BIM技術影響下的土木工程專業教學改革研究

龍銳 曾鐵軍 李月霞 楊惠君

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?BIM技術在土木建筑業應用越來越廣泛，為適應行業新技術的發展，高校在土木工程專業教學上進行了改革。分析BIM應用的背景以及影響高校教學改革的現狀，提出了BIM技術影響下的土木工程專業教學改革的幾種模式以及實現改革的措施。

[關 ? ?鍵 ? 詞] ?BIM;土木工程專業;教學改革

[中圖分類號] ?G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2020）07-0098-02

一、研究背景

近年來，BIM在我國建筑領域的應用逐步興起。BIM作為一門新興技術，革新了傳統土木工程行業的設計、施工方法，帶來了新的理念。2015年6月，中華人民共和國住房和城鄉建設部（以下簡稱“住建部”）印發《關于推進建筑信息模型（BIM）應用的指導意見》，指出：到2020年末，建筑行業甲級勘察、設計單位以及特級、一級房屋建筑工程施工企業應掌握并實現BIM與企業管理系統和其他信息技術的一體化集成應用;到2020年末，以國有資金投資為主的大中型建筑、申報綠色建筑的公共建筑和綠色生態示范小區新立項項目勘察設計、施工、運營維護中，集成應用BIM的項目比率達到90%。

BIM正越來越多地應用于工程項目規劃、勘察、設計、施工、運營維護等各階段。僅2019年初，根據住建部發布的《關于2019年第一季度全國工程質量安全提升行動進展情況的通報》，全國應用建筑信息模型（BIM）技術的工程項目共計1142個，應用建筑業10項新技術中6項以上新技術的項目共計837個，其中，重慶市、上海市、山東省、福建省應用BIM技術工程項目較多，山東省、陜西省、浙江省推行建筑業10項新技術情況較好。

BIM應用于建筑領域可以使建筑從立項、設計、施工、使用、管理的各個環節實現簡約節能，提高效率，減少誤差、保證質量。BIM應用推廣的潮流勢不可擋，已成為政府、行業和企業的共識。

二、BIM影響下高校教學改革的現狀

在建筑領域BIM應用推廣如火如荼的背景下，高校教學為適應社會發展的潮流，秉承服務于社會、與時俱進的教學理念，致力于培養能夠適應社會變革的有用人才，應進行教學改革。

目前，針對BIM教學模式和內容改革，高校沒有形成共識，但其教學目標有一定的共同點，即通過模擬項目設計、實施全過程，以提高教學質量;培養學生在BIM環境下的多專業協作能力;培養學生的實踐能力。從教學模式的角度看，以最早進行BIM研究應用的美國為例，美國高校主要采用以單一課程、交互式教學、多課程聯合結合畢業設計的模式。從授課時間的角度看，在低年級主要教授識圖、制圖和基本BIM軟件的操作，高年級和研究生階段主要教授BIM技術高級課程。

從國內的現狀看，高校陸續開設BIM相關課程，諸如Revit、BIM技術應用概論、NevisWork課程等。但由于BIM不是一種或者幾種軟件，也不是一類或多類的硬件，BIM是綜合性應用的新興技術。所以各高校從人才培養方案的改革，到具體的課程設置以及課程體系的改革模式上大相徑庭，千奇百異，處于各自摸索、比較混亂的狀況。

三、BIM技術影響下的土木工程專業教學改革模式探索

（一）教學目標和內容的改革

在培養目標和培養能力上，要求學生了解以及具備一定程度的BIM等新興技術知識和應用能力。為達到這個教學目標，最直接的是可以從改革人才培養方案著手，通過調整和增減某些課程或者課時以加入BIM相關內容。其中，將BIM以及BIM相關知識引入教學當中而引發的教學改革比較多見的是兩種模式，一是在總學分一定的前提下，直接采用某些BIM課程替代舊的課程;二是將BIM知識或BIM技術應用內容融入某些專業課程當中。這兩種改革模式還和市場的需求有很大的關系。高校能統計畢業生就業的崗位，分析畢業生在施工單位或設計單位工作的比率來調整課程科目或課程內容，比如，如果畢業生絕大部分都是在施工單位，則增加BIM在施工課程中應用的教學內容，反之亦然。

為跟上技術革新的浪潮，土木專業的一些專業基礎課以及專業課教學內容在傳統的解決問題的思路上，可適當引入一些BIM相關的內容。比如《土木工程概論》采用BIM建立三維立體模型，使學生能更好地了解各種類型的土木工程結構;混凝土結構課程設計、高層建筑課程設計利用BIM相關技術軟件對過程及結果進行設計及分析，可以使設計更為合理和實用;又比如土木工程施工技術、土木工程施工組織課程利用BIM建模，模擬土方工程、地基處理以及腳手架工程和網絡計劃技術的施工組織設計過程。

（二）理論課程教學模式改革

目前，多數課程的教學模式比較單一，以教師講學生聽為主，教學手段主要為多媒體或板書。這種模式如果教師個人授課狀態或者多媒體課件不夠生動，則容易導致課堂氣氛沉悶，課程內容不夠形象生動。出現這樣的情況很大程度上是由于某些時候單由教師的語言來描述，學生只是在聽覺上或者結合圖片去理解，無法得到視覺上的感知，在想象過程中難免出現模糊甚至出現錯誤理解的現象。

為使課堂更加生動活潑，高校可以以引入BIM教學為契機，將某些理論課程作為試點，進行課程教學方法、手段改革，課堂教學中采用仿真啟發式、互動式教學方法，采用預設問題、以提問、課堂討論、課堂小結等多種形式進行，引導學生積極思考、踴躍回答，并采用更加靈活的課堂考核方式，培養學生的課堂參與能力、動手能力和創新能力;利用BIM技術相關軟件（比如Revit、NevisWork，以及現在市面上一些軟件開發公司出品的建模或者施工軟件等）對難理解的知識點進行建模，然后結合課程內容進行教學;多和學生進行互動，教師講解與視頻結合、講解與軟件結合;學生參與講解過程，學生分組討論。

引入BIM技術內容結合理論課程進行課堂教學，如果是純粹的BIM技術應用軟件的課程（例如Revit、NevisWork等），則相對容易一些，只要教師對這些軟件比較熟練，結合目前市面上已有的案例，針對這些軟件的教材進行教學即可。但是如果是其他的專業基礎課或者專業課（例如鋼筋混凝土結構設計、土木工程施工等）利用BIM技術內容切入進行教學，則剛開始有一定的難度，教師首先要具備扎實的專業知識，還要掌握課程講解引入新技術的切入點，這些都是教師需要克服的困難，但是隨著這些困難的克服，課程將會變得生動且易于理解，而最大的益處是結合專業將行業新技術在課程上傳授給了學生。能夠優先實施此類模式改革的課程有：畫法幾何與土木工程制圖、房屋建筑學、平法與識圖、土木工程施工組織、土木工程施工技術等。

（三）實踐課程實訓模式改革

土木工程實訓、施工實訓等實踐類課程由于場地以及材料的限制，學生實訓過程往往只能簡單地做一些磚墻砌筑、鋼筋綁扎等低技術含量的工作，無法將更深層次的技術理論應用到實踐當中。另外，由于土木工程的工程量大、工序多而復雜、建設周期長，而目前一般每次實習的時間較短，學生只能觀看，不能動手實踐。因此，利用BIM技術平臺使實現教學信息化改革變得尤為必要。

結合BIM技術的實踐教學信息化教學模式是現代教育技術向工科實踐教學領域的滲透和拓展，也是土木工程學科教育教學改革和發展的需要。如果高校能夠建立BIM實訓實驗室，有效利用數字攝影，將不同類型工程的各個施工環節記錄下來，合理運用多媒體技術、網絡資源（新材料、新工藝、新技術和新設備等信息資源）制作成信息量大、內容豐富、形式多樣的信息化實踐教學課件，將土木工程專業實踐結合BIM技術進行信息化教學，再現工程全貌和建設全過程，把施工現場搬進課堂，讓學生在學校通過室內“實習”去認知工程，體驗施工，獲取經驗，開闊視野，提高素養。

采用實物操作結合模擬操作的方式，可以減少傳統的砌筑、鋼筋綁扎的土木實訓的課時比例，減少實物實訓的耗材;可以通過BIM技術的建筑模擬實訓，實現從初始階段的鋼筋綁扎、構件制作到建筑成體完工的后階段極限受力分析以及碰撞模擬等過程，拓寬了學生實訓的渠道，有利于學生掌握更多更深層次的土木工程專業知識。

四、結語

隨著建筑信息模型技術（BIM）在土木建筑行業的廣泛應用，高校土木工程專業努力培養BIM人才是大勢所趨，高校應結合國家BIM發展規劃，進一步深化BIM教學改革，努力培養適應社會發展需求的高級應用型人才。

參考文獻：

[1]張尚，任宏.BIM的工程管理教學改革問題研究（一）：基于美國高校的BIM教育分析[J].建筑經濟，2015（1）：113-116.

[2]白泉，邊晶梅.土木工程專業BIM教學改革研究與實踐[J].土木建筑工程信息技術，2017（10）：92-93.

◎編輯 武生智