基于BIM技術的多專業聯合畢業設計模式的探索、研究與實踐

李駿 韓利紅 董萍

[摘? ? 要] 為響應國家提出的素質教育以及教育改革的號召，在傳統畢業設計的模式下不斷進行新嘗試和新探索，隨著建筑業相關從業技能的更新換代，建筑信息模型（ BIM）或將成為從業人員的必備技能之一。文章對多專業聯合畢業設計進行深入的探索與研究，在本科生畢業設計的過程中創新的采用基于BIM技術的多專業聯合畢業設計的應用模式。

[關鍵詞] BIM技術;多專業;聯合畢業設計;教學改革

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2020. 03. 096

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼]? A? ? ? [文章編號]? 1673 - 0194（2020）03- 0233- 04

0? ? ? 引? ? 言

21世紀是以新技術、新業態、新產業、新模式為特點的多元化信息時代，不斷驅動人們以多維立體和全方面的角度對知識進行探索并且獲取多元信息。在這樣的時代背景下，我國工程教育迫切需要進行教育改革以培養出與時俱進的創新型、應用型的多元化科技人才。近年我國工程教育改革提出了許多創新的新概念，一方面要求設置和發展新型工科專業，另一方面推動現有工科專業改革創新，其目的是探索更加多樣化和個性化的人才培養模式，培養具有創新創業能力和跨界整合能力的工程科技人才[1]。本科畢業設計作為檢驗大學四年教育成果的核心環節，在傳統畢業設計的模式基礎上，探索和研究新型模式既能培養大學生理論結合實踐的能力，又能培養他們多專多方面能力。

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）作為近幾年快速發展起來的建筑信息化的核心技術，是一種應用于工程設計建造管理的數據化工具[2]。通過參數模型整合各種項目的相關信息，在項目策劃、運行和維護的全生命周期過程中進行共享和傳遞[3]。BIM技術是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為模型基礎，進行建筑模型的建立，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息[1-3]。BIM技術推動技術革新，提供工程設計以及管理上的先進理念，國家住建部分別在2011-2015年發布了關于推進建筑信息模型等技術在工程設計、施工和運行維護全過程的應用，促使BIM技術滲透到建筑工程項目的各階段[4]，自2017年7月正式頒布并實施《建筑信息模型應用統一標準》，又使我國建筑信息化技術提高到了一個新的階段。

1? ? ? 傳統畢業設計模式存在的問題

在我國理工科類大學教育中畢業設計是學生綜合應用專業知識的核心環節，尤其在理工科類院校中畢業設計更是大學四年的成果演繹，經過多方考察調研，我國大多數院校本科畢業設計環節普遍存在模式僵化和脫軌實際的情況，以至于畢業設計多流于形式化。

1.1? ?各專業之間聯合欠缺

一方面，各學科專業在課程設置上存在一定局限性，如專業課程學習方向上設置不合理，各專業課程學習期間銜接不合理，專業學習體系不夠完善等，這些都將直接導致學生在畢業設計的過程中暴露出對專業知識體系上缺乏必要的理論支撐以及健全了解。另一方面，一些畢業設計指導教師缺乏甚至尚無學科交叉的意識，在聯合畢業設計的期間未能形成高效的團隊相互協作力量，無法正確有效地引導學生對未來實際工作進行系統性了解，致使知識體系應用不完整，基于如此的畢業設計階段，畢業設計質量難以保證。

1.2? ?教學資源匹配有限

目前高校普遍存在著規模擴展與教學資源無法匹配的現象，一對多的畢業設計指導和軟件投入較少的傳統畢設方式難以適應新形勢下畢業設計要求以及激增的畢業生人數，除此之外，指導教師在畢業設計期間指導學生創新方面的精力有限，導致畢業設計教學環節成果產出率較低。

2? ? ? BIM技術在多專業聯合畢業設計中探索與研究

2.1? ?國內外高校BIM課程設置現狀

經查閱相關文獻，表1為2013年美國高校工程類BIM課程設置模式調研[5]。調查結果顯示目前美國高校對于BIM技術普遍存在四類模式設置：①單一課程模式;②交互教學模式;③多課聯合模式;④畢業設計模式。根據所調研的美國高校工程類相關專業進行對比分析，可發現所有的專業課程幾乎都有BIM技術的應用，并且奧本大學畢業設計模式運用了BIM技術，科羅拉多州立大學也開設了BIM技術多專業聯合課程等[6]，故將BIM技術與多專業聯合畢業設計相結合的畢業設計模式教學改革是有例可循的，是可實現的。

目前，國內高校將BIM課程納入系統性正常教學環節的還較少，據了解BIM技術在高校的主要設置形式為：一是以研究BIM技術為主，通過項目或課題的方式立項研究，如清華大學軟件學院BIM標準研究課題和同濟大學的BIM技術研究項目;二是以BIM技術應用為主，通過短培集訓課程形式，如哈爾濱工業大學在國內高校中首次開設的“BIM技術應用短課”和華南理工大學開設的“BIM工程師培訓課程”;三是以介紹推廣BIM概念為主，一般是在相關專業課程，課程設計和畢業設計中引入BIM知識點。[7]此外，還有存在與企業共建等形式，如華中科技大學和同濟大學等。

隨著技術發展以及BIM行標的逐步出臺，相信相關行業以及國內高校對BIM的重視度將逐漸升高，就目前對于普通高校而言難以有相應的資金匹配以及教育資源投入去滿足立項研究以及大范圍推廣去開設BIM培訓課程，但在某些教學環節僅單一介紹推廣BIM概念和基本知識點，普及程度以及教學效果難以把控，對于學生而言又難以有較為深入理解以及一定量的實踐操作機會，未能達到真正的學以致用，故筆者將探索和研究基于BIM技術的多專業聯合的畢業設計模式。

2.2? ?基于BIM技術的多專業聯合畢業設計模式的意義

基于BIM技術又以BIM技術作為設計核心，開展與多專業聯合的畢業設計，可以很大程度上彌補傳統畢業設計模式中由于教學資源不匹配以及多專業緊密性差的不足，對于畢業生而言，不但可以有大量的跨專業的團隊實操訓練，還可以將BIM技術在專業設計范圍內活學活用，不僅僅只局限于本專業的學習，更多的是在跨專業、多專業中互學互補，為即將走上工作崗位做好銜接與鋪墊。探索與研究并且將BIM技術運用到多專業聯合畢業設計中，筆者認為有以下三方面重要意義：

一是避免信息孤立，各專業學科交叉協同。我們都知道一個建（構）筑物，是由建筑、結構、設備、能源、環保、管理等多個專業和系統構成的有機協調的統一體，各專業之間彼此融合，相輔相成，在一個總的目標下既獨立又合作地開展工作，但由于高校專業課程設置的局限性，對于學生一般采取的是分專業分學科開展教學，很少能開展多專業聯合教學，更談不上多專業聯合實踐，故筆者認為基于BIM技術，在畢業設計環節中可以很大程度上規避了專業課程設置的局限性所造成的弊端與短板，提升了畢業設計創新性和綜合的程度。

二是突破專業界限壁壘，各專業應用知識協同。傳統畢業設計是各專業學生對畢業設計進行獨立選題，并自行完成本專業內的設計要求，很少有多專業跨專業集成設計環節和機會，如此模式對于即將走上工作崗位的應屆畢業生而言有著很大的專業能力限制，故筆者認為基于BIM技術，可達到畢業設計選題涉及不同領域專業知識，畢業設計課題組由不同專業指導教師與學生組成團隊，圍繞相同項目課題和不同的設計內容，共同協作完成畢業設計項目，能真實地反應施工單位與設計單位在各專業知識以及設計技能之間的協調與配合的整體要求。

三是指導多樣多元，教學資源共享。依托BIM技術的多專業聯合的創新型畢業設計模式，對于學生而言可以很大程度上拓寬專業領域的知識面，對于指導教師而言是挑戰也是責任，需要指導教師不斷補充和突破跨體系知識以及自身業務水平。在同一個聯合畢業設計課題組中，不同專業教師對畢業生進行聯合指導，各自發揮專業所長;專業方向相同、不同聯合畢業設計課題組，相同專業教師組成小組，互通有無，相互督促、檢查，教學資源與信息交叉共享，避免教學資源浪費與基礎信息重復操作。

3? ? ? 基于BIM技術的多專業聯合畢業設計的實踐探索

高校在開展畢業設計模式的研究與探索上可基于現有的較為傳統的畢業設計模式，依托BIM技術綜合性強和實踐性強的特點，在畢業設計的內容中增加有關BIM的研究項目，將BIM軟件貫穿運用于畢業設計中，利用多專業聯合團隊以及實操案例作為設計背景，筆者認為在基于BIM技術的多專業聯合畢業設計環節建設時應該從以下幾個方面進行實踐建設。

第一個方面是在畢設組織模式上：一專多方面，跨界互通。基于BIM技術為載體的多專業聯合畢業設計模式，力求突破較為傳統的畢設教學體系和設計模式所固存在的專業界限，畢設指導老師提供實操的工程建設設計案例，根據實際案例情況成立并聯合相應的多專業、跨學科的畢業生組建BIM小組，從案例選取、方案設計到畢業答辯共同參與，在專業上互通有無，資源信息跨界交流，不僅能在總體設計層面上有效地把握和規避傳統教學體系中單一專業個體學生所學專業知識的局限性，而且還能不斷拓展參與學生的專業視野面，利用BIM技術進行實踐設計時，為學生提供可視化、系統化的仿真模擬施工流程，在實踐操作中不斷拔高學生的實踐操作能力，也可以不斷完善建模的專業性以及完整程度。

第二個方面是在畢設教學內容上：多元化教學，橫縱聯合。畢設指導教師在畢設內容設計時，應該從設計總體上有明確的各種專業聯合的橫縱聯系，在建筑業中與之相互關聯的專業有建筑、電氣、暖通、土木、給排水等，為避免各專業參與學生的信息孤立和重復工作，必須在畢設教學內容上要使各專業學生明確自身專業領域在設計過程中的位置、作用以及參與的時間節點。橫向聯合各專業建模要求以及相對標準，縱向聯合跨學科、多專業，橫縱聯合對于畢業設計體系的完整性和效果有著顯著的提升。

多元化畢業設計教學體現于貫穿整個建模過程中，以土木工程專業學生為例，需要運用建筑力學、建筑結構、工程造價、工程管理等多門專業課程知識體系，利用BIM技術，將特定的設計案例所有的施工技術要求、圖紙、工程造價信息等相結合并構建模型，在畢業設計期間學生不僅要求能夠有效運用所學的相關專業知識，而且針對同一信息化模型項目，在與不同專業學生協作實踐的過程中，能夠系統全面地將活用專業基礎知識，達到就業水平。

第三個方面是在畢業設計效果上：體驗式設計，仿真模擬。基于BIM技術的畢業設計所提供的特定BIM模型案例均是已構建完成的建（構）筑物，BIM技術是通過對已經存在的建構筑物進行三維翻模從而得到的仿真模型，學生對項目有了直觀體驗之后，再對仿真模型進行所要求的測試以及綜合優化，通過直觀體驗和仿真模擬能讓參與學生更加地理解設計內涵和優化思維。

4? ? ? 結? ? 語

隨著全球信息化進程的加快，建設行業的信息化應用也越來越受到重視，而 BIM 技術是建設行業信息化發展的載體，因此作為高校有義務也有責任將該技術盡早納入培養體系中，依托BIM技術，以多專業聯合的畢業設計模式，對于學生而言不僅能夠提高BIM的建模操作水平，還能拓展多專業間的相關知識和協調能力，培養具備BIM技術從業能力的專業人才。

主要參考文獻

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[7]陳紅.大型實體模型智能化測控設計及關鍵技術研究[D].南京：河海大學，2016.