計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)之BIM應(yīng)用型人才培養(yǎng)

王斌

摘 要：本文探討了新一輪建筑教育改革的人才培養(yǎng)方案中關(guān)于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的一些想法。隨著科技發(fā)展，建筑數(shù)字技術(shù)發(fā)展很快，新型建筑工業(yè)化是行業(yè)發(fā)展趨勢。建筑學(xué)專業(yè)教學(xué)需要與時(shí)俱進(jìn)，結(jié)合社會(huì)需要，推進(jìn)建筑數(shù)字技術(shù)在設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用，為迎接人工智能時(shí)代到來做好信息化建設(shè)的基礎(chǔ)準(zhǔn)備。

關(guān)鍵詞：建筑教育;教學(xué)改革;人才培養(yǎng);BIM

對建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)，要注重幫助他們在時(shí)代變遷、文化發(fā)展、科技進(jìn)步的環(huán)境中對建筑的理解。學(xué)生在理解建筑的過程中，學(xué)院需要將當(dāng)下建筑學(xué)發(fā)展與其各方面特點(diǎn)相結(jié)合，制定出適合學(xué)生學(xué)習(xí)、研究與發(fā)展的教學(xué)內(nèi)容，給學(xué)生傳授專業(yè)基礎(chǔ)知識、專業(yè)技能應(yīng)用知識以及提高學(xué)生研究能力的理論知識。

計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)早在20世紀(jì)90年代初就已成為建筑學(xué)教學(xué)的一門應(yīng)用基礎(chǔ)課程，該課程注重培養(yǎng)學(xué)生對軟件的操作應(yīng)用。隨著“甩圖板”、電腦設(shè)備普及，大量建筑專業(yè)應(yīng)用軟件應(yīng)運(yùn)而生，建筑業(yè)對計(jì)算機(jī)的依賴也隨之加強(qiáng)。因此，高校在專業(yè)基礎(chǔ)課程上又增設(shè)了建筑電腦渲染課，也培養(yǎng)出了大量的應(yīng)用型“效果圖大師”。隨后，建筑繪圖軟件的簡易化、可操作性加強(qiáng)，幾乎每名學(xué)生都能做出很好的電腦效果圖，市場不再需要多余的效果圖能手，近幾年幾乎沒有畢業(yè)生從事相關(guān)工作。

歐克特（AUTODESK）公司曾在中國推廣BIM概念及其產(chǎn)品Revit軟件，當(dāng)時(shí)推廣力度很大，主要在高校建筑院系和設(shè)計(jì)院里培訓(xùn)相關(guān)技術(shù)人員，結(jié)果有目共睹，既有經(jīng)驗(yàn)又有教訓(xùn)。2017年，國家開始逐步在各大城市頒布“建筑工程信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)”。新一輪“BIM熱”席卷而來，有國家層面文件的促進(jìn)，又有美國、英國結(jié)合NBIMS（國家BIM標(biāo)準(zhǔn)）建造出的大量實(shí)際工程，國內(nèi)越來越多建筑開始應(yīng)用BIM，人們對BIM又有了更進(jìn)一步的了解。因而，目前社會(huì)對BIM人才的需求量極大，對專業(yè)合格人才的培養(yǎng)也就迫在眉睫。

清華大學(xué)馬智亮教授說，社會(huì)對BIM人才的需求是多層次的。首先，高層次的人才。能做相關(guān)研究，發(fā)展BIM技術(shù)，這需要在研究生階段培養(yǎng)。其次，應(yīng)用人才。應(yīng)用人才也可以細(xì)分，有的應(yīng)用人才具有組織、管理、統(tǒng)領(lǐng)的作用，這種人才需要專業(yè)技術(shù)，作為應(yīng)用人才得對其他的專業(yè)也有所了解。另外一種應(yīng)用人才層次相對低一些，做一些基本工作，比如建立三維模型，而建立三維模型在過去是很難的事情，但是現(xiàn)在隨著BIM技術(shù)的發(fā)展，建立模型很容易，高職高專的學(xué)生也可以很快學(xué)會(huì)使用軟件來建立模型。所以對于人才的培養(yǎng)要分層次，要有明確的目標(biāo)，要和課內(nèi)學(xué)習(xí)結(jié)合好，這樣才能因材施教，培養(yǎng)社會(huì)所需的合格人才。在將學(xué)生培養(yǎng)成為建筑師的過程中，要更多地重視應(yīng)用能力的培養(yǎng)，其中包括對BIM的理解和相關(guān)軟件的使用。如今社會(huì)建筑行業(yè)需要的是應(yīng)用型人才，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過所謂的建筑師和設(shè)計(jì)師。

在制定出合格的BIM人才培養(yǎng)計(jì)劃之前，我們要對BIM做出以下的正確理解：

第一，目前，建筑業(yè)在全球正處于日益加劇的困境中，可見建筑工業(yè)在節(jié)約能源方面扮演了一個(gè)關(guān)鍵角色，建筑工業(yè)有責(zé)任盡可能有效地利用地球資源，因此BIM的目的在于節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境。

第二，BIM本身不是一種技術(shù)，BIM應(yīng)用帶來的變革是一種工作方式的根本變革，也是一種文化的變革。不能太過關(guān)注短時(shí)間內(nèi)BIM應(yīng)用帶來的經(jīng)濟(jì)成本的變化。BIM理念是需要長期堅(jiān)持的，最終才會(huì)有源源不斷的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)回報(bào)。

第三，不管是CAD還是現(xiàn)在的BIM，都不是智能的，它們只是建筑設(shè)計(jì)的助手。但BIM可進(jìn)入人工智能（AI）時(shí)代，系統(tǒng)可以代替人類智力勞動(dòng)來做決定。BIM并不是遙不可及的高科技，但可以理解為下一時(shí)代到來之前的過渡時(shí)期的概念。

第四，目前我們應(yīng)用深度比較淺，比如建模、碰撞檢查、動(dòng)畫等工作，實(shí)際上深度還可以拓展。廣度上BIM技術(shù)可以應(yīng)用在更多階段以及更多領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)全覆蓋，BIM技術(shù)完全具備這個(gè)潛力。那么對于學(xué)生的培養(yǎng)，也要在BIM的廣度和深度方面制定相應(yīng)的目標(biāo)。

第五，軟件是應(yīng)用BIM技術(shù)的基礎(chǔ)，沒有軟件無法應(yīng)用BIM。

一是Autodesk公司的Revit建筑、結(jié)構(gòu)和機(jī)電系列;

二是Bentley建筑、結(jié)構(gòu)和設(shè)備系列;

三是國內(nèi)同行最熟悉的是ArchiCAD;

四是Dassault公司的CATIA，是全球最高端的機(jī)械設(shè)計(jì)制造軟件。

第六，BIM實(shí)際操作關(guān)鍵在于在項(xiàng)目全生命周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)信息的共享，協(xié)同工作和其他技術(shù)集成應(yīng)用。我國大型設(shè)計(jì)企業(yè)基本都擁有專門的 BIM 團(tuán)隊(duì)，但是，這些大多局限于設(shè)計(jì)或施工階段的局部應(yīng)用，還沒有在建筑的全壽命期中的應(yīng)用實(shí)例。目前中國BIM應(yīng)用仍處于探索階段，還缺乏BIM落地的有效途徑。

通過以上對BIM的提煉理解，我們不難發(fā)現(xiàn)，BIM應(yīng)用領(lǐng)域很廣，對建筑專業(yè)BIM人才的培養(yǎng)任重而道遠(yuǎn)。BIM人才的培養(yǎng)需要在學(xué)好本專業(yè)知識的基礎(chǔ)上學(xué)好BIM軟件，將個(gè)人任務(wù)與信息模型技術(shù)結(jié)合，設(shè)立更多子BIM（模型）——任務(wù)信息模型。這有利于直接提高工程技術(shù)和管理人員的工作效率和質(zhì)量，吸引更多人認(rèn)識BIM、使用BIM。

具體從如下幾方面實(shí)施：

第一，培養(yǎng)實(shí)施方式。教與學(xué)相結(jié)合，兩條腿走路。一方面，制定符合學(xué)生應(yīng)用能力現(xiàn)狀的教學(xué)目標(biāo)，另一方面，建立BIM實(shí)驗(yàn)室，培養(yǎng)院系相關(guān)教師或引進(jìn)高素質(zhì)的BIM人才，共同推進(jìn)BIM教學(xué)的可持續(xù)發(fā)展，并逐步承接合適的工程，有利于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累和興趣提高。

第二，根據(jù)教學(xué)計(jì)劃擬定內(nèi)容：

一是教學(xué)目的。本課程是建筑學(xué)專業(yè)本科生的專業(yè)輔助課程。本課程的任務(wù)主要是讓學(xué)生學(xué)習(xí)Revit Architecture軟件的基本使用方法，并使其熟練地將其運(yùn)用于課程設(shè)計(jì)，創(chuàng)建基本的信息模型，同時(shí)在工程實(shí)踐協(xié)同和軟件二次開發(fā)方面培養(yǎng)出個(gè)別人才，為今后的進(jìn)一步研究深造打好基礎(chǔ)。

二是軟件版本。Autodesk Revit2016版本。

三是教學(xué)對象。教學(xué)對象為本科三年級學(xué)生，該年級學(xué)生有基本的建筑專業(yè)素養(yǎng)，也有建筑軟件操作基礎(chǔ)，有較好的應(yīng)用能力。

四是Revit軟件教學(xué)（32+16學(xué)時(shí)）：

其一，BIM概念認(rèn)知、Revit Architecture界面認(rèn)知。（2學(xué)時(shí)）

其二，教師示范學(xué)習(xí)構(gòu)件建模。如軸網(wǎng)概念、墻與幕墻、屋頂、樓梯。（4學(xué)時(shí)）

（布置作業(yè)1：自行設(shè)計(jì)一100M2的衛(wèi)生間）

其三，教師示范學(xué)習(xí)構(gòu)件建模。如樓梯與坡道、樓板與屋頂、梁與柱子。（4學(xué)時(shí)）

（布置作業(yè)2：二年級小別墅設(shè)計(jì)翻模）

其四，教師示范學(xué)習(xí)場地建模方法。如樓板建平地、cad轉(zhuǎn)換地形、平整地形、子面域、紅線繪制。（4學(xué)時(shí)）

（布置作業(yè)3：自行設(shè)計(jì)場地，小別墅加地形，要求有道路、人行道、山地）

其五，檢查和解答作業(yè)1、2、3中的疑問。（2學(xué)時(shí)）

其六，教師示范學(xué)習(xí)渲染。教師以其中一組的作業(yè)為例，示范渲染。（2學(xué)時(shí)）

（布置作業(yè)4：小別墅設(shè)計(jì)渲染）

其七，教師示范學(xué)習(xí)體量的基本概念。（4學(xué)時(shí)）

（布置作業(yè)5：自由設(shè)計(jì)高層體量，要求用體量生成平立剖）

其八，檢查和解答作業(yè)4、5中的疑問。（2學(xué)時(shí)）

其九，教師示范學(xué)習(xí)族的基本概念。如族、族樣板、族參數(shù)、嵌套族。（4學(xué)時(shí)）

（布置作業(yè)6、7：編輯一個(gè)屋架族;每人建課程設(shè)計(jì)模型）

其十，檢查和解答作業(yè)6、7中的疑問。（2學(xué)時(shí)）

其十一，“自適應(yīng)構(gòu)件”建模。（2學(xué)時(shí)）

五是課程結(jié)合：

其一，在四年級與課程設(shè)計(jì)結(jié)合，跟隨課程進(jìn)度，每周指導(dǎo)學(xué)生2學(xué)時(shí)。（16學(xué)時(shí)）

其二，采用課堂講授、實(shí)例解說、課程設(shè)計(jì)（與建筑設(shè)計(jì)課結(jié)合）、自學(xué)、討論等方式進(jìn)行。

第三，BIM實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)建。BIM實(shí)驗(yàn)室致力于建筑三維設(shè)計(jì)、協(xié)同設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究與BIM技術(shù)的應(yīng)用推廣，引進(jìn)軟硬件資源，開發(fā)相關(guān)課程，為相關(guān)專業(yè)學(xué)生提供更多的實(shí)訓(xùn)機(jī)會(huì)，提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和綜合競爭能力。

一是BIM實(shí)驗(yàn)室可提現(xiàn)有CAD機(jī)房建設(shè)為基礎(chǔ)。

二是建筑設(shè)計(jì)套件——Autodesk Building Design Suite（BDS）、硬件。

BDS是目前市面上最強(qiáng)大、最全面的BIM解決方案之一，包含創(chuàng)建和管理BIM模型的所有軟件產(chǎn)品，建立各專業(yè)BIM模型、施工模擬，包括Ecotect生態(tài)綠色分析、SUN日照分析。在單一的數(shù)據(jù)環(huán)境中可以滿足建筑、結(jié)構(gòu)、水暖電等相關(guān)專業(yè)的BIM模型搭建工作要求。

BIM是一個(gè)龐大的概念和系統(tǒng)，對于BIM相關(guān)軟件的推廣，最大的障礙是建筑從業(yè)人員的挑戰(zhàn)和勇氣。按照目前的教學(xué)方式，建筑學(xué)專業(yè)的教學(xué)難以滿足社會(huì)上日益增長的建筑數(shù)字技術(shù)人才需求，因此，建筑學(xué)專業(yè)的教學(xué)需要改革，只有加強(qiáng)對學(xué)生建筑數(shù)字技術(shù)的教學(xué)與訓(xùn)練，才能滿足數(shù)字時(shí)代的人才需要。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 李建成，面向建筑數(shù)字技術(shù)的建筑學(xué)專業(yè)教學(xué)改革芻議[A].數(shù)字技術(shù)·建筑全生命周期——2018年全國建筑院系建筑數(shù)字技術(shù)教學(xué)與研究學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C]. 2018.