BIM與高校土建類應用型人才的培養

柳立生

摘 要：BIM（建筑信息模型）在建筑工程領域具有廣泛的應用空間，在高校土建類應用型人才培養上也有極強的價值。本文通過分析BIM 對高校土建類專業人才培養的積極作用，探討如何適應建設行業需求，改革現有的教學模式與教學方法，開展BIM課程開發，從而切實提高土建類應用型人才的培養質量。

關鍵詞：BIM；土建類人才培養；課程開發

中圖分類號：G640 文獻標識碼：A

BIM（Building Information Modeling），中文指建筑信息模型，即以建筑工程項目各項相關信息數據為基礎，建立數字化建筑模型，一方面，可以通過集成在同一模型平臺中的大量數字信息來仿真模擬建筑所具有的全面真實信息，另一方面，項目相關各方可以充分利用和共享模型中的信息，確保各方信息暢通，保障建筑工程項目設計、建造及運營管理過程的無縫對接，實現項目周期全過程在手段和方法上的信息化。

BIM是建筑行業的一次巨大革命。隨著信息技術及建筑業的飛速發展，BIM技術在建筑業的廣泛應用已成為大趨勢。因此，將BIM技術融入高校土建類應用型人才的培養，是順應建筑行業發展與市場需求，培養掌握創新工具、具備創新意識的新型工程技術人才的迫切需要。

1 BIM在建筑工程領域的應用現狀

BIM 最早在2002年作為一個工程建設行業的專業術語被提出來，在建筑領域最早應用于西方發達國家。美國政府從2003年就開始實行國家級3D-4D-BIM計劃，自2007年起，規定所有重要項目必須使用BIM技術來進行規劃設計。英國政府明確要求2016年前，企業實現3D-BIM的全面協同發展。韓國政府計劃于2016年前，實現全部公共工程使用BIM技術。新加坡政府也成立了BIM基金，并且計劃在2016年前，將有超過80%的建筑企業廣泛應用BIM技術。在日本，建筑信息技術軟件產業成立了國家級國產解決方案軟件聯盟，計劃將BIM應用作為所有房屋項目的設計標準。我國自2003年引進BIM技術以來，BIM理念逐步在建筑業中發揮作用。隨著中國城鎮化進程的加快，國內建筑業高速發展，BIM技術在建筑業的快速滲透與廣泛應用已成為必然。2011年，住建部《2011―2015年建筑業信息化發展綱要》將BIM技術作為行業“十二五”信息化發展的重點之一。2014年10月29日《上海BIM技術應用推廣指導意見》要求，從2017年起，上海市投資額1億元以上或單體建筑面積2萬平方米以上的政府投資工程、大型公共建筑、重大工程，申報綠色建筑、市級和國家級優秀勘察設計、施工等獎項的工程，實現設計、施工階段BIM技術應用。2015年，北京、廣東、山東等地也相繼推出了BIM技術應用推廣政策與標準。

近年來，BIM技術在中國第一高樓上海中心、北京第一高樓中國尊、華中第一高樓武漢中心等多個大型工程中已經得到應用，國內其他各地的BIM應用工程項目也層出不窮。目前我國工程建設領域的BIM技術應用主要體現為三個方面：一是設計階段，實現三維集成協同設計，呈現出真實準確的三維模型，并可進行虛擬施工和碰撞檢測，減少了“錯、碰、漏”的情況，對于復雜的水暖電及消防管道系統的空間狀態能較好地在BIM軟件中顯現出來，極大提高設計的可行性和有效性，并為順利、高效施工提供有力支撐；二是在施工階段，依托三維圖像準確提供各個部位的施工進度及各構件要素的成本信息，實現整個施工過程的可視化控制與管理，有效控制成本、降低風險；三是在運營階段，依托建筑項目協調一致的、可計算的信息，對整體工作環境的運行和全部設施的維護，及時快速有效地實現運營、維護與管理。中國博覽會會展綜合體工程證明：通過應用BIM技術可以排除90%的圖紙錯誤，減少60%的返工，縮短10%的施工工期，大幅度提高項目效益。

現階段我國對BIM技術的應用總體停留在設計階段，其在施工及運營階段的應用具有廣闊的前景。隨著國家與地方政府的大力推廣，BIM技術的應用必將引發建筑業包括工程造價管理的新變革。

2 BIM對高校土建類人才培養的積極作用

現有的土建類專業的課堂教學模式，通常都是教師講授，學生自主學習，由于土建類專業課程往往都較枯燥，導致部分學生的學習積極性不高，在一定程度上，影響了教學效果，對學生的個人成才也不利。BIM技術具有可視性、模擬性，將BIM技術引入到課堂教學中，可以刺激學生的學習興趣，讓學生強烈體會到學以致用的滿足感。一方面，學生可以在BIM軟件中對建筑物進行虛擬漫游，看到建筑物的門窗墻體，系統管線的布置，能夠整體的了解建筑物建成后的大體形狀，同時結合三維模型可以了解施工現場的情況，可以模擬施工員、預算員、材料員的數據應用過程，對建筑有鮮明的感性認識。另一方面，學生可以利用BIM軟件對工程中涉及到的各個專業進行碰撞檢查，實時得到節點碰撞結果，學生不用參與到實際的工程建設，就能直觀的檢查出工程的不合理節點，從而利用本專業知識進行合理分析，這對所學專業知識是一種極好的檢驗。

土建類專業實踐性強，因此，其人才培養中的實習實訓環節顯得尤為重要。然而，由于工程建設產品體量大，投資高，施工周期長，再加之現場安全問題等的制約，導致土建類專業學生難以真正較長時間去跟蹤某個在建工程，即使安排有足夠時間，施工單位也極不愿意接受。然而，BIM的3D-4D-5D模型，完全可以作為土建類專業實習實訓教學的項目載體，通過與適時現場實習的結合，極大解決實習實訓難以真正落實的困境。建好的BIM模型首先是3D，它能夠自動生成2D的平立剖面，在可視化功能輔助下，老師帶領學生在3D和2D之間自由切換，可有效落實工程圖紙的識圖及建筑構造訓練；BIM的4D模型包含了施工進度計劃，建筑物可以在電腦上先行建造一遍（虛擬建造），從而引導學生進行施工技術、施工組織管理等方面的實訓，再也不存在現實中的施工周期、現場安全等問題了；BIM的5D模型包含了工程造價信息，能夠對應施工階段自動生成人工、材料、設備、資金等明細表，有助于對學生開展工程計量計價及成本管理方面的實訓。

此外，學生在平時的學習中，只要學完部分專業課程，就完全可以通過BIM做相關課程設計，參加BIM類的專業競賽，來加深專業知識的掌握，同時，也可以在畢業設計中，利用BIM技術，獨立完成一個建筑物從設計、施工、造價到后期維護的項目，來檢驗所學知識的系統性和完整性。這樣，學生所學和建筑市場的實際情況就能順利接軌，更好地適應社會的需求。

3 土建類專業教學中的BIM課程開發

隨著BIM技術應用的全面推廣，高校土建類專業課程體系的優化和重構勢在必行。應根據行業企業對各類土建專業技術人員要求的變化，構建BIM課程體系，依托實際工程項目開設BIM建筑模型課程，并且將BIM課程模塊分別放到建筑識圖、建筑材料、建筑設備、建筑施工、工程計量與計價等有關課程中，使BIM的課程建設與行業需求對接。

（1）建筑識圖+BIM模型。將BIM技術應用到建筑識圖課程中，學生借助三維可視化的3D模型，熟練掌握平法圖集，進而分組找出可能存在的結構與建筑的矛盾、管道自身碰撞等一系列圖紙問題。這樣學生一方面可以加深對設計圖紙的理解，另一方面可以模擬完成圖紙會審，借助BIM技術更加清晰地找出并解決設計缺陷問題。

（2）建筑材料+BIM模型。通過建材試驗室及BIM技術，學生可以完成建筑材料性能檢測和成本控制以及基于BIM的材料管理，能夠完成采購管理、庫房管理、結算支付，同時，能夠快速準確地進行限額領料、物料跟蹤、需用計劃與實際對比、材料成本分析等。

（3）建筑設備+BIM模型。借助BIM技術能快速完成管線綜合。目前，暖通、給排水、消防、強弱電等各專業工程由于受施工現場、專業協調、技術差異等因素的影響，存在諸多難以預見的問題。通過BIM軟件的可視化，可以進行多專業碰撞檢查和精確預留預埋，從而大大增強學生的綜合實踐能力。

（4）建筑施工技術+BIM模型。建筑施工技術課程利用BIM 4D模型進行虛擬建造，對施工過程進行預模擬，包括施工場地的布置、施工現場配合、竣工模型交付等，形象直觀地提供建設相關各方的協調溝通、施工組織模擬、施工進度模擬等。通過BIM施工管理軟件，動態模擬施工階段過程施工工藝，將多種施工及工藝方案的可實施性進行比較，提升學生對施工現場各施工區域的了解，確保施工進度，優化施工方案。

（5）建筑工程計量計價+BIM模型。基于BIM技術的成本控制需建立5D建筑信息模型，即在4D 基礎上集成清單定額等造價信息。利用BIM 5D建筑信息模型，學生在進行虛擬建造的同時又能夠對應施工階段自動生成各施工階段的人工、材料、機械等的需用量，從而建立資源需求量計劃等。同時，根據工程進度，利用5D模型自動計算完成月度工程報量。在施工過程中，及時將材料消耗、機械結算及勞務分包的實際支出進行統計核算，將實際成本、預算成本、合同收入進行三算對比分析，從而有針對性地采取措施，有效實現成本動態分析控制。

4 土建類專業BIM實驗室建設

針對學生實踐動手能力差的問題，高校可以引進BIM中的VR技術，建立虛擬實驗室。基于BIM技術的虛擬實驗室可以與實體實驗室實現虛實的有機結合，同時也可降低實體實驗室的運營成本。針對土建類專業課程設置難以避免的聯系性較差這一缺陷，依托BIM實驗室，學生可以通過BIM技術將所學的專業知識系統地整合起來，從而對專業知識有更全面、更清晰的認識。

BIM實驗室的建設應該充分考慮BIM軟件的選擇。目前國內建筑行業使用較多的BIM軟件有廣聯達軟件、魯班軟件、Bentley軟件、ArchiCAD、清華斯維爾以及浩辰BIM，不同公司的BIM軟件側重點也不同，高校應根據自身專業特色選擇合適的BIM軟件來建設BIM實驗室。

5結論

作為建設領域的一項新技術，BIM是未來建設領域技術應用的大趨勢。高校教學改革的根本目的是提高人才培養質量，作為培養應用型建筑技術人才的土建類專業必須緊跟市場導向，積極開設BIM相關課程，提升學生專業技術能力、為建筑行業輸送合格的新型專業人才，為我國建筑業信息化的健康發展作出貢獻。

參考文獻：

[1]曾文海，付偉明. BIM技術在高校教學中的應用研究[J].黑龍江生態工程職業學院學報，2014（11）.

[2]涂勁松，李瑞霞. 基于BIM技術應用的土木類專業綜合實訓平臺構建[J].合肥學院學報，2015（7）.

[3]劉紅勇，何維濤.普通高等院校BIM實踐教學路徑探索[J].土木建筑工程信息技術，2013（5）.

[4]徐桂明. BIM視野：高職土建專業課改困境的突圍之道[J].常州工程職業技術學院高職研究，2014（1）.