新工科背景下高校BIM教育教學改革研究★

王 猛 崔釗瑋 雷麗恒

(江蘇大學土木工程與力學學院，江蘇 鎮江 212013)

1 概述

回顧歷史，人類經歷了四次重要的科技革命。第一次科技革命，開創了以機器代替手工勞動的時代，生產方式較為落后的自耕農階級消失了，工業資產階級和工業無產階級逐漸發展壯大起來，人類進入了“電氣時代”。第二次科技革命，計算機的發明與原子能的利用，對人類的生產和社會活動產生了極其重要的影響，并且以強大的生命力高速發展。第三次科技革命，是一場互聯網的革命，大大刷新了產業革命的速度[1]。當前，隨著第四次科技革命的發生，信息化和科技創新鞭策著人類的生產方式不斷地進行自我調整與升級，這就對工程教育的改革和發展提出了新的挑戰。作為積極地回應提出了新工科建設的概念，這一概念源自于吳愛華等[2]在2017年發表的文章《加快發展和建設新工科 主動適應和引領新經濟》，使得工科專業教育自“復旦共識”“天大行動”“北大指南”之后進入全新階段。簡單來說，新工科是指在工程學科的基礎上，對工科注入新的內涵，適應當前新的經濟發展需要而產生的一種新的工程形態，面向高校、面向未來布局新工業建設，探索更為人性化和多樣化的培養模式，培育出更具有創新能力的復合型全能人才。

為適應新形勢下土木工程專業的發展，抓住新工科建設機遇，緊跟國家新工科建設要求，智能建造專業應運而生。智能建造專業，是在土木工程專業的基礎之上，面向國家戰略需求和建筑業的升級轉型，融合機械設計制造及其自動化、電子信息及其自動化、工程管理等專業發展而成新工科專業。在本專業的課程設置上，除了基本的數學類、工程力學類、結構設計原理等傳統課程外，還開設了BIM工程基礎和BIM工程應用等特色課程，推動國家新工科建設不斷深入，培養更多智能建造專業人才，以滿足未來人才市場需求。BIM技術，即“建筑信息模型(Building Information Modeling)”，是指通過建立虛擬的三維建筑模型并結合數字化手段，在系統中形成一個與實際情況相一致的建筑信息庫，使設計方、施工方和業主及各方人員根據虛擬模型進行項目的設計、改造，協調解決各個專業的設計師因溝通導致的管線布置碰撞問題，提高勞動生產率，推進建筑業變革。基于多種因素，目前BIM專業技術人才培養數量和質量與實際崗位需求仍存在較大的差距。高校作為人才培養的后備基地，就如何進一步提高BIM人才培養數量和質量成為當前高校教育探究的課題。

2 BIM發展的必要性分析

建筑行業是我國的支柱性產業，發展好建筑行業，強化建筑業的競爭力，對于社會發展具有重大意義。近十年來，BIM技術在建筑業中取得了突飛猛進的發展，它可以有效實現建筑信息的集成，將建筑工程的整個生命周期的所有信息都整合到一個三維模型信息中，具有可視化、協同性、模擬性、優化性、可出圖性等優點，以方便參與者進行協同工作，從而可以提高工作效率，降低造價成本，達到節省資源的目的。目前BIM已初步應用于建筑行業，并彰顯出其強大的商業價值，在國外應用較為廣泛，但在我國仍局限于一些大型設計院或少數咨詢類企業在開展應用，隨著BIM飛速發展，許多企業和高校逐漸增強了發展BIM學科的意識。

3 新工科背景下BIM課程建設遇到的問題

近年來，國內很多高校開始重視BIM技術，越來越多的學校陸續開設了BIM課程。但發展前期，BIM技術課程也暴露出很多問題。

首先，各高校相關師資力量儲備不足。BIM課程的授課老師往往在其求學期間并未接觸過BIM概念，或者沒有經過系統地專業培訓，在摸索中開設BIM課程，缺乏經驗沉淀，對于開展BIM教學實踐活動的目的和意義認識不夠深刻。另外，缺少互相交流的平臺，導致信息不能及時共享，形成“信息孤島”現象。BIM課程同時也涉及到多個專業，例如建筑學、結構工程、機電、水暖、消防等，開設BIM課程時，需要協調好前修課程，做好必要的綜合知識的儲備。

其次，在軟件問題上，BIM類的軟件品種較多，Autodesk公司的Revit，Tekla軟件公司的Tekla Structures，Bentley系、Gehry Technologies系、Nemetschek AG系等幾十款軟件，導致高校在選擇上無法做到統一，軟件之間的兼容問題也存在，阻礙了相互的交流。硬件問題上，BIM要求計算機擁有較高的配置，而一般高校機房里現有計算機往往無法滿足硬件需求，需要投入大量資金購置機器，也就增大了BIM課程開設的難度。

再次，在教學方面，配套的BIM課程教材雖然較多，但是大多都是單純地介紹BIM軟件相關操作命令，缺乏案例與實踐，針對性不強，教材的廣度和深度差強人意。學生在學會了基本操作之后，拿到真實的案例卻表現出無從下手的尷尬局面。此外，各個高校BIM教學還面臨著沒有形成完善的體系、教材與教學大綱的匹配度不高、學生學習效果的評價標準模糊等問題。

4 BIM課程在土木工程專業教學中開設的建議

4.1 加快課程體系建設，探索系統精品課程

盡早完成BIM概念的導入課程，尤其是上土木工程導論課程時，可以邀請著名BIM技術專家、大型設計院及建設單位的專業技術人員開設專題講座，讓學生意識到BIM技術對未來建筑行業的發展的重要推動作用，激發學習興趣，改進BIM技術的教學體系[3]。

BIM技術涵蓋內容豐富，所涉及到的課程眾多，為了BIM內容實現與各專業知識體系的融合，應挖掘并加強各相關課程之間的內在聯系，科學設置本科四年中BIM課程同各課程之間的銜接，以綜合能力訓練為主體，有效提高學生對各環節之間的知識關系系統化，一邊學習專業課，一邊進行與專業課程相匹配的BIM技術教學的方法，使得專業課程的學習與BIM課程相輔相成，達到融會貫通的目的[4]。

4.2 借鑒高職教育校企合作模式，產學結合，建立校內外BIM學習環境

校企合作作為近些年新興人才培養手段得到了較為廣泛的應用。這種模式讓學生在課堂教學之外能夠接觸到企業參與現實生產實踐，提高學生學習專業知識應用能力。同時，也可以向企業輸出優秀專業人才，達到雙贏的局面。學校在設置BIM課程時，可考慮增加部分實踐課程，建立產教融合和校企協同育人的培養機制，同軟件開發公司、設計公司、科研院校展開合作，共同建立校外BIM實踐基地。校內指導老師與校外企業BIM工程師共同制定實踐方案，完善理論與實踐相結合的開放性評價體系，以企業人才需求為基礎，進行相關專業知識和技能的培訓。

4.3 引進或培養“雙師型”教師，開發工學結合特色的教材

首先，組建實踐經驗更豐富的教學團隊。可以加大優秀的BIM師資人才引入，既有理論基礎又能勝任實踐教學。也可通過校企合作，組織優秀骨干教師進入企業深入了解企業在實際案例中可行性分析、施工模擬、碰撞檢測、進度控制、成本控制、質量控制等活動過程，增加實踐經驗；經常參加相關課程的培訓，論壇或會議，掌握BIM技術發展的前景和前沿動態。其次，開發與實際工程案例相匹配的特色教材，并將3D模型引入課程設計和畢業設計實踐中。依托實際工程案例，促使學生通過運用Revit軟件設計完成“建筑建模+造價+進度”的BIM(5D)模型，增強學生對BIM概念的理解和BIM技術的運用能力。

4.4 創建BIM資源庫，建立一站式教學云平臺

傳統的教學模式已越來越不能滿足社會的需求，網絡教育的種種優點，越來越受到人們的青睞。教師以實際工程為對象，進行創建、查閱、調用、審核、更新維護，建立起包含本專業BIM教學資源庫，利用計算機網絡向學生傳遞教學信息，為學生提供自學的渠道，學生通過計算機網絡可隨時隨地獲取相關專業知識，再結合常規的課堂教學達到深化拓展的目的。另外，隨著開放式教學理念的深入，結合開放的網絡平臺，尋找更為優秀的教學資源，教師可以預設教學目標、布置課堂任務，碎片化式教學，學生通過自主學習，交流討論、網絡測試等方式掌握學習內容，最后達到構建BIM知識體系的目的[5]。

5 結語

BIM技術在建筑行業正獲得越來越廣泛的發展和推廣應用，行業需求持續旺盛，高校培養BIM專業人才亦是適應時代發展的潮流，而建立以BIM技術為基礎的土木工程專業教學體系還處于探索階段，需要我們高校老師共同去面對難題，相互探討、借鑒，積極地進行BIM教學改革，尋找出一個適應新工科要求的BIM技術教學育人方案。