建筑信息化模型在建筑工程技術專業中的協同應用

吳海英 郝素芬

近年來隨著云計算、物聯網、5G等新技術的不斷發展，我國的建筑信息化發展迅速，住房和城鄉建設部發布的《2016-2020 年建筑業信息化發展綱要》明確指出，全面提高建筑業信息化水平，著力增強BIM、大數據、智能化等信息技術集成應用能力，初步建成一體化行業監管和服務平臺。

1.建筑信息化模型在教學中應用的優勢

建筑信息模型（Building Information Modeling）簡稱BIM，是包含著幾何信息、材料特征、數量及位置關系等完整建筑信息的數據庫，是通過參數化設計的建筑模型，它不只是數據模型還是行為模型，可以模擬真實的建筑活動，其中的每一個構件都是具有物理特性和一定的功能屬性的數字化載體，模型具有可視化、參數化、協調性等優勢，可應用于建筑設計、施工建造及運維管理全過程。同樣可以應用于建筑工程技術各門專業課程的教學中，應用BIM 技術創建完成的基于同一個建筑項目的建筑信息化模型，包含了建筑、結構、設備各專業完整的建筑信息，建筑工程技術專業的各門專業課都可以在教學過程中不同程度地應用，可以實現交互使用，資源共享，優化資源配置，減少重復建設教學資源，提高教師工作效率和教學效果，多門專業課程均以建筑信息化模型為基礎進行了教學內容的重構和教學模式的改革。

2.建筑信息化模型在建筑工程技術各專業課程中應用的途徑

2.1 信息化資源共享平臺

BIM 技術的突出優勢是各專業協同工作，核心是數據，協同應用是關鍵。在建筑工程技術專業信息化建設中，利用網絡數據平臺，用以Revit 軟件為核心的BIM 系列軟件創建的基于建設項目的完整的建筑信息化模型，模型具有可視化、可協同工作的突出優勢。將建筑信息化模型上傳到數據平臺中，在建筑結構、建筑構造與識圖、建筑施工技術、建筑裝飾施工技術、建筑工程計量與計價及施工組織與管理等課程中不同程度地進行應用。同時不同的專業課程還可以根據需要在平臺中創建自己的資源庫，如建立構件單元庫，包括單個梁、板、柱的構造模型和配筋模型，在建筑結構、建筑構造與識圖及平法識圖等課程中應用；建立施工過程模擬及效果演示動畫，供建筑施工技術及施工組織與管理等課程應用。建筑信息化教學平臺，還可以支持教師進行在線教研、統計分析和教學評測等活動。不僅可以為師生交流提供平臺，而且能激發學生學習熱情，培養學生的自主學習能力和創新思維能力。

2.2 建筑信息技術與各專業課程的融合及應用

建筑信息化模型在建筑工程技術專業課中的應用基本覆蓋了所有專業課程。將建筑信息化模型上傳至網絡教學平臺中，建筑工程技術專業教師共同參與教學平臺的建設，促進建筑信息化模型在各專業的協同應用。

2.2.1 建筑信息化模型在建筑工程計量與計價課程中的應用

以教學平臺中的BIM 模型為例展開工程造價課程的教學設計和改革，利用平臺中已有的基于實際工程項目的BIM模型，應用Revit 軟件模型與圖紙聯動、模型與明細表聯動的特性，可以部分地實現模型和工程量一體化，工程量由模型確定，可以減少工程量核對和計算部分的教學內容，在進行綜合項目設計時，也可以從平臺中調取已有模型，通過算量插件讀取幾何數據，套用內置的計算規則，計算出符合定額計算規則或清單計算規則的定額工程量或清單工程量，目前斯維爾、魯班、品茗等造價軟件均有算量插件，將模型導入算量軟件中提取工程量，生成報表。如采用廣聯達算量軟件進行算量，首先提取revit 模型，然后采用轉換插件，把revit 模型轉換為廣聯達算量模型，接著在廣聯達算量軟件中，進行工程量的計算。應用BIM 技術進行工程量計算，使計量與計價課程中算量內容變得簡單易行。

2.2.2 建筑信息化模型在施工技術及施工組織與管理類課程中的應用

BIM 技術在施工及管理過程中的應用包括深化設計、施工模擬、進度管理、成本管理、進度管理等內容，如在施工組織設計教學中，基于建筑信息化模型，將工序安排、資源配置和平面布置等信息與模型相關聯，輸出施工進度計劃和資源配置計劃，可以同步生成視頻動畫和文檔資料，使學生理解如何優化項目工序安排和優化資源配置。還可以將施工工藝與信息化模型相關聯，模擬施工工藝過程，同時生成施工動畫，如土方工程施工工藝、模板工程施工工藝、腳手架施工工藝、復雜節點施工工藝等。BIM 技術的應用，使枯燥的施工過程變得生動有趣。

2.2.3 建筑信息化模型在建筑構造和識圖課程中的應用

對房屋組成各部分構造進行認知實習及識讀施工圖是建筑構造和識圖課程的基本教學內容，調用平臺中的信息化模型，應用Revit 軟件的強大的三維可視化功能，可以任意旋轉、縮放、剖切三維模型進行構件認知教學及對照識讀建筑平面、立面、剖面圖和構件詳圖，從而深化認識施工圖。還可以應用軟件漫游功能，輕松實現三維模型不同位置間的相互切換，例如在樓梯的構造和識圖時，可以用revit 軟件進行樓梯漫游，就如同身臨其境地置身于建筑物的樓梯上一樣，使同學們更加直觀清晰地認識樓梯的構造和各部分的位置關系，產生強烈的學習熱情，教師也能達到寓教于樂的教學效果。

2.2.4 建筑信息化模型在建筑結構課程中的應用

建筑結構課程內容涉及鋼筋混凝土受彎構件和受壓構件的結構設計及配筋計算，內容抽象難懂，應用BIM 技術可視化的特性，在講述鋼筋混凝土梁受彎構件配筋設計內容時，調用平臺資源中的建筑結構三維參數化配筋模型，輔助理解梁的配筋構造，對梁柱節點模型進行深化設計，將節點錯綜復雜的配筋情況清晰地展現出來，輕松地突破教學中的難點。還可以應用有限元分析軟件建立的信息化模型，對真實受力狀態下梁的變形至破壞的全過程進行動態模擬。應用PKPM 軟件進行多高層鋼筋混凝土結構的受力計算和變形分析，生成梁、板、柱施工圖，輔助結構施工圖識讀內容的學習。建筑信息化模型的應用，加強了對學生創新思維能力和實踐能力的鍛煉與培養[1]，讓晦澀難懂的結構設計和計算變得生動有趣。

2.3 建設具備信息化教學能力的團隊

建設優秀的具有信息化教學能力的教學團隊是建筑類課程教學改革的一個重要途徑，直接影響所培養的信息化人才的質量。優秀教學團隊的建設，不但包括教師信息化技能的學習，還包括將建筑信息化技術應用到教學中的能力，我們主要從以下幾個方面進行了努力和嘗試：（1）提高教師的意識，通過學術交流、教研會議等方式使教師深刻認識到建筑信息化帶來的變革，樹立信息化學習的觀念，這是既是內部驅動力，也是最堅定和重要的力量。（2）組建科研課題研究團隊，通過創建學習共同體，團隊中的每個教師都有自己的使命和任務，根據專業確定每個老師研究和學習的方向，團隊內每個老師分工合作，共同進步，形成良好的學習氛圍；（3）充分利用網絡共享資源自主學習、參加信息化相關會議，去先進成熟院校和企業交流學習等渠道提高自身的建筑信息化技術；（4）最終的落腳點是要將信息化知識轉化為信息化教學能力，每個教師要結合課程教學目標，依托建筑信息化模型重新架構課程體系，調整教學內容，實現將建筑信息技術與教育實踐活動融合在一起。

2.4 通過認證提升綜合應用能力

國務院印發的《國家職業教育改革實施方案的通知》中提到從2019 年開始，在職業院校啟動“學歷證書+若干職業技能等級證書”制度試點（即1+X 證書制度試點）工作，并確定了首批職業技能等級證書名單，其中包括建筑信息模型（BIM）職業技能等級證書。證書包括初級建模、中級專項應用、高級綜合應用三個部分，每個等級和專業方向都包含了專業知識與技能的要求。通過組建BIM 技術實訓室，為學生提供良好的學習環境，鼓勵學生獲得學歷證書的同時，積極取得信息化等級證書。同時積極組織學生參加BIM 技術應用技能大賽。如組織學生參加相關的建筑信息模型應用技能大賽，大賽內容涵蓋了整個單項工程的建筑和結構設計、綠色節能分析、工程造價、工程管理全過程，是對學生信息化技術的綜合考驗，學生不僅要具備信息化建模能力，還要具備建筑信息化各專業協同應用的能力，通過參加技能比賽，在增強學生實踐與創新能力的同時，也提高了學生的團隊協作能力，促使學生關注行業前沿信息，適應市場產業升級，提升專業綜合素養。同時對專業建設和課程改革的方向起到了引導作用，推動賽教結合的探索，促進了工學結合的項目化教學。

3.總結

建筑信息化技術在建筑工程中的應用越來越深入，建筑工程技術專業的人才培養模式和課程建設也要順應建筑信息化時代的新要求，不斷地進行改革和完善，建設信息資源共享平臺，開發和利用優質信息化教學資源，有效地推進建筑信息化與專業課程的深度融合，不斷地培養出具有信息化素養的高素質技能型人才。