跨專業方向協同創新的BIM教學實踐探析

賀子奇 楊蓓勝

摘 ?要：隨著BIM技術在土木工程專業中的應用逐漸廣泛和深入，將BIM引入教學改革具有重要的現實意義。本文分析總結了河南大學土木工程專業跨方向的BIM教改研究與實踐情況，著重介紹了教學實踐平臺和體系的設置，以及各專業方向之間協同創新的教改舉措和成果，可供參考。

關鍵詞：方向;建筑信息模型;協同創新;教學改革

BIM作為土木工程行業的一門新興技術，革新了傳統工程的設計與施工方法，引入了新的理念。實踐證明，BIM技術的應用，能夠帶來良好的經濟效益，并加快土木工程行業與時俱進。及時將BIM技術引入土木工程教學實踐，對教學質量的提高和教學效果的改善是大有裨益的，也對培養適應行業發展新需求的高技術人才更為有利。土木工程專業的BIM教學改革已經逐步在國內部分高校展開，但探索和應用的進程比較滯后，如何將BIM引入到當前的課程體系中，如何調整授課計劃和內容，是當前土建專業教育者需要探究的重要問題。本文對基于BIM技術的教學改革措施和實踐應用進行了初步探討，其經驗可供兄弟院校土木工程專業參考。

1 國內高校BIM課程的開設現狀

當前將BIM課程納入常規教學內容的高校仍比較少，BIM在高校的存在形式主要有四種：一，以BIM技術研究為主，通過課題或項目立項展開研究，如清華大學軟件學院的BIM標準研究課題，同濟大學的BIM技術研究項目;二，以BIM技術應用為主，為短期培訓課程的形式，如哈爾濱工業大學的“BIM技術應用短課”，華南理工大學開設的“BIM工程師培訓課程”，均在國內高校較早開設;三，以BIM技術概念介紹推廣為主，常在相關專業課程、課程設計和畢業設計中引入BIM知識點和應用點，如BIM在建筑異型屋面中的設計方案、BIM在鋼結構復雜節點處的設計方法，BIM在土木工程施工與組織設計中的應用等。四、參加國內高校各類BIM設計大賽，為備賽而展開的培訓課程和交流報告。如廣聯達的BIM5D協同項目管理課程，廣廈的裝配式建筑結構BIM設計課程等。這些新開設的BIM教學內容存在以下問題。

1.1專業之間信息孤立，無法協同

高校的不同學院相近專業開設的BIM課程往往各自為營，相對獨立，信息難以共享，各專業之間無法協同，BIM模型僅為某個專業所用，失去原本的價值。一個土木工程項目，應由建筑、結構、設備、能源、環保、管理等多個專業和系統構建的統一體，其內部各專業是有機協調、相互融合、相輔相成的關系，具有一個總目標，各專業既彼此獨立又精誠合作地展開工作，但高校大多是分專業教學，較少安排學生進行多專業配合的集成設計訓練，即便是畢業設計，也是在各自專業框架內選題和設計的，事實上無法實現設計單位和施工企業之間對各自專業知識和設計技能協調一致與緊密配合的整體要求。

1.2專業之間教學資源無法共享

BIM模型作為一種教學資源，基礎信息共享化程度不夠，在設計過程中各個專業對基礎信息部分都有重復操作，一旦某個專業涉及的該部分內容出現誤操作，后期就會影響到各專業之間的互動協同。而對于本專業各門專業課程中新加入的BIM部分，授課教師通常會選擇最能突顯本專業課程知識點的教學案例，但對學生來說，則需要識別這個工程案例的諸多專業特征和設計過程，甚至需要花費大量的時間和精力去創建一個完整的BIM模型，不僅促使本專業教學課時緊張，而且造成類似的建模操作在不同的專業課程中反復出現，重復教學，嚴重浪費了有限的教學資源。

1.3應用層面深度不夠

大部分高校引入BIM教學，主要以建模過程和方法居多，對各專業間的協同作業和BIM模型的應用則都簡略帶過，導致學生對BIM的理解出現概念偏差，認為BIM僅是眾多CAD建模繪圖軟件的組合，難以激發持續的學習興趣。因此，高校開設的BIM課程必須將土木工程中的各個專業聯合起來，統一要求統一實踐，要考慮后續專業課程的應用需要，設計一個可以服務于不同專業課程的統一的基礎教學案例，不僅可以節約教學資源，還能提高各個專業間和專業課程間的有機性和整體性。

2 構建BIM教學實踐課程

2.1構建思想

著眼于BIM技術的兩個特點：實踐性強和綜合性強，在課程建設方面應從三個方面改革。一、教學組織模式上，考慮由專業到綜合，專綜互通;二、教學內容設計上，考慮橫向要聯合，縱向需整合;三、教學效果表達上，考慮由真實到仿真，協同創新。

由專業到綜合，專綜互通。是要打破以某個教學單位（院系）為主的專業壁壘，根據一個完整的土木工程設計案例，整合各相關專業的學生，創建BIM建模綜合團隊，以克服某一專業教學實踐時由于專業知識的局限性所帶來的弊端，提高建模的專業性和完整度。將綜合團隊建立的模型反饋到各專業后續的專業課中，展開教學演示和應用分析，如工程概預算，施工組織設計，綠色建筑評價等，實現專業與綜合之間的無縫聯通，如圖1所示。

橫向要聯合，縱向需整合。多年來，與土木工程的相關專業諸如勘察、建筑、結構、給排水、暖通、電氣等，在課程教學和實踐上均各自獨立，這種專業信息孤島式的教學模式使學生無法明確各個專業的知識體系在整個建設項目中的位置和作用，哪些專業是承上作用的，哪些專業是啟下作用的，在設計過程中造成了太多的返工修圖或者推倒重建，資源浪費嚴重，甚至出現不合理的設計。因此，教學內容的設計，要明確本專業學生進入該建設項目的時間節點，要明確本專業與上下游專業的聯系。實現各專業橫向的聯合，要根據不同專業的特點和成果形式，統一建模標準，避免多種規則造成的模型壁壘。實現單專業課程體系的縱向整合，要將相關、相似的多門課程有機聯系，強化教學課程體系的一體化程度，拓寬學生的專業知識視野。以土木工程專業為例，在BIM建模過程中，需要用到土木工程概論、畫法幾何與工程制圖、結構力學、混凝土結構、土木工程施工、工程概預算、工程經濟學與企業管理等多門課程知識，將這些碎片化的知識串聯在同一個建設項目的BIM模型中，通過教學實踐，學生能全面、系統地將專業課內容整合到工程實際中，理論可為實踐所用，加深對理論知識的理解。