BIM在高職土建類專業教學中的應用與改革研究

王鵬，任潔，李松良

（揚州市職業大學，江蘇揚州 225009）

建筑信息模型（Building information modeling，BIM），是在建設工程及設施全生命期內，對其物理和功能特性進行數字化表達，并依此設計、施工、運營的過程和結果的總稱[1]。

2015 年6 月，住房和城鄉建設部印發《推進建筑信息模型應用指導意見》，提出：在建筑領域普及和深化BIM 應用，提高工程項目全生命期各參與方的工作質量和效率，保障工程建設優質、安全、環保、節能。

《中國建筑業BIM 應用分析報告（2020）》指出建筑行業BIM 人才存在的問題：第一，總體BIM 技術人才匱乏；第二，BIM 技術人員能力與工作要求不匹配；第三，BIM 技術人員發展及認證體系不健全；第四，BIM 技術人才培養方式匱乏[2]。

1 BIM 在教學中應用的價值

隨著信息化技術的發展，BIM 技術在教學中的應用也越來越廣泛。其在教學中最主要的價值體現在三個方面：可視化、協調性、模擬性[3]。（1）可視化：利用三維圖像實現對知識的感性輸入，實現“所見即所得”，符合人的認識發展規律，提升了教學效率，縮短了認知的時間。（2）協調性：通過全專業綜合案例，利用碰撞檢查、凈高分析、預留孔洞等多種手段預先發現工程問題，提出優化與解決方案，提升問題的分析與綜合應用能力[4-5]。（3）模擬性：一是通過模型與數據的動態交互展現模擬過程，以虛擬方式展示工程項目的實施全過程，培養動態思維和整體思維；二是基于模型，利用可視化模擬分析軟件進行系列模擬分析，如建筑環境與性能模擬中的日照分析、通風分析、熱工分析、能耗分析、噪聲分析、疏散模擬等[6]，使學生以更直觀的方式掌握抽象化的知識。

2 BIM 在教學應用中存在的問題

2.1 課程體系中BIM 課程單一，BIM 技術應用滯后于行業發展

隨著建筑行業BIM 技術的快速發展，BIM 技術不斷被應用于設計、施工、運維等建筑全壽命周期過程中，應用的廣度與深度也不斷拓展。人才培養方案中的課程體系在構建時，針對BIM 的課程也主要集中于軟件操作，而且涉及BIM 的相關課程相對單一，主要集中于Revit、廣聯達等基礎建模軟件和造價軟件，課程最終成績的考核標準也主要以建模的質量來確定。教學中開設結合工程實際應用類BIM 課程，課程體系設置對于遞進式的BIM 技術應用能力培養缺乏整體思考與規劃，BIM 課程設置的延續性與拓展性不夠[7-8]。因此，學生所具備的BIM 技術應用能力遠遠不能滿足企業開展實際項目的需求。

2.2 缺乏結構化BIM 師資團隊，教師BIM 技術應用能力欠缺

首先，高職院校土建類專業教師梯隊結構不完整，未形成結構化師資隊伍。老教師教學與實踐經驗豐富，但是多數未掌握BIM 技術。年輕教師大多接觸過BIM 技術，但是工程經驗及教學經驗不足。此外，BIM技術的工程應用也局限在小范圍的教師團隊內，未全面開展。因此，既具有扎實的專業知識，又具備BIM技術綜合應用能力的教師比例偏低。

近年來，隨著BIM 技術的興起，教師逐步掌握BIM技術并利用BIM 技術進行授課。目前，大多數教師停留在BIM 軟件操作層面，開展實際工程應用的則很少。實際授課時，教師只能簡單講解BIM 技術的綜合應用。

2.3 專業課與BIM 融合度不夠，課程設置與BIM “1+X”證書制度脫節

現階段，BIM 相關課程大都單獨開設，且多以軟件操作為主。而專業課與BIM 的融合度偏低，主要原因涉及教材與教師雙重因素，未能充分發揮BIM 技術在教學及人才培養過程中的積極作用。

BIM “1+X”證書制度的目的是在人才培養方案中設置對應的BIM “1+X”課程，通過關聯課程的學習與“1+X”考核，最終獲取BIM 職業技能證書。其中，“1”是基礎，“X”是“1”的補充、強化和拓展，“書證”銜接融通正是“1+X”證書制度的關鍵。而在高職院校，學生通過課程學習基本知識，考前再經過強化系統培訓獲取BIM 職業技能證書，課程設置與證書考核標準未真正對接，缺乏整體性的設計與思考。

2.4 學生學習BIM 技術的廣度與深度不夠，重技能操作，輕綜合應用

目前在BIM 教學過程中，教師教學以BIM 技能操作為主，學生也以掌握BIM 建模為目標，BIM 應用的拓展性不夠，缺乏對BIM 全流程應用的理解與學習。學生在學習BIM 技術過程中，以建模為主，對于實際BIM 項目中的場地布置、碰撞檢查、凈高分析、管綜優化、施工模擬等問題涉及很少。學生缺乏從實際生產的角度來理解BIM 技術的價值與作用，不能熟練利用BIM 技術解決實際工程問題，缺乏對BIM 技術綜合應用的能力，學生BIM 技術的實際應用能力與企業需求存在一定的差距，不能真正滿足企業開展實際項目的需求，造成人才培養與企業需求脫節。

3 BIM 技術在教學應用中改革的方向

3.1 實現基于BIM 技術的課程體系重構，漸進式提升學生專業能力

目前，建筑業已實現了數字化轉型，BIM 技術已被應用于建筑全壽命周期的各個階段。建筑類專業要培養學生基于BIM 的協同設計能力、建模及識圖能力、施工技術能力、計量計價能力、施工組織設計能力、招投標能力、施工階段項目管理能力。

經調研，BIM 模型生產工程師、BIM 運維工程師、BIM 專業分析工程師、BIM 造價管理工程師、BIM 專業應用工程師（技術、商務、生產）是行業需求排名前五的BIM 技術人才。由此可見，企業真正需要的高級BIM 技術人才，必須同時兼顧建筑工程能力和BIM 技術能力。

土建類各專業應圍繞BIM 核心能力進行課程體系的設置，整個培養過程要體現三個“統一”：與市場人才需求統一，與工作崗位需求統一，與人才培養過程統一。培養既具有專業知識，又掌握BIM 技術的復合型人才。課程體系遵循“基礎課程→進階課程→綜合應用課程”的提升過程，體現基于BIM 的基礎操作能力、基于BIM 應用的核心能力和綜合能力的漸進式培養路線，如圖1 所示。

圖1 遞進式“金字塔”課程體系

3.2 構建結構化BIM 教師團隊，全面提升教師BIM 技術應用能力

高職院校BIM 技術人才培養的關鍵因素在教師，高水平的結構化BIM 教師團隊是培養高質量應用型人才的重要保證。

充分利用教師專長，組建結構化教師團隊，均衡合理配置專業教師。由于建筑行業BIM技術的快速發展，教師要完成新知識的更新與迭代。筆者經實踐發現，橫向技術服務是快速提升教師BIM 技能的方法。團隊教師在項目實施過程中，以解決企業的實際需求為目標，通過系列化“項目式”訓練，教師的BIM 技術實操能力得到質的提升。

在BIM 技術實際應用中發現，通過結構化BIM教師團隊承擔的橫向課題，可篩選出典型的BIM 應用項目，各專業搭建BIM 共享模型，組成教學資源，依據人才培養方案所設置的相關專業課程，團隊教師對BIM 項目案例進行針對性的二次開發。同時針對各專業的課程，結構化教師團隊通過分工協作搭建各專業課程教師團隊，教師利用專業優勢承擔相對應的課程教學與配套資源的開發，如圖2 所示。將典型項目貫穿整個教學過程，學生的學習過程也由原來的零散式學習變成了貫通式學習，從而實現人才培養的精細化與精準化。

圖2 BIM 結構化教師團隊及人才培養路徑

3.3 以BIM 技術實際應用為導向，整體提升BIM 與課程融合度

隨著企業對人才BIM 技術應用能力要求越來越高，BIM 技能對于土建類人才來說更是不可或缺。根據當前建筑業BIM 技術的發展態勢，其在教學中的占比也越來越大，專業課程與BIM 應用有機融合成為人才培養的發展趨勢。加之職業教育“1+X”證書制度的實施，“1+X” BIM 證書成為重要的土建類職業技能等級證書。

首先，學校依據企業對于BIM 技術人才的要求及“1+X” BIM 證書考核標準，梳理出需要掌握的專業技術知識與BIM 核心技能，并將其融入人才培養方案，構建“金字塔”課程體系[9]。將所需要掌握的知識與技能融入課程體系，然后再將不同的知識點與技能歸類劃分到對應的課程之中，并制定對應的課程標準。遵循“人才培養方案是總體綱領，課程體系是實施框架，課程標準是執行依據”的原則。

其次，授課過程中教師以課程標準為依據，結合“1+X” BIM 證書考核標準，做到三個層面的融合：（1）BIM 軟件基本應用與專業基礎類課程融合，如BIM軟件建模時生成的平、立、剖面可與建筑識圖課程融合[10-11]，BIM 模型與工程測量課程中的現場測繪放樣融合等。（2）精細化BIM 模型與進階類課程融合。當涉及較為復雜的內容時，如復雜的裝配式結構、鋼結構、幕墻系統、精裝修、機電中復雜的消防泵房或冷水機房等，可利用LOD300 及以上的精細化BIM 模型進行三維多角度動態展示，實現與專業核心課程有效融合。（3）企業BIM 案例與綜合應用課程融合。施工類課程可以通過引入企業BIM 案例，呈現企業的具體實施方案，以此使學生掌握BIM 的應用方法，如將BIM 模型與施工方案集成，可在虛擬環境下對項目的重難點進行可見性模擬[12]，如施工現場的平面布置與優化、施工與安裝工序模擬、機電系統的碰撞檢查、管綜優化、凈高分析、預留孔洞等，從而進一步優化施工方案。

BIM 與課程的融合是多層面的融合，也是一個逐步深化、循序漸進的過程。只有將BIM 技術融入理論與實踐教學，經過持續性地強化與提升，學生對于專業知識的認識才能上一個新臺階，同時學生的BIM 技術應用才能到達一個較高的水平。

3.4 以校企聯合“學徒制”培養為載體，全面提升BIM綜合應用能力

以BIM 人才培養為例，學校攜手地方建筑龍頭企業共建數字化建造技術中心，由學校教師與企業工程師共同組建技術團隊，共同協作完成BIM 咨詢項目，共同承擔學生的培養與管理。校企雙方采用“學徒制”方式對學生BIM 技能進行針對性培養，通過工學結合的方式，學生在學校完成理論專業知識學習，在數字化技術中心開展BIM 專業技能訓練。在數字化技術中心，學生以“學徒”身份進行全專業（建筑、結構、機電）輪崗，學會BIM 設計的協同機制、工作流程及應用要求與規范[13]。由學校教師與企業工程師分別擔任BIM 項目的專業負責人，學生按照BIM 項目的進度與要求進行分組并分配階段性任務單，由專業負責人負責學生的工作任務檢查、指導及驗收。同時校企每周召開例會，針對學生實習過程中任務完成情況進行反饋，并針對存在的問題進行整改。學生經過一系列BIM 項目的多專業、綜合性的培養，可以全面提升BIM 綜合應用能力，達到與企業實際需求相符的水平。

4 總結與展望

隨著BIM 技術在建筑行業的應用不斷深入，BIM技術在專業教學中的應用也愈發頻繁與深入。要滿足企業對BIM 技術人才的需求，必須全面提升學生BIM 技術的綜合應用能力。以揚州市職業大學為例，學院依托校企共建的數字化建造技術中心，以實際BIM 項目為抓手，搭建結構化的教師團隊，既提升了教師團隊的BIM 技術綜合應用能力，同時又為學生提供了持續實踐的平臺。此外，通過“BIM 社團+導師制”的方式，為學生搭建了課外學習平臺與專業師資團隊，學生在“做中學”，教師在“做中教”，讓學生在實際應用中掌握技術，在掌握技術的基礎上更加熟練地應用，逐步實現技術應用能力的提升。BIM 技術綜合應用能力的培養是一種持續性、遞進式、多元化的綜合培養過程，是一項系統性工程，其中課程體系是基礎，專業教學是關鍵，教師團隊是核心，持續學習是保證，實踐平臺是升華。