基于協同創新和產教融合模式下的特色教材的研究與實踐
——以《建筑設備工程BIM技術應用》為例

王 松

（河南建筑職業技術學院，河南 鄭州 450000）

基于協同創新和產教融合模式下的特色教材的研究與實踐
——以《建筑設備工程BIM技術應用》為例

王 松

（河南建筑職業技術學院，河南 鄭州 450000）

協同創新和產教融合是深化職業教育教學改革的關鍵，編寫具有這一特色的教材是實現此目標的重要措施。本文著重介紹了《建筑設備工程BIM技術應用》特色教材對豐富建筑設備各專業教學、提高學生興趣起到了很大的作用，通過BIM技術的應用，提升了學生的能力，滿足了社會需求。

建筑設備；BIM；職業教育

1 引言

實現協同創新和深化產教融合，要進行職業教育教學改革。而教材建設是職業教育教學改革的基礎，是教學的重要資源，是教學內容的主要載體。專業優化設置、課程體系建設，都需要通過教材建設來實現。2015年5月國務院辦公廳《關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》（國辦發【2015】36號），把高校創新創業教育改革提升為國家戰略，促進高等教育與科技、經濟、社會發展緊密結合，積累建設創新型國家所需戰略性人力資本。2015年7月為貫徹落實全國職業教育工作會議精神和《國務院關于加快發展現代職業教育的決定》（國發【2014】19號）要求，深化職業教育教學改革，全面提高人才培養質量，突出強調要推進深度產教融合。推進專業教學緊貼技術進步和生產實際，調整課程結構，更新課程內容，深化多種模式的課程改革。同時國家和地方各級政府也在大力推動BIM技術在建筑領域的發展。

我院構架了建筑設備專業群，涵蓋了建筑設備工程技術專業、建筑電氣工程技術專業、給排水工程技術專業、供暖通風與空調工程專業、樓宇智能化技術專業、消防工程技術專業、物業設施管理專業等。由于建筑設備類管道數量多、類型復雜、節點多、施工難度大，教師在進行授課時比較困難，簡單的圖片也難以表達，所以有必要開發一門教材解決以上難題。

同時我院建立了數百臺的云機房，購買安裝了BIM正版軟件，經過數年的培訓努力，擁有各專業BIM培訓講師，這些都為BIM課程的開設奠定了有利的基礎，所以我們和其他院校、百川偉業（天津）建筑科技股份有限公司、浙江東南建筑設計有限公司等單位合作，共同開發了基于實際工程案例的建筑設備工程BIM技術應用、建筑工程BIM技術應用等系列教材。

2 BIM技術的優勢

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是在CAD等技術基礎上發展起來的多維模型信息集成技術，是對建筑工程物理特征和功能特性信息的數字化承載和可視化表達。BIM能夠應用于工程項目的規劃、勘察、設計、施工、運營維護等各個階段，實現建筑全生命周期內各參與方在同一多維建筑信息模型基礎上的數據共享。為項目全過程的方案優化和科學決策提供依據，支持各專業協同工作、項目的虛擬建造和精細化管理，為建筑業的提質增效、節能環保創造條件。如圖1所示為BIM模型與CAD圖紙的比較，表1為BIM主要軟件及其特點。

建筑產業現代化呼喚BIM技術人才的快速成長，因此，將BIM技術融入到高職建筑設備類各專業，培養一批具有創新意識、掌握創新工具的新型工程技術人才，這不僅為教學改革提供了新思路，同時也順應了行業市場需求和發展，經濟新常態為探索BIM技術在教育領域的發展與應用提供了一個很好的契機。

圖1 BIM模型與CAD圖紙的比較

表1 BIM主要軟件及其特點

3 本教材特色

本書使用Revit 2014作為建模軟件，采用項目驅動教學法，以案例做引導，把機電各專業細分為一個個項目進行實施，“以學生為主體，教師為主導”，強調學生人人主動參與項目過程的設計、開發和動手操作，讓學生能夠在獨立完成項目的過程中發現知識，并且解決問題，從而提高動手實踐操作技能。

采用十個項目驅動，分為BIM技術引入、建筑工程模型創建、通風系統工程模型創建、暖通水系統模型創建、建筑給排水模型創建、建筑電氣照明系統模型創建、管線綜合與碰撞檢查、族的基本概念和創建、協同工作、Navisworks功能介紹等，每個部分使用工程圖紙為案例，采用案例驅動教學法，并結合專業課程的介紹，做到建模過程學專業知識，學專業知識同時增強建模能力，這些都有助于培養學生BIM技術綜合應用的能力發展。

在專業建設和課程體系建設上，結合建筑設備類專業特點，構建基于BIM系列教材為基礎，融合專業課程，相互融會貫通，協調發展，分述如下。

3.1 建筑設備與識圖課程+建筑設備工程BIM技術應用

建筑設備類專業多，課程多，建筑設備與識圖作為一門普及課程，學生對本專業之外的知識難以理解，所以將BIM技術應用到建筑設備與識圖課程中，借助三維可視化的模型，更易于理解專業知識，加深對施工圖紙的理解。

3.2 建筑設備類專業理論課程+建筑設備工程BIM技術應用

目前，建筑、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，從而大大增強了學生的綜合實踐能力。

3.3 建筑設備類施工技術課程+建筑設備工程BIM技術應用

建筑設備類施工技術課程的主要任務是使學生熟悉和掌握施工流程和特點，掌握施工各工種之間的技術、施工的工藝原理以及施工組織。借助BIM軟件，建筑設備類施工課程可以在一定程度上實現“教師就是企業的項目經理，學生就是企業的員工”的環境模擬。利用BIM4D模型（形成X、Y、Z三個坐標軸+時間軸的4維模型）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。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。

3.4 安裝工程計量與計價課程+建筑設備工程BIM技術應用

安裝工程計量與計價課程是高職建筑設備類專業的主干課程，主要培養學生給排水、消防、采暖、燃氣、通風空調、刷油絕熱、電氣安裝等工程的識圖、工程量計算、工程量清單計價能力。資源及成本計劃控制是安裝工程計量與計價的重要部分，基于BIM技術的成本控制需建立5D建筑信息模型，也就是在4D基礎上集成清單定額等就是5D，利用BIM5D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 教材解決主要難題

4.1 管線綜合應用和碰撞檢查

不同專業、不同系統之間的錯漏碰缺將嚴重影響到施工進程和成本。一般情況下，CAD二維圖紙往往不能全面反映個體、各專業、各系統之間碰撞的可能，因此我們可以利用BIM的可視化功能進行管線的碰撞檢測，將碰撞點盡早地反饋給設計人員，為實際解決問題提供信息參考，在第一時間盡量減少現場的管線碰撞和返工現象，以最實際的方式體現降本增效，踐行低碳施工的理念。

4.1.1 下圖的碰撞中橙色管道為噴淋管；紅色管道為消火栓管；綠色管道為生活給水管。碰撞原因為管道與風管標高有交叉導致碰撞。如下圖2為管線發生了碰撞，圖3為碰撞解決后。

圖2 管線碰撞

圖3 碰撞解決后

一般來說，如果項目管線復雜，遵循以下原則：

（1）盡量利用梁內空間：梁與梁之間會有一定空隙，一般管線上下翻位置設置于此處以保證管線下方的凈空。

（2）有壓管避讓無壓管：無壓管一般為重力排水管，因為設置了坡度并且無法上下翻，所以在進行管線修改時必須優先考慮無壓管，因此當有壓管和無壓管碰撞時，應首先考慮更改有壓管的標高。

（3）小管徑管道避讓大管徑管道，冷水管避讓熱水管。

4.1.2 圖4存在的問題：1.消火栓管道與風管碰撞，橋架與風管碰撞，且橋架與消火栓位置重疊；2.消火栓管與噴淋管與風管碰撞；3.消火栓管道與梁碰撞。

解決方法如圖5所示：1.橋架往右側移動與消火栓管道并行，消火栓管上翻避讓風管，橋架下翻避讓風管以及上側橋架；2.消火栓管與噴淋管上翻避開風管，橋架分兩部分略微偏移為管道上下翻提供空間，其中一段橋架上翻避開水管；3.降低消火栓管的標高。為了管線的整齊美觀可將各類管線的上下翻進行對齊，并將水管與橋架分別排列避免交叉。

圖4 管線碰撞

圖5 碰撞解決后

4.2 協同工作

BIM的協同工作，不僅有助于專業知識的提高，更有助于培養學生團隊精神，提高協調能力，相互認真負責的態度。協同設計可以提高繪圖效率，隨著建筑功能性要求的增強，需要參與的專業種類也越來越多。在運用BIM技術設計過程中，協同設計更加直觀，降低了專業之間的行業門檻，提高溝通效率。在Revit軟件中按照寫作方式不同可以分為使用工作集協作和使用鏈接協作。

5 結語

綜上所述，開發基于協同創新和產教融合的特色教材，建筑設備工程BIM技術應用教材是人才培養模式的改革的基礎，是建筑施工企業實現跨越式發展對高職建筑設備工程技術各專業提出的必然要求。BIM作為應用于建設領域的一項新技術，是未來建設領域技術應用的大趨勢。作為培養技能型人才、應用型人才的高職建筑設備類專業必須緊跟市場導向，積極開設BIM課程，提升學生專業技術能力、為建筑業輸送合格的專業人才，從而推進我國建筑業信息化的健康發展。

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2017-08-22