應用型本科土木工程BIM模塊構建與實踐

王靜文 王偉

摘 要：應用型本科土木工程專業人才培養一直存在理論與實踐教學對立的問題，在原有專業課程體系上新增BIM模塊是實現二者統一兼顧的有效途徑。文章從BIM技術與土木專業知識交叉節點入手，結合當地人才需求，從培養目標、課程體系、培養途徑等方面構建了BIM模塊。該模塊在對BIM技術本身進行教學的同時更將BIM作為理論知識與工程實踐銜接的平臺，有助于學生學以致用，盡早完成職業定位，同時也為人才培養與地區行業需求的對接提供保障。

關鍵詞：BIM；課程模塊；應用型本科；土木工程

中圖分類號：G648.4 文獻標識碼：A 文章編號：2096-000X（2018）20-0060-04

Abstract： The conflict between theory and practice is one of the most obvious problems in applied talents training in civil engineering， and adding BIM module on top of the original curriculum system is an effective way to achieve both of them. The article starts with the intersection of BIM technology and civil engineering knowledge， and combines the needs of local talents to construct BIM modules from the aspects of training objectives， curriculum system and training methods. While teaching BIM technology itself， this module will also use BIM as a platform for linking theoretical knowledge with engineering practice， which will help students to apply what they have learned and complete their career orientation as soon as possible. At the same time， it also provides protection for the connection between talent cultivation and regional industry needs.

Keywords： BIM； curriculum module； application-oriented university； civil engineering

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是一項創建并利用數字模型對項目進行設計、建造及運營管理的技術。現今國內BIM概念已經從最初引入時的一種三維建筑設計工具演變成為了一種工程方法，即除強調三維參數化設計的功能外，更強調全建筑生命周期管理。BIM的應用實現了對建筑生產全過程、全要素的管理，使傳統的人、料、機等的使用效率獲得質的飛躍的同時合理節約成本并減少風險，其作為一種全新的工程信息化協同管理模式，已經掀起了工程建設行業的又一次產業革命[1]。

伴隨著建筑業新一輪變革，土木專業教育領域也產生了對傳統工科升級的需求。教育部《教育信息化十年發展規劃（2011-2020年）》中提出：“加快職業教育信息化建設，支撐高素質技能型人才培養”[2]。2017年教育部《關于推進新工科研究與實踐項目的通知》的發布更是讓“新工科”的建設成為熱點。與傳統工科相比，“新工科”更強調學科的實用性、交叉性與綜合性。所以，BIM技術作為建筑行業信息化革新的支撐技術，不僅應該被應用到各類工程項目當中，更要成為建筑信息化、教育信息化大趨勢下土木工程新型人才的核心競爭力。

盡管BIM技術在建設項目中應用案例不斷增加，建筑行業卻面臨著BIM人才缺乏的尷尬，但另一方面，高校BIM技術教學效果卻始終不盡如人意，主要原因為僅僅以某種軟件或某門專業課程為依托的BIM教學形式未能體現BIM全建筑生命周期管理與多方協同設計的精髓。高校缺乏完善的BIM教學計劃，學生知識體系結構分散，“大局觀”意識薄弱，對BIM優勢的理解只能停留到三維建模、出圖及碰撞檢查的層面，自然無法滿足行業對BIM人才的要求。BIM模塊的構建對BIM技術的應用推廣、人才質量的提升、地區行業需求與人才培養對接以及提升應用型本科土木工程專業教學質量等方面有重要的現實意義。

一、應用型本科土木工程專業教學現存問題

應用型本科土木工程專業人才培養依舊處于行業教育序列中的“中間地帶”，即論生源情況與理論知識水平遠不及傳統老牌綜合性研究大學，論終端操作能力與熟練程度與同類高職院校相比也不具備明顯優勢，其教學中存在的主要問題如下：

（一）課程體系理論與實踐對立

由于應用型本科院校大都是由地方院校經整改、合并而來，所以大都沿用傳統院校以學科為中心的培養模式。這些院校為了“體現”應用型本科的內涵往往片面的增加人才培養方案中實踐環節所占的學分比例，削減理論課課時占比，致使理論知識教學與實踐教學環節相對立，實踐與理論顧此失彼。而在具體課程教學時依舊盲目要求知識的深度，忽略強調知識的應用性，導致理論與實踐嚴重脫節。

（二）實踐教學流于形式

實踐教學環節是應用型高校最為重視的一個部分，各高校對于其所占課時比例也都提出了較高的要求，但這樣的方法實質上并不能保證教學效果。因為應用能力的培養難以在方法上突破，所以出現了利用無關課程充占實踐學分的情況，如社科類課程、軍訓等。就算是具體到與專業相關的實踐課程時，教學實驗、課程設計、畢業論文依舊是學分構成主體，真正深入一線的為解決實際工程問題而開展的教學活動少之又少。最后，即使是真正開展與實際生產直接掛鉤的實習實訓，也會因為工程項目周期長、施工環節與教學進度協調難、實踐方式以參觀為主、以實習報告為主的實習效果評價手段單一等原因使學生無法實質參與項目建造過程，更無法享有足夠的創新空間，如讓其參與新工法的編制及實施等。可見，應用型本科實踐教學模式亟待改善。

（三）計算機輔助設計技能不足

因為奉行以學科為中心的培養模式，所以高校往往集中精力培養學生的“手算”能力而弱化“電算”技能的培養，取而代之的是過多強調CAD的熟練使用。學生掌握的計算機輔助設計技能不足，導致工作后上手難、溝通協調能力差，失去了在行業中應有的競爭優勢。

二、BIM模塊構建

（一）人才需求與培養目標

應用型本科人才定位在本地行業，用人單位是對人才質量最具有發言權的評價主體。為了更好的以用人單位視角探究土木行業人才能力需求狀況，通過收集研究數據及對畢業生就業相對集中的數家本地建筑行業用人單位的走訪發現，在專業技能領域，畢業生具備的相關資格證書情況與畢業生對相關規范、標準的熟悉程度是最能直接反應其職業能力的兩個方面，同時也是用人單位最為看重的能力方面。土木行業專業技術人員一向實行嚴格的準入機制，所以準入類職業資格證需求情況能從很大程度上反映市場人才需求狀況。BIM模塊的構建便是以此為參考，在專業核心知識的基礎上擺脫以學科知識為中心的培養模式而轉向以能力為導向的教學模式；強調基礎知識的適度教學，即以相關規范、標準為指導，本著必須、夠用的原則進行教學，不必深入掌握理論的來龍去脈；結合設計建造過程及思維習慣，增加對規范、標準的學習內容；促進學生掌握建筑領域前沿技術BIM的同時將知識與實踐融會貫通，成為理論知識與實踐能力兼具的專業人才。

（二）BIM與專業知識的交叉

《高等學校土木工程指導性專業規范》將土木工程專業的核心知識劃分為六個知識領域，并強調學生只要掌握了這些領域的核心知識及其運用方法，就具備了從事工程的理論分析、設計、規劃、建造、維護保養和管理等方面工作的基礎[3]。在此基礎上，結合BIM在建筑生命周期各階段的作用，于表1列出BIM技術與各核心知識領域的交叉節點。可以看出，BIM技術在各知識領域中均有體現，可見，BIM的教學絕不可能僅僅通過一門或幾門課程或者某款特定的軟件的教學就能大功告成。BIM是一種貫穿建筑全生命周期的管理方法，落實到教學上也應該是與各知識領域交叉繼而融合的。

（三）模塊課程體系

2017年本校與某BIM軟件供應商達成校企合作并成立BIM實訓室，經過與用人單位以及當地政府相關部門的多方協作，在原有建筑工程課程體系的基礎上新增了BIM課程模塊，模塊體系及主要內容如圖1所示。該模塊下設計算機輔助設計工具、設計與分析、施工與管理、BIM綜合實訓四個子模塊。學生第一、二年以公共基礎課與專業基礎課學習為主，教學活動以校方為主導，此間強調基礎知識適度教學，著重培養專業知識的廣度而非深度，同時引入BIM概論課程；第三年開始以專業課與BIM模塊課程為主，由淺入深模擬建筑設計與建造過程，教學活動由校方與校企合作企業共同主導，主要表現形式為教師負責專業課程教學并赴企業培訓BIM技能，企業工程師擔任軟件操作顧問，雙方共同協助學生完成面向實際項目的BIM模塊教學；第四年以BIM綜合實訓為主，由校方與企業共同負責學生頂崗實習，安排專人帶教。

與專業核心知識領域當中“計算機應用技術”不同的是，計算機輔助設計工具作為一個獨立的BIM子模塊，強調的是培養學生應用BIM核心建模軟件翻模、建模的能力。該模塊下設三個板塊：土木工程CAD板塊重點培養學生的讀圖、制圖能力；PKPM建模板塊主要訓練學生應用市場占有率較高的PKPM軟件進行建模及部分參數設置；REVIT建模板塊意在讓學生直接在BIM平臺上表達設計意圖，具體內容為翻建各專業BIM模型。以上兩個板塊互融共通，目標是建模，本質是指引學生完成從圖紙到模型再到現場的多重切換，達到市場對BIM人才職業能力的最低要求。事實上BIM方案提供商遠不止以上幾種，故設置BIM平臺接口模塊以訓練學生在BIM平臺上進行多專業模型集成的能力，讓學生不論在何種設計環境都能做到游刃有余。

設計與分析模塊由三大板塊組成：三維教學模型庫是以建筑工程專業為框架的專供教師對模型分類檢索的教學工具，教師通過這種對BIM模型操作的可視化特性的利用可以將傳統的講授式教學轉化為三維模型+建筑信息的立體化教學，教學過程直觀，提升了課堂效率。結構設計與分析板塊是在設計理論的基礎上對已建好結構模型的深化，學生將在這一板塊學習荷載輸入與校核、內力分析計算及結果顯示、環境影響分析等操作；施工圖板塊是在已完善的建筑信息模型的基礎上利用BIM的模型信息關聯性和出圖性進行施工圖繪制，該板塊下設標準設計圖集導讀、規范導讀等課程，以讓學生不僅會出圖，而且懂審圖，大大縮短未來崗位適應時間。

施工與管理模塊在課程資源的整合與利用方面進行了諸多的探索和創新，課程設置盡最大可能與施工流程對應，職業能力培養主要面向施工單位。該模塊由施工技術、施工管理與施工組織設計三大板塊構成。施工技術板塊主要訓練學生利用BIM平臺進行工程虛擬仿真與漫游，在此基礎上強化工程深化設計與碰撞檢查等操作；施工組織設計強調基于BIM平臺的對施工活動的科學管理；施工管理主要利用4D、5D信息模型進行成本、質量、進度、安全管理。

在以上三個模塊的基礎上，還設立了BIM綜合實訓模塊，該模塊著重培訓學生項目建造階段全過程管理的理論及信息化管理技術的整體理解和應用能力，意在增強學生的“全局觀”意識，重點培養項目建造全過程模型信息的傳遞和應用能力，是前述三個模塊的有機整合。經過BIM綜合實訓，學生可以逐步熟悉項目的設計、建造與管理各個階段的工作流程，整個實訓過程與崗位需求實時對接。經BIM模塊教學選拔的學生多次代表學校參加全國性的BIM大賽并取得不錯的成績。圖2、圖3分別為某住宅樓總體模型及管線綜合設計（學生作品）。

三、BIM模塊構建的意義

（一）為地區行業轉型升級提供人才保障

內蒙古地區BIM技術普及相對滯后，目前尚無針對BIM制定的地方標準，BIM的應用價值暫時也只體現在投標方案表現、碰撞檢查、施工方案交底等環節中，可謂是“大材小用”。究其原因在于人才缺乏——絕大多數畢業生對BIM知之甚少。通過培養學生對多款市場占有率較高的核心建模軟件及第三方效率軟件的操作使學生了解BIM技術人員的基本工作內容與流程，扭轉地區BIM人才短缺現狀。

（二）引導學生學以致用，盡早完成職業定位

BIM模塊不僅培養學生軟件的操作，還利用BIM平臺提升學生對設計、建造理論的理解，拓寬實習途徑并充實實訓內容，同時更注重在多方協同設計的過程中培養學生的溝通、協調能力及“大局觀”意識。BIM模塊的設立能讓學生在校時便能對行業分工有清晰、準確的認識，對未來工作內容有足夠充分的了解，有助于其制定合理的職業生涯規劃。

（三）促進高校制定主動迎合當地需求的人才培養方案，

完善應用型本科內涵

BIM模塊使得理論知識教學與實踐能力培養不再由于教學形式的局限而對立，專業課的課堂授課效率得以提高，教師在教學過程中也更容易把握理論知識的深度，有利于理論與實踐的有機融合。BIM模塊是教學緊跟行業動態的成果，其構建有益于教師從全局角度出發訂立能夠主動迎合當地建筑市場需求的人才培養方案，真正實現人才培養與地區行業需求的精準對接。BIM模塊在對BIM技術本身進行教學的同時更將BIM作為理論知識與工程實踐銜接的平臺，強調專業知識的應用性、實踐性，并緊跟行業發展趨勢，有效增加了人才的可雇傭性，使得應用型人才既有足夠的理論基礎和專業素養，又能夠主動將理論聯系實際，成為顯著區別于傳統本科人才與高職人才的一種人才類型。

四、結束語

BIM作為工程建設行業前沿的全生命周期管理技術正在掀起最重要的一次產業革命。應用型本科土木專業人才培養應當緊抓新技術和新產業發展的機遇，主動發展新興前沿學科、調整人才培養模式。BIM模塊的構建可以讓學生在完成技術本身學習的同時以BIM助力專業知識的深化理解，將BIM作為理論知識與工程實踐銜接的平臺，有助于應用型本科土木工程專業教學質量的提升，是推進教育信息化進程中的一次有意義的嘗試。今后，本校將在實踐與反饋中持續完善BIM模塊，為地區行業發展提供充足的人才后備力量。

參考文獻：

[1]姜曦，王君峰.BIM導論[M].北京：清華大大學出版社，2017：1-75.

[2]中華人民共和國教育部.教育信息化十年發展規劃（2011-2020年）[Z].2012-03-13.

[3]高等學校土木工程學科專業指導委員會.高等學校土木工程本科指導性專業規范[M].北京：中國建筑工業出版社，2011：1-84.

[4]繆盾，李燕，陸克祥.“建用”結合的BIM應用實踐教學改革研究[J]].高教學刊，2018（04）：131-133.

[5]張儲君，劉洋.應用型本科土木工程實踐教學模塊式設計探討[J].高教學刊，2017（11）：122-123.

[6]高云莉，王楠楠，姜蕾，等.基于BIM的工程管理專業培養體系研究[J].高教學刊，2015（17）：36-37+39.