徐行 郑鑫 张兆强 刘桂德 张琬抒 司俊岭
摘要：目前全国部分高校新设BIM课程以提高本科生对于BIM行业的熟知，为未来建筑行业输送更多优质人才。由于BIM教育在高等院校刚刚开始，不同学校针对此课程有不同的教学模式。基于此现状，此研究旨在本科BIM教学课程中融入更多的实际操作教学演练并且联系行业BIM正向设计原理，以行业需求为导向进行BIM的实践教学。
关键词：BIM建模施工正向设计信息化
中图分类号： TU18 文献标识码： A
Abstract：At present， some colleges and universities across the country have set up new BIM courses to improve undergraduates' familiarity with the BIM industry and transport more high-quality talents for the construction industry in the future. Since BIM education has just started in Chinese universities， different universities have different teaching models for this course. based on this situation， this research aims to integrate more practical teaching exercises into undergraduate BIM teaching courses， and carry out BIM practical teaching guided by industry needs in combination with the positive design principle of industry BIM.
Key Words：BIM; Modeling; Construction; Design; Informatization
建筑业作为国民经济支柱型产业之一，是迎接国家战略发展的排头兵。而如今BIM在建筑领域应用甚广，已经成为建筑行业不可或缺的一部分。随着国家的发展规划，各省市，直辖市的建委和相关部门都陆续推出了BIM相关政策，逐步明确建筑行业朝向数字化转型对BIM技术的要求。BIM技术相对于传统二维制图相比有两个显著特点：一是模型集成建筑全生命周期各阶段、各专业信息，用三维模型实现对拟建工程的可视化和精细化分析;二是BIM建立的模型可以作为平台以供多专业、多人员协作。由此，将带给建筑工程行业思维上与工作方式上的革命性地转变。BIM可以将整个项目的建造过程利用计算机软件如REVIT，NAVISWORKS，FUZOR等软件进行模拟、算量、渲染及出图[1]-[2]。BIM技术既可以更好的实现各个专业包括建筑结构设备协同工作，减少设计阶段各个专业的错漏碰缺问题，同时利用BIM的可视化等功能也可以指导现场施工。总而言之，BIM技术广泛应用于项目的各个阶段，实现了建筑全生命周期的信息共享，提高了建筑行业项目的生产运营效率和精细化管理水平。
1高校本科生BIM课程教育现状
国家虽然大力推行建筑行业向信息化、现代化转型，但是我国的BIM技术渗透率较低，对应人才也比较稀缺。尤其是当设计院利用BIM软件进行正向设计时，需要全专业设计人员应用BIM软件，这就要求设计人员需要熟练掌握BIM软件才能按时出图。但是由于设计院长期使用二维制图软件CAD已经成为常态，因此又懂设计又懂BIM的人员相对较为稀缺。高校针对行业类似现状，开展本科生BIM的课程教学，目的是提高学生对BIM的熟悉程度，为行业输出更多优质的BIM人才。目前虽然高校开设BIM课程，但是在教学模式上仍然存在以下亟待改进的地方。
1.1教学硬件配置不够
近几年BIM的教学模式渐渐由理论学习转化到实践教学，实践教学需要完善各方面的教学资源。目前常用的BIM三维建模软件是REVIT，此软件对于计算机的硬件要求比较高，才能保证REVIT软件的运行效率[3]。因此学校一方面需要购买软件版权，另一方面还需要建设机房，提高电脑硬件配置。有些应用型学校由于经费的限制，因此实践教学环节暂时搁置，导致BIM课程仅停留在理论学习方面。
1.2教学内容较为单一
目前BIM的课程教学学时通常为32学时，一般通过REVIT软件进行初始设计教学，对轴网，墙体，门窗，楼梯，梁板柱，幕墙，屋顶，场地设置，族的建立，体量的建立等几个知识点进行详细讲解。要求本科生掌握BIM软件建模思路和逻辑，能够独立利用BIM软件绘制小型建筑模型方案及簡单施工图。虽然通过课程教学让学生对三维建模有所熟练，但是在未来实际工作中对BIM的使用要求远不止于此。
1.3考核方式比较单一
目前BIM的课程考试一般均以理论概念（笔试）+建模考核（机试）体现，有些学生在理论考试中一般死记硬背概念，并没有真正理解BIM的原理和优势，不利于学生对BIM的灵活应用。学生对建模考核也没有足够重视，在考试过程中偶尔会出现雷同的现象，对BIM的教学质量评估产生一定影响。若继续采用此类考核方式，会导致学生的学习积极性不够，自主探究性不强。
1.4自主创新能力较弱
在以往的教学模式中，通常采用BIM软件将二维图纸转化为三维模型的方式。这种学习方式稍显枯燥和机械，降低了学生的自主创造性以及对知识的探索欲。学生目前对BIM的了解还仅限于书本阶段，但实际上书本上的相关教学内容远没有BIM行业发展变更的速度快。因此如何借助信息化技术提高学生学习兴趣和完善学习内容值得我们思考。本文针对以上教学现状，提出基于三维建模技术的BIM课程新思路以供参考。
2基于三维建模技术的BIM课程新思路
我国建筑行业近年来快速发展变革，经济结构与项目管理模式发生巨大变化。技术变更不仅限于工艺、工法、专利等方面，BIM技术、人工智能等新科技快速的融入到了建筑行业中来。因此高校的BIM人才培养与行业BIM技术人才市场的流动重新诠释了双向选择的意义。结合现在高校BIM课程存在的问题以及当今建筑行业的需求，本文提出在BIM课程中可以采用以下新的思路进行教育教学。
2.1融合BIM正向设计
由于BIM建模的过程中，可以实现将不同专业的设计内容同步更新到模型中，这样就可以对管线及构件进行综合分析。所以在课程教学过程中，可以通过NAVISWORKS等软件给学生渗透BIM的碰撞功能。因为大学课程的时长以及学生的接受能力有所限制，因此此项不一定要求学生亲自操作。通过上机实训，高校教师为学生演示模型整合过程，视点编辑，漫游以及碰撞检测等功能。在课程中也可以结合BIM技术，为学生演示三维场地的布置，可以解决二维图纸难以解决的施工现场问题，比如设备放置点布置，材料堆放点布置，生活区和办公区布置等。
2.2多专业联合培养
现实建筑行业的施工项目需要多专业多部门共同协作，BIM教学也可以采用同样方法。虽然建立BIM实训基地需要一定经费，应用型院校可以多专业多院校联合办理一个BIM实训基地以培养复合型BIM人才。此方法既可以做到资源共享，也可以做到信息互通，实现双赢的战略。同时在教学过程中建议联合建筑学，土木工程，建筑环境工程，园林园艺，工程管理等相关专业，让以上专业的学生协同完成完成一个大项目，这样既可以锻炼学生的团结协作能力，又可以提高学生的沟通能力。通过解决多专业复杂问题，为学生未来进入工作岗位奠定基础。
2.3利用BIM大赛教学
各级政府对BIM技术非常重视，通过采用检查审查、多部门联动、评奖评优等方式推进BIM的应用。目前行业中建筑协会、企业、高校也积极响应号召，举办多种竞赛、交流、观摩等活动。近些年各高校举办BIM设计竞赛也如火如荼，因此可以采用结合BIM大赛的方式对学生进行教学。因为在紧张的竞赛准备过程中，可以激发学生潜力与积极性，促进学生对BIM的概念和软件的熟悉与了解。通过参加BIM大赛，也可以了解BIM行业最新的行情及需求[2]。同时也可以加强与长三角以及珠三角等区域BIM技术人才的交流，学习更多BIM的前沿技术和优秀顶尖的BIM知识。
2.4与课程设计与毕业设计相结合
课程设计是工科专业的重要课程，比如建筑学和土木工程专业学生需要进行房屋建筑学的课程设计，最终提交单栋建筑的施工图。在类似课程设计中，可以先使用BIM建立信息模型，然后对模型进行分析及对存在的问题进行修改，最后通過BIM软件生成二维图纸。同理，在本科生的毕业设计中建议不限制毕业设计的完成方式，这样学生也可以采用BIM进行设计。本科生通过这些课程设计和毕业设计的锻炼，可以将各类专业课程融会贯通，从而进行系统性的学习。
3结合行业BIM要求新增学习内容
在国内建筑市场，BIM主要应用在BIM模型维护，场地分析，建筑方案论证，可视化设计，工程量统计，管线综合，施工进度模拟，竣工模型交付，灾难应急模拟等领域。这些领域涉及建筑行业的各个专业，对相关人才素质要求较高。但是由于高校本科生BIM课程的课时有限，不同专业对BIM的学习侧重点也大为不同，因此本文针对不同专业的教学目标，提出以下几点新增内容建议：
3.1土木工程专业
通过应用BIM技术，施工现场可以及时下达、跟踪结构构件的状态，避免因构件生产运输等问题影响进度。同时通过施工进度管理，可以直观地发现计划进度与实际进度之间的偏差，及时对施工计划进行修正，保证施工进度在项目管理人员的可控范围内。通过BIM可视化功能，可以保证现场构件的节点连接质量，实现质量数据可追溯，提高施工质量水平。因此，结合BIM此项功能，在土木工程专业的BIM课程学习中，除了基础建模以外也可以将建筑模型导入至NAVISWORKS和FUZOR等软件内，生成施工模拟动画，这样项目的实施方案与施工流程即可清晰明了。教师利用BIM软件将施工过程模拟出来，可以使学生充分了解施工现场从开工至竣工阶段的全过程以及各个工法的施工要点，进而学会项目的施工组织与管理[4]-[5]，使现场施工与建筑模型之间形成有效的联系。
3.2设备专业
在现场施工过程中，许多设备专业的二维设计图纸由于诸多原因，设计深度往往满足不了施工的深度要求，施工前仍需要进行深化设计。设备专业涉及暖通、给排水、消防、强弱电等各种管线错综复杂，管线处剩余空间狭小[6]。若在施工中发生管线交叉碰撞问题，往往会出现拆除返工现象，不但会影响建筑使用功能，还会大大浪费材料并且延误工期。结合这一施工现场问题，在BIM教学环节中可为学生展示建筑、结构、机电等专业模型整合过程，再根据建筑专业要求将模型导入相关软件进行机电专业和建筑、结构专业的碰撞检查，然后学会读取碰撞报告结果，最后对管线进行调整、避让建筑结构。通过此项学习，让学生了解BIM技术实际上是可以及时分析偏差对工期的影响程度以及产生的原因，采取有效措施，实现对项目进度的控制[7]-[9]。
3.3工程管理专业
工程管理专业教师和学生需要注意传统算量软件与BIM的差别，针对BIM的出现对造价行业产生的影响，高校也应该与时俱进，对传统教学模式进行改变。从BIM模型里读取工程量相对简便快捷，免去了一部分算量的烦琐工作。基于BIM背景下的模型造价的思维模式已经不再是各个零散数据的调用，而是在设计阶段就建立一个标准的建筑模型[10]。首先需要将工程造价相关信息录入BIM模型中，可以得出模型工程量和施工图预算。在施工阶段通过对模型数据的修正，可以得到结算、决算的一些基本信息。直至项目竣工，此模型中的数据也依然可以为以后类似的项目做参考。因此工程管理相关专业需要重点学习建模、算量、信息维护和明细建立，可以在未来工作中快速创建成本计划与核算分析，有效提高成本管控能力。
4结语
在过去建筑行业中，行业人才一般通过年限、工作经历、项目经验逐渐发展提升，企业的知名度和企业的效能也是通过传承以及重点项目经验慢慢成长。伴随着BIM技术逐渐深入，在更新建筑行业相关体系、规章制度的同时，也逐渐对行业的人才进行更新换代。BIM技术相对于其丰富的模型信息库、与多种软件方便的数据交换接口，成熟、便捷的的可视化应用软件等，比传统建筑技术有了较大的提升。由于我国近些年BIM的快速发展和应用，大力培养适应社会需求的BIM 技术人才迫在眉睫。本文结合目前BIM的教学现状，提出基于三维建模技术的BIM课程新思路及新内容，将BIM技术融入到本科生专业课程教学中，以提高学生的专业竞争力和高校BIM的教学质量。因本人能力有限，所提建议仅供各位老师参考。同时希望更多优秀高校教师注意到BIM人才培养的迫切性和重要性，贴合适应市场和社会的需求，探索出最优的教学方案，为社会培养出更多优秀的应用型、创新型的BIM人才。
参考文献
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