基于BIM技術的土木類聯合畢業設計教學改革與實踐

萬云 王李福 陳莘莘 黃永虎 周雙喜

摘要為了順應土木行業發展，實現復合型人才培養目標，華東交通大學土木建筑學院應用BIM技術進行了土木類聯合畢業設計的探索與實踐。文章介紹了聯合畢業設計的實施框架，詳細說明了多專業分工與協作的內容和方法，提出了聯合畢業設計成績評定和學習效果調查的方式，并結合三年的經驗總結，對出現的困難和取得的成效進行了探討。實踐表明，BIM技術在聯合畢業設計中的應用，不僅能提高師生工作效率，提升作品質量，而且能使選題與工程實際結合更加緊密。

關鍵詞 聯合畢業設計；BIM；土木工程；教學改革

中圖分類號：G642文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.12.006

土木是一個龐大的學科體系，土木類聯合畢業設計的實行能夠促進師生多專業協作[1]，是高校實現復合型人才培養目標重要的一環[2]。土木類專業聯合畢業設計，是聯合工程管理、建筑學、土木工程、給排水工程等土木相關專業，系統地完成一個完整工程項目設計。因此，土木類聯合畢業設計的優勢在于能夠交叉融合多專業，是師生打破學科專業壁壘、跨學科學習創新的一次重要機會，也是學生進行工程實踐工作前的一次積累經驗的機會[3]。但長期以來，土木類聯合畢業設計缺乏高效串聯各專業的紐帶。近年來，基于土木行業的發展趨勢以及國家實踐創新相關政策的推動，把BIM納入現有的土木工程知識體系，在工程項目的規劃、設計、施工和運營維護等過程中，BIM技術不僅能夠完成數據共享，而且能夠保證各過程信息的集成，成為實現多專業協同工作的平臺，對畢業設計實踐創新具有重大意義。

1基于BIM技術的聯合畢設實踐探究

華東交通大學土木建筑學院（以下簡稱“我院”）具有較為完整的土木學科體系，包括土木工程（含橋梁工程、建筑工程、城市軌道三個方向）、給排水科學與工程、工程管理、建筑學、建筑環境與能源應用工程和環境工程，專業教學資源完備，具備良好的教學“硬實力”。另外，我院堅持“以賽促學，以賽促教”的理念，鼓勵師生參加各類型的BIM大賽，又根據BIM技術在不同專業的應用，制訂各自的BIM課程教學方案，學院BIM學教氛圍濃厚，具備良好的教學“軟實力”。因此，我院以培養新時代國家和土木行業人才為目標，以學院深厚的教學“硬實力”和“軟實力”為推動力，自2020年以來進行了面向行業變革和數字信息化發展浪潮的BIM土木類聯合畢業設計的探索與實踐。

1.1畢業設計選題

我院聯合校外企業，采用“雙師型”指導老師進行輔導，校內外導師共同組成教研小組和導師團隊，負責畢業設計任務書的編撰、修訂及學生指導。聯合畢業設計選題要求與實際工程結合緊密，在原有的實際工程項目的基礎上，結合BIM在建筑工程設計、造價預算、施工等各個環節的應用，進行選題優化和可行性分析，做到促進各專業學生之間相互交流合作，突出BIM在各專業常規軟件協同上的優勢。

1.2多專業分工與協作

我院征求學生個人意愿篩選學生進行聯合畢業設計，選拔出來的學生大多具備兩個特點，一是對BIM有較濃厚的興趣，二是具有較豐富的BIM大賽的經驗。團隊成員來自建筑學、建筑工程、建筑環境與能源應用工程、給排水工程和工程管理共5個專業，各自專業師生為一個小組，一個指導老師帶領3―4個學生。最開始，聯合畢業設計教研小組帶頭組織和參與師生共同討論，旨在做好前期準備工作：一是探究分析任務書中實踐工程項目情況，熟悉設計流程，二是強調施工圖識圖、BIM軟件操作等專業知識與技能的重要性。隨后進行任務分工，具體任務分配如下：①建筑學專業：前期建筑規劃和環境策劃工作；建筑設計工作；②建筑工程專業：結構設計及建模工作；③建筑環境與能源應用工程專業：供熱、通風及空氣調節系統設計及建模工作；④給排水工程專業：給水與排水系統設計及建模工作；⑤工程管理專業：土建及安裝專業招標控制價編制、造價及工程量分析工作；施工組織設計工作；施工工序模擬動畫制作演示工作。

各個工作間都有一定的關聯性，所以專業間師生協同配合非常重要。比如要求建筑學專業學生完成后要與建筑工程專業的學生溝通，共同完成施工圖初稿，隨后在設備管道設計時也要與對應的兩個專業的學生交流配合。

1.3設計流程

第一步，明確每個小組的工作后，在設計建模過程中，建筑學、建筑工程、給排水工程和建筑環境與能源應用工程專業的學生按照建筑―結構―設備管道的設計順序創建信息模型，利用Revit軟件進行三維圖紙審核和繪制結構施工圖，最后進行多專業模型碰撞檢查，并修改完善。

第二步，各專業的學生協助工程管理的學生，利用已完成的模型，完成以下工作。一是進行項目經濟管理。參考施工圖紙和相關文件，在魯班計量軟件上導出工程量清單，輸出工程量和造價報表。二是進度管理。在Project軟件中編制進度計劃，在Naviswork軟件上進行進度模擬。三是優化施工組織設計。利用工程管理分析軟件和BIM模型進行虛擬化管理方案優化，確定一套最可行的施工方案。四是進行關鍵施工工序模擬、虛擬建造，制作航拍實景效果圖，編制投標文件等。

最后，各專業學生可以聯系其他學院學生共同制作答辯PPT，進行BIM聯合畢業設計成果展示。

1.4成績評定和學習效果調查

BIM聯合畢業設計成績評定由成果質量、答辯成績和平時成績三部分組成。因為BIM聯合畢業設計的特殊性和探索性，其成績評定在傳統土木類畢業設計成績評定的基礎上，參考高校BIM畢業設計大賽成績評定進行修改和完善：①由于BIM聯合畢業設計成果是團隊共同完成的，所以增加組間互評、組員間互評這兩項評分方式，要求對評價對象差異性打分，避免學生打分出現一律高分現象；②對參與PPT制作和現場答辯的人員在該模塊給予額外評分；③各小組成果質量成績分為自身專業部分的BIM畢業設計成果得分和最終的BIM聯合畢業設計成果得分兩部分，其得分比例為7∶3。

隨后，學院將對參與師生進行BIM聯合畢業設計學習效果問卷調查，從BIM技術學習途徑和付出、BIM聯合畢業設計的參與動機和體驗感、對學院BIM教學的評價和建議等方面進行細致的設問。此外，特別進行師生訪談調查，將BIM聯合畢業設計成果展示和學習效果調查結果發布在學院公眾號上。

1.5收獲的成效

通過學生自主學習和專業老師指導，基本圓滿完成畢業設計任務。主要收獲的成效有以下幾個方面：

與傳統的畢業設計相比，BIM技術帶給畢業設計的最重要的一點是信息協同。信息模型串聯起各專業的工作，可以被看作是一個完整的項目數據庫，學生能夠利用這個數據庫進行數據檢索來提高數據的精確度。設計過程中，學生在BIM協同工作平臺上能夠根據實際情況對需要更改處進行相應的計算和修正，亦可做到對信息模型的一處修改，處處變化，各專業學生能夠及時得到相應信息，避免信息閉塞的產生。由此，學生設計工作效率明顯提高，積極性和創造性也明顯增強，有助于學生對畢業設計產生更深層的興趣和求知欲，不斷探索和完善項目設計。

根據人才培養方案安排，我院傳統的土木類專業畢業設計大多在大學最后一學期進行。多數學生在前期準備工作中難以去復習鞏固專業知識和軟件操作，導致畢業設計進度緩慢，最后草草了事，質量難以保證。因此，我院將BIM聯合畢業設計任務提前一個學期開啟，注重學生對專業知識與技能的復習鞏固和畢業設計的選題，師生有充足的時間和更專業的能力去完成高質量的作品。

學院采用“雙師型”教師指導學生畢業設計對于解決上述問題產生了良好的效果，具體體現在以下三方面。一是可以提供符合潮流的實際工程項目作為畢業設計選題方向，選題能夠關注到社會熱點及行業發展方向，讓學生做有意義的畢業設計，也能夠引起學生對自身職業和土木行業的思考和感悟；二是在具體軟件指導和行業評審方面彌補了在校教師所缺乏的經驗，能夠高效地指導學生，加強企業導師與學生的聯系，也能夠對學院教學改革和學生職業發展有所幫助；三是在一定程度上緩解了在校教師的指導壓力，改善了具體指導和過程檢查的工作。

通過BIM聯合畢業設計，一方面提升了學生分析和解決工程問題的能力，培養和訓練了實踐技能，真正做到讓學生學有所用、學以致用，為未來從事的工作崗位奠定基礎。另一方面，學生不僅增強對專業的學習興趣，鞏固了所學，而且提高了實踐創新能力和跨學科整合能力，更符合行業和國家發展的需要。

1.6出現的困難

我院在嘗試BIM聯合畢業設計過程中，汲取了高校的實踐經驗和參考了許多專家學者的看法建議，取得了一定的成效，也遇到了許多問題和困難，為不斷完善BIM聯合畢業設計實施積累了寶貴的經驗。存在的主要困難如下：

BIM聯合畢業設計具有工作量大、工作周期長、工作銜接緊密的特點。實踐過程中，設計流程環環相扣，有先后順序，一項工作的進度在很大程度上會影響后續工作，進而影響整體進度。同時，BIM聯合畢業設計涉及專業多，需要各專業協調配合，特別是如果學生缺乏實踐經驗和工作前瞻性，不可避免會出現設計變動傳遞不及時、配合困難等問題，因此增加了設計的難度，造成了大量的返工。特別是建筑結構設計可能需要多次修改，會導致設備管道設計工作和施工、算量工作同步修改。

在傳統的畢業設計中增加BIM內容，無疑給指導老師帶來了更大的挑戰，指導老師需要花費大量的時間來學習BIM知識和技能。同時，在進行BIM聯合畢業設計的教學過程中，指導老師不僅要了解本專業課程的BIM知識，對其他專業的知識也要有所涉獵。我院探索BIM聯合畢業設計已有三年，參與的指導老師對BIM技術有了廣泛的了解，但BIM聯合畢業設計在學院普遍推廣還需要更多的老師掌握BIM知識和BIM軟件。因此，學院應該鼓勵缺乏經驗的老師向有經驗的老師取經。同時，學院應該利用資源，給專業教師提供更多關于BIM知識的學習機會和交流平臺，并且出臺相應政策，讓教師愿意去參加BIM師資培訓和BIM學術交流會議。

另外，學校計算機實驗室應該加強計算機設備和BIM相關軟件的投入，為師生提供好的BIM軟件學習和教學環境。

2結語

本文通過華東交通大學土木建筑學院基于BIM技術聯合畢業設計的實踐探究，介紹了其畢業設計教學體系和工作體系，為高校提供了結合BIM技術的多專業畢業設計教育改革的思路。未來研究者在本文的基礎上，一方面可以增強BIM技術理論指導，加深BIM技術協調應用等以提升學生的BIM能力；另一方面，可以選取更綜合的畢業設計選題，參考更大型的工程項目，聯合更多的專業如聯合道路工程、橋梁工程、隧道工程等，以拓寬BIM畢業設計的實踐領域。

*通訊作者：萬云

基金項目：江西省高等學校教學改革研究省級課題（JXJG-21-5-9）。

參考文獻

[1]蔣杰，劉紅勇.土木類多專業聯合畢業設計中的分工與協作——以施工組織設計為例[J].黑龍江教育（理論與實踐），2022（6）：86-88.

[2]張靜曉，趙傳檔，李慧.學科融合視角下BIM多專業畢業設計教學框架與實證研究[J].高等工程教育研究，2020（3）：68-73.

[3]李一凡，馮竟竟，張耀軍，等.BIM技術在土木類專業群畢業設計中的應用研究[J].現代職業教育，2020（49）：84-86.