基于BIM技術的高校實踐教學體系建設研究

曾文海　黃泰儒　盧美君　熊　晨

(江西師范大學 城建學院，江西 南昌 330022)

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基于BIM技術的高校實踐教學體系建設研究

曾文海黃泰儒盧美君熊晨

(江西師范大學 城建學院，江西 南昌 330022)

摘要：BIM技術不僅僅在工程領域具有極強的應用價值，在對高校的人才培養方面亦有廣泛的應用空間。根據BIM技術在高校應用情況，改革現有的教學模式、教學方法，將BIM技術引入到實踐性教學當中，提高高校教學水平與教學質量問題。

關鍵詞：BIM；高校；實踐教學；拓展

近幾年，高校實踐教育越來越為人們所重視。2012年，教育部、中宣部、財政部等七部門在《教育部等部門關于進一步加強高校實踐育人工作的若干意見》中提及“充分認識高校實踐育人工作的重要性”，并指出“實踐教學方法改革是推動實踐教學改革和人才培養模式改革的關鍵”。“建筑信息模型”(Building Information Modeling，以下簡稱BIM)是一種工程技術、管理的數據化工具，對高校實踐教學體系建設產生變革性影響，是近期人們對教學課程體系改革的重要手段之一。通過把BIM結合到學生的教育中，可以改變他們對建筑、設計及其相關因素的理解，可以提高實踐教學水平與教學效果?？梢哉f，工程領域BIM技術的應用與推廣為高校信息化教學的應用創造了一個嶄新的平臺。

1BIM技術在國內外應用的現狀

BIM技術在建筑領域最早出現、發展于西方發達國家，本世紀初逐步走向成熟。在為市場、社會接受的同時，國外高校亦加大BIM在高校科研、教學工作中的應用。BIM在美國建筑業中的應用率也從2007年的28%達到了2012年的71%(McGraw-HillConstruction，2012)[1]。解決BIM人才缺乏問題的根本在于高校的BIM教學改革。例如：美國克羅拉多州大學施工管理系，在一年級就以BIM建模教學替代CAD課程教學，培養學生建模能力的同時，為后期結構、造價等課程BIM教學應用創造一個基礎平臺。但是，Becerik-Gerber等人(2011)的研究標明，即使在美國，36%的工程管理本科教學計劃中沒有包括BIM的課程，還有五分之一的院系沒有進行BIM教學改革計劃[2]。在我國，2005年，華南理工大學建筑學院與歐特克聯合創辦了建筑物生命周期管理 (BLM)—BIM實驗室，并于當年將BIM作為該實驗室的主要研究課題方向。隨后，華南理工大學、清華大學、同濟大學和哈爾濱工業大學共同編纂了國內第一本介紹建筑物生命周期管理及BIM理論與實踐的中文課本《BLM理論與實踐叢書》。除此之外，華南理工大學的教師還編寫了《Revit Building建筑設計教程》《數字化建筑設計概論》等BIM相關教材，并得到國內眾多院校的采用。基于BIM在國外和國內的發展趨勢，很有必要進行人才培養方式的改革，以提高工程管理專業人才的綜合素質，增強工程管理專業畢業生的競爭力[3]。國內近幾年中，以造價管理領域為首的信息化的軟件逐步走向成熟，以廣聯達、清華斯威爾、神機妙算、魯班等為代表的系列工程造價管理軟件的開發、市場成熟度的逐步提高，為國內工程信息化模型的建立創造了前期的平臺基礎。國內各家軟件開發公司積極開展與高校的合作，建立信息化數字實驗室，進一步促進了BIM軟件在高校實踐教學中的研究、應用。

2BIM在高校應用效果調查

筆者于 2014年年末，對江西省南昌市南昌大學、江西師范大學等4所高校建筑工程類專業學生對于BIM的了解情況進行調查，調查結果如圖：

調查顯示：(1)BIM相關內容的教學在課程體系中一般處在高年級專業課程中，導致大一、大二學生對建筑信息化模型的認知度較低。(2)隨著專業多門課程的開展，學生對建筑信息化模型的認知度與興趣得到很大的提高。(3)大四學生對建筑信息化模型的實踐學習興趣很高，同時存在對此方面知識學習較高的渴求度。在對大四學生的調研中，對BIM教學的滿意度最低，結果為9.91%，遠低于31.61%的受訪者平均值?？梢?，BIM實踐教學工作尚不能滿足教學目標的有效實現。許多著名大學反思多年來的高等教育狀況，并結合新的形勢，開始全面系統地改革本科教育[4—7]。

3BIM技術在高校教學中應用的對策

3.1建設以BIM信息模型為中心樞紐的完備的教學體系

為了將BIM技術有效地應用于工程管理專業的課程體系中，實現培養懂技術、懂管理的信息化人才的教育目標，在CDIO(Conceive構思、Design設計、Implement實現、Operate運作)理念下，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程的理論、技術與經驗[8—10]。利用BIM模型信息的集成化特征，將課程之間、理論與實踐之間、校內教學與校外教學之間相互打通，依托BIM技術、網絡信息平臺，構建理論來源于實踐為主導思想的有機性理論課程體系、高效實踐性課程體系、多渠道社會性教學體系的“三元化特色教育體系”。如圖1所示：

3.2獨立的BIM實驗先導課程設置

改變先理論再實踐的教學理念，開設先于理論課程的實驗課程，實現理論來源于實踐的主導思想?！敖ㄖ畔⒒Ｐ汀北旧砀采w專業中多門課程內容，但模型本身的建模工作相對未來應用較為簡單。同時建筑信息化模型自身具有的可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性的五大特點，便于初學者認識與理解，可以極大地提高教學效率和學生學習的積極性。以往在各門專業課程中穿插BIM建模工作，教師、學生不僅僅要經歷一個特定工程項目的諸多特征認識、熟悉過程，甚至可能需要運用不同軟件去完成繁瑣的建模工作，造成專業教學課時緊張，而且使得可能類似的建模工作在不同的專業課程中重復教學，極大地浪費了有限的教學資源。在現階段，雖然獨立的BIM實驗先導課程暫時不能完全取代CAD課程(由現實的社會工作所決定)，但應以CAD課程為基礎，獨立開設BIM建模實驗課程，目的在于服務未來專業課程開設學習。筆者以廣聯達土建和安裝建模軟件為例。該軟件不僅可以快速從三維設計軟件Revit、ArchiCAD、MegiCAD、Tekla和二維設計軟件PKPM、天正、浩辰軟件中導入數據建立三維模型，還能快速建立自己的三維模型。軟件的兼容性可以有效地節約不同課程、在不同軟件運用下的建模時間，提高教學效率，降低辦學成本，這首先應以獨立的專業基礎BIM課程設置為前提。例如：美國內布拉斯加大學林肯分校(Russell等，2014)在建筑工程類專業的課程設置中，在大一、大二低年級基礎類課程中即設置BIM課程[2]。

3.3建立“有機”的面對實踐應用的理論課程教學體系

實踐教學的具體實踐性體現在實踐教學環節的設定[11]。理論課程學習的根本目的在于解決實踐應用問題。通過實現實驗課程建立的“工程信息化模型”，達到本專業課程體系的“縱向”整合，將多門相關、相似、甚至關聯甚遠的課程有機聯系在一起，強化教學工作中課程體系的完整度與一體化程度。例如：工程圖學、建筑工程概論、建筑結構、建筑力學、工程估價、項目管理學等多門課程在同一個工程項目的信息化模型下展開實踐教學工作，甚至使高等數學、項目管理學等基礎課程亦能在該模型下有所應用，從而達到學生對專業課程甚至基礎課程學習的應用性。筆者認為，現階段BIM有效利用的一個關鍵問題是：應設置服務于不同專業課程的統一的實驗教學案例，建立具有各個專業課程共性平臺的建筑信息化模型。這樣既節約教學資源，亦能促進專業課程體系建設的“有機性”。 面對較為復雜的課程體系和技術、管理類跨度較大的專業課程教學工作，要做到化繁為簡一項目(一模型)貫穿：將覆蓋項目全壽命周期的過程化的信息數據匯聚在一個模型中，在不同的課程中多角度利用，在簡化教學工作、提高教學效果、實施教師教學手段的多樣性的同時，亦有利于學生學習上的主動性、自覺性，利于后期學生培養機制的建立。以一個辦公大樓為案例，貫穿所有課程，實現一次建模多次使用，反復強化實驗案例練習。

3.4注重實踐性教學體系的應用“程度”

實踐教學既與理論教學有著十分緊密的聯系，又相對獨立，與理論教學有著根本區別[12]。最近幾年，BIM在工程領域中，最大的難點在于如何有效利用。同樣這個問題，BIM在教學領域中，僅僅讓學生看看三維、查查“碰撞”是遠遠不夠的。完整的建筑信息化模型應用注重的是信息的處理和應用分析，應結合專業特征、課程特點處理信息化模型下的數據資料，進行有效的整合，使輸出的信息能具有實踐性價值。對于已經完成專業課程體系學習的畢業生而言，意義重大。筆者認為，應當結合高校實踐性教學工作中的重點、難點，各門課程教學中突出存在的問題，在專業實驗課程實踐性教學中進行教學講義、課件有效編排的基礎上，形成一套與信息化模型相適應的教學課件，除此之外，還應注重綜合性的畢業設計指導工作。在考察學生實踐性教學成果框架下，注重對學生的實踐應用的綜合能力的培養，強化提高學生在實踐學習中分析問題、解決問題的能力。

3.5注重網絡平臺下的社會性教學的開展

現代的實踐性教學工作離不開網絡。創新實踐基地的建設需要給學生提供實踐平臺。創新實踐基地的建設需進一步根據創新人才培養的規律和大學生特點完善管理機制，探索多種形式的運行模式及活動內容[13]。網絡教學完全不等同于傳統教學方式，有其自身特長。筆者對廣聯達軟件在江西地區27所高校購買后的使用情況進行調研(截至2014年底)，其中無一所高校能實現該軟件的網絡教學。實踐性內容的教學，往往在課堂教學時間內難以完全完成教學任務，其原因主要是BIM課程教學具有以下幾個特點：(1)內容多，學時少。(2)需要讓學生經歷學習中自我發現問題、解決問題、總結問題的過程，反復性強、耗時大。這就需要學生在課堂之外多動手、勤練習。筆者認為當前的BIM教學網絡應用應注重以下幾個方面：首先，注重學校教學與社會教學并重。當今網絡上各類教學資源十分豐富。各類網絡學校的技能教育課程、專業軟件開發商在網絡上組織的軟件應用教學與高校實踐教學間存在極好的互補性，利于高校的人才培養。其次，注重學校學生梯隊的建設、培養。網絡可以拉近人與人的距離，使不同學習層次的學生在教學實踐中以網絡為媒介，互為“拉手”。畢業的學生指導高年級學生、高年級學生指導低年級學生，營造“傳、幫、帶”專業學習氛圍，提高教學效果。再次，利用網絡手段，注重跟蹤性教學。通過“一網三平臺”(即一張數字化校園網、專業教學資源管理平臺、數字化職業平臺、社會培訓教學資源管理平臺)，整體構建立體數字化網絡。網絡可以提供學生的課后實踐工作的平臺，便于指導教師遠程指導的同時，亦能動態掌控學生的學習情況，利于實踐教學的有效開展。當代網絡應用極為廣泛，已經拓展了高校實踐教學領域，為高校工作所服務，亦成為BIM課程的實踐教學開展的重要落腳點。

4結語

在整個社會BIM人才需求結構(BIM標準制定人才、BIM工具開發人才、BIM專業應用人才、BIM技術的教學人才)中，BIM專業應用人才數量最大，覆蓋面最廣，而BIM技術的教學人才是BIM專業應用人才培養與形成的基礎，是BIM專業應用人才滿足社會需求的根本保障。因此，當前擺在高等院校面前的一個現實的課題是：面對BIM技術熱潮的興起，如何加大實驗室資金投入，應用新型教學方式，提高BIM的實踐教學水平，培養建筑行業需要的BIM專業應用人才。

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責任編輯：富春凱

中圖分類號：G642.0

文獻標志碼：A

文章編號：1674-6341(2016)01-0076-03

作者簡介：第一曾文海(1975—)，男，江西永新人，講師。研究方向：工程項目管理。

收稿日期：2015-12-02

doi:10.3969/j.issn.1674-6341.2016.01.033