BIM技術融入建筑電氣與智能化專業(yè)課程體系改革探索

陳波 王月明 趙建敏

摘 要：隨著BIM技術在建筑工程領域的廣泛應用，社會對BIM機電人才的需求與日俱增，建筑電氣與智能化專業(yè)應適應新技術發(fā)展趨勢對課程體系進行改革，通過增大BIM基礎課程內容并在專業(yè)課程中融入BIM技術，培養(yǎng)高質量的BIM技術機電應用人才，使學生掌握BIM技術運用能力，提高綜合素質，以適應新時代建筑行業(yè)發(fā)展。

關鍵詞：BIM技術? 課程體系? 教學改革? 建筑電氣

Exploration on the integration of BIM Technology into the curriculum system reform of building electrical and intelligent specialty

CHEN BoWANG YuemingZHAO Jianmin

（School of Information Engineering，Inner Mongolia University of Science and Technology，Baotou， Inner Mongolia Autonomous Region，014010China）

Abstract： With the wide application of BIM Technology in the field of construction engineering， the social demand for BIM electromechanical talents is increasing day by day. The specialty of building electrical and intelligence should adapt to the development trend of new technology， reform the curriculum system， increase the content of BIM basic courses and integrate BIM Technology into professional courses， so as to enable students to master the application ability of BIM Technology and improve their comprehensive quality， In order to adapt to the development of the construction industry in the new era and cultivate high-quality BIM Technology electromechanical application talents.

Key words： BIM Technology;Course System;Teaching Reform;Building Electrical

BIM是建筑信息模型（Building Information Modeling）的英文簡稱，是在原CAD技術基礎上發(fā)展起來的建筑模型信息集成技術，以三維可視數(shù)字化技術為基礎，對建筑工程項目設施實體結構和功能特性的信息可視化表達[1]。作為建筑行業(yè)的新型技術手段和開發(fā)工具，BIM 技術得到了建筑行業(yè)工程技術、科研人員的高度重視，已然成為建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展的新趨勢，將引領建筑及相關產業(yè)的變革發(fā)展方向[2]。針對BIM技術的廣泛應用，國內外許多高校逐步嘗試把BIM技術融入相關專業(yè)課程體系中，以進一步加強BIM技能人才的培養(yǎng)力度。BIM技術的蓬勃發(fā)展也給建筑電氣與智能化專業(yè)人才培養(yǎng)創(chuàng)造了新的機遇，可以加強人們就業(yè)擇業(yè)面的廣度，也能提高工作中專業(yè)知識和BIM技術融合的深度 [3]。

本文通過分析建筑電氣與智能化專業(yè)課程教學進行過程出現(xiàn)的不足，提出將建筑信息模型技術引入專業(yè)課程體系，充分發(fā)揮其直觀可視化、模擬真實化、平面三維化的優(yōu)點，使傳統(tǒng)的枯燥難懂的專業(yè)知識變得直觀易懂，讓學生更容易理解和掌握專業(yè)知識，進而增強學生對專業(yè)知識的獲得成就感[4]。實踐效果顯示，該教學方法的研究與實踐取得了良好的教學效果。

1 教學現(xiàn)狀分析

內蒙古科技大學建筑電氣與智能化專業(yè)從2017年立項著手BIM課程建設，于2018年成立BIM實驗室，學校不斷增大BIM技術相關軟硬件支持力度，現(xiàn)已初步建成以“Revit建模+鴻業(yè)機電設計+綠建仿真軟件”為綜合設計平臺的實驗環(huán)境。目前實驗室可同時滿足四十人上機建模練習，主要開展《建筑電氣CAD及BIM》《建筑智能環(huán)境學》等課程的實踐教學。

建筑電氣與智能化專業(yè)已在2018版培養(yǎng)方案中增設BIM課程。就目前教學情況來看，BIM課程主要以淺顯的概論性講述和基本建模操作為主，不能深入地進行教學研究及很好地利用BIM優(yōu)勢開展教學內容，沒能建立完備的BIM課程體系，不利于學生主觀能動性和學習積極性的發(fā)揮。

除了課堂教學，專業(yè)教師利用課余時間組織學生開展BIM興趣小組活動，參加BIM相關競賽，進行了很多BIM技術培養(yǎng)模式的嘗試和探索。通過參加BIM類高校賽事和相關學術會議與其他院校開展教學交流，總結以往參賽經驗，為專業(yè)人才培養(yǎng)方案的制定和實施做了大量前期準備工作。

2 改革任務

2.1 豐富和完善BIM基礎課程教學內容

通過《建筑電氣CAD及BIM》課程的教學實踐，總結教學經驗，提出BIM基礎課程的改革方案。優(yōu)化課程內容，在總學時不變的前提下適度壓縮CAD部分學時，加大BIM部分內容。增強BIM基本建模能力訓練，以建筑、水、暖、電識圖訓練，建筑、機電建模為重點學習內容，提高學生實際動手能力。

BIM技術包含豐富多樣的工具軟件，受時間限制課堂上無法對多種BIM應用軟件展開介紹。利用網上BIM課程資源，通過線上課程等形式開展教學，可以極大地拓展和豐富教學內容。教學方式也逐步由“填鴨式”的傳統(tǒng)教學方式過渡為線上線下相結合、以學生為中心的自主學習模式，能極大提高學生的學習主動性和積極性。將模型仿真、機電綜合、漫游視頻制作等教學內容制作成視頻，以微課形式提供給學生課下進行學習，這樣既可以保證課上完成基本教學內容，又可以豐富和拓寬學生視野，擴大學生對BIM技術應用領域廣度和深度的了解。

2.2 BIM技術與專業(yè)課程體系融合

為讓學生更深入地認識大數(shù)據(jù)時代建筑業(yè)發(fā)展面向智能化、數(shù)字化、綠色化的新特征，了解新時代建筑相關行業(yè)對新技能型人才培養(yǎng)的需求，通過教育引導學生強化對專業(yè)知識的掌握并提升其學科素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，運用BIM等先進信息技術手段，促進教學方法的變革和教學模式的創(chuàng)新，強化一專多能型專業(yè)人才的培養(yǎng)，以提升就業(yè)品質。

BIM技術對比傳統(tǒng)CAD技術其具備可視化、協(xié)調性、可出圖、施工模擬等優(yōu)勢，運用其優(yōu)點能夠改變以往專業(yè)課程中學習專業(yè)知識只能觀看二維平面圖紙、不夠直觀形象的學習困境，把傳統(tǒng)專業(yè)課程中的不易理解和不方便表現(xiàn)的知識點，利用BIM技術手段建立三維可視化模型，運用軟件仿真模擬設備工作方式，再現(xiàn)現(xiàn)場工作狀態(tài)，并將以上內容制作成視頻微課，直觀、形象地表達專業(yè)知識內容，從而便于學生接受和理解，提高課堂的學習效果。

2.3 通過BIM技術促進學生綜合能力培養(yǎng)

近年來通過指導學生開展社團活動，利用課外時間與學生廣泛接觸，發(fā)現(xiàn)BIM技術因其直觀性、易上手等特點，很容易引起學生的學習興趣，尤其是大一、大二年級學生。指導教師應對學生加以引導，逐漸從興趣養(yǎng)成、能力培養(yǎng)、專業(yè)方向引導多方面給予指導，幫助學生建立BIM與專業(yè)之間的聯(lián)系，逐漸培養(yǎng)學生對專業(yè)學習的興趣。這方面需要指導教師付出更多的時間和精力，真正參與到學生社團活動中，按照不同年級學生的知識結構分類指導。要積極引導學生參與BIM競賽，鼓勵學生考取BIM等級證書，參與實際工程項目等。學生既可以獲得知識上的進步，同時獲得相應證書也對他們就業(yè)有積極促進作用。

3? 主要改革措施

3.1 調整教學大綱，優(yōu)化完善教學內容

《建筑電氣CAD及BIM》課程內容調整方案如表1所示，在原教學內容基礎上，將CAD部分壓縮至24學時，在保證講授內容基本不減少的前提下減少上機練習的時間，通過增大對應教學單元的課下作業(yè)，讓學生利用課下時間完成相應內容的練習。BIM部分增大學時，用于加強給排水和暖通模型繪制以及機電綜合設計內容的教學與建模練習。BIM選修內容的設置是利用網上視頻教學資源和微課平臺增加Navisworks、MagiCAD和BIMVR等BIM軟件的學習內容，主要針對建筑電氣專業(yè)在機電建模、管綜分析[5]、模擬仿真[6]、漫游視頻制作[7]、BIM+虛擬現(xiàn)實等BIM應用領域的相應軟件進行學習。這部分內容主要面向學有余力的學生以及打算參加BIM類競賽的學生。

3.2 將BIM技術融入專業(yè)課程體系，改進教學效果

打牢BIM基礎知識的學習之后，要將BIM技術優(yōu)勢發(fā)揮出來，不斷融入專業(yè)課程中，在專業(yè)課程中植入BIM技術以輔助課程教學，改進教學效果。教學思想是以專業(yè)知識為主體，BIM能力訓練為補充，通過“BIM+課程”形式由淺入深地讓學生逐步了解BIM技術如何在本專業(yè)領域結合和運用，從而建立一套基于BIM的專業(yè)課程體系，既加深BIM技術在專業(yè)領域里如何應用的理解，同時也有助于學生更好地掌握相關原理，提高專業(yè)課程教學效果。

BIM技術融入專業(yè)課程體系方案如表2所示。在大學二年級開設的《房屋建筑學》中，利用Revit建模軟件搭建建筑和結構模型，展示建筑平面、立面和刨面，讓學生更直觀地理解建筑空間結構和相互關系，了解墻、樓板、樓梯等主要建筑構建組成，通過ETABS等結構分析軟件進行承重和受力分析。《建筑設備》課程中通過MagicCAD機電建模軟件制作主要機電設備模型，了解設備結構、布置方式和工作原理。在《建筑智能環(huán)境學》課程中，利用PKPM仿真軟件對建筑環(huán)境進行聲、光、熱、濕環(huán)境模擬分析，建筑節(jié)能設計。在大學三年級開設的《建筑供配電與照明》和《公共安全技術》等專業(yè)課程中利用三維模型，展示各個建筑設備子系統(tǒng)在建筑中的點位布置、線路拓撲、系統(tǒng)連接關系;利用Navisworks渲染軟件展示燈具布置照明效果;利用pathfinder疏散模擬軟件演示火災發(fā)生時人員疏散情況[8]。在大學四年級開設的《建筑電氣工程概預算》中，運用廣聯(lián)達計價算量軟件和BIM5D工程管理軟件，進行工程造價計算和工程進度管理。

該專業(yè)多數(shù)專業(yè)課程都包括課程設計等實踐教學環(huán)節(jié)，將工程案例與BIM技術結合開展教學實踐，使學生仿佛置身于特定的工程現(xiàn)場情景中，熟悉設計、建造、運行維護全過程，從而提高直觀性和真實性，更好地調動學生自主學習的熱情。

3.3 注重學習興趣培養(yǎng)，全面提高學生綜合素質

近年來，隨著學生學習興趣的提高，將有志于深入學習BIM技術的學生組織起來，利用課余時間以學生社團、興趣小組等形式，開展BIM技術的培訓。在指導學生開展課外活動中，始終以培養(yǎng)專業(yè)興趣、注重學生創(chuàng)新意識和綜合能力鍛煉為宗旨。社團活動制定明確的培養(yǎng)目標和培訓計劃，對參加活動的學生定期進行考核。具體培訓計劃和考核要求如表2所示。

社團活動以參加BIM考級和學科競賽為載體，將培訓內容與競賽訓練相結合，引導學生通過考級和參加BIM比賽增強學習動力。社團活動的開展，一方面推動了基于BIM的課程教學模式變革，另一方面通過扭轉被動灌輸式的學習方式，促進學生變被動為主動地學習掌握BIM知識，從而提高學生的自學能力。同時由于比賽內容往往涵蓋了建筑、結構、水暖電等多個專業(yè)，可加強學生學習跨專業(yè)知識的綜合能力。而且通過引導學生參與比賽，指導教師也有驅動力進一步了解和掌握BIM科技前沿的應用與發(fā)展方向，并適時更新教學內容，把前沿的技術帶入課堂反哺教學。

建筑電氣與智能化專業(yè)教師指導學生參加全國高校BIM設計創(chuàng)新大賽、畢業(yè)設計大賽，截至2021年11月，已參加各類大賽十多項，并榮獲省部級以上獎項二十多項。

3.4 加強畢業(yè)設計中BIM類題目比例，提高設計標準和要求

建筑電氣與智能化專業(yè)在現(xiàn)有畢業(yè)設計模式基礎上，把BIM技術運用到畢業(yè)設計環(huán)節(jié)中，逐年增加BIM設計類題目比例。要求學生以實際工程案例為背景，運用BIM應用軟件，鼓勵跨專業(yè)協(xié)作，聯(lián)合開展畢業(yè)設計。

機電BIM設計題目涉及建筑、結構、給排水、暖通和電氣多專業(yè)知識的綜合運用，通過BIM設計過程，多專業(yè)相互配合共同設計，打破了原有專業(yè)間的壁壘，改變了傳統(tǒng)畢業(yè)設計中只注重于本專業(yè)知識的訓練而忽視相關專業(yè)知識的拓展和延伸。以學科交叉及多專業(yè)協(xié)同為目標，采用多樣化教學方法，可有效降低學科間的矛盾，以達到提升學生對綜合知識運用的能力和團隊協(xié)作能力。

3.5 提高師資力量

教學實踐過程中，各專業(yè)教師以BIM技術為紐帶，對教學內容和教學方法定期進行交流和研討，及時溝通BIM技術應用于教學實踐過程中出現(xiàn)的問題，防止課程交叉知識點的重復講授。

教師應通過參加實際工程項目不斷加強自身實踐能力和工程經驗，確保專業(yè)知識的時效性，并定期參與前沿的BIM學術交流會，以掌握行業(yè)最新發(fā)展動向，并積極掌握BIM的有關理論知識及軟件應用，不斷豐富和完善教學內容，改進教學方法。

4 結語

為順應BIM技術帶來的建筑領域發(fā)展新趨勢，提高機電BIM人才培養(yǎng)質量，優(yōu)化專業(yè)課程體系建設，積極推進BIM技術在高校的推廣應用，本文將BIM技術融入建筑電氣與智能化專業(yè)課程體系，在進一步充實現(xiàn)有基礎課程內容的同時，將BIM技術融入專業(yè)課程中，充分利用其優(yōu)勢改進教學效果，提高教學質量，提出了“基礎課程改革+課程體系建設+學生社團管理”等多角度、多層次的改革思路，提供了一套較為系統(tǒng)全面的實施方案。

參考文獻

[1] 程怡. 基于BIM+專業(yè)課程體系與實踐教學模式改革的探索[J]. 高教學刊，2020（29）：118-120.

[2] 丁柯婷. BIM在大型公共建筑機電設備設計施工中的應用研究[D].福建工程學院，2020.

[3]李昕.BIM技術在新工科建設土木工程專業(yè)中的應用研究與探索[J].黑龍江工程學院學報，2020， 34（05）：73-75.

[4] 尹素仙. BIM技術融入建筑工程技術專業(yè)課程的教學改革與實踐[J]. 研究探討，2020（7）：193-194.

[5] 趙志濤. BIM 技術在工程項目管線綜合設計中的應用[J]. 建筑技術開發(fā)， 2015（04）：37-39

[6]陳梓冰，宋賽，張彩紅.BIM技術背景下的現(xiàn)代建筑虛擬仿真模擬研究與實踐[J].科學技術創(chuàng)新，2021（23）：109-110.

[7] 楊騏麟. 基于BIM的可視化協(xié)同設計應用研究[D].西南交通大學，2016.

[8] Liu Jiaxi，Zhang Rui，Yan Weidong，Sun Li. Evacuation of building fire personnel based on BIM+GIS： A review[J]. IOP Conference Series： Earth and Environmental Science，2021，787（1）：1755-1315