基于BIM技術的土木工程專業實踐教學模式的研究

李文 張云峰 滕振超

摘要：隨著BIM技術的不斷深入運用和發展，BIM技術方面的專業人才缺口非常嚴重。如何滿足社會對人才的需求，如何培養符合時代要求的專業技術人才是高校教學改革面臨的新課題。本文通過分析土木類專業高校的教學現狀和存在的問題，進行了基于BIM技術的土木工程實踐類教學改革探索研究，提出了從學科導向轉向產業需求導向，進而促進土木類專業人才培養質量提高的目標。對未來土木類院校實踐教學改革具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：BIM技術;土木工程;實踐教學

建筑信息模型（Building Information Modeling）是指以建筑工程項目的各項相關信息數據為模型，通過組合成一個模型的集合體為工程建設各個參見主體服務的信息系統。它主要具有可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性五大特點。隨著我國BIM技術的推廣，越來越多的項目已經開始運用該技術。被譽為21世紀建筑業變革的革命性技術。BIM技術利用各種參數模型的共享，在項目前期、建設過程和運維等整個生命周期過程中，發揮了巨大的優勢，為各方建筑主體提供了協同工作的基礎平臺，大量實踐證明BIM技術能提高管理效率、縮短建設工期、節約建設成本。然而隨著應用BIM的推廣，BIM技術方面的專業人才出現大量的缺口，遠遠不能滿足社會和企業的需求。對于高校來說，承擔著人才培養的重任，然而大部分高校卻未能及時把BIM完全引入課堂，有的院校雖然引入了BIM技術，但是融入課程和教學環節做的還遠遠不夠，特別是目前高校的實踐教學模塊已不能滿足市場對人才的發展需求。BIM技術的快速發展和社會人才需求的不斷提高，給高校土木建筑類專業課程改革提出了新問題。

培養復合型、應用型的土木類人才的教學計劃里，除了必備的專業知識以外，實踐教學環節尤其重要，一般在高校教學計劃中，實踐教學環節學時占比都比較大，基本都在專業總學時的1/3左右。通過實踐教學可以提高學生理論聯系實際的能力，同時也是提高學生的學習興趣和學以致用的關鍵，進而培養出適合社會需求的復合應用型人才。但是，目前高校都存在實踐環節學時不足，效果不好以及專業關聯性不強等一系列問題。所以，探討和改革實踐類課程的教學模式，具有非常重要的現實意義。

一、BIM技術在高校的教學現狀分析

隨著我國建筑業的發展和社會對BIM人才的需求，越來越多的高校開始把BIM技術應用于教學當中，將BIM技術的理念和知識融入學校培養環節。這方面走在前面的是國外的高校。20世紀90年代美國的喬治亞理工學院開始對BIM技術進行研究，隨后賓州州立大學和加州理工也開始開設了BIM教學內容，其中最早將BIM引入到工程管理課程當中的是阿拉巴馬州奧本大學。相比國外國內高校進行BIM技術研究和探討教學活動相對較晚，隨著我國改革開放才逐步把BIM技術引入課堂，雖然取得了一定的效果。但由于起步較晚，還存在很多問題，主要表現在以下三個方面：

（1）實踐類課程目標模糊。有些學校的BIM教學主要是教會學如何操作BIM軟件，而對BIM的原理和優勢開展研究的很少，這就弄混了因果關系，讓學生誤認為BIM只是一個軟件而沒有了解其真正的強大之處，難以達到最初設置課程的教學要求。只有將BIM完全融入到課程體系里，通過知識點的講解及實踐教學的操作，進而熟練地操作相關軟件，才能真正達到培養人才的目標。因此除了引入課程知識點中，還必須在實踐教學環節進行系統化模擬和訓練，達到宏觀和微觀相結合的目標。

（2）實踐教學效果較差。目前部分高校在實踐環節已經做了很多的探索和實踐，也采購了很多BIM軟件，由于資金的限制很多實踐平臺只是模擬建設的部分過程和環節，這樣就會造成實踐效果不真實的情況，不能真正反應建設過程的復雜性，更不能讓同學們真正領會BIM的強大優勢和對以后工作的影響。因此應該將BIM技術與實踐教學環節進行更深入的融合，拿已建或者在建工程用來模擬實踐環節，讓學生提前積累一定的工程實踐經驗。

（3）人才培養深度不夠。隨著社會對人才的需求，一些高校為了就業，也逐漸開始重視對BIM技術方面的專業人才的培養，并且開始進行教學計劃的調整。這個趨勢主要集中在高校的兩頭，一是建筑類一流院校，另一個是高職學校。在一流院校中的應用重點主要是放在研究生培養階段，是宏觀的理論研究，對本科生的培養重視不足;在一些高職類院校中，培養重點主要是放在應用階段的BIM軟件和操作能力上面，缺少對宏觀理論和概念的研究。而對于大多數普通的應用型本科院校來說，雖然也逐步認識到了BIM技術的強大優勢和未來社會和企業需求的緊迫性，但由于資金和技術的限制，真正把BIM技術與課堂完全融合，把BIM理論真正融入教學計劃和培養方案中還有很長的路要走。

二、土木類實踐教學的現狀和存在的問題

土木類專業具有實踐性強、動手能力強等特點，其中實踐教學環節的學時占比都比較大，實踐環節主要包括認識實習、施工實習、畢業實習、各種課程設計和畢業設計等方面。在本科培養階段不同的年級有不同的教學實踐環節，不同的實踐環節都存在一定的問題。

（1）各種實習方面。土木工程是一個實踐性要求比較高的專業，特別是認識實習、施工實習和畢業實習。傳統的實習方式是在短學期，由老師帶隊集中找幾個工地或者項目進行集中實習，由于實習人數比較多且集中，如果正趕上施工期，給現場施工帶來很多的不便，并且也有安全隱患問題，所以有些實習單位不愿接收，而且在實習過程中，學生基本上是走馬觀花，只是粗略地看看建設過程的基本信息和工地全貌，無法把所學知識真正和現場實踐聯系起來，從而造成代入感差、興趣不足、感受不深，進而影響實習效果。

（2）各類課程設計方面。課程設計是把所學的專業知識應用工程中的重要環節，不同的課程基本都有對應的課程設計，一般的做法是根據課程性質，課程結業后做相關工程應用方面的一個大的應用題，課設基本都是由任課教師單獨命題，由于課程之間是互相獨立的，而課設應用的知識卻是相互關聯的，由于課設之間的聯系很少，造成學生學習知識的碎片化;其次有些課程設計是老師自擬的一道工程題，一般不考慮工程的復雜性和關聯性，到最后課設變成了一道綜合計算題的計算過程，與工程實際情況嚴重脫節。

（3）畢業設計方面。畢業設計是本科培養階段最重要的實踐環節，是培養學生對所學不同專業知識的綜合運用能力，以前所學的專業知識如果比喻成零件，那畢業設計相當與組裝加工過程，畢業設計質量的好壞是高校教學質量最好的體現方式。在畢設過程中，這三類問題比較普遍，一是設計題目單一，由于就業和考研的影響，畢設過程中學生的時間很難保障，導致最終的設計成果存在大量類似甚至抄襲現象;二是畢設題目和工程實際相比差別較大，往往是閉門造車，不能和實際吻合，達不到理論聯系實際的培養目標;三是課設往往是專業各自選題，沒有橫向的聯系，建筑、結構、水、環境和電都各自做各自的部分，不能做到專業交流，造成學生只懂自己專業的部分，不了解自己和其他專業的關聯，不利于溝通和協作能力的培養。

三、基于BIM技術的土木工程實踐類教學改革探索

（1）構建土木實踐類課程教學體系。按照土木工程教育專業認證的十二項畢業要求，制定土木類專業實踐類課程明確、詳細的課程教學體系，把各種實習、各類課程設計、畢業設計等按類別分別明確各自的任務和擬采用的培養方案，充分考慮社會、行業、用人單位的需求和發展。對學校、學生、用人單位等利益相關方進行詳細的調查研究，根據研究成果結合本專業國內外發展趨勢以及學校的定位，制定切實可行的實踐類課程的教學目標和培養體系。

（2）搭建BIM綜合實訓平臺。為了更好地滿足實踐教學和學生實習實訓的培養需求，搭建一個基于BIM技術的綜合實訓平臺，該平臺可模擬工程建設的全過程，從模擬工程設計、招投標過程、施工現場虛擬仿真、計算工程造價到工程項目運維管理等。既有影像資料又有實踐操作，為學生綜合能力的培養提供有效的技術保障。

（3）跨專業聯合培養，增強團隊協作能力。不同的專業聯合做一個項目，這種跨專業聯合和協作模式，既增強了學生的溝通能力，也培養了不同專業的團隊協作精神。讓學生真正面對未來工作中遇到的計劃、設計、安裝、施工、管理等一系列復雜問題，通過把建筑學、給排水、建環、工程管理等專業的學生組成小組解決專業難題，可以提高學生了解其他專業的專業知識、解決復雜問題以及理論知識和實踐相結合的能力。

（4）虛擬建造和工地實踐相結合，提高實踐效果。以往實習類的教學模式主要是工地參觀和現場實踐，但由于集中進行時間比較短，看到的實踐環節和過程比較片面，不能完整的了解建設的全過程。通過虛擬建造，就可以充分了解工程項目從立項到竣工的全過程，了解各種工法的施工要點，了解施工過程中如何進行有效的組織和管理。然后通過定期去施工工地實習，建立起實際施工和虛擬建造之間的聯系，從而提高實習的效果。

（5）依托BIM大賽和雙創，不斷提高學生創新創業能力。很多軟件公司為了推廣自己研發的BIM軟件，每年都舉辦了各種不同的BIM競賽。隨著賽事積累和參與院校越來越多，影響及參與的范圍也越來越大。可以組織學生參加到相關比賽當中。另外大學生創新創業比賽也開展的如火如荼，首先建立校內BIM大賽和雙創大賽機制，通過校內選拔組建BIM研究小組，選拔優秀學生參加各種BIM技術應用技能大賽，利用示范效應，提高學生的學習主動性和積極性，進一步推動BIM技術在專業教學中的應用研究。通過學科競賽和創新創業機制，不僅可以調動學生學習BIM技術的積極性，同時也可以通過比賽了解行業動態，鍛煉教師隊伍，促進雙師型教師的培養。

四、結語

隨著我國BIM技術的不斷深入發展和應用，徹底改變了傳統的建造模式。隨著信息技術和5G的融合，設計、施工、管理方法也進入了一個全新的歷史階段。社會的快速變化造成了BIM技術專業人才缺口嚴重，人才培養嚴重滯后于社會發展需求。這就給高校教育提出了新課題。對于高校而言大力培養適應社會需求的BIM技術人才迫在眉睫。應該首先從專業培養計劃調整開始，把學科導向變為產業需求導向，把適應社會服務轉向專而優技術支撐引領，結合我國BIM發展規劃，進一步深化和改革土木工程教學模式和教學方法，不斷培養學生的整體思維能力和動手創新能力，不斷貼合適應市場和社會的需求，培養適應社會發展和企業需求的應用型、實用性的技術人才。

參考文獻：

[1]朱紅光，易成，王鵲，馬俊豪.BIM技術在土建專業教學中的應用現狀及建議[J].教育教學論壇，2015，（44）.

[2]白泉，邊晶梅，于賀，盛國華，陸海燕.土木工程專業BIM教學改革研究與實踐[J].土木建筑工程信息技術，2017，（5）.

[3]昊光東，唐春雷.BIM技術融入高校工程管理教學的思考[J].高等建筑教育，2015，（8）.

[4]黃鑫，張奎.BIM技術在建筑工程施工技術類課程教學中的應用研究[J].研究探討，2019，（07）.

[5]賀興宏，楊保存，管瑤.BIM技術應用下土木工程專業教學改革探討.[J].吉林廣播電視大學學報，2020.