基于BIM技術的教學改革模式研究

許劍峰，李 立

（1. 中國石油大學（華東） 儲運與建筑工程學院，山東 青島 266580；2. 山東科技大學 土木工程與建筑學院，山東 青島 266590）

在信息化的時代，傳統的建筑模式已經不能適應當前建筑發展形勢。將信息化技術應用于建筑中，是當今建筑業實現綠色建筑的必然趨勢。建筑信息模型（building information modeling，簡稱BIM）[1]發源于美國，如今在北美以及歐洲已經得到普遍應用。BIM技術的普及使得越來越多的企業都在嘗試引進這項數字化技術。英國曾經分析過 BIM 相關實驗失敗的原因，其中重要的一條在于缺少人才資源和教育支持。因此對于新技術的發展，西方國家已經認識到只有推進新技術教育進入高校才可以發揮其最大價值。

1 BIM技術及其在國內的發展

“BIM之父”喬治亞理工大學Chuck Eastman教授在提出BIM時的初始目標便是要解放人的生產力。BIM技術貫穿建設項目全壽命周期的各個階段，可以實現從建筑設計制圖到施工以及竣工后的運營維護持續被各個參與者利用。BIM技術的可視化、協調性、模擬性、優化性以及可出圖形的特點[2]使它不僅解決了建筑項目中的常見問題，同時也大大提高了建筑施工的效益，進而使之成為世界建筑業內普遍關注的信息化技術。

我國接觸BIM理念與技術相對較晚，整體上還處于一種探索階段，普及規模和發展程度之于美國還相差甚遠。早期，我國BIM技術應用主要集中在概念普及，主要圍繞設計單位開展，市場關注多，應用少[3]。此外，在缺少扶持政策、規范標準以及人才資源的條件下，BIM技術在我國的發展十分緩慢。

目前，BIM技術在我國正處于蓬勃發展之勢，BIM技術的興起使得建筑業更加智能化、信息化，工作方式也逐步簡化。政府已從最初的推廣引導發展到如今的政策融合；相關的規范標準正在陸續出臺，最新的《建筑工程設計信息模型制圖標準》已正式發布并即將實施，這將使得BIM出圖有據可依；同時，高校越發重視BIM技術的發展前景，紛紛開展BIM技術教育，為國家源源不斷地提供建筑技術人才。

2 研究背景及模式提出

2.1 研究背景

一方面，BIM技術對于人才提出了要求：①學生要有主動學習的能力，對于新技術要充滿興趣并樂于深入學習；②學生要不斷提升軟件應用能力，掌握足夠的信息化技術；③學生應具有廣闊踏實的專業理論知識，同時兼備良好的職業素養和一定的創新能力。然而BIM技術自2013—2014年進入高校以來，主要以參加相關競賽以及 BIM 實訓中心的方式進行學習與推廣，所實行的更多還是一種課外學習的模式，這對于人才的培養力度是遠遠不夠的。

另一方面，根據Chuck Eastman教授的觀點，BIM是在建筑全生命周期對相關數據和信息進行制作和管理的流程。從這個意義上來講，BIM可稱為CAD的深層次開發[4]。然而傳統的CAD教育已凸顯其弊端：①二維模型很難使學生對建筑產生立體直接的認識和理解；②在設計過程中缺少有效的信息交流，造成問題出現時設計人員難以及時協商。BIM技術通過幫助學生建立三維信息模型，以更加直觀的方式將建筑的外形和信息表達出來，從而大大提高學生對于建筑的科學認知。BIM技術的智能化可以實現學生的快速入門，操作上的簡化可以最大程度地提高教學效率和學習效率。

2.2 “雙全”培養模式

建筑業推廣 BIM 技術的工作主要集中在加大軟硬件開發建設、建立健全保障體制、強化團隊建設和強化技術重要性認識等幾個方面[5]。對于土建類專業學生，高校應該根據企業需求培養相關技術人才，以“為企業輸送人才”作為自己的培養目標。因而在進行BIM技術的教學改革時，應該充分了解建筑企業的發展趨勢，學習借鑒企業推廣BIM技術的工作，進而制定高校的教學培養方案。

基于此，針對當前的BIM發展環境與教學條件，本文提出一種全周期、全方位的“雙全”培養模式。全周期即在高校教育的每個階段都要滲入 BIM 技術的應用，進而增加學生對于 BIM 技術知識的全面掌握，這在一定程度上體現出培養的深度。在做到全面講授 BIM 技術的同時，要在不同專業的學生中推廣BIM技術，在有限的條件下形成以土建學生為主、其他專業學生共同參與的教學機制，這在一定程度上體現出培養的廣度。本文所提出的“雙全”培養模式便是從深度與廣度兩個方面對學生進行培養。“雙全”培養模式的最大特點在于其多體系培養，即在教學、發展與應用三方面建立完善的培養體系，如圖1所示。

圖1 BIM教學改革方案框架

3 “雙全”培養模式的多體系建設思路

3.1 教學體系

對于數字化技術的學習，傳統的“一人堂”教授模式已不再適用。信息化軟件的學習需要老師與學生的共同參與，最大程度地發掘軟件的價值，提升學生的操作水平。

3.1.1 完善教學條件

教學體系的發展離不開教學條件的完善。BIM實驗室和專業教師隊伍是保證 BIM 技術得以發展的基礎。然而在部分高校中，BIM實驗室的設立不夠完善，專業的BIM教師團隊建設也是嚴重不足。

對于教師團隊建設，要求教師做到緊跟形勢，主動學習：①教師可以借助企業平臺深入研究BIM技術的應用，完善專業知識儲備；②注重和其他專業老師的協作與溝通，使得不同專業可以在BIM平臺上發揮各自獨特的優勢；③教師還要主動對接企業，引進更先進的理念和知識，更好地服務于教學。

實驗室作為信息化教學活動的主要場所，是教學改革取得成效的可靠保障。在信息化技術迅猛發展的今天，在信息化技術與高校教育深度融合的背景下，多功能智慧實驗室的建立將成為 BIM 技術在高校推廣教學的必要條件。學校應加大對BIM實驗室的科研投入，建立一個集高配置計算機、高速網絡環境、互動教學系統、云端大數據共享等于一身的現代化智慧教室，實現教學、操作一體化[6-8]。

3.1.2 完善教學形式

BIM技術的操作復雜多樣，因此，在教學中可以采用案例教學的方式，在課前擺出案例，通過演示案例中模型的創建，在創建過程中對相應的流程加以強調，可以以最快的速度讓學生熟悉操作步驟。這種教學方法打破了以教材為中心的傳統教學模式，圍繞精選案例，把軟件的操作融入到案例中講解[9]，這也符合技術類課程學以致用的特點。在遵循理論為實際操作服務的原則基礎上，減少理論授課的時間，讓學生可以更多地進行上機操作。

BIM實驗室提供了良好的教學平臺，教師應該充分利用實驗室，實行邊學邊練、翻轉課堂等的教學形式：通過邊學邊練，學生可以緊跟教師的操作步驟，減少課下毫無章法的摸索，提高教學效率的同時，也加強了師生之間的溝通，對于學生及時解決問題有很大的幫助；通過翻轉課堂[10]，避免了學生在教學過程中始終處于被動學習的狀態，激發學生的學習熱情，提高課堂的參與度，教師可以更好地了解每個學生的學習狀況，針對不同階段的學生制定個性化的教學計劃，及時發現問題并給出相應的技術支持。

在此基礎上，可以針對不同階段的學生在不同情況下遇到的問題，適時開展專家課堂。將專家請入課堂，為師生帶來最新的技術研發趨勢，解決當前教學中遇到的問題。另外，可以在課下組織BIM興趣小組，鼓勵不同專業學生加入，讓他們深刻體會BIM技術全壽命周期建設的真正內涵。

3.2 發展體系

針對高校大學生的發展，本文創新性地引入了同望V3平臺（以下簡稱“V3平臺”），實行“一體雙向”培養機制。

對于建筑工程來講，BIM技術的應用能將與工程建設相關的數據信息傳遞到信息平臺上，以此為依據構建建筑虛擬模型[11]。建筑信息模型本質上來說就是工程項目信息庫，通過對相關信息的了解，可以方便從業人員之間的溝通，以使項目建設平穩高效進行。基于BIM技術特點，通過將V3平臺引入高校BIM教學，可以為相關專業的師生提供一個信息交流的平臺，在較高層面上對課堂教學進行深化。

3.2.1 V3平臺實現橫向共享

V3平臺所面向的是全校相關專業師生，通過平臺信息共亨和BIM技術碰撞檢查，可以有效規避因不同專業缺乏溝通造成設計階段建筑信息無法協調統一的問題。以 V3平臺為基礎，可以實現不同專業學生間的協同工作，構建一個項目完整的數據信息庫。這在某種意義上打通了專業之間的壁壘，實現了不同專業學生之間的交流。讓每個專業的學生不僅熟知了自己的專業知識，同時也可以掌握部分其他專業知識。對于應用型人才高校來說，這種橫向的協作所帶來的知識共享，將讓學生在今后的工作中受益匪淺。

3.2.2 V3平臺實現縱向交流

V3平臺的優勢不僅在于滿足不同專業學生之間的信息共享，它也可以實現不同年級學生之間的經驗交流。以四年制的土木工程專業學生為例講述這種縱向交流模式。四年制的土木專業的學生在大二期間開始接觸專業課程，這時的教授方式大多還是集中在課堂教學，通過將BIM技術融入相關專業課程，比如工程制圖、建筑 CAD等，以案例教學、學練結合等形式讓學生了解BIM技術。大三開設專門的BIM技術課程，詳細對BIM技術進行講解[12]，讓學生達到基本掌握的程度。在大三下學期開設BIM技術課程設計，專業教師要對學生所做的課程設計加以把關，以使所做設計滿足建筑規范要求。完善以上工作后將學生的課程設計導入V3平臺。V3平臺所容納的設計信息，可以供下一年級學生課程設計時參考，也可以作為教學案例，這樣便實現了高低年級之間的信息交流。同時，平臺中的設計信息也可以為大四學生的畢業設計提供靈感和幫助[13]。V3平臺所帶來的這種縱向信息共享，打破了不同年級學生之間專業“零交流”的尷尬局面。通過高年級切身的經驗傳授，可以讓低年級的學生更快地熟悉與掌握這門技術。

V3平臺體系所帶來的不僅僅是不同專業師生之間的橫向共享，它最大的特點是實現了高低年級之間的縱向交流。“一體雙向”培養機制可以將更多的師生融入進來，形成良好的學習氛圍，這對于新型數字化技術在高校的教育推廣是舉足輕重的。

3.3 應用體系

BIM技術作為新型數字化技術，其最基本的特點便是應用于建筑項目之中。因此學生在了解掌握這門信息化技術的同時更要學會如何應用。對于應用型人才高校，更要加強學生對于技術的應用，摒棄“紙上談兵”。

高校可以實行以賽代練和企業實習等方式加強學生對建筑技術的應用。通過BIM競賽，讓不同專業學生協同工作，完成建筑項目全壽命周期建設，加深對于建設程序的認知；通過企業實習，讓學生切身體會BIM行業的工作性質，接觸更多的實際工程案例，明確自身的不足和以后的發展方向。

4 “雙全”培養模式的研究意義

4.1 實現教學模式優化轉型

通過 BIM 技術教學改革，可以擺脫傳統枯燥的“一人堂”教學模式，實現更多學生參與課堂，融入課堂。學生緊跟老師思路，可以大大提高教學效率，同時最大程度提升學生發現問題、解決問題的能力。

4.2 實現建筑信息雙向交流

培養模式的提出完美發揚了 BIM 技術信息共享的特點，通過 V3平臺實現各類資源的有效共享和利用。不僅填補了不同專業之間的技術鴻溝，還加強了不同年級之間的經驗共享。讓每個學生都成為自己和他人的“老師”，這對于發掘BIM技術價值具有重要意義。

4.3 實現BIM技術廣泛應用

通過在高校的教育推廣，可以實現BIM技術的廣泛認知度，讓更多的專業人才認知、掌握并應用這項技術，充分發揮BIM技術在工程上的優勢，讓人類智力資源得以充分釋放，使建筑更加人性化，增強社會屬性[12]。

5 結語

新型數字化信息技術應用于建筑之中是建筑業發展的趨勢，應用并發揚信息技術是每個建筑行業人員的使命。高校教育作為信息技術發展的重要環節，必須緊跟發展形勢進行必要的教學改革。通過各種的教學改革，提升學生發現問題、解決問題的能力，并在不同專業、不同年級的學生之間形成交流共享，進而最終實現信息技術在建筑中的應用。人才資源關乎到建筑信息化的發展，高校的教學改革務必要行之有效。