BIM技術(shù)的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀和建筑信息化課程實(shí)訓(xùn)項目體系開發(fā)

劉芳語 ，馮曉利 ，劉 群， 伍川生 ，葉 卓

（1.四川現(xiàn)代職業(yè)學(xué)院，四川 成都 610000；2.四川華西海外投資建設(shè)有限公司，四川 成都 610000；3.重慶交通大學(xué)國際學(xué)院，重慶 404100；4.成都惟尚建筑設(shè)計有限公司，四川 成都 610000）

職業(yè)教育的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)源自產(chǎn)業(yè)、行業(yè)、企業(yè)，隨著建筑行業(yè)進(jìn)入總承包、裝配信息化發(fā)展階段，對應(yīng)專業(yè)的職業(yè)教育需緊跟行業(yè)步伐，抓住動態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈脈搏，認(rèn)真完善應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案。2019年，雙高計劃和1+X(BIM)首批試點(diǎn)工作全面鋪開，針對高職教育領(lǐng)域BIM人才缺乏、教學(xué)資源落后等現(xiàn)狀，高職院校技能型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)課程體系改革和崗位職培課程體系建設(shè)刻不容緩。當(dāng)務(wù)之急，各院校在理清現(xiàn)有教學(xué)資源、認(rèn)真研究行(企)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，建筑類專業(yè)應(yīng)及時將新技術(shù)、新工藝、新規(guī)范納入教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)容中，重構(gòu)BIM+項目載體課程體系，聚焦市場人才需求，鼓勵學(xué)生獲取多種職業(yè)技能等級證書，拓展就業(yè)、創(chuàng)業(yè)本領(lǐng)。只有建筑信息化課程體系落實(shí)計劃清晰、X試點(diǎn)工作重點(diǎn)突出，才能打造出技術(shù)技能人才培養(yǎng)高地，實(shí)現(xiàn)立德樹人等高質(zhì)量發(fā)展。

1. 研究現(xiàn)狀及建設(shè)意義

國內(nèi)外BIM方面的研究起于20世紀(jì)90年代，起初國內(nèi)外專家學(xué)者高度關(guān)注的是其信息化技術(shù)、建筑產(chǎn)品模型等，工程實(shí)踐應(yīng)用顯示BIM技術(shù)對于建設(shè)工程項目設(shè)計、實(shí)施和管理的質(zhì)量和效率方面具有很大的提高作用，目前我國建筑行業(yè)對于BIM技術(shù)的應(yīng)用已完成探索狀態(tài)，建設(shè)項目信息優(yōu)化的方法大都是以BIM技術(shù)為核心來實(shí)現(xiàn)各項工作的數(shù)字化。梳理其發(fā)展歷程，饒曉文在2011年提出了基于BIM的各專業(yè)協(xié)同管理平臺模型。任寧在2013年提出將安全規(guī)則插入到BIM中，實(shí)現(xiàn)基于BIM安全風(fēng)險的自動化分析并及時采取相關(guān)措施。鑒于全生命周期的建筑工程是一個復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)建筑活動全覆蓋需要上百種不同的專業(yè)軟件，各專業(yè)之間的協(xié)同配合至關(guān)重要，BIM的解決方案是制定一套標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)之初清晰定義實(shí)際的工作流程和所需交互的信息，以構(gòu)件為對象建模，帶有信息屬性的構(gòu)件在不同軟件間傳遞，配合各項工作流程，零敲碎打、化繁為簡，簡稱BIM的“構(gòu)件思維”，也是分布式BIM數(shù)據(jù)庫建立的基礎(chǔ)。

另外，建筑業(yè)本身的復(fù)雜性決定了BIM實(shí)施方式，BIM的“模式思維”體現(xiàn)于多方位參與、多角度切入、軟件多元化。

目前，多數(shù)建筑類專業(yè)人才培養(yǎng)課程體系仍停留在BIM軟件的使用層面，BIM技術(shù)的應(yīng)用、BIM思維的培養(yǎng)尚未得到真正重視，長線發(fā)展必然無法適應(yīng)行業(yè)發(fā)展需求。

因此，如何對與BIM密切相關(guān)的課程體系進(jìn)行改革，如何將BIM技術(shù)融入培養(yǎng)方案，宏觀體系和微觀內(nèi)容層面同等重要。以四川現(xiàn)代職業(yè)學(xué)院建設(shè)工程管理專業(yè)為例，該專業(yè)主要面向四川省成都市天府新區(qū)及其周邊建筑安裝工程企業(yè)、項目咨詢、監(jiān)理、建設(shè)等單位，培養(yǎng)從事施工管理、項目管理、建筑信息化(BIM)技術(shù)、工程測量等工作的一線高素質(zhì)技能型人才。根據(jù)學(xué)生認(rèn)知及職業(yè)成長規(guī)律，將基于工作崗位的任務(wù)、BIM+項目貫穿在各環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計上，多層次夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)，有助于全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

2. 融入BIM技術(shù)的專業(yè)課程體系構(gòu)建

傳統(tǒng)的教學(xué)以圖紙講解、施工現(xiàn)場學(xué)習(xí)為主，教學(xué)方式?jīng)]有充分利用信息化的便利，教學(xué)手段單一，知識的傳遞比較落后。BIM技術(shù)的實(shí)訓(xùn)實(shí)用性很強(qiáng)，“BIM+project”課程體系可以將平面的圖紙更加立體化的展示，將建筑項目模擬到接近真實(shí)場景，即使不在建筑工地，也能整體的了解建筑的施工過程，能夠打造高效課堂，并廣泛運(yùn)用于建筑施工、建筑造價等相關(guān)工程領(lǐng)域。

隨著第一批1+X(BIM)職業(yè)技能等級證書制度試點(diǎn)工作的政策發(fā)布、試點(diǎn)申報、深度開展，眾多地方高職院校建筑類專業(yè)已逐漸意識到及時引入新技術(shù)、新知識的重要性，前期BIM概論等基礎(chǔ)知識融入已初見成效。以工程造價專業(yè)為例，培養(yǎng)目標(biāo)側(cè)重于生產(chǎn)第一線的應(yīng)用型人才，要求畢業(yè)生能熟練準(zhǔn)確地編制與審核工程造價，同時具備現(xiàn)場的施工管理、成本核算的能力。目前大多數(shù)院校工程造價專業(yè)教學(xué)內(nèi)容更新較慢，缺乏結(jié)合工程運(yùn)用的多學(xué)科知識的教育，導(dǎo)致學(xué)生掌握的專業(yè)知識滯后于專業(yè)發(fā)展，課程體系設(shè)置并不系統(tǒng)，部分開展院校也存在課程編排滯后、BIM教材真空、實(shí)訓(xùn)室建設(shè)流于形式等現(xiàn)象。

BIM+項目載體課程體系的建設(shè)意義在于建筑信息模型(BIM)把以往用線條構(gòu)件的信息傳遞方式轉(zhuǎn)變成三維立體圖形信息傳遞方式，實(shí)現(xiàn)信息傳遞的可視化。同類高校調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前絕大多數(shù)的院校建筑工程類專業(yè)課程如工程識圖、計量與計價等課程都使用的是二維平面的教學(xué)模式，教師大多利用ppT和黑板板書進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生參與度低，難以做到直觀教學(xué)，有些學(xué)生缺乏三維立體空間的思維能力。假如課程中引入BIM三維模型、充分利用課程與課程之間的交叉融合，將上述專業(yè)課程與《建筑CAD與BIM建模》課程中的三維立體教學(xué)資源成果進(jìn)行共享，不但可以增強(qiáng)學(xué)生的直觀感知能力，還能夠幫助學(xué)生在立體的空間中感知內(nèi)部結(jié)構(gòu)、有效規(guī)避理論與實(shí)踐脫節(jié)現(xiàn)象。

2.1 搭建基于BIM技術(shù)的教學(xué)課程群平臺

信息作為資源是可以共享的，項目的參與各方都有信息共享的權(quán)利，這就為項目的參與各方提供了充分溝通、交流和協(xié)作的可能性，由此可見，BIM是一種理念。同時，信息是可以更新和修改的，通過項目參與各方的專家的討論、交流和溝通，并且根據(jù)不同的要求對信息進(jìn)行更新和修改，由此可見，BIM是一種技術(shù)。BIM模型結(jié)果的功能主要在于針對建設(shè)項目的設(shè)計、施工和管理進(jìn)行信息模型的開發(fā)、使用和傳遞，所以BIM更是過程。

通過建立BIM虛擬仿真平臺，讓學(xué)生在校內(nèi)外有網(wǎng)絡(luò)的地方實(shí)現(xiàn)自主了解BIM、學(xué)習(xí)BIM、應(yīng)用BIM，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性教學(xué)模式。仿真實(shí)訓(xùn)室和師資隊伍是搭建基于BIM技術(shù)的教學(xué)課程群平臺的主要影響因素，安排有一定相關(guān)經(jīng)驗的教師參加相關(guān)的培訓(xùn)、提升教學(xué)理念，組織教師參加行業(yè)間的交流以及相關(guān)的學(xué)術(shù)會議，引進(jìn)相關(guān)的技術(shù)人才、行業(yè)精英人才來學(xué)校傳授經(jīng)驗等，均有助于逐漸提升專業(yè)師資隊伍的水平。課程群平臺包含基礎(chǔ)課程群、應(yīng)用課程群和實(shí)踐課程群。

BIM基礎(chǔ)課程群主要是介紹BIM的基本概念、原理和軟件應(yīng)用等，筆者所在院校建設(shè)工程管理和工程造價專業(yè)通過《建筑CAD與BIM建模》、《工程識圖與房屋構(gòu)造》(與X證書知識關(guān)聯(lián)見表1)等課程體現(xiàn)。BIM應(yīng)用課程群主要是在已有的課程體系中融入BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)課程的信息化、可視化、模擬化，建設(shè)工程管理和工程造價專業(yè)通過《建筑施工技術(shù)》、《建筑工程組織設(shè)計》、《建筑工程計量與計價》、《工程招投標(biāo)與合同管理》等課程體現(xiàn)。

BIM實(shí)踐課程群通過課程設(shè)計或?qū)嵱?xùn)，運(yùn)用所學(xué)知識對具體的案例進(jìn)行實(shí)踐操作，建設(shè)工程管理和工程造價專業(yè)通過《建筑信息化(BIM)管理》、頂崗實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)等課程/環(huán)節(jié)體現(xiàn)。于實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)充分調(diào)動學(xué)生的動手能力，讓學(xué)生按課程地圖的既定路線將知識有效的串聯(lián)起來，快速掌握技術(shù)，植入BIM管理思維。

表1 《工程識圖與房屋構(gòu)造》課程與X證書考核知識關(guān)聯(lián)表

2.2 構(gòu)建BIM技術(shù)應(yīng)用能力的課程體系

目前，國內(nèi)外常見的BIM課程設(shè)置方式有兩種，一是新開設(shè)BIM課程，優(yōu)先打造實(shí)訓(xùn)硬件，二是在現(xiàn)有的專業(yè)課程中植入BIM，逐步滲透。多數(shù)高職院校限于實(shí)訓(xùn)條件短缺，大都采用第二種長線構(gòu)想的方式。根據(jù)本校目前的BIM實(shí)訓(xùn)室條件，允許采用以上兩種方式結(jié)合進(jìn)行植入課程教學(xué)。遵循“以能力培養(yǎng)為核心、對接職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(GB、1+X)、以項目為載體、以工作過程為主線等”四項課程體系構(gòu)建原則，構(gòu)建BIM+項目載體的“5X4”課程體系，其中“5”表示五層能力，包括：職業(yè)基本能力、行業(yè)通用能力(技術(shù))、職業(yè)特定能力、職業(yè)領(lǐng)域(崗位)能力、職場工作發(fā)展能力；“4”表示四層體系，包括：理論課程體系、實(shí)踐課程體系、職業(yè)素養(yǎng)體系、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)體系。以四川現(xiàn)代職業(yè)學(xué)院建設(shè)工程管理專業(yè)為例，根據(jù)專業(yè)知識構(gòu)成，BIM技術(shù)應(yīng)用能力的課程體系包括：

《建筑CAD與BIM建模》——行業(yè)通用能力(技術(shù))+實(shí)踐項目課程體系；

《建筑信息化管理》——職業(yè)特定能力+實(shí)踐項目課程體系；

《建筑工程計量與計價》——職業(yè)特定能力+實(shí)踐項目課程體系；

《建筑力學(xué)應(yīng)用與結(jié)構(gòu)》——職業(yè)特定能力+理論課程體系；

《建筑工程組織設(shè)計》——職業(yè)特定能力+實(shí)踐項目課程體系；

《工程識圖與房屋構(gòu)造》——行業(yè)通用能力(技術(shù))+實(shí)踐項目課程體系；

《建設(shè)工程法律法規(guī)》——行業(yè)通用能力(技術(shù))+理論課程體系等。

以課程學(xué)分課時為橫軸，以課程設(shè)置學(xué)期分布為縱軸，可繪制該專業(yè)1+BIM課程地圖，直觀展示BIM技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)方案。

2.3 開設(shè)與職業(yè)崗位對接的實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊

隨著職業(yè)教育改革的不斷深入，建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，探索專業(yè)群與產(chǎn)業(yè)鏈對接、專業(yè)課程體系與BIM+項目載體對接無疑具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。整合完善現(xiàn)有的實(shí)訓(xùn)資源，開設(shè)與專業(yè)群職業(yè)崗位相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊，突出真實(shí)的職場氛圍，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的工作環(huán)境。借鑒湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院經(jīng)驗，計劃額外增設(shè)《BIM概論》課程，讓學(xué)生于專業(yè)課開課之初“先入為主”了解BIM技術(shù)，植入建筑信息化基本知識。另基于本校新建綜合大樓及學(xué)生宿舍建造全過程，合理利用本校資源，將BIM建模技術(shù)教學(xué)與傳統(tǒng)的CAD教學(xué)相結(jié)合，分上、下學(xué)期開設(shè)。

上學(xué)期，《建筑CAD與BIM建模》主要針對二維CAD軟件的操作與二維施工圖紙的繪制。下學(xué)期，主要針對二維CAD施工圖紙的三維建模，通過實(shí)體建筑踩盤串聯(lián)學(xué)期間知識點(diǎn)，完成BIM三維建筑模型的成果轉(zhuǎn)化。以信息化教學(xué)為基礎(chǔ)，學(xué)期間不孤立講解，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。最終，學(xué)生可在第三學(xué)年施工現(xiàn)場頂崗實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，建立獨(dú)立的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)與考核制度，以信息共享BIM理念為指導(dǎo)，讓學(xué)生完成實(shí)際工作過程，從而形成職業(yè)綜合技能。

3. 教學(xué)實(shí)施舉措

以本校2019級建筑系為實(shí)施對象，按課程方案實(shí)施教改，從新生入學(xué)的專業(yè)介紹開始，有意識地培養(yǎng)學(xué)生對BIM的興趣，讓他們在BIM實(shí)訓(xùn)室里觀看BIM的強(qiáng)大功能，了解BIM技術(shù)在建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢和應(yīng)用途徑，理解學(xué)習(xí)BIM技術(shù)的重要意義，進(jìn)行“認(rèn)知培養(yǎng)”。從大學(xué)一年級的《工程識圖與房屋構(gòu)造》開始，有針對性地加入BIM基本知識，并結(jié)合后續(xù)的專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課，采取“BIM+某一課程”的形式由淺入深地讓學(xué)生熟悉BIM建模軟件的使用方法，指導(dǎo)學(xué)生逐步運(yùn)用BIM 3D技術(shù)，構(gòu)建三維空間模型進(jìn)行工程描述、時間維度描述，模擬施工的整個過程以及進(jìn)行施工預(yù)算等，進(jìn)行“實(shí)施培養(yǎng)”。

在頂崗實(shí)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)中強(qiáng)化運(yùn)用，充分利用BIM 5D技術(shù)平臺，結(jié)合在實(shí)際現(xiàn)場中所看到的工程施工情況，優(yōu)化設(shè)計施工方案，校企雙主體“強(qiáng)化培養(yǎng)”。借助行業(yè)地域性資源優(yōu)勢，與建工集團(tuán)等單位積極開展深度合作，不斷完善、拓展和開發(fā)虛擬仿真實(shí)驗教學(xué)平臺，積極校賽選拔、省賽爭獎，校企雙主體進(jìn)行“創(chuàng)新培養(yǎng)”。2019～2020年，四川省大學(xué)生BIM建模競賽團(tuán)隊二、三等獎，1+X職業(yè)技能等級證書全國第二次考試合格率74%(超出全省平均36%)等成果說明教改方案初見成效。

4. 結(jié)語

本研究規(guī)避了傳統(tǒng)BIM類課程體系問題，結(jié)合了兩種課程設(shè)置方式，從“5X4”課程體系中深化設(shè)計了“基礎(chǔ)課程群、應(yīng)用課程群和實(shí)踐課程群”三大課程群平臺，并在2019級進(jìn)行試運(yùn)行，旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。今后教學(xué)探索中，項目團(tuán)隊會緊跟行業(yè)發(fā)展、了解行業(yè)需求，及時、合理地修正人才培養(yǎng)目標(biāo)，調(diào)配理論課程和實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，為培養(yǎng)滿足行業(yè)需求的新型人才而不斷進(jìn)取。