基于BIM技術應用的土木工程專業實踐探索

李曉楠

[摘 要] BIM 技術在建筑業的應用越來越廣泛而深入，將BIM技術引入高校土木工程專業教學改革具有重要現實意義。從BIM 技術在高校教學中的現狀分析入手，討論了BIM技術的實踐教學改革思路，分析 BIM 技術可能融入教學的各種形式，對高校土木工程專業培養新工科背景下的應用型本科人才的教學模式進行了初步探索。

[關鍵詞] BIM技術;教學改革;土木工程;應用型

BIM中文稱為“建筑信息模型（Building Information Modeling）”，是一種建筑規劃、設計、施工和管理的新方法。隨著BIM概念在政府機構、建筑和其他行業得到不斷認可，BIM技術已廣泛應用于工業廠房、公共建筑、地鐵隧道等領域。據統計，美國建筑業中的BIM應用率在2012年就高達71%，而在2008只有28%（Mc Graw - Hill Construction 2012）[1]，足見BIM的發展迅速。

雖然目前中國的BIM普及率低于北美，出現了近年來許多典型的BIM應用項目，如北京的水立方、上海中心大廈、上海迪士尼樂園等[2]。而作為BIM人才最直接輸出基地的高等院校，針對土木工程專業的應用BIM技術進行教學改革實踐和研究成果還很少。因此，將BIM技術融入該專業教學研究具有積極的現實意義。

一、BIM技術概述

BIM技術基于3D數字技術，構建建筑模型，并通過數字信息來模擬建筑物的真實信息。同時，所有規劃、設計、施工、運營等階段的數據都包含在所建立的三維模型中，甚至形成了包含時間和成本的BIM5D模型。建筑物全生命周期中任何項目實施階段的工作技術人員都能通過信息模型集成進行建筑信息交互協同，極大提升了項目參與者決策效率與正確性，實現了建筑可視化、可協調、可模擬、可優化和可出圖的五大功能同步實現。

二、BIM 技術在教學應用現狀

《2011—2015年建筑業信息化發展綱要》已經把BIM技術作為工程總承包、勘察設計和施工類企業“十二五”信息化發展必須具備的核心技術之一，國內高校也逐漸開始重視有關BIM的應用教學。但針對本科教學的BIM教程還很少，大多只是對BIM概念以及基本理論的講解，許多課程領域還不曾采用BIM技術的案例教學模式來輔助本課程的教學。

土木工程專業具有很強的專業性和實踐性，目前專業課程主要還是延續“講解—接受”的傳統教學模式，在教學過程中相對獨立，無法實現各課程知識的相互貫通。利用BIM技術創建一個共享建筑信息模型平臺或核心，將學科知識系統地融會串聯在模型里，就可以有效解決這一問題。

三、融合 BIM 技術的實踐教學改革思路

1.構建融合 BIM 技術的實踐教學課程體系

根據學校的辦學定位和人才培養目標，以土木工程應用創新能力培養為主線，建立分層次、多模塊、相互銜接的、科學系統的實踐教學平臺[3]，與理論教學有機結合又相對獨立。實踐教學內容與工程應用實踐密切聯系，并引入BIM技術，開發綜合性、設計性、創新性的實踐教學項目體系。

2.建設適合學生運用的校內BIM實踐教學實訓平臺[4]

依托學院現有的土木工程等相關學科的實驗室和校內外實訓實習基地，構建融合BIM技術的建設工程技術實驗教學實訓平臺，學生可以在電子工地上直觀立體地看到擬建工程，繼而發現存在的問題，結合理論課程的知識，優化設計施工方案，并且優化結果也即時顯現，提高了學生參與工程實踐的興趣，激發了學習動力。

3.加強與建筑企業的合作，建設校企合作的校外 BIM 實踐教學平臺[5]

通過校企合作建立實踐基地的形式，加大與校外施工企業的深入合作，建設校外BIM實踐教學平臺，把現場發現的實際問題利用企業BIM技術實踐教學平臺進行分析、計算、優化，將得到的結果回歸到施工現場第一線，解決實際工程問題。

4.利用BIM實踐教學平臺提高教師的工程應用素質

在實踐教學過程中，發揮高校教師自身在科技理論等方面的優勢，不僅可以豐富教師自身的教學經驗，拓寬知識面，提高工程應用素質，還能使學生在參與實踐的過程中產生成就感，激發學生進一步學習和實踐的動力，培養學生的應用和創新能力。

四、高校可實行的BIM教學形式分析

1.開設BIM課程

在教學計劃中單獨開BIM類課程。該做法可以系統地講授BIM技術的相關知識和應用，比較適合BIM建模軟件的講解，為學生后期綜合使用軟件解決專業問題奠定基礎。圖1為我校土木工程本科專業開設的“建筑工程BIM建模基礎”課程所建立模型（部分）。

2.開設BIM實踐環節

實踐教學以學生為主，形式靈活，可以利用實際工程案例設計BIM實踐任務，對BIM的綜合應用能力培養有很大裨益。

3.開設BIM方向畢業設計

在畢業設計關節中增加BIM方向選項，學生依據興趣和愿望選擇，在指導老師指導下完成。通過BIM技術融入專業課的綜合運用，提升學生的專業水平，為就業提供高質量的應用型人才。

五、BIM技術在相關教學中的應用

1.基本能力課程教學中的應用（以混凝土結構設計課程應用為例）

混凝土結構設計作為土木工程專業核心課程之一，主要研究鋼筋混凝土材料性能、各種構件的受力特征基本計算方法及設計原理。在教學過程中，利用BIM三維模型可以直觀了解鋼筋混凝土結構的主要構件及其分布形式，如基礎、框架柱、樓板、樓梯等，如圖2所示。

2.崗位綜合應用能力課程教學中的應用

美國 Building SMART 聯盟主席 Dana K. Smitnz 指出“依靠一個軟件解決所有問題的時代已經一去不復返了”。在教學過程中，應運用BIM一系列的專業軟件，包括結構分析軟件、建筑設計軟件、節能設計軟件、計價算量軟件等，對已有案例模型做進一步的研究分析，以達到讓學生掌握不同軟件操作的教學目的[6]。

六、結束語

BIM技術是建筑領域的第二次革命，是實現建筑信息管理的基礎。高校應承擔培養BIM管理人才的歷史責任，為社會提供具有BIM能力的合格工程人才。因此，必須改變現有的人才培養計劃，適應新技術的發展趨勢，建立適當的BIM教學環節，培養學生的BIM能力。為中國建筑業的發展做出貢獻。如何利用BIM技術結合更多實際工程案例，豐富本專業教學平臺，并運用于相關課程教學中，是每位土木建筑工程教育者應當研究的方向。

參考文獻：

[1]張尚，任宏，Albert P.C.Chan.BIM的工程管理教學改革問題研究[J].建筑經濟，2015，26（2）：92-96.

[2]寧忠意.中國BIM應用價值研究報告[J].中外建筑，2015（6）：19-21.

[3]李楠，賈宏俊.基于BIM技術的土木工程專業實踐教學體系構建[J].科技創新導報，2015（9）：161-167.

[4]劉紅勇，何維濤，黃秋爽.普通高等院校BIM實踐教學路徑探索[J].土木建筑工程信息技術，2013（10）：98-101.

[5]彭國軍.地方本科院校土木工程專業實踐教學改革探討：以浙江工業大學為例[J].教育理論與實踐，2013（12）：15-17.

[6]尚春靜，李艷榮.基于BIM的工程管理專業理論課程與實踐教學創新研究[J].建筑經濟，2015，36（9）：129-132.

[7]林珍偉，樓瑛.BIM技術在土木工程專業教學中的應用研究[J].福建建筑，2017（9）：125-128.

[8]王芳，張志強.融合 BIM 技術的應用型土木工程專業實踐教學平臺的優化與應用[J].高等建筑教育，2016（25）155-157.

[作者單位]

山東協和學院工學院

（編輯：李博寧）