基于BIM的三維設計課程群系統研究

孟潔平+周先奇+彭苗

【摘要】本文從建筑行業對BIM技術和人才的需求出發，從課程設置、師資力量、教材配套等方面分析了國內BIM的教學現狀，提出了現有土木工程課程體系的教改路線，建立了BIM的課程體系，以培養出適應市場需求的BIM人才。

【關鍵詞】應用型人才；BIM；土木工程

【基金項目】廈門理工學院教改項目《基于BIM的三維設計課程群系統研究》項目編號：JGY201522；廈門理工學院重點教改項目《后評估時代土木工程專業人才培養方案修改與完善》項目編號：JGZ201606；廈門理工學院教改項目《土木工程專業實踐教學體系研究》項目編號：JGY201639；廈門理工學院教改項目《土木工程專業雙元制培養模式的本土化研究》項目編號：JGY201642。

【中圖分類號】TU8 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2017）13-0014-02

2015年6月6日，隨著住建部《關于推進建筑信息模型應用的指導意見》的印發，表明了在我國轉變經濟發展模式，加快產業調整的過程中，作為國民經濟支柱產業之一的建筑業，生產方式將向建筑工業化轉變，而建筑產業信息化（Building Information Modeling，簡稱BIM）已成為趨勢。而大量BIM人才的稀缺已經成為該技術推廣使用的最大阻力，本文就是以此為背景，根據土木工程專業學生的特點，從學生和社會的需求出發，從提高學生適應能力出發。通過土木工程部分專業課程群內容和重點的改革調整來探討對于BIM應用型人才的培養。

一、人才培養模式現狀與思考

按照“企業調研-崗位群分析-知識結構與能力分析-課程體系及教學環節設計-學校，行業專家，企業技術專家共同論證”的人才培養方案[1]，通過調研研究，發現對于土木工程行業來說，設計方和施工方對于BIM都有一定的需求。

1.設計方對于BIM方面的需求

對于建筑設計方面，Autodesk公司Revit是目前我國建筑業BIM體系中使用最廣泛的軟件之一，可以幫助建筑設計師設計，建造。并且支持碰撞檢測，施工規劃和建造等，幫助設計師與業主，施工方更好的溝通協作。除此之外，Sketchup在市場中，也占有一定比例，主要用于幾何造型。

結構分析軟件主要使用ROBOT，ETABS，STAAD等國外軟件以及PKPM，YJK等國內軟件。可以通過模型建立，對構件進行碰撞檢查，看看有無重疊，沖突現象，再內力組合，結構分析，導出WORD文檔和CAD圖紙。對于鋼結構，還可繼續使用深化設計軟件，目前最有影響力的軟件Xsteel，對鋼結構進行詳細設計，生成材料規格，橫截面，節點類型，材質等所有信息，可直接面向工廠加工零配件，現場組裝即可。減少了原材料浪費，同時節約大量時間，降低了返工率。

2.施工方對于BIM方面的需求

施工方對于BIM的需求主要體現在以施工圖紙或者設計方的BIM模型為依據，進行施工組織設計，施工工藝、進度、安全等方面模擬分析優化工作，同時利用BIM模型進一步進行工程算量，造價預算等成本控制工作[2].目前應用在該專業領域最為廣泛的軟件是廣聯達及魯班。

3.BIM教學現狀方面

目前BIM的教學還未在國內得到廣泛的開展，同時得以開展BIM教學的高校大部分也處于教學改革的初級階段，以我們學校為例，現階段，在BIM的應用推廣方面還存在以下問題：

（1）課程教學問題。關于BIM課程群所涉及的課程大致有：畫法幾何、工程制圖與CAD、建筑結構CAD（PKPM軟件）、鋼結構詳圖設計（TEKLA軟件），同時覆蓋一些其他專業課程。而畫法幾何及工程制圖與CAD主要是將三維圖形通過平立剖的方式轉換為二維圖形，已經越來越無法表示現代復雜的建筑外形，而其他課程安排不合理主要體現在兩個方面：首先土木工程的學生對軟件的需求比較高，在校期間需要學習多種設計繪圖軟件，而軟件之間也存在交叉使用現象，如：CAD和PKPM的銜接出圖、CAD與TEKLA的數據交接等，所以必須根據不同的要求進行穿插式的授課。這就需要對一些課程的培養方案進行調整。[3]其次，學生對于BIM軟件掌握缺乏后續性。對歷年土木工程畢業生進行問卷調查，發現有相當一部分比例的學生在剛畢業前兩年就出現了多次跳槽，根據工作的崗位，需要調整不同軟件的應用。而學生對于軟件的轉換適應情況還有待提高。說明我們目前的課程群還不能形成一個有機整體，還有待加強。

（2）某些軟件缺乏系統的教材和項目實例。因為很多BIM軟件目前只應用于比較高端的建筑，導致實際工程例子較少。同時據調查，能讓師生滿意相關教材并不多。這需要教師理順和充實教學內容，編制立體化教材。

（3）缺少多專業協作的教育平臺，設置相關獨立課程。對于建筑項目的專業板塊劃分，導致建筑，土木工程，電氣給排水等專業相互獨立，以及設計方和施工方的分割，都對于實際工程項目專業配合和工程效率都帶來了巨大的阻力。同時也影響了高校教育方式和質量，是目前高校BIM教改的癥結之一[4]。

二、BIM教學改革規劃

1.形成BIM有機整體的教改路線BIM的培養模式，應該根據高校人才培養計劃，課程調整時需考慮現有課程設置，采用循序漸進的方式，對現有的大綱和考核辦法進行修訂。其中可以采用：交匯課程模式，即在現有課程中植入BIM內容。例如可以在土木工程概論，房屋建筑學，施工技術與組織等課程中植入BIM的相關內容，這種辦法注重BIM在整個工程應用中的作用，有利于學生系統的，清晰的專業知識體系形成；單一課程模式，即增加BIM的相關課程，例如增加BIM導論課程，介紹BIM軟件使用中的基本概念，使學生了解BIM概況，鋼結構設計軟件應用（X-steel），BIM軟件應用基礎（revit）這些實際應用軟件的開設，使得學生通過BIM軟件解決實際工程中遇到的問題，解決了BIM實用性的問題；還有多課聯合模式，即多門課程形成有機整體。對于建筑工程行業來說，工程流程是先設計，再施工，而設計中，先進行建筑設計，再結構分析設計。課程的設置中，通過BIM軟件應用基礎（revit）的學習，使學生直觀獲得建筑信息，從而保持設計到施工各個階段的一致性，建筑結構CAD（PKPM軟件）的學習，可以將建筑信息轉化為結構分析模型，并進行結構分析，解決了結構設計中的問題。而鋼結構設計軟件應用（X-steel軟件）可以將PKPM的計算結果搭建成的鋼結構模型，從而生成構件詳圖和零件詳圖，完成了設計向施工的轉變。以專業知識為基礎，以BIM軟件為工具，將所有的課程應用于畢業設計，構建了以“任務載體”為中心，以設計，施工，生產管理工作流程為線的基于教，學，做一體化的課程體系，同時調動了學生自我學習的積極性。具體改革路線見圖1：

2.針對BIM案例不足，師資匱乏的現象，可以組織專家進行講座以培養教師隊伍。邀請業內理論專家，業內實際工程應用專家，走進高校，為老師舉辦專題講座，傳授BIM的理論知識及工程實際案例；并與BIM軟件公司合作，購買相關軟件，引入專業人員對教師進修操作培訓；組織BIM課題組申請縱向課題，或校企合作共同成立BIM研究中心進行橫向合作，以課題帶動教學，培養教師研究興趣；同時通過與這些專家及軟件公司的互動加上課題組的研究成果，鼓勵教師編寫符合本校專業特色的BIM教材[5]。

3.針對目前設計專業與施工專業軟件不同，同時建筑，土木工程，電氣給排水等專業相互獨立，而在建筑工程項目中各專業相輔相成，互相配合的現象，需要設置多專業合作平臺，打破專業限制，注重聯科學習[4]：面向全校開設專業選修課程，同時組織多專業合作學科競賽，鼓勵各專業同學共同參與到BIM模型的實踐中，以BIM為載體，集成建筑，土木，電氣給排水等專業的數據模型，實現設計與施工的關聯，從而貫穿土建類相關課程，達到一體化綜合訓練的目的。

三、結論

目前BIM在推廣應用中的具體的難點，例如：可供參觀學習的項目較少，學生不能實地考察；BIM知識更新周期短，對教師的要求較高；校企合作對象較少；BIM課程對計算機硬件要求較高，需要電腦高配置，不利于學生課后自行操作等。但是挑戰與機遇共存，結合專業需求，結合高校辦學特點，確定改革培養方案，才能適應企業要求，為學生就業打開新的大門。

參考文獻

[1]陳濤李連波張樂瑩陸廣華.應用型本科院校機械類人才培養模式的探索研究[J].大學教育，2014（12）：114.

[2]何關培.施工企業BIM應用技術路線分析[J].工程管理學報，2014，2：1～5.

[3]楊修何江.基于BIM的廣西高校建筑學專業計算機課程教學探討[J]，教育教學論壇；2013年21期.

[4]陳柯達建筑工程CAD課程向BIM轉型的路徑探討，產業與科技論壇[J]，2017年16卷第17期.

[5]曹建文基于BIM的建筑類專業人才培養改革研究[J]，科教導報，2016年6月（下）.endprint