基于BIM大賽的土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計教學(xué)改革實踐

張 冰

（吉林建筑科技學(xué)院土木工程學(xué)院，吉林 長春 130114）

近年來，BIM技術(shù)在土木工程中應(yīng)用越來越普遍并已趨于成熟，企業(yè)對BIM人才需求越來越緊迫，要求的標準也越來越高。為了更貼合企業(yè)的需求，企業(yè)和許多軟件研發(fā)公司在國家相關(guān)政策指引下，和行業(yè)協(xié)會共同舉辦了各類BIM大賽共同商討大賽內(nèi)容，制定比賽規(guī)則，以促進學(xué)生BIM知識及技術(shù)的應(yīng)用能力。

各高校也積極探索BIM信息化人才培養(yǎng)的途徑和方法，吉林建筑科技學(xué)院（以下簡稱我校）以繼續(xù)加深BIM技術(shù)產(chǎn)學(xué)研合作為目的，與中國建設(shè)教育協(xié)會，深圳市斯維爾科技股份有限公司、廣聯(lián)達科技股份有限公司、品茗安控信息技術(shù)股份有限公司、吉林省求實建設(shè)軟件有限公司等企業(yè)建立了校企合作協(xié)議，并參加其舉辦的各類BIM大賽。結(jié)合賽況反饋，對土木工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計進行改革探索，本文通過畢業(yè)設(shè)計改革實際做法的總結(jié)，分享我校土木工程專業(yè)的做法及經(jīng)驗，以期對土木工程專業(yè)深化教學(xué)改革起到啟發(fā)和促進作用。

1 基于BIM大賽共同特性的土木工 程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計教學(xué)內(nèi)容的提煉

考察歷年的BIM比賽，總結(jié)其內(nèi)容有BIM土建建模及應(yīng)用、BIM造價管理、BIM招投標應(yīng)用、BIM施工組織設(shè)計、BIM5D施工管理、 BIM裝配式建筑、BIM智能建造等；涉及的軟件類型有：Revit結(jié)構(gòu)建模軟件、計量軟件、計價軟件、模板和腳手架設(shè)計軟件、場地布置軟件、進度計劃軟件、漫游及碰撞軟件等。

土木工程專業(yè)有傳統(tǒng)的建筑、結(jié)構(gòu)、施工一體化的3階段畢業(yè)設(shè)計，還有全周期的工程量清單計價及施工組織設(shè)計等。傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容涵蓋了建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工方案、施工現(xiàn)場平面布置、施工進度計劃、模板及腳手架設(shè)計、工程量清單、招標控制價等。

從歷年BIM大賽的內(nèi)容上看，比較全面地考查了土木工程專業(yè)的內(nèi)容。這樣就可以考慮在傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計中對應(yīng)融入BIM的內(nèi)容，BIM大賽為土木工程畢業(yè)設(shè)計提供了改革思路和方向。

2 畢業(yè)設(shè)計改革實施方案

2.1 增加設(shè)計組類別

保留傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計組類別，增加了“ BIM施工組織設(shè)計”“BIM工程量清單計價”兩個設(shè)計組。

2.2 編寫新增設(shè)計組的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書及指導(dǎo)書

新增設(shè)計組的任務(wù)書和指導(dǎo)書在原有內(nèi)容的基礎(chǔ)上增加BIM內(nèi)容。BIM施工組織設(shè)計中，與舊版設(shè)計相對應(yīng)的內(nèi)容有：BIM場布對應(yīng)施工現(xiàn)場平面布置圖，BIM模板腳手架對應(yīng)模板和腳手架設(shè)計施工圖，BIM網(wǎng)絡(luò)進度計劃及BIM4D對應(yīng)進度計劃編制。

在BIM工程量清單計價中，與舊版設(shè)計對應(yīng)的內(nèi)容有： BIM計量對應(yīng)工程量計算、BIM計價對應(yīng)清單計價及定額計價、BIM5D對應(yīng)進度安排及資金安排等。

把這些對應(yīng)的內(nèi)容，有效銜接并安排好學(xué)習(xí)步驟及學(xué)習(xí)時間是任務(wù)書及指導(dǎo)書編制的重點和難點。 新任務(wù)書增加了使用BIM軟件的類型、學(xué)習(xí)BIM視頻的網(wǎng)址、BIM技術(shù)應(yīng)用點、提交BIM成果等內(nèi)容；新指導(dǎo)書的編制增加BIM建模步驟、BIM各軟件及其應(yīng)用范圍、BIM及專業(yè)兩部分知識銜接的進度安排等內(nèi)容。新舊任務(wù)書及指導(dǎo)書的對照如表1。

表1 新舊任務(wù)書及指導(dǎo)書對照表

2.3 制定選拔學(xué)生方案

傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計，學(xué)生可以根據(jù)自己就業(yè)的方向自愿填報畢業(yè)設(shè)計組，然后由畢業(yè)設(shè)計負責(zé)的教師和學(xué)生組長整理大家的意愿，完成合理分組。新增的BIM設(shè)計組，學(xué)生不僅要完成BIM與專業(yè)兩項設(shè)計內(nèi)容，而且還要用部分設(shè)計作品參加BIM設(shè)計大賽。要在大賽中取得好成績，選拔學(xué)生這一環(huán)節(jié)也很重要。

學(xué)生的選拔以計算機應(yīng)用能力、識圖能力、施工技術(shù)及工程造價理論課及對應(yīng)的課程設(shè)計成績等為主要依據(jù)，擇優(yōu)錄取“有BIM專長”及“有BIM大賽經(jīng)驗”的學(xué)生。

3 基于BIM應(yīng)用和專業(yè)知識有效銜 接的畢業(yè)設(shè)計改革

BIM應(yīng)用和專業(yè)知識的有效銜接，是畢業(yè)設(shè)計改革的重點。

3.1 針對傳統(tǒng)設(shè)計和BIM設(shè)計兩者的穿插教學(xué)。

內(nèi)容安排要合理。建模和識圖，合理穿插教學(xué)。建模結(jié)合軟件的視頻講義和BIM教師操作講解，識圖結(jié)合“101制圖規(guī)則與構(gòu)造詳圖”的圖集和專業(yè)教師課堂講解。內(nèi)容細化到每一個房間，再細化到每一個構(gòu)件，最后細化到復(fù)雜節(jié)點。實踐證明，在不斷修改糾錯的過程中，不僅使學(xué)生產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，而且學(xué)生識圖能力和建模能力也明顯提高。

下圖為新增BIM設(shè)計組建模的部分成果展示。利用BIM的可視化特點，可以發(fā)現(xiàn)圖紙的不合理之處，進而對圖紙進行修改（圖1）。

圖1 識圖和建模對比-圖紙修改

3.2 BIM及專業(yè)的有效銜接

保留傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容，增加BIM場布軟件的應(yīng)用，使BIM及專業(yè)達到了有效的銜接。

專業(yè)教師先講解施工現(xiàn)場平面布置的原則、步驟、內(nèi)容、圖例表示方法，頁面布局等，并要求學(xué)生完成CAD的場地布置圖。然后學(xué)生通過場布軟件的學(xué)習(xí)，自然能夠完成合理的場地布置，BIM教師需要指導(dǎo)軟件的用法，學(xué)生可在BIM老師的指導(dǎo)下完成動畫模擬。

如圖2，新增BIM畢業(yè)設(shè)計組場布的部分成果展示。

圖2 CAD繪制及BIM應(yīng)用對比主體階段施工現(xiàn)場平面布置圖

3.3 手工算量與BIM圖形算量相結(jié)合

保留傳統(tǒng)設(shè)計的手工計量計價內(nèi)容，對照BIM圖形算量，可加深對計量規(guī)則的學(xué)習(xí)及計價的實際應(yīng)用。

BIM工程量清單計價畢業(yè)設(shè)計，是BIM設(shè)計改革的主要內(nèi)容，因為BIM計量計價在工程實踐中應(yīng)用已經(jīng)很成熟，各大公司軟件的準確性也在逐年提高，學(xué)生就業(yè)需求也呈上升趨勢。

專業(yè)教師講解工程量計算規(guī)則，學(xué)生結(jié)合圖紙完成手工算量計算書，計算書要體現(xiàn)外邊線、軸線、中線的概念及計算規(guī)則。BIM教師結(jié)合軟件視頻講解計量模型的建立，學(xué)生學(xué)會算量公式設(shè)置，計算規(guī)則參數(shù)的設(shè)置等，并通過手工算量和模型算量對比，達到修正計算書，精準建模的學(xué)習(xí)目標。

專業(yè)教師講解如何確定清單項目組價定額項目，綜合單價計價方法，學(xué)生完善計價軟件的清單編制及組價。完成傳統(tǒng)設(shè)計的招標控制價，并與軟件導(dǎo)出的招標控制價進行對比，使專業(yè)知識和軟件應(yīng)用很好銜接，真正實現(xiàn)BIM的實際應(yīng)用。

新增BIM設(shè)計組的工程量清單計價的部分成果展示。如圖3，圖4。

圖3 工程量清單計量的對比-砌塊墻的工程量計算

圖4 工程量清單計價對比-屋面防水

4 BIM畢業(yè)設(shè)計成果與BIM畢業(yè)設(shè) 計大賽的結(jié)合

用BIM畢業(yè)設(shè)計成果同時參加各類BIM畢業(yè)設(shè)計大賽。

從2016年的BIM畢業(yè)設(shè)計試點改革開始，每年組織設(shè)計組的學(xué)生參加BIM畢業(yè)設(shè)計大賽。在傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計的基礎(chǔ)上，按照主辦方要求準備大賽的作品，因為畢業(yè)設(shè)計中使專業(yè)知識和BIM技術(shù)做了有效的銜接，學(xué)生對比賽的內(nèi)容產(chǎn)生了濃厚的興趣，進而提高了學(xué)生參賽的積極性。2016-2021年學(xué)生獲得大賽獎勵30余項。其中特等獎3項，一等獎6項。同時在大賽中總結(jié)經(jīng)驗，逐漸完善畢業(yè)設(shè)計改革，取得了明顯成效。

5 結(jié)語

BIM是21世紀建筑領(lǐng)域的一個熱門發(fā)展技術(shù)，各企業(yè)、各高校都在努力嘗試如何將BIM和專業(yè)相融合。本文結(jié)合改革實踐，將BIM畢業(yè)設(shè)計大賽與土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計相融合，專業(yè)知識將通過BIM可視化等特點被應(yīng)用到每個工程階段，BIM畢業(yè)設(shè)計成果同時參加BIM大賽。極大地提高了BIM畢業(yè)設(shè)計作品的質(zhì)量并實現(xiàn)了創(chuàng)新，BIM畢業(yè)設(shè)計改革取得了明顯成效，促進和深化了土木工程專業(yè)信息化的系列課程改革，起到了很好的借鑒作用。