建筑類高等院校BIM技術的課程設置探討

喻驍 龔賽博 陳裕帆 丁科競 陸槽卿 王昭輝

摘要：建筑信息模型（BIM）作為一種全新的理念正在引起建筑業的廣泛重視。BIM技術采用虛擬的模型和整合的信息平臺去涵蓋一個工程項目從設計到建造直至運營維護的全壽命周期中所有相關信息。隨著BIM技術的認可和推廣，建筑業急需高校順應時代發展，培養出能夠解決工程實際問題的BIM人才。本文針對國內高等院校BIM教育開展問題，在介紹BIM核心技術（計算機軟件）的基礎上，探討建筑類高等院校BIM課程設置方案。

關鍵詞：建筑信息模型（BIM）；可視化；信息技術；高等教育

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）42-0267-03

建筑信息模型（Building Information Modeling，簡稱BIM）技術，是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為基礎，通過三維模型的建立，采用數字仿真信息去模擬建筑物所應具有的真實信息，讓項目建設從過去的無從下手變為清楚可控。BIM技術不僅指建筑設計二維圖紙到三維模型的轉變，也不單純地意味著一定規模的數據庫分析，而是具有以下六個特點的一整套系統：①設計模型三維可視性；②各參建單位對同一項目信息的可操作性；③同一項目、不同參建單位信息的協調性；④項目信息修改的關聯性；⑤項目信息處理的優化性；⑥項目信息在項目全壽命周期的可用性。

面對全球建筑行業逐步推進BIM技術的大勢所趨，不管是建設單位、設計單位還是施工單位，都急需大量掌握BIM技術的專業人才。但是比起企業對BIM技術人才的急需狀態，高校的BIM課程建設卻大大落后了。很多高校對什么是BIM、BIM需要哪些專業軟件做技術支撐都不清楚，更別提開設BIM相關課程了。本文旨在介紹BIM核心技術（計算機軟件）的基礎上，探討建筑類高等院校BIM課程設置方法。

一、BIM軟件的分類及對應專業

一般來說，按功能不同，BIM軟件分為三大類：BIM環境軟件、BIM工具軟件和BIM平臺軟件。BIM環境軟件負責項目相關基礎數據的建立和查詢；BIM工具軟件是能利用BIM環境軟件里的相關數據開展各種工作的應用軟件，是BIM技術的核心；BIM平臺軟件是一個綜合系統，能對各類BIM環境軟件、BIM工具軟件的數據進行有效管理，以使得項目各參建單位之間實現信息共享。

BIM環境軟件里的數據是BIM技術得以開展的基礎，因此BIM環境軟件應針對建設項目建立統一的建模規范和相關文件管理規范。BIM環境軟件目前并沒有統一的專業軟件，大多是企業（一般是業主）根據項目實際情況自主建立。

BIM工具軟件可以分為兩大類。第一類是BIM模型軟件，包括項目方案設計軟件、模型軟件以及能和BIM接口的幾何造型軟件。第二類是應用BIM模型的軟件，包括項目可持續分析、結構分析、機電分析、碰撞檢查、模型檢查、可視化、造價管理、運營管理、項目發布和審核等專業軟件。

BIM平臺軟件著重于各種信息的處理及管理，所以與其說是軟件，不如說是平臺。在網絡技術迅猛發展的今天，BIM平臺的搭建主要考慮單機、局域網LAN和廣域網WAN的信息傳遞及項目各參建方可接觸信息的權限管理。

BIM環境軟件和BIM平臺軟件一般可由計算機專業人員來搭建和處理，而BIM工具軟件作為建設項目全壽命周期各階段都要用到的系列軟件，基本上覆蓋了所有建筑類的子專業。其中針對建筑設計專業，相關的BIM工具軟件有：Revit Architecture、Bentley Architecture、ArchiCAD、Sketchup、Rhino、Form Z、Affinity、Onuma Planning System、Navisworks、Digital Project、CATIA、3DS Max、Artlantis、AccuRender和Lightscape等；針對建筑結構工程專業，相關的BIM工具軟件有：Revit Structural、Bentley Structural、PAAD、Robot、ETABS、STAAD等；針對建筑工程造價及管理專業，相關的BIM工具軟件有：：Innovaya、Solibri、ArchiFM、PKPM-STAT、Onuma Planning System、魯班、廣聯達、斯維爾等；針對建筑給排水和設備工程專業，相關的BIM工具軟件有：Revit MEP、Bentley Mechanical System、TraneTrace，Design Master，IES Virtual Environment、博超電氣、鴻業MEP系列等。

此外，BIM工具軟件中用于核心建模的軟件選擇，基本可以按如下考慮：（1）民用建筑用Autodesk Revit；（2）工廠設計和基礎設施用Bentley；（3）建筑事務所，ArchiCAD、Autodesk Revit、Bentley都可以；（4）完全異形的項目的可以選擇CATIADigital或Project。需要注意的是，業主和其他項目成員的要求，也是確定BIM技術路線時需要考慮的重要因素。

二、高等院校BIM課程的設置探討

高校BIM課程的設置，應根據各院校培養層次和專業設置等基本情況，與學校的人才培養目標、學科特色、課程培養方案保持一致。此外，BIM課程設置還應與BIM技術應用和發展需求相一致。對于大部分建筑類的本科院校，BIM課程按專業可分為四大類：建筑學專業、土木工程專業、工程造價與管理專業、建筑設備工程專業。高校的BIM教學應根據不同年級、不同專業的大學生學習能力和專業知識儲備，進行綜合培訓及分階段、分專業的BIM課程設置。

（一）針對大一學生

對于建筑學、土木工程、工程造價管理和建筑設備工程這四個專業，可以進行統一的基礎課程教學。作為BIM前期先導課程，主要應開設建筑識圖、制圖規范等課程及基礎類的計算機輔助制圖軟件如AutoCAD平臺的操作培訓，讓學生掌握本專業手工及計算機軟件繪圖的規范和基本表達方法，培養學生的空間思維能力，為后期的專業BIM教學打下基礎。

（二）針對大二、大三學生

大二、大三的學生具備一定的識圖、制圖能力和專業知識，可以采取講座、會議、課堂教學和專業軟件實操培訓等方式，讓學生了解BIM的作用、地位和發展，掌握相關BIM專業軟件的操作。由于各專業的專業課程并不相同，不同專業的BIM教學可分開進行。

1.建筑學專業。建筑學專業的學生在該階段有建筑史、建筑構造和建筑設計等專業課程。在專業課程教學中，可以引入BIM技術，利用BIM軟件進行三維模型演示，鼓勵學生在課程設計中使用相關BIM軟件進行設計。建筑學BIM教學或實訓課可以考慮以下兩種軟件：Revit Architecture軟件和ArchiCAD軟件。

2.土木工程專業。土木工程專業BIM課程的開設，應在學生學完房屋建筑學、力學、混凝土結構、土木工程施工等專業課程后陸續開展，可以涉及三維建筑信息模型建立、結構分析和計算、建設工程項目全過程管理等相關BIM技術和專業軟件。通過課堂教學或實訓，讓學生掌握不同專業間的數據交換、結構計算以及從設計到施工全過程管理的BIM技術。對于三維信息模型的建立及結構分析與計算，BIM專業軟件可以考慮以下兩種：Revit Structure軟件和PAAD軟件。

3.工程造價管理專業。工程造價管理專業是融土木工程技術、經濟及管理等多學科交叉的專業，具備多個學科的特點。對于造價管理，可以在學生學完工程計量與計價實務等相關專業課程的基礎上，系統地開展BIM教學。國產品牌軟件和國內各地定額規范的匹配性好，而國外類似軟件幾乎不能直接對接國內的定額。因此，工程造價管理方面的BIM專業軟件，建議選用國產品牌進行教學。國內主流的造價管理軟件有：魯班（基于AutoCAD平臺）、斯維爾（基于AutoCAD平臺）、廣聯達（基于自主平臺）、神機妙算（基于自主平臺）等。這些國產品牌軟件，即便是基于自主平臺算量的軟件如廣聯達、神機妙算等，都和各種建筑設計圖對接良好。多數軟件能直接導入建筑設計文件，免去用戶的二次建模，提高建模效率，減少工程量偏差。

需要注意的是，相關造價和算量軟件都要求學生具備較為全面的專業知識。BIM教育應以《土木工程施工》、《建筑結構》、《平法圖集》等先導課程的知識為基礎，從工程量計算、鋼筋抽樣、清單計價的角度出發，培養學生的BIM專業軟件操作能力。

4.建筑設備工程專業。建筑設備工程涉及的分支專業較多，主要包括建筑給水排水、建筑電氣、建筑設備等專業。在各專業完成了諸如流體力學、泵與風機、傳熱學、電工與電子等課程教學后，可以開設BIM專業軟件實訓課程。通過實訓課程，讓學生掌握使用BIM軟件建模、管線的綜合協同設計、管線碰撞檢測、工程5D管理、虛擬施工等方面的知識和技能。由于涉及的分支專業較多，因此各分支專業對應的BIM專業軟件也很多。國內的水暖電設備和電氣分析軟件品牌有天正、理正、浩辰、鴻業和博超等，國外的品牌有IES Virtual Environment、Design Master 和Trane Trace等。國內軟件廠商對我國相關建筑規范對接較好，價格也相對便宜，不少廠商還對高校提供教學試用版。而國外的相關軟件和我國建筑規范匹配性不太好，價格也較貴，因此，各設備工程分支專業的BIM教育，可以考慮選用國產品牌的BIM專業軟件進行教學或實訓。

（三）針對大四學生

對于各專業大四學生，應側重培養學生綜合應用BIM軟件解決工程實例的能力。該階段，各高校可以開設跨專業的選修課，對于學有余力的學生進行綜合培養。教學或實訓中可以工程案例的形式，引導學生以團隊形式完成從設計、施工到運營管理的全方位BIM技術培訓，培養學生的團隊協作意識。此外，為激發大四學生學習BIM技術的熱情，還可以鼓勵他們參加各種BIM設計競賽、BIM應用競賽以及BIM認證考試。競賽獲獎或通過相關BIM認證考試，對于學生就業，也有很大幫助。

三、結語

BIM技術作為信息時代推動建筑業的新動力，是未來建筑行業的發展趨勢。2015年，住建部出臺的《關于推進建筑信息模型應用的指導意見》（建質函[2015]159號）提出：到2020年年末，以國有資金投資為主的大中型建筑、申報綠色建筑的公共建筑和綠色生態示范小區，應集成應用BIM，且工程項目應用比率要達到90%。作為培養人才的重要基地，高等院校應響應我國政府的號召和建筑業持續改進的要求，承擔起建筑信息模型化改革的重任。建筑類高等院校應開展相關BIM課程，使得學生具備在建筑企業及公共機構中應用、發展、管理及監控建筑信息模型全過程的能力。各高等院校可以根據自己的實際情況，選擇適合本校的BIM課程，優化高校BIM人才培養模式，使高校BIM教育與企業BIM人才需求完美對接。

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