基于BIM技術(shù)的土木工程專業(yè)課程體系改革

孫 偉

青島黃海學(xué)院建筑工程學(xué)院（266555）

0 前言

BIM技術(shù)是建筑業(yè)的革命性技術(shù)，具有模擬性、可視性、優(yōu)化性的特征，能夠同參數(shù)模型實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目信息的有機(jī)整合。BIM技術(shù)便于處理各種建筑信息，能為多方建筑主體提供合作的基礎(chǔ)，提高生產(chǎn)效率，降低建設(shè)成本。BIM技術(shù)經(jīng)過技術(shù)不斷更新，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)不斷完善，已成為建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢，對建筑業(yè)具有深遠(yuǎn)的影響。2008年國務(wù)院及各省自治區(qū)直轄市頻繁頒發(fā)關(guān)于工程建設(shè)項(xiàng)目要求應(yīng)用BIM技術(shù)的文件。面對日益增長的BIM技術(shù)人才需求，BIM技術(shù)人才缺乏問題日益凸顯，建筑專業(yè)成為BIM技術(shù)人才培養(yǎng)的重要陣地，土木工程專業(yè)畢業(yè)生掌握BIM技術(shù)成為專業(yè)的必然要求。傳統(tǒng)人才培養(yǎng)方式是建筑信息化板塊中的薄弱環(huán)節(jié)，將BIM技術(shù)與土木工程專業(yè)有機(jī)整合，是高校土木工程專業(yè)需要重點(diǎn)考慮的問題。高校土木工程專業(yè)應(yīng)將BIM技術(shù)融入教學(xué)改革中，提升專業(yè)人才素質(zhì)。

1 土木工程專業(yè)課程現(xiàn)狀

土木工程專業(yè)是知識面廣、技術(shù)性強(qiáng)的專業(yè)，知識體系包含房屋建筑等所有領(lǐng)域。傳統(tǒng)土木工程專業(yè)人才培養(yǎng)面臨建筑市場的人才標(biāo)準(zhǔn)的限制，使得大多數(shù)高校人才培養(yǎng)難以達(dá)到用人單位要求[1]。

建筑業(yè)高速發(fā)展，學(xué)生人數(shù)增加，為教學(xué)帶來巨大壓力。建筑業(yè)技術(shù)不斷革新，要求投入大規(guī)模的實(shí)訓(xùn)場地，學(xué)校面臨巨大的投資壓力。土木工程專業(yè)施工環(huán)境復(fù)雜多變，建設(shè)周期長，導(dǎo)致學(xué)生在課程學(xué)習(xí)時存在理論與實(shí)踐脫節(jié)。可容納學(xué)生畢業(yè)實(shí)習(xí)的企業(yè)接收學(xué)生困難，實(shí)習(xí)難度降低。

目前國內(nèi)眾多高校使用BIM技術(shù)開展建筑類專業(yè)教學(xué)，但是土木工程專業(yè)現(xiàn)行培養(yǎng)計劃中未明確包含BIM技術(shù)教學(xué)內(nèi)容，在四年級下學(xué)期開設(shè)選修課土木工程軟件簡介，課程核心內(nèi)容中BIM技術(shù)非教學(xué)重點(diǎn)。混凝土結(jié)構(gòu)基本原理課程設(shè)計要求學(xué)生獨(dú)立完成樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計，房屋建筑學(xué)課程要求按課程設(shè)計方案完成結(jié)構(gòu)設(shè)計，使土木工程施工等課程內(nèi)容得到綜合運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)貫穿式專業(yè)教學(xué)，但仍采用傳統(tǒng)二維手繪方式，與三維BIM技術(shù)有一定差距。

2 土木工程專業(yè)課程教學(xué)改革思路

土木工程專業(yè)教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，是土木工程專業(yè)教學(xué)體系優(yōu)化的目標(biāo)。高校優(yōu)化設(shè)計土木工程專業(yè)教學(xué)體系，應(yīng)以培養(yǎng)實(shí)踐能力為基礎(chǔ)，對專業(yè)課程整合設(shè)計，使教學(xué)體系理論與實(shí)踐相結(jié)合。

BIM技術(shù)能用于模型的創(chuàng)建，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的全方位傳輸，是二維向三維建造方式的轉(zhuǎn)變。需要弄清土木建筑領(lǐng)域與BIM技術(shù)的關(guān)系，在項(xiàng)目準(zhǔn)備策劃時期，應(yīng)將BIM技術(shù)優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用到建筑學(xué)專業(yè)教學(xué)中。在項(xiàng)目實(shí)施時期，應(yīng)將BIM技術(shù)應(yīng)用到土木工程專業(yè)施工預(yù)演，并貫穿于工程項(xiàng)目始終[2]。

弄清關(guān)系后優(yōu)化教學(xué)體系思路更加明確。優(yōu)化設(shè)計專業(yè)教學(xué)體系，要符合人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)學(xué)生的理論素養(yǎng)與實(shí)踐能力，實(shí)踐與理論課程要按比例確定，將BIM技術(shù)與教學(xué)設(shè)計結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識BIM技術(shù)，學(xué)會建模，結(jié)合實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容對理論教學(xué)進(jìn)行設(shè)計，推動理論教學(xué)順利開展。

培養(yǎng)計劃以BIM模型為主線，讓土木工程專業(yè)學(xué)生主動適應(yīng)建筑工業(yè)化需求，實(shí)現(xiàn)課程建筑模型、施工模型有效銜接。本科一年級第二學(xué)期，土木工程制圖課程原本以傳統(tǒng)二維CAD為教學(xué)重點(diǎn)，無法滿足學(xué)生開展建筑模型訓(xùn)練需求，在畢業(yè)生調(diào)查反饋意見后提前到一年級開課，課程以BIM三維建筑模型為主，同時保留二維CAD教學(xué)內(nèi)容。

3 土木工程專業(yè)課程教學(xué)體系改革方案

3.1 課程體系設(shè)置

高校要結(jié)合專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，對土木工程專業(yè)課程進(jìn)行確定，增加實(shí)踐課比例，通過優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。由于人才匱乏，對BIM技術(shù)推廣造成阻礙，高校必須重視BIM技術(shù)的開發(fā)建設(shè)。

課程教學(xué)中融入BIM技術(shù)的方法是將其融入多門課程，結(jié)合學(xué)生實(shí)際設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生的操作能力。BIM軟件是系列相關(guān)軟件總稱，涉及綠色建筑分析、設(shè)備分析、項(xiàng)目管理等多種內(nèi)容，通過分析綠色建筑，對斯維爾日照分析軟件進(jìn)行應(yīng)用，將軟件應(yīng)用于居住小區(qū)規(guī)劃設(shè)計等課程教學(xué)中，增強(qiáng)課程教學(xué)的有效性。建筑學(xué)專業(yè)將建筑通風(fēng)等軟件應(yīng)用到教學(xué)中，學(xué)生通過一次建模練習(xí)學(xué)會多種模擬[3]。

BIM技術(shù)的市場份額不斷擴(kuò)大，如將BIM技術(shù)應(yīng)用到測量行業(yè)，可減少工作人員，測量精確性更高。土木工程專業(yè)要及時調(diào)整實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，將學(xué)生培養(yǎng)成為社會緊缺的BIM技術(shù)應(yīng)用人才。高校也可將BIM技術(shù)設(shè)立成獨(dú)立設(shè)課，將BIM技術(shù)與畢業(yè)設(shè)計結(jié)合，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐融會貫通，選出優(yōu)秀的BIM技術(shù)的畢業(yè)設(shè)計作品，提高學(xué)生的職業(yè)能力。

3.2 將BIM融入課程教學(xué)

BIM可視化信息技術(shù)包括3D、4D、5D。3D通過三維方式實(shí)現(xiàn)建筑三維可視化，3D模型可直接轉(zhuǎn)換為2D圖紙打印。4D技術(shù)增加了時間維度。5D增加成本維度，進(jìn)行建筑工程的預(yù)算管理。

高校在一年級開設(shè)基礎(chǔ)的BIM技術(shù)建模課程，講授BIM技術(shù)相關(guān)軟件操作方法，使學(xué)生理解工程制圖的理論知識，在四年級以項(xiàng)目教學(xué)為主開設(shè)BIM技術(shù)管理課程，讓學(xué)生利用BIM技術(shù)整合所學(xué)專業(yè)知識。將BIM技術(shù)融入到學(xué)科課程中，將相關(guān)課程安排BIM技術(shù)教學(xué)內(nèi)容，各專業(yè)課教學(xué)從BIM系統(tǒng)中獲取信息，可提高教學(xué)效率，BIM綜合實(shí)訓(xùn)中對案例項(xiàng)目進(jìn)行BIM技術(shù)應(yīng)用模擬。

BIM畢業(yè)設(shè)計以團(tuán)隊(duì)方式進(jìn)行，成員分工協(xié)作，完成項(xiàng)目的BIM技術(shù)應(yīng)用。學(xué)生可以在2D設(shè)計基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)BIM建模，實(shí)現(xiàn)圖紙會審模擬、施工模擬、成本分析等。將BIM技術(shù)應(yīng)用于大學(xué)生科技創(chuàng)新，可促進(jìn)學(xué)生動手操作，通過參加國家各級BIM競賽培訓(xùn)活動，極大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

理論課教學(xué)體系需要結(jié)合建筑行業(yè)發(fā)展態(tài)勢。設(shè)計理論課目的是為實(shí)踐課提供理論性指導(dǎo)，高校應(yīng)在土木工程專業(yè)中增設(shè)BIM課程，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的整合。