BIM技術在建筑類專業教學改革中的應用研究

張啟照，張景威，焦艷菲

(1.鄭州財經學院 土木工程學院，河南 鄭州 450044；2.鄭州辰維科技股份有限公司，河南 鄭州 450001；3.河南建筑職業技術學院，河南 鄭州 450064)

0 前 言

BIM技術是通過數字化手段建立虛擬建筑，是最先進的三維數字模型，有助于建筑師對整個工程項目進行設計、施工、運維管理。2018年，各地政策出臺指導意見，推動BIM技術進一步應用、普及。隨著BIM技術的發展，21世紀必是“BIM時代”，對高校既是挑戰更是機遇。跟上時代的潮流，培養社會所需的BIM技術人才，提高學校知名度，增強學生的社會競爭力，各高校有必要對現行的教學模式進行改革，依托現有專業體系合理增設相應的BIM技術課程在高校教學中，正符合社會對BIM人才匱乏與需求，高校作為BIM技術人才培養的前沿，理應順應時代潮流，為社會培養BIM人才做出貢獻。但目前BIM技術人才匱乏是阻礙建筑行業發展的原因之一，作為培養建筑生產一線高技能人才的高校，是解決BIM技術人才短缺問題的源頭，建筑類專業如何加快BIM技術課程的教學改革和建設，已經刻不容緩。本文主要從以下幾個方面來探討BIM技術在建筑類專業的教學改革和建設。

1 BIM課程教學目標方面的改革

1)將BIM課程與建筑專業的教學目標相結合，引入BIM的定義和內容，通過該課程的學習，了解BIM在建筑行業的發展趨勢、應用以及BIM技術在工程項目中的重要性。

2)熟悉BIM技術在建筑設計中的應用，3D建模；掌握BIM技術在建筑施工、管理過程中的應用，包括通過BIM建模如何實現虛擬施工和模擬工程管理，以及如何進行空間沖突上的管理、進度管理和成本管理等。

3)熟悉BIM技術軟件的使用，Revit、ArchiCAD等。

4)通過該課程的學習，加強對工程項目周期過程、管理任務的理解，能更好地理解技術和經濟，以及管理等方面的知識。

5)通過該課程的學習，會用BIM技術完成課程大作業、跨專業畢業設計，以此來提高BIM技術的綜合知識以及應用能力、解決問題能力、協同工作能力，提高學生社會競爭力。

2 BIM課程設置內容方面的改革

結合建筑類專業培養目標、建筑信息化發展的需求，在課程設置內容上進行適當的刪減、調整、融合，在最大程度上為BIM課程的開展提供有效的條件。通過BIM技術課程的學習，讓學生了解結構設計原理、熟悉理論知識原理、會識讀施工圖、熟悉建筑施工技術、組織設計，掌握BIM技術課程理論知識的系統性、學科性，強化對學生BIM技術的實際應用能力的培養[1]。提高學生對專業知識的認知，并在最大程度上提高學生對BIM技術在建筑信息化時代所帶來的數字化認知，以此能達到適應工程實際的需要。

把BIM課程設置成選修課還是必修課，要慎重考慮。原則上是，對在現有的專業課程中植入BIM知識的內容，不改變原課程是選修課或必修課的性質。對新開設的獨立BIM技術課程，要突出培養學生應用的能力，特別是BIM軟件的應用，或設計類的相關課程，應該設置成選修課。

3 BIM課程的教學方法、手段方面的改革

采取多樣化的教學手段和方法將BIM技術與實際工程、實際生活相聯系，使枯燥的知識變得盡量看得見、摸得著、感受得到，這樣才能幫助學生較好地掌握BIM技術復雜的知識。

結合我院學生的實際情況，建筑類專業很多學生文、理兼收，這就勢必出現文科學生在學習本課程時有一定的難度。另外也有一些理科的學生基礎較差，學習時也有一定的欠缺。傳統的教學方法已在現在的教學中露出弊端，教育改革，教學方法創新，如何讓學生掌握專業知識，勝任未來的工作等問題已經擺在我們面前。

課程的教學目標、內容要通過教學方法、手段來實現。面對建筑業的現代化、智能化和知識總量的增加，又加上BIM這一新的概念，這要求教師要提高效率，以盡可能少的時間傳授盡可能多的知識。為此，就要進行教學方法和手段的改革。

3.1 BIM課程教學組織形式

1)BIM課堂教學組織形式。BIM的課堂組織形式也就是傳統的教學方法。教學的主要內容包括：BIM的概述、BIM基本模型參數、3D設計模型、建筑信息、4D進度計劃、工程量計算、5D工程造價管理等。通過課堂組織教學形式，主要是讓學生了解BIM基本知識、熟悉BIM的基本工具、使用方法，了解“怎么學習BIM”[2]。

2)BIM試驗教學組織形式。BIM是一門實踐性很強的技術，強調知識的應用，而試驗教學就是一種有效的教學組織形式。在BIM教學過程中，對比較重要的知識點，都應該設置相應的試驗內容，讓學生用BIM技術來解決實際的工程問題。BIM的試驗教學主要包括：基于BIM的招投標控制、基于BIM的優化設計、基于BIM的進度管理、基于BIM的運行維護、施工模擬、碰撞檢查、可視化設備管理等。另外，還可以通過設置BIM+課程設計或跨專業的畢業設計，來提高BIM試驗教學的效果。BIM試驗教學組織形式，主要目標是讓學生鞏固課堂理論教學中講授的基本知識，了解“怎么應用BIM”。

3)聘請BIM行業專家講座的教學組織形式。擁有豐富的實踐經驗的BIM行業專家，能夠為建筑專業的BIM技術教學提供新的視角、補充新鮮血液、新知識。這部分課堂組織主要是聘請企業優秀專家走進校園，為師生帶來建筑行業BIM技術發展前沿、基于BIM的虛擬施工等講座的方式，讓學生了解BIM技術在工程實踐的應用問題、BIM技術給建筑行業帶來的巨變和沖擊等，來激發學生學習BIM技術，如何應用BIM的興趣，使學生進一步明確學習BIM課程的目標，了解“為什么學習BIM”。

3.2 激勵教師，實現“講出來”與“聽進去”的統一

實行教學模式的創新是進一步深化基于BIM技術在建筑類專業教學改革的總任務，創新教學模式的關鍵主要在于處理好教師主導和學生互動的關系[3]。激勵教師根據不同的課程、不同的教學內容安排，采用靈活多變的教學方法，實現教師教學水平的不斷提高。尊重學生是教學過程中的主體地位，探索學生參與教學過程的路徑以及方式，讓教師“講出來”和學生“聽進去”實現無縫對接。

教師在課堂采取的教學方法、手段是聯系教師“講出來”與學生“聽進去”的橋梁和紐帶。全國各大高校對此都進行了積極探索與實踐，關鍵是教師必須要緊扣教學過程中的課前、課中和課后三個核心環節，優化教學方法、手段的一些基本制度。列如，在BIM課程的課前環節實行“團隊集體備課制”和“師生辯課制”；在授課環節實行新、老教師“同行聽課制”；在課后環節實行“評課制”。

3.3 靈活多變，各種教學方法相統一

精講和自學相結合。課堂講授教學是教師的主戰場，針對目前BIM課程課時少，而教學信息量龐大的現狀，傳統的“滿堂灌”、“填鴨式”的教學模式已經不適合BIM課程教學的要求。因此，我們應充分利用課堂時間，采用啟發式、討論式、工程案例式和施工現場模擬式等教學方法，精選課堂講授內容，將知識的重難點講清、講透，而對一些相對比較容易或者通過自己一定的努力可以弄懂的內容留給學生自學，這樣不僅可以改革傳統的落后的教學方法，而且可以培養學生的自學能力。

4 實驗、實踐環節的改革

建立BIM實訓室，提供BIM實踐教學。近年來，我院加大了實驗室建設的經費投入，尤其是相配套的實驗教學中心日趨完善，除了配備各類先進儀器設備外，實驗操作員、輔導員等軟件條件也不斷提高。同時，我們充分利用學校內的良好實驗條件，讓同學們在掌握基本實驗操作的同時，有選擇、有目的地了解分析工程最新技術與發展動態，通過實驗提高學生對課堂理論知識的認識和綜合素質。

經學校支持現校內實訓室有：工程檢測檢驗綜合實訓室、土工實驗室、工程質量檢測實訓室、精密測量儀器室、常規測量儀器室、工程測量實訓室、工程繪圖實訓室(手工)、工程繪圖實訓室(電子)及工程造價實訓室，學生在各實驗室的親自動手操作、觀察記錄以及到校外的實訓基地參觀實際工程的工作和管理等都大大提高學生實踐操作的能力。在學院現有的建筑類專業相關學科的實驗室、實訓室基礎上，構建融合BIM技術的綜合實訓室(融合BIM的運營管理、可視化設備管理、施工過程模擬、工程計量與計價等綜合實驗教學實訓平臺)。培養學生的創新精神與創造能力，在實踐內容、時間、教學儀器設備等方面全面對學生實行開放，建設以提高學生互相合作學習、探索學習、工程實踐能力為重點的開放式實踐教學體系。學生可以自主組織實訓過程、設計實訓題目、總結實訓結果。構建融合BIM技術的實踐教學平臺，學生可以在電子平臺上直觀立體地看到擬建工程項目全生命周期，發現其中存在的問題，根據自己課堂所學的理論知識，來優化設計施工進度、施工方案，且優化結果也隨時顯現，提高了學生學習BIM課程，參與工程實踐的興趣，激發大家的學習動力。

5 考核方式的改革

針對基于BIM技術的建筑類專業課程改革探索新的考核方式，真實反映學生平日學習理論知識和BIM實踐應用的狀況，另結合我院實際和BIM課程的特點，改變過去傳統的期末考試定結果的方法，根據知識內容的不同而分階段性考核[4]。

1)理論考試與實踐技能考核結合制。將理論知識與實踐動手有機地結合起來，掌握理論知識的同時，更側重考查學生實踐的技能。改變以往只有理論考試，而實踐技能較少的局面。現在將理論考試與案例實訓成績相結合的形式，使學生更加重視實訓，并引起學生對實訓強度的重視。

2)引入“過程性考核”思路，學生最終總評成績分部累加。教學是個持續的動態過程，考試是評價教學質量、教學效果的手段，要想做到客觀評價的目的，評價活動就應該貫穿整個教學活動的全過程。根據BIM課程的特點，該課程改革引入“過程性考核”的思想，除了課程考核主體理論內容外，最終總評成績改革為“平時作業+階段測試+期末綜合考試”的分部累加積分的考核方式，最后總評出學生該課程的總成績。采用層層監控、層層考核的方式，確保課程完成質量全程監控[5]。

3)階段測試成績的比例按所占課時設定。根據BIM課程的特點，總成績中各部分的階段測試成績和期末綜合考試成績，按照各部分所占的課時比例，來確定其在各項成績中的分值。例如，某些課程的內容根據知識點結構特點，加大平日階段性考核力度，但是在期末考核中就不再做要求。最后將學生每個階段的成績均乘以相應比例系數后計入該課程最終總評成績。

6 BIM+課程設計及跨專業的畢業設計

通過BIM的課程設計或者跨專業畢業設計，讓學生學會與其他專業的學生在真正面對工程項目的設計、施工、管理等問題時，能共同協商、共同解決專業難題，以便提高學生協同解決問題的能力、跨專業學習的能力、對知識的應用能力，并且能激勵學生在團隊中共同學習，積極地探索更多的優化設計方案，增強學生運用知識解決實際問題的能力。通過BIM技術平臺，實現技術、建筑、管理等跨學科的課程學習和知識的應用，加強學生對建筑類相關專業知識的理解。

在建筑類專業課程設計中，可以以BIM模型為載體，將力學與結構有機聯系起來，從而將“碎片式”的知識通過BIM模型構成一個知識體系。

學生通過課程設計可以對BIM在建筑類專業中的應用有一個很直觀的理解，能夠模擬項目設計、施工、管理的整個過程，增進學生對專業知識的理解和掌握，由此提升學生的專業素質。圖1為學生以BIM為平臺制作的樓梯三維模型。

圖1 樓梯三維實體模型

7 結論及展望

本文的研究一方面可以為我國建筑類專業教學改革提供一定的參考和思路，另一方面，對高校建筑類專業BIM技術人才的培養提出了的新的要求和思考，以正確面對BIM技術給我國建筑類專業的教育帶來的新挑戰。

BIM技術在建筑類專業的教學改革中在短期內還存在一定的問題，是今后各高校在探求BIM課程的教學路上，為社會培養BIM技術人才亟待解決的重點。希望通過本文的探討，能有更多院系參與討論、相互交流、相互學習，最終總結出適合建筑類專業的BIM技術教學改革和建設。

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