基于“傳統專業”新工科改造的BIM系列課程研究

任曉耕，何林青 （北京聯合大學生物化學工程學院，北京 100023）

0 引言

為主動應對新一輪科技革命與產業變革，支撐服務創新驅動發展、“中國制造2025”等一系列國家戰略。縱觀建筑行業發展，建筑設計可視化、管理信息化、生產工廠化、應用智能化、施工裝配化，符合新工科所提出的“理念新、要求新、途徑新”的基本特征，已經成為高校專業未來發展的重要方向之一。我校建筑環境與能源應用專業自2016年開始逐步進行基于“傳統專業”新工科改造的BIM系列課程研究。逐步探索出了基于OBE全新建環專業的BIM系列課程體系設計；此外，基于新工科的思想理念，通過校企聯合教學、企業實習等環節，著重訓練學生的工程實踐能力，縮短了學生適應企業崗位要求的時間；基于新工科的思想理念，我們運用建筑行業BIM相關技術，進行學科滲透、交叉，使學生具備面向未來的技術，具備創新創業的能力；基于新工科的思想理念，我們進行了科教融合的平臺的構建，錘煉了學生自主終身學習、溝通協商能力和工程領導力，兼具全球視野、生態意識、法治意識，使其成為新工科改造下建環專業全新人才。

1 總體方案

1.1 總體框架

在“新工科”思想趨勢的影響下，對我校建筑環境與能源應用專業和BIM相關的課程以及教學環節進行了深入調研分析，最終我們確定了總體框架：在基于“傳統行業”的新工科改造過程中，以BIM技術為實現建筑全生命周期信息的理念，把BIM技術深化后，移植在建筑環境與能源應用專業培養計劃中，構建成點、線、面、體相結合的新工科建環專業課程體系。其主要由三部分內容組成：一是探索BIM在建環專業新工科改造中的重要作用，重構建環專業人才知識體系，確定建環專業新工科人才培養特點；二是利用BIM全生命周期應用特點，把BIM技術和理念細化在每一個工程建設運營流程階段，對接建環專業新工科培養目標，確定新工科視角下建環專業的職業崗位能力、專業素養；三是針對新的建環專業職業崗位能力、專業素養要求設計BIM系列課程，制定遞進的BIM系列課程體系，將BIM理念和技術嵌入全專業教學環節，而BIM的信息性、智能性、數字性又反過來引領支撐傳統核心專業課的升級改造。

1.2 實施途徑

首先我們通過對學科進行了詳細調研，而后經過滲透、交叉、跨界融合實現了“建筑環境與能源應用專業”的轉型、改造、升級；此外，我們注重了以多個專業學科交叉與行業融合的協同育人，深度和企業結合，聘請行業專家共同制定“新工科”下建環專業的培養目標，按照行業標準和通用標準培養工程人才；最后我們基于OBE教育理念，反向設計BIM系列課程，聚焦課程設計、畢業設計等主要實訓環節。

1.3 創新點

創新點1：當前關于新工科改造的文獻很多，但大部分是高屋建瓴的通用性指導意見，可借鑒不可照搬。具體到我校建環專業，并無可以照搬的改革方案，故而我們從BIM系列課程入手，從基層課程做起，結合工程認證，將新工科改造的理念落地實現。

創新點2：BIM是以實現建筑全生命周期信息共享為基本目的的技術和理念，符合新工科改造的理念，是重要載體和抓手，應用到建環專業的改造升級，是一次創新。過往高校培養目標多是培養適應當時社會所需人才，即以就業為導向，培養當下的人才，而新工科所代表的是面向未來的技術和經濟形態，是引領社會經濟發展的人才，即培養的是未來的人才。

創新點3：由于BIM本身具備的先進性，從技術的嵌入到對傳統核心專業課的反哺能力，達到傳承和創新雙贏，顛覆性改變工科專業的學習方法和教學方法的效果，對師生的共同成長起到無法估量的作用。

2 具體構建

2.1 確定培養目標

結合建環專業工程認證，完成新工科改造下建環專業人才培養方案。采用了新建、嵌入、融入的方式建設課程，并形成能力階梯遞進的課程體系。開發了建筑機電系統三維建模、BIM工程應用強化訓練課程，改造了建筑設備工程制圖、房屋構造課程，并在“暖通空調課程設計”“施工管理與工程造價”“畢業設計”等專業課程進行數字化、信息化融合，將二至四年級的課程進行系統改造和遞進深化的設計。基于由簡到繁、由易到難、由單到全的思路，學生可以根據教學規律、崗位發展規律、職業發展規律進行學習。

2.2 制定遞進的BIM系列課程體系，將BIM理念和技術嵌入教學環節

為了培養掌握智慧建筑環境與能源系統專門人才，需要重新構造人才知識體系，將傳統的行業知識基礎和新型的計算機技術（BIM等）以及信息技術有機結合。

在原有的“基于BIM的建環專業制圖類課程改革”的基礎上，重新梳理課程體系，進一步深化BIM課程體系遞進，從BIM認知（建筑設備工程制圖）→基礎應用（房屋構造）→機電應用（建筑機電系統三維建模（MEP)）→綜合應用（BIM工程應用強化訓練），學生達到一定水平后，將BIM正向設計嵌入課程設計（支持設計能力），將BIM技術嵌入到施工造價課程中，支持工程管理能力，體現了建筑的兩個貫穿：信息模型（BIM）的應用能貫穿于教學全過程和工程全生命周期。如上圖所示。在這個環節中，具備初、中、高三個能力梯度，在高級階段屬于個性化培養。

BIM系列課程體系

2.3 利用BIM技術，構建專業教學實訓平臺

通過引進BIM相關企業入駐、共建實驗室，搭建BIM綜合實訓平臺，為學生創立適應當今建筑業水平的實際工作環境，縮短學生就業時適應企業崗位要求的時間。項目案例來自企業一線真實項目，加以提煉和去粗存精，設立課程教學項目，在每一個項目的教學過程中按照實際的企業項目工作流程設計每一個教學環節，使學生在學習過程中能夠體驗到真實的建模工作流程，實現職業能力、專業素養、知識技能、團隊配合、溝通交流、規劃決策等能力素質的綜合提高。

2.4 構建基于產教融合、科教融合協同育人的教育平臺

新工科建設具有反映時代特征、多學科交融、涉及面廣、多主體參與等特點。采取和用人單位聯合培養、引進BIM相關軟件企業入駐、共建實驗室、共同申請項目等方法，多方位鍛煉學生工程能力、創新能力，為學生、企業、教師搭建了學習研究及合作的平臺。由于企業專家深度參與學生在校期間的培養，學生在三年級就可以參與企業的研發項目，工程實例真題真做，打通課堂教學和崗位工程能力的壁壘，縮短實習試用時間。

建環專業作為“新工科”專業，面對的機遇和挑戰并存，故而需要轉變教學觀念，結合新型產業、人工智能、引領性行業需求和可持續競爭力來培養人才。進行多專業學科交叉及行業融合協同育人，著重培養學生的創造力和創新思維，逐步滲透學生全球視野、法治意識和生態意識，錘煉自主終生學習、溝通協商能力和工程領導力。將傳統教學模式變為個性化、數字化學習，結合學生興趣以及智慧建筑環境能源系統，綜合考慮當前社會熱點問題（如樓宇自動化、綠色節能、智慧建筑等），真正落實以學生為中心的育人理念。主動與企業進行溝通，加強學生實訓基地的建設，主動了解行業動態，調動學生參與實際項目的積極性。比如“大學生創新創業比賽”等項目的申請，此外，我們與企業保持良好互動，培育好的項目。對于符合市場需求和具有創新性的項目，聯系學校相關部門和相關企業為學生在校期間或畢業后提供技術和資金支持，培養學生的創新創業意識。

3 結語

在基于“傳統行業”的新工科改造過程中，我們探索了“建筑環境與能源應用專業”新工科發展新范式，構建了傳統建環專業新結構。我們引導學生志趣，改變教學方法，創新工程教育方式與手段；面向建筑工業化、信息化、智能化的發展方向，培養未來建筑業所需要的新型智慧建筑人才；將校企資源打通，打造了工程教育開放融合新生態；以工程認證標準為目標，增強了工程教育競爭力。

今后我們還需將工程案例進一步提煉，力爭做一個建筑全生命周期系列教學案例，通過案例，把相關專業基礎課、專業核心課、實踐環節、畢業設計縱向串起來。做到一個案例從不同側面講解分析，把知識點、技能點融入這個全生命周期工程案例中。此外，我們計劃和工程管理專業合作，結合創業部門的實務環節，把相關課程橫向打通，將兩個專業學生分方向進行配合，爭取以后畢設做一個真正跨專業配合的改革。