xué);實(shí)訓(xùn)基地

中圖分類號：G642.0??????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

建筑信息模型（Building?Information?Modeling）是在2002年被提出的一種可以貫穿建筑設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)營等各個階段的技術(shù)，因其可以有效提高建筑各項(xiàng)工作的效率、降低設(shè)計(jì)誤差的發(fā)生、節(jié)省資源節(jié)約成本，廣受全球業(yè)界內(nèi)的認(rèn)可和使用。BIM技術(shù)是涵蓋幾何、空間關(guān)系、地理信息、建筑構(gòu)配件的綜合性技術(shù)[1]，并且具有可視化、仿真優(yōu)化等特點(diǎn)。2020年8月，我國多個部門聯(lián)合提出的《關(guān)于加快新型建筑工業(yè)化發(fā)展的若干意見》指出應(yīng)大力發(fā)展BIM技術(shù)，推進(jìn)其在新型建筑工業(yè)化全周期的集成應(yīng)用[2]，維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化部件庫，增強(qiáng)交互共享，建立BIM審圖和BIM報(bào)建審批試點(diǎn)等等意見。隨著我國的現(xiàn)代化建設(shè)繼續(xù)推進(jìn)，越來越多的新型建筑、復(fù)合型建筑對從業(yè)人員提出了新的要求，BIM技術(shù)正是一種亟需專業(yè)人才去發(fā)展的創(chuàng)新技術(shù)。所以，作為培育高等專業(yè)人才的高校來說，需要緊跟社會行業(yè)的要求去發(fā)展了解并掌握BIM技術(shù)的土木類專業(yè)的學(xué)生。但目前的情形是許多高校未能將BIM全面引進(jìn)教學(xué)，部分院校雖然認(rèn)識到其重要性并引進(jìn)了這一技術(shù)，卻沒有開發(fā)配套的課程和設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)環(huán)節(jié)。

實(shí)訓(xùn)教學(xué)通過實(shí)際的項(xiàng)目背景，模擬相應(yīng)的工作環(huán)境，讓學(xué)生充分了解一個實(shí)際項(xiàng)目所需要的專業(yè)技能以及工作方法，并通過組建團(tuán)隊(duì)提升合作能力?；贐IM技術(shù)開展實(shí)訓(xùn)教學(xué)可以有效轉(zhuǎn)化本專業(yè)內(nèi)各學(xué)科的理論知識，通過實(shí)踐培養(yǎng)符合行業(yè)新要求的專業(yè)人才。

1??BIM技術(shù)在國內(nèi)外的教學(xué)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1國外教學(xué)應(yīng)用現(xiàn)狀

BIM技術(shù)起源于國外，且由于信息技術(shù)發(fā)展較早，世界上許多的高校都已經(jīng)將BIM引入到教學(xué)課堂中作為開展工程實(shí)踐課程的輔助手段，讓學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，了解建筑全周期對從業(yè)人員的各種要求。例如美國的Arizona?State?University（亞利桑那州立大學(xué)），他們采用理論講授與實(shí)訓(xùn)結(jié)合的方式，除了職業(yè)教師的課堂，學(xué)院還會邀請相關(guān)技術(shù)人員對實(shí)際工程應(yīng)用中的重點(diǎn)進(jìn)行講演，讓學(xué)生充分了解到所需要具備的職業(yè)素養(yǎng)[3]。而Texas?University?School?of?Engineering?Science（德克薩斯大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院）在2004年就注意到了這一技術(shù)的發(fā)展，并在之后設(shè)立了本科學(xué)習(xí)和研究生學(xué)習(xí)兩種不同深度的BIM課程，在該課程中要求學(xué)生們掌握使用Revit、Sketch-Up、Navisworks等相關(guān)軟件，最終實(shí)現(xiàn)模型的構(gòu)建[4]。美國高校建筑工程相關(guān)專業(yè)學(xué)院對BIM課程的設(shè)置模式大致可分為四類，第一種為單一課程模式，如西伊里若斯大學(xué)的《住宅和商業(yè)建筑設(shè)計(jì)》、威斯康星大學(xué)的工程類課程選修課、懷俄明大學(xué)的《建筑工程制圖》。第二種為交互教學(xué)模式，如加州州立理工大學(xué)的《建筑機(jī)電和管道課程》、科羅拉多州立大學(xué)的《材料和方法》、加州州立大學(xué)的《進(jìn)度計(jì)劃》。第三種為多課程聯(lián)合模式，如科羅拉多州立大學(xué)的多專業(yè)聯(lián)合課程、肯特州立大學(xué)的集成工作室以及懷俄明大學(xué)的建筑設(shè)計(jì)工作室。最后一種為畢業(yè)設(shè)計(jì)模式，即用BIM技術(shù)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)[5]。這幾種教學(xué)方式中，從教學(xué)角度出發(fā)最簡單的是單一課程模式，只要有相應(yīng)的課件配套即可，而另外幾種對教學(xué)者的要求較高，需要本身有系統(tǒng)的BIM知識。

由國外的BIM技術(shù)于教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀可知，他們較早地注意到了該技術(shù)的重要性，并發(fā)展出了較為多元化的教學(xué)方式。通過借鑒這些經(jīng)驗(yàn)，可以更好地推動BIM教學(xué)在我國的發(fā)展。

1.2國內(nèi)教學(xué)應(yīng)用現(xiàn)狀

我國由于信息技術(shù)發(fā)展起步稍晚，對于BIM技術(shù)同教學(xué)應(yīng)用相結(jié)合的研究也相對稍晚。但近年來我國建設(shè)速度加快、強(qiáng)度加大，日新月異的城市化對建筑專業(yè)發(fā)展提出了越來越高的要求，從產(chǎn)業(yè)需求推動了教學(xué)活動地快速發(fā)展，相當(dāng)多的國內(nèi)高校尤其是土木專業(yè)重點(diǎn)高校也開設(shè)了BIM及相關(guān)課程。如東南大學(xué)的《BIM技術(shù)及應(yīng)用》、哈爾濱工業(yè)大學(xué)的《BIM技術(shù)理論與方法》、浙江大學(xué)的《建筑信息模型》、河海大學(xué)的《BIM技術(shù)》、湖南大學(xué)的《BIM技術(shù)原理與應(yīng)用》、中南大學(xué)的《BIM技術(shù)及其應(yīng)用》、西南交通大學(xué)的《橋梁結(jié)構(gòu)CAD與BIM技術(shù)》等，以上所羅列的課程皆為理論授課。而綜合了理論與實(shí)際軟件操作的有山東大學(xué)的《BIM基礎(chǔ)-Revit》、華中科技大學(xué)的《基于BIM的工程項(xiàng)目管理軟件》、長沙理工大學(xué)的《BIM技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用》等等[6]。通過所列舉的部分高校，可以發(fā)現(xiàn)我國目前主要的BIM技術(shù)相關(guān)課程設(shè)置形式還是課件講解、理論傳授，即使有上機(jī)操作的軟件課程也局限性較大，僅使用單一的某個建模軟件。這主要是因?yàn)槲覀儗I(yè)人才培養(yǎng)的最終目標(biāo)還未明確，單從理論進(jìn)行講解或局限于較淺的軟件應(yīng)用水平難以構(gòu)建一個完整的學(xué)習(xí)體系。

2?建筑與土木類工程學(xué)科人才培養(yǎng)的問題

現(xiàn)有的建筑與土木類工程學(xué)科的課程體系中，基本可以概括為基礎(chǔ)理論的講授、習(xí)題作業(yè)練習(xí)、期末考試考核這三個方面[7]，包括一些畫圖與計(jì)算軟件的課程，基本形式就是學(xué)生跟隨老師進(jìn)行機(jī)械地重復(fù)學(xué)習(xí)。課堂上教師單方面進(jìn)行理論講解、算例分析，課后通過作業(yè)與報(bào)告進(jìn)行鞏固，將對實(shí)踐性與實(shí)操性有較強(qiáng)要求的專業(yè)內(nèi)容變成了應(yīng)試學(xué)習(xí)，難以引發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)主動探索的興趣，且因缺乏實(shí)際項(xiàng)目背景與見識，導(dǎo)致對知識的理解困難加大。而作為課程和專業(yè)水平考核的期末考試、課程設(shè)計(jì)與實(shí)際工程項(xiàng)目所要求的差異較大。許多課程會設(shè)置期末考試或課程設(shè)計(jì)作為學(xué)科考核的方法，而題目的設(shè)置往往與實(shí)際應(yīng)用關(guān)聯(lián)不大，通常為某一兩個公式的計(jì)算題，不會體現(xiàn)實(shí)際工程中問題與問題之間的復(fù)雜關(guān)聯(lián)性，考核流于形式并增加了成果雷同與抄襲的現(xiàn)象。

3?基于BIM技術(shù)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容探索

BIM技術(shù)作為覆蓋了建筑工程全周期的綜合型信息模型，其應(yīng)用內(nèi)容較為綜合性、應(yīng)用路徑多元化，成為教學(xué)活動后可以將“知識、技能、素質(zhì)”教育融為一體，創(chuàng)新教學(xué)組織形式，以工程為導(dǎo)向的協(xié)作學(xué)習(xí)為高校的產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新提供了新思路，根據(jù)項(xiàng)目案例進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動的展開，可以讓學(xué)生更好地了解工程項(xiàng)目需要如何管理，也在多次的實(shí)訓(xùn)過程中檢驗(yàn)了現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)活動的科學(xué)性和合理性。

3.1課程內(nèi)容的設(shè)置

培育出符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的專業(yè)人才是高校教育的最終目的，建筑與土木工程行業(yè)對人才的要求都需要具備一定的工程項(xiàng)目管理能力[8]。從工程實(shí)際出發(fā)，一個工程實(shí)體從設(shè)計(jì)到施工再到運(yùn)營，這三個階段不是獨(dú)立存在的，故具備工程項(xiàng)目管理能力需要有堅(jiān)實(shí)的技術(shù)知識儲備，還對經(jīng)濟(jì)和法律知識具有一定要求。除此之外還要有長短期計(jì)劃的編制能力，以及相互溝通與組織能力，建設(shè)工程是系統(tǒng)性的工作，要求具備較強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)合作意識和責(zé)任感。所以課程內(nèi)容的設(shè)置也需要根據(jù)這些要求有針對性地開設(shè)，根據(jù)不同專業(yè)和年級的特點(diǎn)，由易到難，梳理現(xiàn)有的BIM資源，形成一個漸進(jìn)的系列學(xué)習(xí)模塊，設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，安排相應(yīng)的配套教材、視頻、微課程形成合力，完成教學(xué)資源的整合。在此基礎(chǔ)上，明確教學(xué)組織，完善學(xué)生之間的協(xié)同分工。

BIM學(xué)習(xí)的熟練度可以分成四個層次，第一個層次即入門時主要接觸二維模型，看懂圖紙;第二個層次開始接觸三維模型，整合部分?jǐn)?shù)字信息，學(xué)會各方面的協(xié)同工作;第三個層次時已經(jīng)掌握三維模型，有基本的數(shù)字信息，基本了解協(xié)同工作;第四個層次除了模型外還熟悉完整的數(shù)據(jù)庫，做到熟練掌握協(xié)同工作。按照這種分級，首先應(yīng)在其他專業(yè)知識的基礎(chǔ)上對BIM技術(shù)的關(guān)鍵概念、原理等進(jìn)行詳細(xì)教學(xué)，利用如Revit、Navisworks等軟件進(jìn)行實(shí)際建筑模型和關(guān)鍵構(gòu)配件細(xì)節(jié)的講解，模擬出項(xiàng)目場地與建筑表現(xiàn)，提高學(xué)生對建筑各部位設(shè)計(jì)的理解，識讀設(shè)計(jì)圖紙并在此基礎(chǔ)上對模型進(jìn)行分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)，相互糾錯，發(fā)現(xiàn)問題，加深專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和實(shí)踐。

高等院校作為國家建設(shè)人才培養(yǎng)的主要基地，一直不斷為社會輸送多學(xué)科的建設(shè)人才。溫州大學(xué)甌江學(xué)院在土木工程及建筑學(xué)兩個專業(yè)中通過增設(shè)BIM課程，將BIM課程教學(xué)納入培養(yǎng)方案中。在機(jī)房建設(shè)過程中通過產(chǎn)學(xué)合作、協(xié)同育人項(xiàng)目，與國內(nèi)知名建筑科技公司合力打造新型BIM工程應(yīng)用實(shí)踐基地，推動落地的BIM應(yīng)用教學(xué)。為學(xué)生提供更好的學(xué)習(xí)實(shí)踐平臺，增強(qiáng)溫州區(qū)域BIM人才建設(shè)。

3.2建立科學(xué)的BIM教學(xué)方法體系

建筑與土木工程類專業(yè)是實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)，特別是想要成為具有較高職業(yè)素養(yǎng)的人才，需要對理論有深刻的理解和豐富的實(shí)操經(jīng)驗(yàn)，而實(shí)操經(jīng)驗(yàn)則需在擁有一定理論基礎(chǔ)的情況下通過多次實(shí)踐訓(xùn)練，加以總結(jié)和繼續(xù)對理論知識的吸收學(xué)習(xí)才能得來。因此，教師要側(cè)重于學(xué)習(xí)資源地開發(fā)與分享，讓學(xué)生從機(jī)械跟隨與模仿轉(zhuǎn)變成自主掌握學(xué)習(xí)節(jié)奏、選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容、制訂學(xué)習(xí)進(jìn)度，激起學(xué)生的興趣，擁有內(nèi)驅(qū)力。將BIM技術(shù)應(yīng)用在教學(xué)活動中，應(yīng)該把注意力放在學(xué)生實(shí)踐和應(yīng)用的能力，而不是實(shí)踐成果。通過安排一些工程應(yīng)用軟件的教學(xué)內(nèi)容如：Revit、HiBIM、施工策劃軟件、腳手架工程設(shè)計(jì)軟件等進(jìn)行仿真建模，可以培養(yǎng)學(xué)生從設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)出發(fā)，進(jìn)行全過程模擬。這種利用了BIM可視化及工程模擬的特點(diǎn)的學(xué)習(xí)方式相比較普通的模仿更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，讓理論學(xué)習(xí)聯(lián)系實(shí)際工程，進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。

基于BIM技術(shù)的教學(xué)活動要達(dá)成的教學(xué)目的應(yīng)符合雙圈學(xué)習(xí)（double-loop?learning）規(guī)則，這種規(guī)則起源于組織學(xué)習(xí)，也被稱為變革型學(xué)習(xí)，所以在實(shí)行項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的課堂中也適用該理論[9]。當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)某一建模或某一單個管理效果與預(yù)期有差異時，通常會回顧自己的操作或管理策略然后不斷進(jìn)行修正，到最后達(dá)到預(yù)期為止，這被稱為單圈學(xué)習(xí)，在新接觸學(xué)習(xí)時是一種重要的能力，但在學(xué)習(xí)深入的過程中應(yīng)當(dāng)從單純地試錯得到答案轉(zhuǎn)變成改變自身思維模式，即達(dá)成雙圈學(xué)習(xí)。在思考如何達(dá)成預(yù)期的前提下，優(yōu)化該預(yù)期在整體中的定位，這種靈活變通的學(xué)習(xí)方式和思考更適應(yīng)目前社會對于人才的新要求。

3.3?構(gòu)建BIM技術(shù)實(shí)訓(xùn)基地

從產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的角度，合理搭配軟硬件設(shè)備的投入，建立基于BIM技術(shù)的實(shí)訓(xùn)平臺，對學(xué)生進(jìn)行多層次建筑模型、機(jī)電管線模型分析、BIM施工階段模擬訓(xùn)練，為理論知識向?qū)嵺`成果的轉(zhuǎn)化提供充沛動力，發(fā)揮BIM技術(shù)可視化、可協(xié)同性、模擬性、優(yōu)化性的特點(diǎn)與優(yōu)勢。

同時引入BIM科技公司的力量。國內(nèi)目前已有多家BIM技術(shù)上市公司，高校的教學(xué)不能與社會實(shí)踐脫節(jié)，在建設(shè)實(shí)訓(xùn)基地時，應(yīng)結(jié)合資源豐富的科技公司力量，將現(xiàn)有分散的BIM教學(xué)串聯(lián)起來，打通四年的分散教學(xué)。實(shí)踐基地建設(shè)引入這些“新資源”將現(xiàn)有積累的教學(xué)資源分層、分類、打包，形成針對不同專業(yè)、不同年級的從基礎(chǔ)到初級再到中高級的BIM示范教學(xué)模塊。另外近年來許多軟件公司研發(fā)了自主軟件，希望通過主辦賽事進(jìn)行推廣，組織學(xué)生參與相關(guān)競賽可以進(jìn)一步鍛煉學(xué)生的競爭合作意識、團(tuán)隊(duì)信任能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。通過選拔與競爭，建立模范團(tuán)隊(duì)，在校內(nèi)推廣團(tuán)隊(duì)模式與團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)方法。實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)可運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)思維通過企業(yè)學(xué)校線上線下教學(xué)整合對接BIM實(shí)踐。引進(jìn)BIM技術(shù)培訓(xùn)團(tuán)隊(duì)，幫助提升現(xiàn)有BIM教學(xué)內(nèi)容，將企業(yè)優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為教學(xué)優(yōu)秀，提升專業(yè)教學(xué)質(zhì)量。

最后讓學(xué)生有機(jī)會在依托實(shí)際項(xiàng)目的環(huán)境中模擬進(jìn)行建筑工程建設(shè)的全過程模擬，從圖紙?jiān)O(shè)計(jì)到工程造價預(yù)算，施工現(xiàn)場管理和項(xiàng)目運(yùn)營維護(hù)等。通過增強(qiáng)不同院系不同專業(yè)的學(xué)習(xí)交流，統(tǒng)一培養(yǎng)目標(biāo)，共同設(shè)計(jì)相應(yīng)課程，增強(qiáng)教學(xué)活動中不同專業(yè)知識的呼應(yīng)。增強(qiáng)校企聯(lián)合，聯(lián)系建立校外的實(shí)訓(xùn)基地，積極邀請企業(yè)中的BIM技術(shù)工程師作為校園講師，通過線上線下的會議講座、實(shí)訓(xùn)模擬課堂指導(dǎo)等方式將一線工作人員的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行講授，再帶領(lǐng)學(xué)生到實(shí)訓(xùn)基地進(jìn)行觀摩學(xué)習(xí)。相比于普通的建設(shè)工地參觀學(xué)習(xí)課程，這種有前期知識儲備、BIM全過程模擬施工經(jīng)驗(yàn)后，再進(jìn)行工地實(shí)踐，學(xué)生能夠有針對性地提出更多有意義的問題，更好地掌握專業(yè)知識。

4?結(jié)語

BIM技術(shù)作為一種建筑行業(yè)實(shí)行“互聯(lián)網(wǎng)+”的可行路徑，正慢慢破除原先行業(yè)中的信息壁壘與隔閡，各專業(yè)學(xué)科相互融合的需求越來越大，這是人才培養(yǎng)的大方向之一。基于BIM技術(shù)開展教學(xué)活動，可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)階段接觸新興技術(shù)所需要的前置知識，并將課堂內(nèi)容同工程項(xiàng)目實(shí)際操作相結(jié)合，讓學(xué)生體驗(yàn)從業(yè)后所需具備的職業(yè)素養(yǎng)。教育須具有前瞻性和創(chuàng)造性，新技術(shù)的引入推動了教學(xué)上的與時俱進(jìn)。實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與最新的行業(yè)趨勢相結(jié)合開展實(shí)訓(xùn)課程，能夠更好地培養(yǎng)既有專業(yè)知識又有實(shí)踐能力的專業(yè)人才。

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基金項(xiàng)目：?2020年產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目（項(xiàng)目號：202002129039）

作者簡介：杜歡歡（1987—??），男，漢族，浙江衢州人，碩士，實(shí)驗(yàn)師，研究方向：綠色建筑、建筑信息化（BIM）、組合結(jié)構(gòu)等。