城鄉規劃專業中BIM課程教學探索

陳震，柴燕，孫峙華，王敏 (江漢大學機電與建筑工程學院，湖北 武漢 430056)

0 前言

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，是指在建設工程及設施全生命期內，對其物理和功能特性進行數字化表達，并依此設計、施工、運營的過程和結果的總稱[1]。建立以BIM應用為載體的項目管理信息化，能提升項目生產效率、提高建筑質量、縮短工期、降低建造成本。大數據、智能化、物聯網等是未來不可逆轉的大趨勢，而在建筑行業，這些目標的實現，都依賴BIM模型提供第一手數據資料。BIM將建筑帶入大數據時代，模型+信息+互聯網的新形勢勢必會將建筑行業的信息加以整合，全新的數據時代即將到來。

1 城鄉規劃專業中BIM課程開設的必要性

經過十多年的發展，BIM理念和技術正在我國建筑行業中加速應用和推廣。國內先進的建筑設計機構和公司紛紛成立了BIM技術中心，很多大、中型項目都開始了BIM技術的應用[2]。住建部已經出臺了BIM應用和推廣的時間表并正在制定和完善BIM系列標準和規范，我國多個省份也已經出臺了推廣BIM應用的相關政策，BIM技術正逐步實現在全國范圍內的普及應用。BIM技術的應用是時代潮流、是大勢所趨[3]。由于發展時間不長，目前建筑行業BIM人才缺口巨大。據悉，近幾年的招聘會上，各建筑行業用人單位格外青睞掌握BIM技術的人才，很多單位甚至把懂BIM技術作為招聘人才的必備條件。

城鄉規劃專業屬于工學門類的建筑類專業，具有多學科交叉融合的特點。從發展趨勢看，在建筑的規劃設計階段也必將全面應用BIM技術。鑒于學習和應用BIM技術的必要性和緊迫性，結合我校城鄉規劃專業自2018年起改為五年制招生，在我校新修訂的城鄉規劃專業人才培養方案中增設了BIM課程，初步計劃為32學時2學分。

2 BIM課程教學現狀及問題

2.1 國內外高校BIM課程教學現狀

目前，發達國家正逐步將BIM技術融入到高校建筑類專業的教學和科研中，并通過一系列課程研究和改革，在逐步建立完整的BIM課程分層教學體系的同時，注重BIM技術在專業中的綜合應用和學生實踐能力的培養[4]。

據了解，目前我國大部分開設有建筑類專業的高等院校已經開設了BIM相關課程，并且正逐步加大在BIM師資隊伍建設和相關課程建設上的投入力度。但僅有少數高校開設了較完整的BIM課程，部分高校還針對BIM技術的應用與相關企業建立了校企合作。

BIM技術的行業需求越來越大，而目前能提供較完整的、具有實戰價值的BIM課程體系教學的主要是一些為數不多的企業及培訓機構，其BIM技術人才的培養遠遠不能滿足行業發展的需要。從行業發展和人才培養方面來講，高校應該是BIM技術應用型人才培養的主要承擔者。在一些有建筑類專業的高校里，有關BIM技術的教學，或是設置了一些選修課、興趣課，或是穿插在一些教學內容里，教學不成體系，甚至不少學生是進了相關建筑企業后才開始接觸BIM。

2.2 高校BIM課程教學所面臨的問題

2.2.1 師資力量不足

BIM技術還比較新，能夠非常熟練并精通BIM的技術性人才大多集中在企業當中，目前高校中BIM人才還非常匱乏。在大多數高校，專業教師接觸BIM理念相對較晚，缺乏BIM技術綜合應用能力，缺乏對新技術學習后的再生能力，缺乏對BIM軟件的操作運用能力和將BIM技術應用到實際工程項目的經歷，這些方面限制了BIM教學工作在高校的開展[5]。

2.2.2 資金耗費大

由于BIM應用所需要的軟件種類多、每種軟件價格昂貴，而且對電腦硬件要求高，后期還需要不斷升級和維護，過高的經費需求在一定程度上限制了高校對BIM教學研究的深度和應用推廣的力度。

2.2.3 BIM教學的系統性不夠

目前國內大部分高校的BIM教學主要還是體現在少量的BIM理論講解結合個別軟件使用的教授上。從BIM課程的教學來看，系統性不夠、教學體系不完善，對BIM體系的學習有局限性；從BIM技術在所學專業中的應用來看，在各門專業課程教學中的融合度不足，學生即便學習了一兩門BIM課程，但對BIM技術在專業中的應用的領會程度不夠、綜合性不強[6]。

3 城鄉規劃專業中BIM課程教學探索

3.1 BIM技術在城鄉規劃專業中的應用

BIM技術在城鄉規劃專業中的應用具有如下特點：①BIM在城鄉規劃的三維平臺中，可以完全實現多維度的應用；②城市規劃方案的性能分析可以在BIM體系中量化；③BIM的性能分析可以與傳統規劃方案的設計、評審結合起來。

運用BIM技術可以進行城市規劃中的微環境模擬。如：日照采光分析、建筑微環境的空氣流動分析、城市規劃可視度分析、城市建筑群熱工分析。在三維信息模型的基礎上，通過微環境模擬平臺，對城市規劃中的控制性詳細規劃和修建性詳細規劃進行微環境指標模擬評估，并以此評估結果來對控制性規劃用地指標進行修正和對修建性詳細規劃的建筑空間布局進行調控，輔助城市規劃管理和城市規劃設計[7]。

3.2 城鄉規劃專業中BIM課程教學方案構想

首先，在城鄉規劃專業的教學體系中要逐步滲透BIM理念，更新傳統的教學觀念，在各門專業課程的授課中貫穿以BIM來表現、應用、交流的思想。既可以在現有的專業課程中植入BIM元素，也可以新開設一些BIM相關課程，并設置BIM實踐環節，還可以在畢業設計中加入BIM方向的選題，開展BIM方向的畢業設計[8]。

在具體的BIM課程教學中分理論教學和軟件操作兩部分。在理論教學部分主要是介紹什么是BIM、BIM的用途和為什么要使用BIM、BIM的發展趨勢等相關內容，讓學生對BIM技術有較為全面的認識。

由于BIM在應用中要處理的是涵蓋建筑工程整個生命周期的數據信息，因此BIM技術在實際應用中所涉及到的軟件較多，比如：BIM核心建模軟件：Revit、Bentley；BIM方案設計軟件 ：Onuma Planning System、Affinity；BIM結構分析軟件：ETABS、STAAD、Robot、PKPM；BIM可視化軟件 ：3DS Max、Artlantis、AccuRender、Lightscape；BIM模型綜合碰撞檢查軟件：魯班軟件、Autodesk Navisworks、Bentley Projectwise Navigator、Solibri Model Checker；BIM造價管理軟件：Innovaya 和Solibri等。這些軟件專業性強、分工明確，各專業人員也只能根據專業特點結合具體情況選取其中少數主流軟件來學習和應用。

鑒于城鄉規劃的專業特點，在BIM課程教學中的軟件學習部分教授目前主流的建模軟件Revit、綜合碰撞檢查軟件Navisworks和后期效果制作軟件Lumion，教學中以Revit軟件中建筑部分為主，后兩種軟件為輔。Revit軟件的學習應在學生學完計算機輔助設計、建筑構造等課程后進行，具體內容包括：①介紹Revit的基本知識與基礎操作的方法，包括軟件界面的組成、基礎功能的運用等；②介紹創建建筑構件圖元的方法，包括標高、軸網、墻體與門窗等常見建筑構件的創建與編輯；③介紹工作平面與臨時尺寸標注的知識；④介紹鏈接與導入文件的方法，包括鏈接Revit模型與CAD文件；⑤介紹創建注釋的方法，包括尺寸標注與文字標注；⑥介紹場地建模的操作方法，包括創建場地、添加構件等；⑦介紹設置視圖參數的方法，包括圖形的顯示與隱藏、視圖樣板的創建等；⑧介紹族的知識，包括創建與編輯族；⑨綜合運用所學的知識，介紹創建多層辦公樓模型的方法。Navisworks和Lumion這兩種軟件以演示和簡單介紹其基本功能為主，引導學生自主學習。

3.3 BIM課程的教學模式

在城鄉規劃專業BIM課程的教學中采用混合式教學模式。在互聯網+時代，這種融合了現代信息技術，借助互聯網平臺實現的線上線下混合教學的新模式以學生為中心、教師為主導，將課程劃分為課前線上自學，課中機房面授，課后線上訓練三個階段，以此擴充學生的學習時間和空間、增強學生分析問題的理論能力與解決問題的實踐技能。通過兩種教學組織形式的有機結合，引導學生由淺入深地主動學習。

通過我校與超星公司共同構建的“學習通”移動學習專業平臺來實現BIM課程的混合式教學模式。將視頻、電子書、課件等上傳至該平臺讓學生課前自學預習。在授課過程中對理論部分以針對PPT、實例視頻講解為主；對軟件實操部分，以工程實例為實訓對象，講解、演練、檢查相結合；在課后讓學生在規定的時間內完成練習作業并提交檢查。各環節設置分值，作為平時成績的組成部分。

3.4 BIM教學的保障措施

3.4.1 加強專業教師的培訓和學習

BIM技術的應用更側重于實踐，且涉及的軟件較多、技術更新較快，因此應經常組織專業教師學習、交流。一方面，經常參加權威部門和行業協會組織的學術會議，了解BIM技術應用、發展現狀，了解政策動態、行業發展趨勢和市場需求。廣泛交流與討論，從而拓寬專業教師視野，為后續在城鄉規劃專業中開設相關課程和在專業課程的教學中融入BIM技術做準備。另一方面，積極與相關企業開展合作，讓教師能夠參與到企業BIM應用的實際工程項目中，在經驗豐富的企業BIM工程師的指導下進行鍛煉，從而豐富教師的工程經驗，提高其應用BIM技術解決工程實際問題的水平和能力，進而能夠更好地完成BIM課程的教學工作、提高教學效果。

3.4.2 注重BIM理念在整個教學體系中的融合

在教研活動中就BIM的教學、設計、實踐等環節定期進行交流和研討，在日常教學的各個環節中推廣和采用BIM理念。

不少學生在學校學習期間只注重單一課程的學習，學完后缺乏梳理、總結和歸納，造成專業知識零散、不成體系，從而影響其對專業知識的理解的深度和運用的廣度。若能將BIM理念融入到專業教學的各個環節中，將BIM技術與專業知識有機地貫穿在一起，便有助于形成完整的知識網絡體系，有利于學生對所學專業知識的整體把握，從而易于建立起各部分的聯系，增強學生對專業知識的領會和綜合運用能力。

3.4.3 讓學生接觸BIM技術應用的實際工程項目

住建部制定的《關于推進建筑信息模型應用的指導意見》中明確了“到2020年末，以下新立項項目勘察設計、施工、運營維護中，集成應用BIM的項目比率達到90%”的發展目標。目前各大建筑設計院都在加大BIM技術的應用力度，在很多實際項目中采用了BIM技術，并且取得了顯著的成效。例如在632m高的中華第一高樓——上海中心大廈的設計、建造與項目管理中，以BIM為手段，應用Revit軟件建立模型，并在三維的環境里面完成對項目的修改和深化設計，針對項目的設計、施工以及運營的全過程，有效地控制了工程信息的采集、加工、存儲和交流，從而幫助項目的最高決策者對項目進行合理的協調、規劃和控制，并且實現了項目全生命周期內的技術、經濟指標和運維服務的最優化，意義非凡。

城鄉規劃專業的學生學完BIM的相關課程后，在畢業實習期間到各個實習基地（規劃或建筑設計院）實習的過程中有意識、有目的地參與到應用BIM技術的工程項目中，對學生而言將是極好的學習和鍛煉機會。

3.4.4 開展校企合作，工學結合

BIM最終是在實際的工程項目中應用并體現其價值，真正對BIM技術熟練掌握和應用的是企業，開展校企合作，工學結合，可以使學生參與到實際項目的工作過程當中，在實踐中得到鍛煉。學生在學習時方向更明確、針對性更強，同時也有助于學生畢業時，順利地適應工作角色。

為深化產教融合、校企合作，教育部高等教育司組織有關企業支持高校共同開展了產學合作協同育人項目，為高校開展校企合作提供了良好的平臺。我校承擔BIM課程的教師已通過該平臺成功申請了相關項目，后續將與合作企業就師資培訓和實踐基地建設兩方面開展合作。通過企業的師資培訓幫助教師提升BIM教學、軟件應用和項目實戰能力；通過建立實踐基地使用企業提供的BIM技術類教學資源，聯合開展教學、培訓和技術研發與服務等，幫助學校提升創新實踐教育環境與教學水平。

同時，還可以聘請企業中的BIM技術人員來高校進行兼職講課和培訓。一方面彌補高校中師資力量不足，另一方面還可以更加有針對性地給學生講授實際項目中需要注意的要點難點，更具有實用價值。

3.4.5 注重BIM的教研和科研

要鼓勵教師開展BIM方向的教研和科研工作、積極申報各類BIM技術的課題和科研項目。在參與實際工程項目的過程中不斷積累經驗、完善知識體系、提高專業技能，從而有效解決教學問題、改進教學實踐，最終提高教學質量和水平。

在BIM課程的教學中通過不斷總結教學經驗，發現教學問題，研究和改進教學方法?？梢蚤_展基于項目驅動式的BIM教學研究，如各類BIM競賽項目、大學生創新創業項目、BIM資格證考證項目、企業實習項目和自主選題項目等，并在實際教學中采用后論證其效果。

在BIM的科研方面可以結合我校實際情況，從BIM在城市規劃微環境中的應用、BIM與GIS（地理信息系統）的聯合應用、BIM與VR（虛擬現實）技術相結合等方面開展。

3.4.6 組建興趣小組，參加BIM大賽

隨著BIM的發展，國內出現了眾多的BIM比賽，如：住博會·中國BIM技術交流暨優秀案例作品展示會大賽、全國高等院校學生BIM應用技能網絡大賽、“龍圖杯”全國BIM大賽、“創新杯”BIM應用設計大賽、全國高等院校學生斯維爾杯BIM-CIM創新大賽等。這些比賽促進了BIM技術在行業內的推廣和應用，給BIM技能掌握者提供了學習和交流的平臺。在建筑類高校中可以組建BIM興趣小組或社團，讓學生有進一步深入學習BIM技術的機會，同時營造努力鉆研、勤奮向上的學習氛圍，也為就業打下良好的基礎[9]。

4 結語

城鎮化和城市發展是我國國民經濟和社會中長期發展規劃的重要領域。國家城鄉發展建設事業和國家城鎮化戰略發展亟需與之相適應的城鄉規劃建設與管理的專業技術人才和管理人才。社會對城鄉規劃專業人才的綜合能力要求越來越高，在城鄉規劃專業的教學體系中引入先進的BIM技術具有重要的積極意義。BIM技術是建筑業的二次革命，將改變建筑行業發展模式，已經上升到國家發展的戰略層面[10]。研究BIM技術在城鄉規劃專業教學中的應用，可在加深教師和學生對BIM技術認識的同時，更好地掌握BIM技術，從而提高城鄉規劃專業人才創新能力、綜合技能，提升城鄉規劃專業學生的市場競爭優勢。