基于BIM的《工程概預算》課程實踐體系構建與探討

宗永臣 金建立 張東艷

摘? 要：《工程概預算》作為工程管理專業培養體系中的一門專業核心課程，其在專業實踐體系的構建中具有非常重要的作用，通過將建筑信息模型BIM引入到課程教學，對課程的實踐教學內容和體系開展了重構，實踐表明：建筑信息模型BIM可以有效滿足《工程概預算》課程的課上實踐、課間實踐和課外實踐三個實踐環節，其應用可以有效加深了學生對專業識圖、工程量計算、工程計價及工程組價的理解，也可快速實現投資估算、設計概算、施工圖預算、竣工結算與決算等工程概預算全過程應用BIM技術，提升了學生專業實踐能力和軟件應用能力。

關鍵詞：工程實踐能力;建筑信息模型BIM;《工程概預算》;實踐教學體系

中圖分類號：G642? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）03-0017-04

Abstract： As a professional core course in the engineering management professional training system， Engineering Budget plays a very important role in the construction of professional practice system. By introducing the building information model （BIM） into the course teaching， the practical teaching system and detail of the course was reconstructed. The results show that BIM can effectively meet the three practical links of Engineering Budget course， in-class practice， inter-class practice and extra-curricular practice， and its application can effectively deepen students' understanding of professional knowledge of drawings， engineering quantity calculation， project pricing and project group prices， and can also quickly realize the application of BIM technology in the whole process of "the project preliminary budget"， such as investment estimation， design budget， construction drawing budget， completion settlement and final accounts， which improves students' professional practical ability and software application ability.

Keywords： engineering practice ability; Building Information Modeling（BIM）; "the project preliminary budget"; practical teaching system

《工程概預算》作為工程管理專業的專業主干課程之一[1]，其由建筑工程定額和建筑工程施工圖預算及工程量清單編制與投標報價兩種計價模式，具有工程專業實踐性強、實踐操作要求高且知識面寬等特點[2，3]，對于培養學生的專業素養和實踐能力非常重要。現階段課程開設中存在的主要問題為[4]：工程量手算提取因條文較多造成的漏量和計算繁雜，定額和清單計價知識講解過于碎片化，加之民族學生對二維平面圖紙難以工程實體化造成的識圖困難[5]，導致最終計算結果易出現較大的錯誤，且后期復核較為困難，嚴重打擊了學生學習該門課程的信心和積極性。故改變傳統理論教學模式和實踐環節教學模式已經成為該課程教學改革和研究的當務之急[6]。

一、建筑信息模型BIM簡介

建筑信息模型BIM主要包括建筑結構、機電（暖通、給排水、消防）、工程管理等一系列軟件[7]，與《工程概預算》課程相關的軟件主要為“BIM土建鋼筋算量軟件”“BIM安裝算量軟件”“勝算造價計控軟件”等，通過上述軟件分別可以構建土建、機電、給排水、電氣、暖通等不同專業的三維模型并進行碰撞檢查，找出各個專業設計圖紙的設計沖突，以便及時調整或修改設計，減少后續階段的變更，爭取建設工期并控制工程造價。

建筑信息模型BIM主要具有以下優點[8-11]：

1. 平面圖紙向三維轉化，實現工程的直觀可視化

BIM利用設計好的建筑、結構、機電、給排水、電氣、暖通等專業的平立剖圖紙，轉化為三維模型，降低了相關人員的邏輯想象能力要求和想象者立體圖形的個性化差別，并且可以實現人與模型的互動，進而增加了工程項目感知力，減少了決策的不可預見性。

2. 通過模型試驗，增加了項目的協調性

BIM利用多專業設計的圖紙構建的同一個三維模型，可以開展有效的碰撞試驗和凈高分析，解決各專業之間協調和交叉;同時BIM也可以協調項目參與各方在方案確定、使用過程的沖突、施工交底中出現的問題，使得協調更加高效。

3. 其它

可識別并計算施工過程的重大危險部位;可開展一定范圍內的查缺補漏等工作;可對各專業圖紙進行翻模，減少對各類工程量計算規范的依賴。

鑒于BIM的上述優勢，目前，BIM已經在建筑工程和裝配式建筑工程[12]的項目策劃[13]、項目設計[14-15]、項目招投標[16-17]、項目施工[18]、項目管理[19]等方面甚至全過程[20-21]被廣泛應用。

二、課程實踐體系的構建

自2017年2月，教育部積極推進新工科建設，先后形成了“復旦共識”“天大共識”和“北京指南”[16]等系列成果，并發布了一系列推進新工科進程的通知或行動計劃，明確了當前新工科建設的任務。其中對加強課程實踐環節提出了明確的要求和建設性意見[22]。基于新工科課程實踐環節要求，《工程概預算》課程開展了基于建筑信息建模BIM的課上實踐環節、課間實踐環節、課外實踐環節等三部分的課程實踐體系的構建。構建過程中針對上述實踐環節，強化了建筑信息模型BIM課堂講授及應用，加深了學生對相關專業知識的理解能力，充分調動了學生參與實踐教學能力的積極性。

（一）課上實踐環節

在《工程概預算》課程中，課上實踐環節主要是指建筑、結構、給排水、電氣、暖通等專業圖紙的識讀環節，課程體系設計時識圖環節為16學時，分別針對土建、鋼筋、給排水、暖通、電氣五部分識圖內容，了解石方工程、地基處理與邊坡支護、樁基礎工程、砌筑工程、鋼筋工程、混凝土工程、金屬結構工程、構建運輸及安裝工程、木結構工程、屋面與防水工程、保溫隔熱與防腐工程、樓地面工程、墻和柱面工程、天棚工程、門窗工程、模板工程、腳手架工程等工程的詳細做法，為后期提取工程量做準備。在此以結構識圖中16G101標準圖集中鋼筋的講授為例，針對梁板柱等不同部位分別構建了如圖1的講解體系（4學時）。

圖1的鋼筋識圖課上實踐講解體系經過實踐顯示：通過BIM土建鋼筋算量軟件構建的建筑信息模型即可實現建筑識圖又可以實現單一構件工程量提取，此處工程量的提取主要目的是與鋼筋識圖和算量規則相結合，充分利用了三維建筑模型的優勢，降低了課程講授難度尤其抽象思維的理解難度，加快了課程講授速度，但需要教師在課下實現建筑信息模型的構建。根據上述體系也可以構建土建、給排水、電氣、暖通等專業的建筑模型，識讀石方工程、地基處理與邊坡支護、樁基礎工程、砌筑工程、鋼筋工程、混凝土工程、金屬結構工程、構建運輸及安裝工程、木結構工程、屋面與防水工程、保溫隔熱與防腐工程、樓地面工程、墻和柱面工程、天棚工程、門窗工程、模板工程、腳手架工程等工程的詳細做法，構筑識圖與施工做法的對應講解關系，強化識圖的空間構建能力，并可通過各專業模型的構建實現各專業識圖與專業工程量提取規則的講解。針對給排水、電氣、暖通、消防等專業的安裝算量模型也可以得到構建，構建的模型可以強化相關專業識圖及工程量提取規則的講解。上述針對土建工程及安裝工程模型的實現，可以有效強化識圖及工程工程量計算規則的理解，是構建課程實踐體系的基礎性知識準備工作。

（二）課間實踐環節

在本課程中，課間實踐環節主要是指根據建筑、結構、給排水、電氣、暖通等專業圖紙的提取工程量以及組價過程，根據講解內容可將其設置為6個學時課程實驗，其中演示與講解為2學時，學生獨立操作為4學時。在此針對全專業建筑模型工程量的提取、工程組價、報表輸出構建了如圖2的講解體系。

圖2課間實踐講解體系經過實踐顯示：針對預先構建的模型，通過教師演示土建、鋼筋、給排水、電氣、暖通、措施項目等工程量的提取、工程組價、報表輸出，之后由學生自主提取全專業模型的工程量，并將提取的工程量導入相應的計價軟件內，而后調整工料機單價進行工程組價，最后利用軟件的報表導出功能生成計價報表。通過上述操作讓學生了解《工程概預算》的基本流程和步驟，強化石方工程、地基處理與邊坡支護、樁基礎工程、砌筑工程、鋼筋工程、混凝土工程、金屬結構工程、構建運輸及安裝工程、木結構工程、屋面與防水工程、保溫隔熱與防腐工程、樓地面工程、墻和柱面工程、天棚工程、門窗工程、模板工程、腳手架工程等工程量的計算規則及計算，了解投資估算、設計概算、施工圖預算、竣工結算與決算等《工程概預算》的差別，是構建課程實踐環節的軟件操作基礎，也是實現《工程概預算》的程序性工作。

（三）課外實踐環節

課外實踐體系主要為《工程概預算》課程設計，由學生操作相關軟件開展土建模型和安裝工程模型的構建，并應用軟件的碰撞檢驗及凈高分析功能解決各專業之間的矛盾和沖突，完成各專業工程量的提取并進行工程組價和計價報表導出。整個課外實踐體系為兩周，十天為模型構建，四天為模型優化、工程量提取、工程組價、報表導出。其中模型構建是整個課外實踐體系中最為耗時的環節，碰撞檢驗是課外實踐體系最為繁瑣的環節，而經過課上實踐體系與課間實踐體系的學習后工程量提取、工程組價、報表導出顯得較為簡單。

（四）課程實踐體系

在《工程概預算》的課程實踐教學過程中，借助于BIM技術，構建了課上實踐環節、課間實踐環節、課外實踐環節進而實現了課程實踐環節的構建，各環節之間的關系見圖3：

圖3課程實踐體系的構建經過實踐顯示：通過預先構建BIM模型，課上實踐環節專注于土建、鋼筋、給排水、電氣、暖通五個專業的識圖與工程量計算規則的學習即課程實踐體系中知識性準備工作，課間實踐環節則專注于工程量提取、工程組價、報表輸出的操作步驟的講解即課程實踐體系中程序性工作，而課外實踐環節則需要BIM建模、工程量提取、工程組價、報表輸出的工作即課程實踐體系中全過程性工作，三個實踐環節之間具有較好的聯系與分工，即三個實踐環節構成了完整的工程概預算課程實踐環節[23，24]，實現了識圖和算量規則等基礎知識講解、軟件實操和工程程序等教授、實踐成果檢驗的全過程能力提升。

三、結束語

建筑信息模型BIM技術已經成土木工程領域發展的行業趨勢[25]，在國外行業應用已經日臻成熟 ，但在我國隨著標準的逐步完善已呈現快速推廣的趨勢。BIM技術的優點明顯，其廣泛應用必將引起行業內的一場變革。在我校工程概預算課程實踐環節構建實踐中，通過引入建筑信息模型BIM技術可以有效的構建課上實踐環節、課間實踐環節和課外實踐環節，可以有效提升學生BIM模型實現模型創建能力、識圖能力、工程量計提能力、工程計價能力，培養了學生在工程實踐能力、工程創新能力、綜合能力等新工科工程能力，達到了課程實踐能力的培養要求和工程造價管理應用能力的復合型人才培養目標，同時也間接實現了新工科的工程能力要求。當然，現階段我院的工科專業教學也存在著一定的問題，如因專業實驗室建設資金投入不足造成教學條件落后、課程教學內容和教學目標有待重新調整、教學模塊化的整合尚待進一步開展等，而工程概預算課程實踐體系的構建也正是解決現階段工科專業建設眾多問題的一次有益嘗試。

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