基于BIM的建筑施工組織課程教學(xué)改革研究
——以山東建筑大學(xué)為例

紀(jì)凡榮，趙錦鍇，牟衛(wèi)卿

（山東建筑大學(xué)管理工程學(xué)院，山東濟(jì)南250101）

0 引言

在建筑信息模型 BIM（Building Information Modeling）技術(shù)迅速發(fā)展的時(shí)代，傳統(tǒng)建筑專業(yè)教學(xué)模式已經(jīng)滯后于建筑業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的需求［1］。2015年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見，已將BIM作為信息化發(fā)展必須具備的核心技術(shù)之一［2］。與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)BIM技術(shù)的研究現(xiàn)在還處于起步階段［3-4］。教育部在《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃》中提出了以教育信息化帶動(dòng)教育現(xiàn)代化，推進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合［5］。BIM應(yīng)用于教學(xué)已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等高校已經(jīng)相繼開展了相關(guān)課程的教學(xué)。

建筑施工組織課程是工程管理、工程造價(jià)等建筑經(jīng)管類專業(yè)主要課程之一。目前課程教學(xué)存在以下問題：（1）課程內(nèi)容把握不準(zhǔn)確，授課內(nèi)容重點(diǎn)不突出 任課教師專業(yè)背景不同，對(duì)建筑施工組織課程的理解不同，在授課時(shí)往往按照固有模式進(jìn)行知識(shí)講授，對(duì)授課內(nèi)容把握不準(zhǔn)確。建筑施工組織課程的知識(shí)點(diǎn)相對(duì)固定，在教學(xué)方式上存在分不清重點(diǎn)等現(xiàn)象。（2）缺少課程外的實(shí)踐平臺(tái) 建筑施工組織課程重視建筑工程實(shí)務(wù)，往往需要課程實(shí)踐基地的支持。在數(shù)量眾多的建筑施工企業(yè)中，在課程教學(xué)層面上建立校企合作關(guān)系的企業(yè)數(shù)量尚少，導(dǎo)致建筑施工組織教學(xué)多停留在學(xué)校范圍內(nèi)，理論與實(shí)際不能緊密結(jié)合［6］。（3）缺少虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 在建筑類課程教學(xué)中，存在工程時(shí)間跨度大、學(xué)生無法長(zhǎng)時(shí)間根蹤、實(shí)踐內(nèi)容復(fù)雜、學(xué)生難以進(jìn)行系統(tǒng)性處理等教學(xué)問題［7］。在實(shí)驗(yàn)室操作時(shí)，多以傳統(tǒng)軟件應(yīng)用為主，主要進(jìn)行橫道圖、單雙代號(hào)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃及二維的施工平面布置圖等編制工作［8］。這種傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方式缺少可視化的、互動(dòng)式的實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)，多數(shù)學(xué)生不能深入了解實(shí)際情況。BIM可實(shí)現(xiàn)建筑施工組織課程教學(xué)中三維可視化教學(xué)，有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。

文章以建筑施工組織課程大綱為依據(jù)，分析了BIM嵌入課程的知識(shí)點(diǎn)，構(gòu)建了基于構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作CDIO（Conceive Design Implement Operate）國(guó)際工程模式的教學(xué)改革方法，并提出了建筑施工組織課程應(yīng)對(duì)措施。

1 建筑施工組織課程的特點(diǎn)

1.1 中國(guó)特色的建筑教育課程

建筑施工組織課程是中國(guó)建筑業(yè)發(fā)展過程中產(chǎn)生的特色建筑教育課程，是具有中國(guó)特色的專用名詞，相當(dāng)于美國(guó)的高校建設(shè)項(xiàng)目計(jì)劃（Construction Planning and Scheduling）課程。建筑施工組織課程最初并非單獨(dú)設(shè)課，而是屬于建筑施工課程的一個(gè)重要部分，一般放在課程的最后授課。隨著建筑專業(yè)的發(fā)展與細(xì)分，才單獨(dú)設(shè)課，一般只設(shè)置約32個(gè)理論學(xué)時(shí)［9］。特殊專業(yè)約64個(gè)理論學(xué)時(shí)，如山東建筑大學(xué)的中外合作辦學(xué)項(xiàng)目的工程管理專業(yè)的建筑施工組織課程就是64個(gè)學(xué)時(shí)。

1.2 建筑施工組織課程設(shè)計(jì)成果文件的特定涵義

建筑施工組織的課程設(shè)計(jì)成果往往是施工組織設(shè)計(jì)，是一個(gè)特指施工計(jì)劃文件。在管理語境下，組織設(shè)計(jì)的含義是設(shè)計(jì)出或構(gòu)造出一個(gè)組織體系，也就是將個(gè)體化的一群人結(jié)構(gòu)化、層級(jí)化及系統(tǒng)化，賦予其管理職能，規(guī)范其工作流程，從而完成一個(gè)特定的使命；在施工組織的語境下，組織設(shè)計(jì)的含義不僅是設(shè)計(jì)出一個(gè)施工組織體系，而且還是一個(gè)施工計(jì)劃的文本，具有技術(shù)意義、經(jīng)濟(jì)意義和合同意義，是如何完成其承包任務(wù)的體系化的文件。

1.3 建筑施工組織課程注意要點(diǎn)

建筑施工組織課程是相關(guān)專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后從事施工現(xiàn)場(chǎng)管理的重要基礎(chǔ)，對(duì)學(xué)生就業(yè)后在實(shí)際建筑工程項(xiàng)目中進(jìn)行施工組織實(shí)施和管理具有良好的指導(dǎo)作用。在教學(xué)過程中，要注重理論和實(shí)踐的相互結(jié)合，對(duì)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力以及創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。在符合國(guó)家規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，要求學(xué)生要學(xué)會(huì)靈活應(yīng)用。

2 基于BIM的建筑施工組織課程教學(xué)改革

2.1 BIM在建筑施工組織課程中的應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)

在建筑施工組織實(shí)施過程中，BIM的實(shí)際應(yīng)用是按分階段劃分的。在投標(biāo)階段利用BIM軟件將設(shè)計(jì)圖紙建成建筑模型、結(jié)構(gòu)模型及機(jī)電模型，并進(jìn)行整合，組建成3D綜合模型，編制基于BIM的技術(shù)標(biāo)與商務(wù)標(biāo)；在項(xiàng)目施工準(zhǔn)備階段，利用BIM技術(shù)進(jìn)行場(chǎng)地規(guī)劃，做到合理布局及場(chǎng)地利用效率的最大化；在施工階段結(jié)合Project等軟件進(jìn)行施工前的4D施工模擬，并利用BIM模型導(dǎo)出的明細(xì)表等成果編制各種計(jì)劃。在建筑施工組織課程教學(xué)中，BIM教學(xué)往往和教學(xué)大綱知識(shí)點(diǎn)結(jié)合。建筑施工組織教學(xué)大綱一般包括2部分內(nèi)容：（1）施工計(jì)劃及資源配置計(jì)劃的編制；（2）建筑施工組織設(shè)計(jì)文件的編制。涵蓋工程概況、施工部署、施工進(jìn)度計(jì)劃、施工準(zhǔn)備與資源配置計(jì)劃、主要施工方案、施工場(chǎng)地布置等內(nèi)容。BIM在建筑施工組織課程中的應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)見表1。

表1 BIM在建筑施工組織中應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)表

BIM在建筑施工組織課程6個(gè)方面的教學(xué)案例 示范如圖1所示。

圖1 BIM在建筑施工組織中應(yīng)用點(diǎn)圖

2.2 基于BIM的建筑施工組織教學(xué)方法改革

2.2.1 建筑施工組織課程授課內(nèi)容

基于BIM的建筑施工組織課程教學(xué)改革的總體思路是課上通過理論、工程實(shí)例及BIM相結(jié)合的方式進(jìn)行授課，課下讓學(xué)生分組上交作業(yè)，鞏固建筑施工組織中的知識(shí)點(diǎn)。根據(jù)BIM在建筑施工組織課程中的應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)，授課內(nèi)容主要包括3個(gè)方面：（1）講授BIM模型在建筑施工組織中的三維展示表現(xiàn)應(yīng)用；（2）講授為滿足施工組織要求的BIM模型拆分等方法以及BIM軟件與其他軟件的聯(lián)合應(yīng)用；（3）講授BIM施工模型及施工族庫的制作方法。

2.2.2 建筑施工組織課程教學(xué)方法

根據(jù)CDIO國(guó)際工程教育理念和模式，基于BIM的建筑施工組織教學(xué)方法包括課前準(zhǔn)備、精簡(jiǎn)教學(xué)、課后答疑及作業(yè)鞏固4個(gè)階段。

（1）課前準(zhǔn)備

由于BIM是施工組織教學(xué)的輔助手段，不能占用過多的課堂時(shí)間，所以需要學(xué)生課前預(yù)習(xí)。現(xiàn)行教材中缺少相應(yīng)的BIM內(nèi)容，而專業(yè)出版物內(nèi)容復(fù)雜，較難找到適應(yīng)建筑施工組織知識(shí)點(diǎn)的參考資料。因此，在課前需要準(zhǔn)備針對(duì)具體知識(shí)點(diǎn)的專項(xiàng)BIM參考資料，包括技術(shù)應(yīng)用操作指南、相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的示范案例及施工族庫等文件，以方便學(xué)生課前預(yù)習(xí)。

（2）精簡(jiǎn)教學(xué)

在學(xué)生具備初步理論知識(shí)及課前預(yù)習(xí)基礎(chǔ)上，圍繞工程概況、施工部署、施工進(jìn)度計(jì)劃、施工準(zhǔn)備與資源配置計(jì)劃、主要施工方案、施工平面布置等建筑施工組織BIM應(yīng)用點(diǎn)，主要針對(duì)其應(yīng)用的重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行實(shí)踐精簡(jiǎn)教學(xué)，提高學(xué)生的BIM應(yīng)用水平。

（3）課后答疑

根據(jù)學(xué)生反饋的問題，將定期組織應(yīng)用答疑，初步了解學(xué)生在課程學(xué)習(xí)方面遇到的問題。答疑內(nèi)容包括BIM軟件操作、BIM與建筑施工組織課程知識(shí)點(diǎn)的有效結(jié)合以及BIM應(yīng)用成果的三維展示表達(dá)等問題。鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立解決在應(yīng)用中遇到的問題，鼓勵(lì)學(xué)生適當(dāng)探索該技術(shù)在參數(shù)化方面的深入應(yīng)用。

（4）作業(yè)鞏固

根據(jù)作業(yè)的復(fù)雜程度，將學(xué)生分組并提前下發(fā)作業(yè)任務(wù)書。學(xué)生課后根據(jù)作業(yè)任務(wù)書提交相應(yīng)的BIM作業(yè)成果。以山東建筑大學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合樓在建工程為例，布置了三維施工場(chǎng)地作業(yè)。除對(duì)每項(xiàng)作業(yè)進(jìn)行評(píng)價(jià)外，還讓作業(yè)具有典型特色的學(xué)生走上講臺(tái)，展示說明自己的作業(yè)成果及操作過程，教師負(fù)責(zé)作業(yè)點(diǎn)評(píng)。通過作業(yè)環(huán)節(jié)使學(xué)生對(duì)BIM應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)進(jìn)一步鞏固。

通過在建筑施工組織課程中應(yīng)用BIM技術(shù)，使枯燥的知識(shí)點(diǎn)變得生動(dòng)化、可視化，并可通過其建模仿真等方法，使某些知識(shí)點(diǎn)具有一定的可實(shí)驗(yàn)性，極大地促進(jìn)了建筑經(jīng)管類學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

2.3 提高BIM教學(xué)效率的途徑

2.3.1 課程內(nèi)容方面

梳理BIM在建筑施工組織教學(xué)中授課的側(cè)重點(diǎn)，根據(jù)建筑施工組織課程中相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)及建筑施工教學(xué)大綱中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，分清層次及側(cè)重點(diǎn)進(jìn)行BIM知識(shí)點(diǎn)授課。對(duì)基礎(chǔ)性的或在前置課中已經(jīng)涉及的知識(shí)點(diǎn)可以簡(jiǎn)單講解，對(duì)BIM在建筑施工組織中應(yīng)用的知識(shí)點(diǎn)，要重點(diǎn)講解。

2.3.2 課程設(shè)計(jì)方面

BIM課程應(yīng)課堂授課與課程設(shè)計(jì)相結(jié)合，提高其在建筑施工組織課程中的綜合應(yīng)用能力。BIM技術(shù)具有2大特點(diǎn)，即實(shí)踐性強(qiáng)、綜合性強(qiáng)。學(xué)生要在學(xué)習(xí)工程制圖、建筑材料、工程測(cè)量、房屋建筑學(xué)、建筑結(jié)構(gòu)等課程中的相應(yīng)理論知識(shí)及技能后，才能在建筑施工組織課程中應(yīng)用BIM。除在建筑施工組織課程中學(xué)習(xí)BIM外，還可結(jié)合建筑施工組織課程設(shè)計(jì)共同進(jìn)行，以提高綜合運(yùn)用BIM的能力。

2.3.3 課程授課方面

BIM課程應(yīng)多采用案例教學(xué)法［10-11］或項(xiàng)目化教學(xué)方法［12］，方便學(xué)生掌握實(shí)際應(yīng)用。應(yīng)盡量采用實(shí)際建設(shè)工程的BIM模型，講解三維施工方案、資源計(jì)劃、仿真4D進(jìn)度計(jì)劃編制等內(nèi)容。案例教學(xué)法（或項(xiàng)目化教學(xué)方法）將能夠顯著增進(jìn)學(xué)生對(duì)BIM知識(shí)與基本理論的理解，提高學(xué)生的空間認(rèn)知能力［13］。

2.3.4 試驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)方面

重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)。在內(nèi)容方面要適當(dāng)關(guān)注BIM學(xué)科的發(fā)展前沿及其軟件產(chǎn)品更新；在教學(xué)環(huán)境方面需要配備高性能的計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的BIM軟件，盡量采用實(shí)際BIM案例項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)［14-15］，讓學(xué)生能夠真正地感受到BIM在建筑施工組織中的優(yōu)勢(shì)。

2.3.5 學(xué)生自我學(xué)習(xí)方面

注重培養(yǎng)學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力。建筑施工組織課程的知識(shí)體系更強(qiáng)調(diào)應(yīng)用能力，BIM是由眾多軟件構(gòu)成的群，由于課時(shí)有限，教學(xué)過程中不可能講解所有軟件的使用方法。所以在教學(xué)過程中更應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)BIM知識(shí)和各類軟件，提高學(xué)生的軟件操作能力。

3 結(jié)語

文章討論了BIM在建筑施工組織課程中的施工概況、施工部署、施工進(jìn)度計(jì)劃、施工準(zhǔn)備、主要施工方案、施工場(chǎng)地布置等6個(gè)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用。提出了基于CDIO教育理念與BIM相結(jié)合的課前預(yù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)、課中精簡(jiǎn)教學(xué)、課后學(xué)習(xí)答疑與作業(yè)鞏固的建筑施工組織課程教學(xué)改革方法。給出了在課程內(nèi)容、課程設(shè)計(jì)、課程授課方式、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)、學(xué)生自我學(xué)習(xí)等方面提高BIM教學(xué)效率的途徑。

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