BIM在建筑類本科院校的實踐探索

甘榮飛 曹文龍 孫靖立

(1.吉林建筑大學城建學院基礎部，長春130111， 2.內蒙古工業大學理學院，呼和浩特010051)

1 前言

現代高等教育，既要培養具有寬廣知識面又要對新事物認知能力強的人才，同時還應掌握相應領域的前沿知識和技術。對建筑類學生來說，設計能力、表達能力和空間思維能力是基本要求，掌握建筑的整體概念是基本素質，帶動建筑行業的發展是基本責任。

2 現階段建筑類的培養模式

大部分院校對土建類學生的培養方案內容基本相似。針對大學一年的工程制圖而言，是培養的學生的空間思維和讓學生了解相關專業的基本概念，基本表達和繪制方法。對學生來說，識圖是一個從二維平面到三維立體的跳躍性的思維過程，沒有日積月累的經驗是很難有一定的識圖能力的，想象出物體的形狀那也是最困難的環節。而且，長期以來采用的是老師在黑板上講或借助CAD的方法講述，方法單一，學生的感覺不直觀，實踐主要借助于計算機輔助制圖(AutoCAD)，培養學生的計算機制圖能力，但由于CAD主要是建立2D模型的局限性，很難提高學生的空間思維能力。因此，很難打下堅實的基礎，導致學生厭學。大二、大三的學生涉及到課程有力學、房屋建筑學、混凝土結構、鋼結構等專業課，在這些課程中很難培養學生對建筑的整體概念，學習都是某些細節知識點，要是將這些知識點應用到實際工程上不知道從哪里著手，怎么著手，眼前一片茫然。中國的教育模式相對國外而言，國外更注重教學實踐的培養，培養學生的實踐能力，而國內學生在建筑類的軟件方面的知識學的較少，很難解決實際的工程問題，導致一些企業不愿意接受新畢業的學生，這讓學生很難適應社會發展，很難適應建筑業的環境，很難掌握建筑業的房展方向。因此，建筑類的教育勢在必行，應與國際相接軌。

3 建筑業發展趨勢—BIM勢在必行

3.1 建筑信息模型

建筑業是中國國民經濟支柱產業，中國“九五”期間，建筑業完成的總額占全社會固定投資總額的62.8%[1]，可見建筑業的發展對國民經濟的影響頗大，而且中國加入WTO以后，面臨建筑市場的全球化的競爭，提高中國建筑業競爭力的問題迫在眉睫，關鍵在于必須充分利用新技術進行建筑業信息化研究。而且長期以來，主要是以AutoCAD二維圖紙為主，不能直觀地呈現建筑物的各類信息。隨著各個領域數字化信息技術的飛躍發展，研究信息技術在建筑設計上的應用方法并提出了建筑信息模型 (Building Information Modeling，簡 稱 BIM)。《2011-2015年建設業信息化發展綱要》中表明要加快建設信息模型(BIM)新技術在工程中的應用，建筑信息模型(BIM)是一種全新的建筑設計、施工、管理、的方法，他將規劃、設計、建造、運營等各階段的數據資料全都包含在3D之中，讓建筑物整個生命周期中的任何階段的工作人員在使用該模型時都能擁有精確完整的數據，幫助項目設計師提升決策的效率與正確性。因此，建筑信息模型(BIM)給建筑領域帶來了第二次革命，從二維圖紙到三維、四維以及五維設計和建造的革命，同時，對于整個建筑行業來說，建筑信息模型(BIM)也是一次真正的信息革命。建筑信息模型是建筑行業的新工具。

3.2 各專業間BIM關系

理想的建筑信息模型本身應包含的信息有從規劃部門提供的GIS模型中獲取的規劃條件信息，從市政、勘察部門提供的數字化模型中獲取的地理環境現狀信息，從建筑師的建筑造型與空間設計中獲取的幾何形體信息，從結構師的結構計算中獲取的結構尺寸與受力等信息，從電氣、暖通工程師的設計中獲取的電氣與暖通管道布置等信息，從建筑相關廠商提供的數字化模型中獲取的建筑材料與構造信息，所有這些信息均包含于3D模型中[2]，總之，任何在實際建筑工程中遇到的情況，都在建筑信息模型中有相應的描述。從設計咨詢到初步設計再到施工圖設計等各階段，專業人士通過基本模型獲取所需的信息用專業工具做他們自己的那部分如圖1所示。然后把他們的成果通過IFC格式交換反饋到信息模型當中，傳遞到下一個階段以供使用和參考，這種系統可行性強，而且模型在整個生命周期中可以充分利用。他們之間的數據交換是目前建筑業事實上的交換與共享標準——IFC標準[3]。建筑模型居于頂端的支配地位，由其產生的數據信息分別被結構設計、節能設計、水暖電等其他設計所繼承和提取;然后，節能設計、水暖電等其它設計階段又繼承和提取結構模型產生的數據信息，對建筑進行二次建模設計。整個建筑工程的設計過程就是這樣反反復復，直至達到設計要求。這就是各個設計階段的數據信息的傳輸和流動[4]如圖1所示。

4 BIM在教學中的實踐

圖1 模型數據傳輸的反復

BIM是建筑業發展的必然趨勢，是信息時代推動建筑業的新動力，因此，培養BIM人才勢在必行。為培養新時代建筑人才，必須把BIM引入到教學實踐中，讓學生從根本抓起，建立建筑體系概念，從理論知識跳躍到感性認識，不同年級根據培養方案融入不同階段的BIM知識。讓學生在四年中形成完整的BIM體系，了解建筑的整體。采用SPC(Study-Practice-Competition簡稱SPC)模式對學生進行培養，即通過對學生的教育學習，讓學生掌握基本的技能，再借助計算機讓學生根據自己所學的專業建立模型，最后各個專業間進行數據傳輸，鼓勵學生參加校級、省級和國家級的BIM有關的比賽。

如圖2所示，在“Study”的過程主要在大學的一年級和二年級。根據專業概論課程讓學生了解BIM的作用和在建筑業的重要地位以及其未來的發展方向，在工程制圖課程讓學生理解建筑的專業的基本概念和識圖能力，以及培養學生熟練使用BIM相應軟件的基本操作和命令。在“Practice”的過程中主要是三年級和四年級的學生融入自己相關專業知識獨立完成建立建筑信息模型，進行不同專業間的數據交換接觸，如圖3，參與到實踐工程中去或BIM證書認證考試等實踐活動，進一步對建立模型的步驟、內容以及模型的注意事項有更深的了解。“Competition”即為參加國家BIM斯維爾算量等BIM競賽活動，既豐富學生的學習生活，也培養學生的建筑體系的認識和團隊合作的精神。

圖2 SPC培養模式

圖3 不同專業數據交換

5 結語

將BIM融入課堂可以通過獨立的課程實現，也可以融入到整個教學計劃中。對于學生和行業來說，將BIM作為一種以解決問題為向導的學習工具是有益的。為了使建筑業擺脫缺少合格人才的困擾，行業和學校必須共同合作，培養和教育下一代建筑人才。為滿足業主的需求，促進建筑業信息化的發展，在建筑類本科院校設立BIM課程體系具有重要意義，培養建筑人才也是勢在必行。

[1]孫根正，劉榮光，肖銀玲，董國耀.高等學校圖學教育現狀分析[J].工程圖學學報.2000.21(4).129-134.

[2]王新.把握國外BIM發展的動脈[J].土木建筑工程信息技術.2012，4(1).

[3]Smith Deke.An introduction to building informationmodeling[J].Journal of Building Information Modeling，2007，1(1)，2.

[4]曾旭東，譚杰.基于參數化智能技術的建筑信息模型[J].重慶大學學報(自然科學版).2006，29(6)，107-110.

[5]張利.從CAAD到Cyberspace-信息時代的建筑與建筑設計[M].南京:東南大學出版社，2002.

[6]邱奎寧，王磊.IFC標準的實現方法[J].建筑科學，2004，20(6):76-78.

[7]劉照球，李云貴，呂西林，張漢義.基于BIM建筑結構設計模型集成框架應用開發[J].同濟大學學報(自然科學版).2010.38(7)，948-953.

[8]劉照球，李云貴.建筑信息模型的發展及其在設計中的應用[J].建筑科學，2009，25(1):96.

[9]何關培.BIM和BIM的相關軟件[J].土木建筑工程信息技術，2010，2(4):110-117.

[10]王建華，李曉民，楊莉，呂梅.由三位模型入手的工程制圖課教學改革實踐[J].工程圖學學報.2008，29(6).