BIM在建筑類(lèi)職業(yè)院校嵌入式教學(xué)中的應(yīng)用探討

呂艷玲

摘要：文章先分析了BIM的特點(diǎn)、核心功能以及BIM在建筑各階段應(yīng)用及上下游應(yīng)用所具備的能力，介紹了如何把BIM嵌入到建筑類(lèi)高職院校相關(guān)教學(xué)體系和課程教學(xué)中，詳細(xì)分析了如何在BIM建模課程、建筑及安裝識(shí)圖課程、計(jì)量與計(jì)價(jià)課程、施工技術(shù)及施工組織類(lèi)課程的教學(xué)中運(yùn)用BIM建模。最后，對(duì)于BIM在建筑類(lèi)高職院嵌入式教學(xué)的實(shí)施提出了建議，通過(guò)完善相關(guān)BIM實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)和相關(guān)的教學(xué)體系和課程標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)技能全面、知識(shí)豐富的教師隊(duì)伍，提高學(xué)生各項(xiàng)技能，以期培養(yǎng)出符合建筑行業(yè)發(fā)展和社會(huì)發(fā)展的復(fù)合型人才。

關(guān)鍵詞：BIM特點(diǎn); 建筑類(lèi)附中業(yè)院校; 核心功能; 嵌入式教學(xué)

BIM 的全稱(chēng)是Building Information Modeling，建筑信息模型，最大的價(jià)值就是建立了一個(gè)擁有海量工程數(shù)據(jù)的3D模型，它以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，以三維模型所形成的數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，不僅體現(xiàn)了各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)師們的專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)理念，而且還包含了從設(shè)計(jì)、施工到竣工使用直至最終拆除的全過(guò)程信息，集成了工程圖形模型、工程數(shù)據(jù)模型以及與工程管理有關(guān)的行為模型，這個(gè)模型從設(shè)計(jì)到交易、施工、運(yùn)維，均可以發(fā)揮重要作用。體現(xiàn)了“模型等于圖紙”“模型高于圖紙”的目標(biāo) ，具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性五大特點(diǎn)，其特點(diǎn)可歸納為：BIM是一個(gè)設(shè)施（建設(shè)項(xiàng)目）物理和功能特性的數(shù)字表達(dá);BIM是一個(gè)共享的知識(shí)資源，是一個(gè)分享有關(guān)這個(gè)設(shè)施的信息，為該設(shè)施從建設(shè)到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的過(guò)程;在項(xiàng)目的不同階段，不同利益相關(guān)方通過(guò)在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自職責(zé)的協(xié)同作業(yè)。

"十二五”規(guī)劃中提出全面提高行業(yè)信息化水平，重點(diǎn)推進(jìn)建筑企業(yè)管理與核心業(yè)務(wù)信息化建設(shè)和專(zhuān)項(xiàng)信息技術(shù)的應(yīng)用。BIM的推廣和應(yīng)用已成為建筑行業(yè)發(fā)展新趨勢(shì)。BIM逐漸應(yīng)用于工程建設(shè)的全過(guò)程，從設(shè)計(jì)、招投標(biāo)、施工、工程竣工等各個(gè)階段。具體應(yīng)用于如施工進(jìn)度、成本、質(zhì)量、安全、施工模擬仿真和綠色施工等。BIM技術(shù)可以使眾多參與單位在同一個(gè)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，從而使建筑工程的項(xiàng)目管理更加便捷、高效，也節(jié)約了資金和成本。因此BIM技術(shù)與項(xiàng)目管理的結(jié)合不僅符合政策的導(dǎo)向，也是建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

作為建筑類(lèi)高職院校，順應(yīng)建筑行業(yè)的發(fā)展，培養(yǎng)出符合行業(yè)發(fā)展和企業(yè)需求的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才是學(xué)校人才培養(yǎng)的目標(biāo)之一，很多院校已相繼開(kāi)設(shè)BIM課程，但目前大多數(shù)院校只局限于學(xué)生會(huì)使用BIM進(jìn)行建模。而其他課程的教學(xué)和BIM建模之間并未建立直接的關(guān)聯(lián)，如何把BIM嵌入到建筑類(lèi)相關(guān)的課程教學(xué)中去，是各院校開(kāi)設(shè)BIM課程后更深一層應(yīng)思考和付諸于實(shí)施的問(wèn)題。

一、BIM在課程體系中的建立和分析

（一）BIM的核心功能分析

由下表分析可得，BIM模型的使用貫穿于工程管理的全過(guò)程，包含了工程設(shè)計(jì)、施工、變更、竣工等全部的信息資料，利用BIM模型可以幫助完成工程的進(jìn)度模擬、施工模擬、材料管理、造價(jià)控制、質(zhì)量安全管理、施工現(xiàn)場(chǎng)布置管理等。

（二）BIM在建筑各階段應(yīng)用及上下游應(yīng)用的能力分析

由BIM的核心功能分析可得：在工程建設(shè)的全過(guò)程使用BIM建模，使工程的建造變得更直觀、簡(jiǎn)單和便捷，達(dá)到高效、精準(zhǔn)及節(jié)約資金的目的，達(dá)到事半功倍的效果。在工程建造的全過(guò)程使用BIM建模，也對(duì)工程管理者的能力提出了更高的要求，即應(yīng)具備：協(xié)同設(shè)計(jì)能力、建模和識(shí)圖能力、工程計(jì)量與計(jì)價(jià)能力、編制施工組織設(shè)計(jì)的能力、招投標(biāo)能力、施工階段的綜合應(yīng)用能力。

（三）根據(jù)BIM的核心功能和在建筑各階段應(yīng)用及上下游的應(yīng)用分析。

BIM在建筑類(lèi)專(zhuān)業(yè)的課程體系中可嵌入教學(xué)的課程分析如下：

二、BIM在相關(guān)課程的具體應(yīng)用分析

（一）BIM建模課程

BIM建模課程是識(shí)圖課、工程計(jì)量與計(jì)價(jià)課程、施工及施工組織等課程的先導(dǎo)課程，課程目標(biāo)是以BIM平臺(tái)為核心，根據(jù)建模標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等完成土建、機(jī)電、鋼構(gòu)、幕墻等各專(zhuān)業(yè)模型，以集成模型為載體，關(guān)聯(lián)施工過(guò)程中的進(jìn)度、合同、成本、質(zhì)量安全、圖紙、物料等信息。而學(xué)生能夠正確地構(gòu)建模型的關(guān)鍵還取決于能否正確地識(shí)讀圖紙，因此，通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生不但熟練地掌握建模的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，能根據(jù)規(guī)范正確地完成模型的構(gòu)建，還能在構(gòu)建模型的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)上存在的缺陷和問(wèn)題。因此BIM建模課程學(xué)生不僅提高了學(xué)生的建模能力，而且進(jìn)一步強(qiáng)化了學(xué)生的識(shí)圖能力。

（二）建筑及安裝識(shí)圖課程

在工程建設(shè)階段，尤其是工程的管理階段，讀懂圖紙是最基本也是最重要的能力之一。通過(guò)對(duì)多家大中型施工企業(yè)的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，60%的企業(yè)表示初出校門(mén)的高職院學(xué)生對(duì)于識(shí)圖的能力欠缺，尤其是看完建筑物各個(gè)方位的圖紙后，設(shè)備安裝的三維立體圖形不能在腦海中很快清晰地構(gòu)造出來(lái)，缺乏空間想象力。教師對(duì)學(xué)生識(shí)圖課程的教學(xué)手段是手繪圖紙、傳統(tǒng)的識(shí)圖或繪制CAD圖紙。但是由于未來(lái)建筑的復(fù)雜化、多樣化、大型化等原因，傳統(tǒng)的平、立、剖面圖的表達(dá)手段已經(jīng)不能讓學(xué)生對(duì)圖紙的內(nèi)容和內(nèi)涵理解得更深入清晰。

在識(shí)圖課引入BIM模型，改變了傳統(tǒng)建筑及安裝識(shí)圖課程的教學(xué)方法及手段，將傳統(tǒng)的二維識(shí)圖改為二維結(jié)合三維識(shí)圖，通過(guò)建模識(shí)圖實(shí)訓(xùn)課程，利用建模軟件將二維的CAD文件轉(zhuǎn)換為三維模型，平面圖結(jié)合三維模型，建立學(xué)生對(duì)建筑物、設(shè)備管道及線(xiàn)路走向的想象能力，不僅提高了學(xué)生的識(shí)圖能力，而且能夠?qū)Ω鲗?zhuān)業(yè)的模型進(jìn)行使用功能描述。同時(shí)，可以結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，引領(lǐng)學(xué)生在一個(gè)虛擬的三維環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)建筑信息模型的三維可視化。用動(dòng)態(tài)交互的方式對(duì)未來(lái)的建筑進(jìn)行身臨其境的全方位的審視，這種教學(xué)效果是傳統(tǒng)的教學(xué)手段和方法所不能達(dá)到的。

（三）計(jì)量與計(jì)價(jià)課程

計(jì)量與計(jì)價(jià)課程可分為：工程算量和工程計(jì)價(jià)，課程的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生從投標(biāo)開(kāi)始到工程結(jié)算的全過(guò)程的工程造價(jià)管理理念，側(cè)重于工程造價(jià)的編制與控制，目前采用的教學(xué)方法仍是利用傳統(tǒng)的二維圖紙進(jìn)行計(jì)算工程量，包括手算和使用算量軟件，這是學(xué)生應(yīng)該掌握的一項(xiàng)重要的技能。BIM模型的建立，也給教師和學(xué)生在造價(jià)的學(xué)習(xí)打開(kāi)了另外一扇窗，學(xué)生在掌握計(jì)價(jià)和算量基本技能的基礎(chǔ)上，利用BIM建好的建筑信息模型，直接讀取工程量，簡(jiǎn)單快捷。并且在其預(yù)算書(shū)中同樣可以查看所有構(gòu)件的計(jì)算公式及位置。不僅可方便地查看工程量與算量軟件計(jì)算的工程量是否一致，而且也可反查構(gòu)件在圖形中的位置，從而實(shí)現(xiàn)圖形和計(jì)算公式的有機(jī)結(jié)合。同時(shí)，把讀取的工程量導(dǎo)入計(jì)價(jià)軟件后，能自動(dòng)匹配出工程量清單，并對(duì)工程量清單進(jìn)行組價(jià)，完成總造價(jià)或招標(biāo)控制價(jià)的計(jì)算，從而使學(xué)生在更高的角度對(duì)造價(jià)有著更深、更直觀的學(xué)習(xí)和掌握。

在造價(jià)類(lèi)課程引入BIM模型，并不是取代傳統(tǒng)的工程量計(jì)算方法，而是進(jìn)一步促進(jìn)了學(xué)生多元化的發(fā)展。學(xué)生不僅要掌握傳統(tǒng)的工程量計(jì)算方法，也要能夠利用BIM模型完成工程造價(jià)的計(jì)算，所以對(duì)于老師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)都提出了更高的要求，學(xué)生可利用相同的學(xué)習(xí)時(shí)間完成更多項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，提高了學(xué)習(xí)效率。通過(guò)課程中不斷地學(xué)習(xí)和強(qiáng)化，提高了學(xué)生的造價(jià)編制能力和學(xué)習(xí)能力。

（四）施工技術(shù)及施工組織類(lèi)課程

可分為兩大類(lèi)，施工技術(shù)類(lèi)課程和施工組織課程，施工技術(shù)類(lèi)課程如建筑工程施工技術(shù)、安裝工程施工技術(shù)等。在施工階段使用BIM技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)：（1）碰撞檢查，減少不必要的返工;（2）虛擬施工，施工各方能夠有效協(xié)同;（3）通過(guò)三維渲染后，達(dá)到宣傳展示的效果;（4）精確控制施工過(guò)程的支出，減少無(wú)謂的浪費(fèi);（5）多種方案對(duì)比，有效管控。對(duì)于施工技術(shù)類(lèi)課程，傳統(tǒng)的教學(xué)方法一般是課堂上講授施工規(guī)范結(jié)合施工視頻及施工現(xiàn)場(chǎng)參觀，學(xué)生接觸的是“點(diǎn)”或“面”的知識(shí)。缺乏對(duì)工程各分部分項(xiàng)工程整體布局，如各分部分項(xiàng)工程的施工順序、安裝高度、是否可以交叉施工等等。如果在課堂上引入已經(jīng)建好的BIM模型，以空調(diào)安裝工程為例，學(xué)生不僅可以直觀地看到各個(gè)設(shè)備、風(fēng)管和水管的安裝高度、精確的位置及采用的安裝方法，包括很多施工上的細(xì)節(jié)，如風(fēng)管支架、設(shè)備支吊架、水管的連接、風(fēng)口和風(fēng)管之間的連接、風(fēng)機(jī)和設(shè)備的連接等。還能夠看到各樓層、各設(shè)備以及各工種之間的關(guān)聯(lián)，通過(guò)虛擬施工，學(xué)生可以了解工程虛擬建造的全過(guò)程，從而分析出更優(yōu)化的施工方案。

在施工組織類(lèi)課程，引入BIM模型，可以把抽象的進(jìn)度計(jì)劃和施工組織方案變得更形象更具針對(duì)性，以集成模型為載體，關(guān)聯(lián)施工過(guò)程中的進(jìn)度、合同、成本、質(zhì)量、安全、圖紙、物料等信息，模擬施工管理人員對(duì)工程進(jìn)行有效決策和精細(xì)管理，從而達(dá)到減少施工變更、縮短工期、控制成本、提升質(zhì)量的目的。把枯燥的課堂講授變成學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，模擬工程施工過(guò)程，借助BIM模型編制更具針對(duì)性的施工方案和施工進(jìn)度，協(xié)同施工各方參與工程管理，不僅提升了教學(xué)效果，也為學(xué)生未來(lái)的工作打下基礎(chǔ)。

三、嵌入式教學(xué)中應(yīng)用BIM的幾點(diǎn)建議

（一）完善相關(guān)BIM實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)

傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)方式，已不利于學(xué)生和教師在BIM相關(guān)課程的學(xué)習(xí)和實(shí)訓(xùn)，也不利于學(xué)生完成上述課程的學(xué)習(xí)與拓展。因此，達(dá)到上述的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)與否，與之配套的實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)尤為重要。實(shí)訓(xùn)室建設(shè)除了必要的與BIM相關(guān)軟件和硬件之外，建議建立BIM虛擬仿真實(shí)訓(xùn)中心，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的核心技術(shù)是交互技術(shù)，親身經(jīng)歷、親自感受比空洞抽象的說(shuō)教更具有說(shuō)服力，營(yíng)造“自主學(xué)習(xí)”的環(huán)境，由傳統(tǒng)的“以教促學(xué)”的學(xué)習(xí)方式取代為學(xué)習(xí)者通過(guò)自身與信息環(huán)境的相互作用來(lái)得到知識(shí)、技能的新型學(xué)習(xí)方式。構(gòu)建儀器設(shè)備先進(jìn)、資源共享開(kāi)放服務(wù)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)境，實(shí)訓(xùn)室除了在保證完成教學(xué)任務(wù)的前提下，還能積極開(kāi)展教學(xué)改革、研究服務(wù)、對(duì)外培訓(xùn)工作，充分發(fā)揮學(xué)術(shù)、技術(shù)優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)活力。對(duì)于實(shí)訓(xùn)課程設(shè)置專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使實(shí)訓(xùn)室人性化、多功能化。

（二）完善相關(guān)的教學(xué)體系和課程標(biāo)準(zhǔn)

在教學(xué)中全面推廣與使用BIM技術(shù)，涉及到眾多門(mén)類(lèi)課程，因此需要對(duì)原有課程體系和課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行完善和修訂。如增加BIM建模類(lèi)課程，修改原有課程如建筑及安裝識(shí)圖課程、計(jì)量與計(jì)價(jià)課程、施工技術(shù)及施工組織類(lèi)課程的課程標(biāo)準(zhǔn)。課程標(biāo)準(zhǔn)中的參考學(xué)時(shí)、課程目標(biāo)、設(shè)計(jì)思路、課程內(nèi)容、考核要求、教學(xué)條件、實(shí)施建議等均應(yīng)做出調(diào)整。嵌入BIM技術(shù)教學(xué)的課程體系和課程標(biāo)準(zhǔn)，更符合建筑類(lèi)高職院應(yīng)用技術(shù)型的人才培養(yǎng)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為本，知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高協(xié)調(diào)發(fā)展的教育理念和以能力培養(yǎng)為核心的教學(xué)觀念，形成有利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的教學(xué)體系。

（三）建設(shè)一支技能全面、知識(shí)豐富的教師隊(duì)伍

BIM在教學(xué)中的全面推廣使用，需要一支技能全面、不斷學(xué)習(xí)的教師隊(duì)伍。對(duì)于新技術(shù)新方法的使用，學(xué)校要走在行業(yè)的前面，作為一線(xiàn)的教師，有義務(wù)承擔(dān)新技術(shù)、新工藝的傳播責(zé)任，這也要求教師不斷地學(xué)習(xí)和進(jìn)步，緊跟時(shí)代的步伐。教師應(yīng)率先學(xué)習(xí)建筑行業(yè)新技術(shù)新工藝，及時(shí)將行業(yè)新技術(shù)新工藝補(bǔ)充到課堂教學(xué)中。BIM在教學(xué)中的全面推廣，對(duì)教師提出了更高的要求，首先要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)方法，其次是更新自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)，即BIM技術(shù)的全面學(xué)習(xí)，探索如何在相關(guān)課程中引入BIM模型，采用行之有效的教學(xué)方法，達(dá)到與之前相比事半功倍的教學(xué)效果。

嶄新的技術(shù)會(huì)帶來(lái)嶄新的教育思維，BIM技術(shù)將給建筑類(lèi)高職院校的教學(xué)模式和教學(xué)體系帶來(lái)一系列的重大改變。在課程體系中全面引入BIM， 完善課程體系和課程標(biāo)準(zhǔn)，逐步完成相關(guān)配套實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)，加強(qiáng)教師隊(duì)伍的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，以BIM建模課為基礎(chǔ)，建設(shè)項(xiàng)目全過(guò)程模擬為特點(diǎn)，提高學(xué)生協(xié)同設(shè)計(jì)能力、建模及識(shí)圖能力、計(jì)量計(jì)價(jià)能力、施工技術(shù)能力、施工組織設(shè)計(jì)能力、招投標(biāo)能力、施工階段綜合應(yīng)用能力等，提高學(xué)生各項(xiàng)技能，培養(yǎng)出既符合建筑行業(yè)發(fā)展又符合社會(huì)發(fā)展的復(fù)合型人才。

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