基于BIM-CDIO理念的應(yīng)用型本科院校跨專業(yè)人才培養(yǎng)的研究與實踐*

許珊珊 于秀娟 孟麗巖 （黑龍江科技大學(xué)建筑工程學(xué)院）

隨著現(xiàn)代信息化水平的不斷提高，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在第四次工業(yè)革命中迅速崛起，BIM技術(shù)開始登上歷史舞臺，展現(xiàn)出了蓬勃的生命力，被深入應(yīng)用到工程建設(shè)的各個領(lǐng)域，代表著未來現(xiàn)代化建筑技術(shù)發(fā)展的趨勢，推動了各行各業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展。與此同時，迅速增長的BIM需求與高校BIM人才培養(yǎng)缺口巨大的矛盾、學(xué)科專業(yè)單一、計算機軟硬件設(shè)施不足、高校培養(yǎng)與企業(yè)所需多專業(yè)融合和智慧管理型的人才銜接問題引起了社會的普遍關(guān)注。

2020年8月28日，我國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、教育部、科技部、工業(yè)和信息化部等九部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快新型建筑工業(yè)化發(fā)展的若干意見》。意見提出：我國應(yīng)大力推廣建筑信息模型（BIM）技術(shù)，加快推進(jìn)BIM技術(shù)在新型建筑工業(yè)化全壽命期的一體化應(yīng)用；[1]全國政協(xié)委員王美華在提案中建議，高等院校可進(jìn)行校企合作，加強高校土木類專業(yè)推廣 BIM 教學(xué)力度，增加系統(tǒng)課程，培養(yǎng)技術(shù)運用和軟件開發(fā)“二元型”人才；[2]2021年3月4日，全國政協(xié)委員再次將BIM寫入兩會提案，深刻認(rèn)識到BIM融合跨專業(yè)卓越人才培養(yǎng)的必要性和緊迫性。

我國政府制定的《中國制造業(yè)發(fā)展綱要（2015-2025）》中指出：傳統(tǒng)土木建筑行業(yè)需要積極轉(zhuǎn)型升級，朝著建筑工業(yè)化的方向邁進(jìn)，BIM技術(shù)作為發(fā)展裝配式建筑的重要支撐。黨的十九屆五中全會審議通過《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議》，明確了“建設(shè)高質(zhì)量教育體系”的政策導(dǎo)向和重點要求，為未來5至15年的高等教育發(fā)展擘畫戰(zhàn)略藍(lán)圖，《建議》指出，要“提高高等教育質(zhì)量，加強創(chuàng)新型、應(yīng)用型、技能型人才培養(yǎng)”。[3]

如何真正落實培養(yǎng)多專業(yè)融合、智慧管理型的人才，適應(yīng)我國創(chuàng)新發(fā)展的需要，并在現(xiàn)有知識體系框架上融入不同高校、企業(yè)的相關(guān)合作，是現(xiàn)階段需要重點思考的問題。

一、基于BIM-CDIO理念的人才培養(yǎng)實施方案

（一）BlM-CDlO教學(xué)培養(yǎng)模式

CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate）。通過應(yīng)用型本科高校跨專業(yè)人才培養(yǎng)與CDIO實踐教學(xué)理念的全面結(jié)合，將建筑信息模型BIM的管理集成化、協(xié)同高效化、過程信息化等優(yōu)勢充分融入，從而形成BIM-CDIO教學(xué)革新模式。即：構(gòu)思、設(shè)計、實踐、運作一體化，全面突出以理論與實踐教學(xué)相結(jié)合為基礎(chǔ)，以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行為載體，提高高校學(xué)生學(xué)習(xí)主動性、積極性、創(chuàng)新性、高效性，從而培養(yǎng)具有實戰(zhàn)能力的、高質(zhì)量、高水平的本科院校應(yīng)用型人才。通過BIMCDIO教學(xué)培養(yǎng)模式的研究與實踐，促進(jìn)應(yīng)用型本科院校跨專業(yè)高精尖人才培養(yǎng)的模式養(yǎng)成，推動建筑類行業(yè)的整體改革和技術(shù)創(chuàng)新，成為建筑類行業(yè)人才資源供應(yīng)與應(yīng)用型本科高校人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)型跨越發(fā)展的重要途徑。BIM-CDIO培養(yǎng)模式見圖1。

圖1 BIM-CDIO培養(yǎng)模式

（二）多層次跨專業(yè)實踐教學(xué)程序

依托現(xiàn)有校內(nèi)實訓(xùn)基地和校外孵化基地，校企多方進(jìn)一步開發(fā)產(chǎn)教研融合創(chuàng)新基地，同時創(chuàng)建與產(chǎn)教研相配套的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實驗室，以利于產(chǎn)教研活動的開展和創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，構(gòu)建適應(yīng)社會發(fā)展的BIM資源供應(yīng)與能力需求的多層次跨專業(yè)實踐教學(xué)程序，優(yōu)化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐教學(xué)內(nèi)容，打造立體化、層次化的實際項目教學(xué)結(jié)構(gòu)。以道路橋梁與渡河工程專業(yè)為例，其多層次跨專業(yè)實踐教學(xué)體系見圖2。

圖2 基于道路橋梁專業(yè)的跨專業(yè)實踐教學(xué)體系

將社會實踐、課程實驗、課程設(shè)計、生產(chǎn)實習(xí)類實踐課程面向生產(chǎn)、管理、建設(shè)、服務(wù)一線，引導(dǎo)土木工程專業(yè)、道路橋梁與渡河工程專業(yè)、工程管理專業(yè)、建筑學(xué)專業(yè)、園林景觀專業(yè)、工程地質(zhì)專業(yè)、工程測量專業(yè)、通信工程專業(yè)、物理學(xué)專業(yè)等多專業(yè)學(xué)生協(xié)同作業(yè)，優(yōu)勢互補。以社會和市場需求為導(dǎo)向，注重學(xué)生應(yīng)用能力和實踐能力的培養(yǎng)，強化綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性實踐環(huán)節(jié)設(shè)計，構(gòu)建分階段、多層次、校內(nèi)外、課內(nèi)外相結(jié)合的實踐教育教學(xué)體系，攻克企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)難題，促進(jìn)BIM產(chǎn)教研平臺的建立，實現(xiàn)BIM-CDIO跨專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。

（三）“學(xué)歷證書+專業(yè)競賽證書+職業(yè)技能等級證書”制度

在應(yīng)用型本科院校跨專業(yè)人才培養(yǎng)過程中，深入推進(jìn)“學(xué)歷證書+專業(yè)競賽證書+職業(yè)技能等級證書”制度，優(yōu)化理論與實踐教學(xué)結(jié)構(gòu)，開發(fā)工程教育培養(yǎng)模式，大力培養(yǎng)“學(xué)歷證書+專業(yè)競賽證書+職業(yè)技能等級證書”卓越型人才。指導(dǎo)學(xué)生參加中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、全國大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽、一帶一路暨金磚國家技能發(fā)展與技術(shù)創(chuàng)新大賽、黑龍江省高校“龍建杯”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)系列大賽等國家級省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽。以創(chuàng)新引領(lǐng)創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)業(yè)帶動就業(yè)，形成應(yīng)用型本科院校大學(xué)生高質(zhì)量創(chuàng)業(yè)就業(yè)的新局面，最終達(dá)到以賽促學(xué)、以賽促教、以賽促創(chuàng)的效果。培養(yǎng)并組織學(xué)生考取中國圖學(xué)學(xué)會BIM初級建模師、BIM應(yīng)用設(shè)計師、Autodesk Revit國際建模師、中國建設(shè)教育協(xié)會BIM等級證書、全國郵電信息人才裝配式工程師、綠色建筑工程師、全過程咨詢工程師等職業(yè)技能等級證書。提升學(xué)生職業(yè)技能能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，強化學(xué)生的動手實踐能力，持續(xù)展示應(yīng)用型本科高校創(chuàng)新成圖載體的教學(xué)成果，整體增強應(yīng)用型本科教育適應(yīng)性，進(jìn)而推動應(yīng)用型本科院校科技成果轉(zhuǎn)化，促進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”新業(yè)態(tài)形成，服務(wù)龍江經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。

2021年10月，組織我校跨專業(yè)團(tuán)隊參加“一帶一路暨金磚國家技能發(fā)展與技術(shù)創(chuàng)新大賽之工程仿真創(chuàng)新設(shè)計賽項”。預(yù)賽環(huán)節(jié)中，團(tuán)隊成員憑借扎實的知識儲備、中國圖學(xué)學(xué)會BIM高級應(yīng)用證明以及對實際項目的BIM技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用取得網(wǎng)絡(luò)評選第一、專家評審第十的優(yōu)異成績。其中建筑施工流程設(shè)計和建筑實景仿真展示尤為突出，建模仿真包括建筑物的表象特征、材質(zhì)參數(shù)、構(gòu)件信息、管線綜合及結(jié)構(gòu)形態(tài)的仿真模擬，建筑實景仿真在實體模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行場景渲染，真實模擬建造后建筑環(huán)境。決賽中建筑工程專業(yè)、信息工程專業(yè)與航空航天專業(yè)跨專業(yè)協(xié)同，以BIM技術(shù)支撐為基礎(chǔ)，對嫦娥五號進(jìn)行三維信息模型搭建、場景渲染、AR動態(tài)全景展示，全面客觀地結(jié)合實際真實模擬，融合新一代交互方式——AR增強現(xiàn)實技術(shù)，對抽象、不易理解的空間信息直觀化和可視化處理，最終取得一帶一路暨金磚國家技能發(fā)展與技術(shù)創(chuàng)新大賽團(tuán)體二等獎、優(yōu)秀組織獎及優(yōu)秀指導(dǎo)教師獎。此次仿真設(shè)計比賽中，充分發(fā)揮了BIM-CDIO教學(xué)模式跨專業(yè)培養(yǎng)的優(yōu)越性，推動了“學(xué)歷證書+專業(yè)競賽證書+職業(yè)技能等級證書”的制度發(fā)展，同時對航天工業(yè)、建筑行業(yè)數(shù)字化以及信息化起到巨大的推動作用，使各專業(yè)融合創(chuàng)新與發(fā)展，為之后的創(chuàng)新設(shè)計提供新的發(fā)展方向。

（四）結(jié)合BlM技術(shù)推動產(chǎn)教研融合

創(chuàng)建由企業(yè)BIM技術(shù)專家和校內(nèi)創(chuàng)新型教學(xué)團(tuán)隊組成的校企產(chǎn)教研融合創(chuàng)新型教學(xué)團(tuán)隊，選拔建筑工程專業(yè)、航空航天專業(yè)、道路橋梁與渡河工程專業(yè)、工程管理專業(yè)、園林景觀專業(yè)等優(yōu)秀學(xué)生組建項目團(tuán)隊。校企雙方以培養(yǎng)滿足社會發(fā)展BIM資源供應(yīng)與能力需求的創(chuàng)新型人才為共同目標(biāo)，制定跨專業(yè)人才培養(yǎng)方案，開發(fā)BIM創(chuàng)新教育課程。

校內(nèi)創(chuàng)新型教學(xué)團(tuán)隊深入企業(yè)就生產(chǎn)實際、技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品開發(fā)以及成果轉(zhuǎn)化等問題進(jìn)行深入探討，開展學(xué)術(shù)交流會議、課題研究等合作，不斷提高教師的實踐技能和科研水平，深化產(chǎn)教融合，加強校園文化和企業(yè)文化的碰撞融合，營造良好的思政育人氛圍。探索“校內(nèi)+校外”特色學(xué)徒制培養(yǎng)，強化學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神，安排跨專業(yè)學(xué)生參與中融信托大廈新建項目、富錦市沿江景觀帶園林綠地工程等BIM綜合實際項目，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主、合作、探究式學(xué)習(xí)，強化學(xué)生的創(chuàng)新和協(xié)作等能力，實現(xiàn)應(yīng)用型本科高校與優(yōu)質(zhì)企業(yè)雙向互認(rèn)、縱向流動。

二、BIM-CDIO跨專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)

（一）加強學(xué)生技能以及協(xié)作水平培養(yǎng)

通過BIM-CDIO教學(xué)培養(yǎng)模式的深入融合，采用多專業(yè)協(xié)調(diào)合作的教學(xué)方式，牢牢把握以全面提高人才培養(yǎng)能力為核心，跨專業(yè)實際項目配合為引導(dǎo)，加強學(xué)生專業(yè)技能水平培養(yǎng)、協(xié)作能力培養(yǎng)，構(gòu)建更加多元的高等教育體系，推進(jìn)應(yīng)用型本科高校高層次卓越人才培養(yǎng)模式改革。

（二）為建筑行業(yè)培養(yǎng)高技術(shù)以及高質(zhì)量人才

以理論教育為基礎(chǔ)，將BIM技術(shù)的實踐應(yīng)用于產(chǎn)教融合中，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計、頂崗實習(xí)、參加實際項目，從而提高學(xué)生個人水平，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)，為建筑行業(yè)未來發(fā)展培養(yǎng)具有專業(yè)實踐水平、創(chuàng)新能力、創(chuàng)業(yè)能力的卓越應(yīng)用型高技術(shù)、高質(zhì)量人才。

（三）培養(yǎng)有發(fā)展?jié)撃艿膽?yīng)用型高級卓越人才

推行“學(xué)歷證書+專業(yè)競賽證書+職業(yè)技能等級證書”制度，帶領(lǐng)學(xué)生參加省級、國家級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，申請實用新型專利、獲得全國BIM技能等級證書；參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐學(xué)科大賽，培養(yǎng)具有一定基礎(chǔ)理論、知識面適宜、實踐能力強、綜合素質(zhì)高、德智體美全面發(fā)展，具有社會責(zé)任感，富有創(chuàng)新精神，就業(yè)有實力，具有“雙創(chuàng)”（創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)）能力，發(fā)展有潛力的應(yīng)用型高級卓越人才。

（四）培養(yǎng)高素質(zhì)的應(yīng)用型人才

BIM-CDIO跨專業(yè)人才目標(biāo)旨在將公司產(chǎn)業(yè)、學(xué)校理論、科研平臺相互配合，將各方面優(yōu)勢全面顯現(xiàn)出來，從而形成強大的理論研究、實戰(zhàn)開發(fā)、生產(chǎn)一體化的先進(jìn)培養(yǎng)模式，并在整體運行過程中將綜合優(yōu)勢全面體現(xiàn)。將教育與實踐密切結(jié)合，實現(xiàn)教育改革、企業(yè)改革，利用優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源與實踐機會，促進(jìn)教學(xué)進(jìn)步，提升教學(xué)質(zhì)量，通過科教融合、產(chǎn)教融合等途徑，構(gòu)建創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、開放的高等應(yīng)用型本科教育體系，實現(xiàn)應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)。

三、產(chǎn)教融合實際案例

以哈爾濱中融信托大廈新建項目和富錦市沿江景觀帶園林綠地工程BIM設(shè)計項目進(jìn)行案例分析，實施跨專業(yè)融合培養(yǎng)，土木工程專業(yè)、道路橋梁與渡河工程專業(yè)、工程管理專業(yè)、建筑學(xué)專業(yè)等多專業(yè)學(xué)生協(xié)同作業(yè)，研究分析典型的BIM-CDIO工程教育模式，優(yōu)勢互補，以社會和市場需求為導(dǎo)向，注重學(xué)生應(yīng)用能力和實踐能力的培養(yǎng)，強化綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性實踐環(huán)節(jié)設(shè)計。

（一）哈爾濱中融信托大廈新建項目

項目組采用實際工程項目融合教學(xué)模式，中融信托大廈新建項目包括人防、室外道路、場地豎向、室外停車場、景觀、外網(wǎng)、屋頂花園等BIM設(shè)計內(nèi)容。中融信托大廈BIM全專業(yè)應(yīng)用涉及建筑工程、結(jié)構(gòu)工程、機電管道線路工程、內(nèi)部裝飾工程、外部場地鋪裝工程等多方面精細(xì)化建模及應(yīng)用，將地下二層至地上三十四層進(jìn)行BIM模型詳解。通過多種專業(yè)聯(lián)合，對工程量、工程造價、工程進(jìn)度、工程實用功能進(jìn)行合理驗算，對建筑進(jìn)行美觀優(yōu)化、精細(xì)渲染、動態(tài)模擬、實時監(jiān)控，該項目的實施將助力哈爾濱新區(qū)發(fā)展成集現(xiàn)代金融服務(wù)、高端商務(wù)服務(wù)、資本運營管理、國際金融服務(wù)于一體的金融商務(wù)區(qū)，為加快哈爾濱新區(qū)建設(shè)發(fā)展注入新的動力，同時提升學(xué)生自身專業(yè)素養(yǎng)，創(chuàng)造一定的社會效益。

（二）富錦市沿江景觀帶園林綠地工程BlM設(shè)計項目

富錦市沿江景觀帶園林綠地工程項目包括綠化工程、道路工程、鋪裝場地工程、廣場工程、土方工程、電氣工程、雨水工程、污水工程、給水工程、景觀建構(gòu)筑物工程、設(shè)施工程及其他工程共十二項BIM融合內(nèi)容。通過綜合性實際項目聯(lián)合培養(yǎng)園林景觀專業(yè)、道路橋梁與渡河工程專業(yè)、土木工程專業(yè)、工程管理專業(yè)、建筑學(xué)專業(yè)等應(yīng)用型人才。除此之外，該項目中應(yīng)用地理信息系統(tǒng)GIS對整個沿江景觀帶進(jìn)行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述，對施工現(xiàn)場進(jìn)行覆蓋式信息采集，并進(jìn)行空三姿態(tài)計算，解算出施工場地的地形地貌位置信息模型，從而建立施工現(xiàn)場與設(shè)計方、各領(lǐng)導(dǎo)階層、各企業(yè)間溝通自由的科研管理平臺，促進(jìn)各專業(yè)技術(shù)聯(lián)合，實現(xiàn)“1+1＞2”的顯著效果。同時，BIM創(chuàng)新快速整合測量數(shù)據(jù)，迅速掌握施工范圍內(nèi)的地形、地貌，控制數(shù)據(jù)模型從而精確計算工程量并輔助施工放線，構(gòu)建數(shù)字模型信息優(yōu)化工程方案并減少成本控制死角。數(shù)字信息技術(shù)與施工現(xiàn)場結(jié)合作業(yè)，現(xiàn)場反饋數(shù)據(jù)展點繪圖并綜合 3D 動態(tài)顯示。將BIM-CDIO理念融入教學(xué)，實現(xiàn)跨專業(yè)應(yīng)用型人才集中化培養(yǎng)，將有助于強化學(xué)生創(chuàng)新思維、創(chuàng)業(yè)思維及實踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

通過產(chǎn)教融合案例應(yīng)用，使項目得到優(yōu)化管理，提高超高層建筑空間利用率，縮短項目工期，減少項目變更，提高施工效率，降低施工成本，為應(yīng)用型本科院校跨專業(yè)人才培養(yǎng)的研究與實踐提供了參考；為學(xué)生未來就業(yè)創(chuàng)業(yè)提供經(jīng)驗保障，提高大學(xué)生就業(yè)創(chuàng)業(yè)成功率，為實現(xiàn)大眾創(chuàng)業(yè)、大眾創(chuàng)新提供范例，以市場導(dǎo)向為根本，多專業(yè)協(xié)同配合發(fā)展，為學(xué)生自身未來發(fā)展提供一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

四、主要創(chuàng)新之處

（一）采用BlM-CDlO教學(xué)培養(yǎng)模式

在基本教學(xué)模式中融合工程實踐教育，構(gòu)思、設(shè)計、實踐、運作，將學(xué)生培養(yǎng)成為專業(yè)型、實干型人才，帶動教學(xué)體制的改革，推動建筑行業(yè)向數(shù)字化、智慧化發(fā)展。

（二）合理運用跨專業(yè)協(xié)同教學(xué)程序

合理運用跨專業(yè)協(xié)同教學(xué)程序優(yōu)化理論與實踐教學(xué)內(nèi)容，探索課程之間、專業(yè)之間有機聯(lián)系，促進(jìn)土木工程專業(yè)、道路橋梁與渡河工程專業(yè)、工程管理專業(yè)、建筑學(xué)專業(yè)等多專業(yè)協(xié)同，優(yōu)勢互補，培養(yǎng)綜合素質(zhì)高的卓越型人才。

（三）推行“學(xué)歷證書+專業(yè)競賽證書+職業(yè)技能等級證書”制度

指導(dǎo)學(xué)生申請實用新型專利，獲得全國BIM技能等級證書，參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐學(xué)科大賽，培養(yǎng)具有社會責(zé)任感，富有創(chuàng)新精神，就業(yè)有實力，具有“雙創(chuàng)”（創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)）能力，發(fā)展有潛力的應(yīng)用型卓越人才。

（四）深化產(chǎn)教融合、校企合作，探索“校內(nèi)+校外”特色學(xué)徒制培養(yǎng)

引導(dǎo)跨專業(yè)學(xué)生參與哈爾濱市中融信托大廈新建項目、富錦市沿江景觀帶園林綠地工程等BIM綜合實際應(yīng)用項目，將計算機技術(shù)、云空間等與實踐教學(xué)融合，與智慧互聯(lián)、綠色建筑相結(jié)合，實現(xiàn)教學(xué)智能化、人才多元化、能力專業(yè)化的人才培養(yǎng)模式。

應(yīng)用型本科院校跨專業(yè)人才培養(yǎng)的根本目標(biāo)是提高綜合型人才的培養(yǎng)質(zhì)量，在提高課堂教學(xué)質(zhì)量的同時融入思政，發(fā)揮構(gòu)思、創(chuàng)新、實踐、應(yīng)用在教學(xué)中的作用。創(chuàng)新BIM-CDIO跨專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式是建設(shè)創(chuàng)新型國家及培養(yǎng)大國工匠對高等院校教育發(fā)展提出的歷史性要求。努力建設(shè)創(chuàng)新型科技人才生成的教育培養(yǎng)體系，提出BIM-CDIO教學(xué)培養(yǎng)理念，培養(yǎng)跨專業(yè)工程人才已成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略資源，是標(biāo)本兼治、提高畢業(yè)生就業(yè)能力的重要途徑，是決定經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、速度與質(zhì)量的關(guān)鍵因素，是建設(shè)新時代中國夢的重要源泉。