PDCA-BIM模式的土木工程交叉融合畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐

賈彩虹 孫遜

摘要：畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用綜合能力解決復(fù)雜問(wèn)題的實(shí)踐性課程，傳統(tǒng)的土木工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)存在選題類(lèi)型單一、缺乏多專(zhuān)業(yè)交叉融合、新技術(shù)應(yīng)用少，重結(jié)果輕過(guò)程的普遍現(xiàn)狀。應(yīng)用PDCA-BIM模式的交叉融合畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)，依托實(shí)際工程項(xiàng)目，以?PDCA為指導(dǎo)思想，以?BIM技術(shù)為平臺(tái)紐帶，從縱向和橫向兩個(gè)維度進(jìn)行PDCA循環(huán)，優(yōu)化畢業(yè)設(shè)計(jì)流程，豐富畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容。通過(guò)對(duì)PDCA-BIM?教學(xué)實(shí)踐實(shí)例進(jìn)行分析，驗(yàn)證了該教學(xué)模式的可行性。從近五年的實(shí)施效果來(lái)看，畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量得到了持續(xù)改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：PDCA-BIM；交叉融合；畢業(yè)設(shè)計(jì)；持續(xù)改進(jìn)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642?????文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

畢業(yè)設(shè)計(jì)是檢驗(yàn)學(xué)生綜合學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，是學(xué)生從校園步入社會(huì)或繼續(xù)深造的最后一步，起承上啟下的作用。建筑設(shè)計(jì)可視化、生產(chǎn)工廠化、施工裝配化、管理信息化、應(yīng)用智能化，是土木工程專(zhuān)業(yè)未來(lái)發(fā)展的方向，土木工程作為系統(tǒng)工程，為更好地滿足新工科人才培養(yǎng)要求，需要增強(qiáng)對(duì)專(zhuān)業(yè)協(xié)同交叉融合的要求。

一、傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)模式存在的問(wèn)題

畢業(yè)設(shè)計(jì)是四年來(lái)學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí)和素質(zhì)能力的綜合展現(xiàn)，通常在最后一個(gè)學(xué)期進(jìn)行，一般為15周左右，通過(guò)對(duì)近五年畢業(yè)設(shè)計(jì)資料的整理和分析，現(xiàn)將傳統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題總結(jié)如下：

（一）題目類(lèi)型單一，內(nèi)容重復(fù)，缺乏新意

土木工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)主要有分類(lèi)：如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類(lèi)、施工技術(shù)與組織類(lèi)、工程造價(jià)類(lèi)、工程管理類(lèi)、試驗(yàn)論文類(lèi)等，畢業(yè)設(shè)計(jì)題目一般由指導(dǎo)老師提供，同一類(lèi)型，設(shè)計(jì)內(nèi)容重復(fù)，題目沿用多年，學(xué)生早已摸清套路，有的學(xué)生借用往屆學(xué)長(zhǎng)的畢設(shè)或參考本組學(xué)生的畢設(shè)，只需要修改個(gè)別數(shù)據(jù)，不需要掌握來(lái)龍去脈，在很短的時(shí)間內(nèi)就能完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。

（二）過(guò)程管理流于形式，重結(jié)果輕過(guò)程

畢業(yè)設(shè)計(jì)與學(xué)生考研復(fù)試、考公考編、找工作等重疊時(shí)段較長(zhǎng)，學(xué)生在做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間心猿意馬，有的學(xué)生全部精力都放在考研復(fù)試上，第5周以后才能進(jìn)入畢設(shè)狀態(tài)，年年存在畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)程前松后緊，進(jìn)度嚴(yán)重滯后，最后抄襲，甚至出現(xiàn)網(wǎng)上購(gòu)買(mǎi)畢業(yè)設(shè)計(jì)成果等惡劣現(xiàn)象[1]。畢設(shè)質(zhì)量控制主要是學(xué)校和學(xué)院對(duì)于成果格式的檢查，對(duì)于畢設(shè)實(shí)施過(guò)程學(xué)生實(shí)際的質(zhì)量不易檢查到位。

（三）交叉融合意識(shí)薄弱，缺乏交叉融合的工程實(shí)踐平臺(tái)

畢業(yè)設(shè)計(jì)缺少橫向聯(lián)系，只重視本專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，忽視相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的拓展，學(xué)生缺乏整體的建筑觀[2]。為應(yīng)對(duì)未來(lái)新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的挑戰(zhàn)，必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)單一學(xué)科專(zhuān)業(yè)“單兵作戰(zhàn)”的發(fā)展模式，采取多學(xué)科交叉融合教育。

（四）新信息技術(shù)應(yīng)用少

傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)中學(xué)生的畢設(shè)成果以二維CAD來(lái)呈現(xiàn)，采用最新的BIM相關(guān)軟件較少。隨著新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，?BIM?技術(shù)涉及到項(xiàng)目規(guī)劃與勘察、建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建筑施工、項(xiàng)目運(yùn)維與健康監(jiān)測(cè)等各個(gè)方面，土木工程專(zhuān)業(yè)需要利用BIM平臺(tái)將相關(guān)專(zhuān)業(yè)和學(xué)科聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)的信息技術(shù)化。

二、PDCA-BIM教學(xué)理念

面對(duì)日益綜合化和復(fù)雜化的工程問(wèn)題，需要多學(xué)科、多層面、多方位的學(xué)科交叉融合形成綜合解決方案[3]，未來(lái)工程科技人才必須具有多學(xué)科視野和解決復(fù)雜問(wèn)題的能力。

土木工程作為一門(mén)涉及多學(xué)科、多領(lǐng)域的綜合性學(xué)科，將不同學(xué)科背景、不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生吸納到一起學(xué)習(xí)、相互交流，通過(guò)對(duì)BIM技術(shù)的興趣和愛(ài)好，碰撞出創(chuàng)新思維的火花，促進(jìn)多學(xué)科交叉融合，突破人才培養(yǎng)單一化的瓶頸?[4]。

（一）PDCA質(zhì)量管理法

畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量管理在畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)工作中尤為重要，采用PDCA質(zhì)量管理法，采用四個(gè)階段八個(gè)步驟，通過(guò)周而復(fù)始不斷循環(huán)的閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)。

（二）BIM技術(shù)

BIM技術(shù)，把二維平面轉(zhuǎn)換成三維建模，并進(jìn)一步拓展到4D、5D，其可視化、多專(zhuān)業(yè)協(xié)同協(xié)調(diào)、建筑物全生命周期管理、信息共享等特點(diǎn)[5]，為多專(zhuān)業(yè)交叉融合畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了平臺(tái)和有效途徑。通過(guò)不同專(zhuān)業(yè)的全面合作交流，大量利用信息化技術(shù)，發(fā)揮信息共享的作用，加深學(xué)生對(duì)工程項(xiàng)目全過(guò)程管理的理解。

通過(guò)引入PDCA?指導(dǎo)思想和?BIM?技術(shù)，開(kāi)展PDCA-BIM?模式的交叉融合畢業(yè)設(shè)計(jì)，基于實(shí)際工程項(xiàng)目，以解決實(shí)際問(wèn)題為目標(biāo)、培養(yǎng)學(xué)生的溝通協(xié)作能力和全局意識(shí)，促進(jìn)學(xué)生跨界跨學(xué)科綜合能力的提升，實(shí)現(xiàn)畢設(shè)質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)。

三、交叉融合畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)架構(gòu)與實(shí)踐

PDCA-BIM模式的土木工程交叉融合畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)架構(gòu)如下圖所示。該模式以?PDCA?為指導(dǎo)思想，依托實(shí)際工程項(xiàng)目，以?BIM?技術(shù)為紐帶和平臺(tái)，開(kāi)展專(zhuān)業(yè)協(xié)同，交叉融合，從縱向和橫向兩個(gè)維度進(jìn)行PDCA循環(huán)，實(shí)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)流程和質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)。

（一）計(jì)劃（Plan）

目前我校土木工程交叉融合畢業(yè)設(shè)計(jì)主要為兩大類(lèi)，第一類(lèi)是設(shè)計(jì)的多專(zhuān)業(yè)交叉融合，第二類(lèi)是招投標(biāo)與建造管理的多專(zhuān)業(yè)交叉融合。實(shí)施過(guò)程中采用第二類(lèi)的較多，下面以《某綜合樓基于BIM技術(shù)的綜合應(yīng)用》來(lái)說(shuō)明實(shí)踐過(guò)程，該選題是基于已有施工圖紙的基礎(chǔ)上，進(jìn)行BIM的應(yīng)用，案例項(xiàng)目是位于江蘇省南京市的商業(yè)樓，建筑總面積為16804平方米，地上7層，地下1層。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括BIM建模與應(yīng)用、招標(biāo)投標(biāo)文件編制、5D項(xiàng)目管理應(yīng)用等，要求學(xué)生能夠根據(jù)進(jìn)行項(xiàng)目全過(guò)程模擬。畢設(shè)任務(wù)模塊及要求如下表所示。

指導(dǎo)教師由相關(guān)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)任教師擔(dān)任，土木工程專(zhuān)業(yè)教師為組長(zhǎng)，同時(shí)聘請(qǐng)部分企業(yè)?BIM?技術(shù)專(zhuān)職人員參與指導(dǎo)工作，組長(zhǎng)負(fù)責(zé)總體統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)正式啟動(dòng)之前首先規(guī)劃好小組成員的任務(wù)計(jì)劃。建立畢設(shè)小組QQ群，上傳畢設(shè)指導(dǎo)資料，在明確各成員分工之后，指導(dǎo)教師采取線下為主線上為輔的方式開(kāi)展指導(dǎo)工作，學(xué)生先進(jìn)行匯報(bào)，提出問(wèn)題，教師以畢設(shè)成果為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心，從解決實(shí)際問(wèn)題出發(fā)進(jìn)行指導(dǎo)。

由指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)人確定畢設(shè)團(tuán)隊(duì)總目標(biāo)，各專(zhuān)業(yè)教師在此基礎(chǔ)上考慮各專(zhuān)業(yè)不同的教學(xué)目標(biāo)和專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際工程，收集相關(guān)資料，分別制定各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，明確各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容及成果要求，對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容、BIM?模型、出圖標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)算說(shuō)明等做較為詳細(xì)的規(guī)定[6]。

（二）實(shí)施（Do）

結(jié)合實(shí)際工程，學(xué)生按各自任務(wù)書(shū)的要求，編制開(kāi)題報(bào)告，熟練掌握相關(guān)軟件和專(zhuān)業(yè)規(guī)范，深刻理解各自任務(wù)書(shū)的要求，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成相關(guān)工作。

土木工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生A為組長(zhǎng)，負(fù)責(zé)BIM模型的瀏覽器、標(biāo)高、軸網(wǎng)統(tǒng)一設(shè)置，以及構(gòu)件命名、材質(zhì)設(shè)定等，以便于不同模型之間的傳遞和整合。

指導(dǎo)教師每周最少指導(dǎo)學(xué)生4個(gè)學(xué)時(shí)，可通過(guò)線上線下的方式進(jìn)行，學(xué)生在畢設(shè)系統(tǒng)每周填寫(xiě)1次周進(jìn)展記錄，填寫(xiě)2次指導(dǎo)日志，指導(dǎo)教師及時(shí)審核。

（三）檢查（Check）

小組內(nèi)部每周2次線下或線上小組討論會(huì)，每名學(xué)生對(duì)照任務(wù)書(shū)中成果和時(shí)間節(jié)點(diǎn)的具體要求，用PPT或相應(yīng)軟件逐項(xiàng)匯報(bào)自己的完成情況和整改結(jié)果，主要包括已完成的內(nèi)容，計(jì)劃完成的事項(xiàng)，進(jìn)度提前或滯后的原因分析，出現(xiàn)的問(wèn)題及解決的辦法等，指導(dǎo)老師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)及解答，并明確下一周的工作任務(wù)和要求。

（四）處理（Action）

1.整理各個(gè)階段的模型成果，編制畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，形成畢業(yè)設(shè)計(jì)成果。

2.小組成員以座談會(huì)的形式開(kāi)展經(jīng)驗(yàn)交流，暢所欲言，聚焦各項(xiàng)任務(wù)的時(shí)間安排如何更合理，疑難問(wèn)題如何解決，分析不足之處的原因，提出改進(jìn)提高的措施等，小組負(fù)責(zé)人進(jìn)行匯總整理。指導(dǎo)教師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)完成情況與預(yù)期目標(biāo)進(jìn)行比對(duì)，找出問(wèn)題并且分析原因，研究糾正措施，形成書(shū)面總結(jié)報(bào)告，放到新一輪的PDCA管理法中，實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)[7]。

四、教學(xué)效果與思考

（一）教學(xué)效果

BIM技術(shù)的應(yīng)用使團(tuán)隊(duì)間的交流更加直觀、便捷和精準(zhǔn)，不會(huì)出現(xiàn)信息偏差，能一針見(jiàn)血地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，有的放矢地解決問(wèn)題，交叉融合協(xié)同合作達(dá)到優(yōu)質(zhì)高效。

自2019年至2023年實(shí)施的五年中，每年選拔學(xué)生團(tuán)隊(duì)參加全國(guó)高校BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新大賽。與BIM相關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量在逐年提高。

（二）思考

1.選題宜小而精，不宜大而粗

畢設(shè)選題應(yīng)基于PDCA的思想，在確定之前先簡(jiǎn)單演練。不同專(zhuān)業(yè)的指導(dǎo)教師和學(xué)生要進(jìn)行多輪討論，確保選題的合理性和科學(xué)性，BIM相關(guān)軟件較多，學(xué)生的時(shí)間有限，題目要像麻雀一樣，個(gè)頭雖小五臟俱全。

2.對(duì)學(xué)生的管理要認(rèn)真細(xì)致耐心

PDCA-BIM模式的交叉融合畢業(yè)設(shè)計(jì)中，每個(gè)學(xué)生的模型都是獨(dú)一無(wú)二的，任務(wù)也是不同的，學(xué)生不僅需要主動(dòng)學(xué)習(xí)，遇到問(wèn)題想辦法克服解決，還要花費(fèi)較多的時(shí)間來(lái)自學(xué)。學(xué)生的壓力較大，指導(dǎo)老師要除了專(zhuān)業(yè)知識(shí)的指導(dǎo)外，還要擅于思想引導(dǎo)，提供情緒價(jià)值。

3.要將PDCA的思想潛移默化

PDCA思想要內(nèi)化于心，外化于行，周而復(fù)始，螺旋上升，通過(guò)每周的循環(huán)往復(fù)，在提高學(xué)生和教師能力的同時(shí)不斷提升畢設(shè)質(zhì)量。

結(jié)語(yǔ)

PDCA-BIM模式的交叉融合畢業(yè)設(shè)計(jì)，引入了PDCA質(zhì)量管理理念和BIM技術(shù)，從交叉融合的角度出發(fā)，通過(guò)對(duì)實(shí)際工程項(xiàng)目的訓(xùn)練，讓學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)工程素養(yǎng)，熟悉解決工程問(wèn)題的步驟、方法和思路，鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和工程素養(yǎng)，拓寬了指導(dǎo)教師的知識(shí)面，實(shí)現(xiàn)了畢設(shè)質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)，為適應(yīng)智慧建造時(shí)代的到來(lái)做足準(zhǔn)備。

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作者簡(jiǎn)介：?賈彩虹（1976—），女，江蘇南京人，碩士，副教授，主要從事土木工程專(zhuān)業(yè)的教學(xué)與科研工作。