BIM技術在環境工程中的應用與課程教學實踐探索

蔣敏敏 韋巧艷 鄭君健 張媛媛

摘要：隨著信息技術的發展，建筑信息模型（BIM）技術在土建類行業中的應用已經變得越來越廣泛。但在環境工程行業中，BIM技術的應用相對滯后。本文將首先介紹BIM技術在環境工程中的意義，然后針對目前BIM技術在環境工程本科教學推廣過程中所面臨的困難，提出相關改善措施和建議，以期為推動環境工程專業BIM技術人才培養提供參考依據。

關鍵詞：BIM技術；環境工程；教學改革；人才培養

一、引言

目前建筑土建領域正逐漸向智能化方向邁進。BIM（Building Information Modeling）技術的高速發展和應用已成為實現建筑土建等工程領域智能化的必要手段和趨勢。早在2012年，美國建筑業的BIM技術應用率就已達到了71%[1]。盡管我國已將BIM技術納入國家“十三五”科技支撐計劃和建筑信息化發展綱要[1]，并出臺了一些BIM相關的行業技術標準與規范，建筑工程中BIM技術的應用越來越多，但在國內規?；瘧梅矫嫒蕴幱谄鸩诫A段。特別在環境工程領域，BIM技術的推廣和應用相對滯后。

高等院校是培養BIM技術人才的主要基地，但受多方面因素影響，高等院校的教學往往滯后于時代和市場需求的快速發展。當前，大部分高等院校的環境工程專業教學主要偏向理論知識學習，而要掌握BIM技術，不僅需要理論學習，還需要大量的工程實踐積累。這導致環境工程畢業生對BIM技術的掌握嚴重不足。因此，如何針對環境工程專業開展BIM技術教學，使學生能同時掌握BIM技術和環境工程專業知識，成為一項重要任務。

本文主要通過介紹BIM技術在環境工程中的應用意義，分析目前在教學推廣過程中面臨的困難，并提出相應的措施與建議，以推動環境工程專業BIM技術人才的培養。

二、信息化背景下BIM技術在環境工程中應用的意義

（一）BIM技術簡介

BIM是英文Building Information Modeling的縮寫，中文譯為建筑信息模型。BIM的概念來源于20世紀70年代，由美國佐治亞理工學院被譽為“BIM之父”的Chuck Eastman教授提出，目前BIM技術已在北美以及歐洲等發達國家得到了普遍應用[2， 3]。BIM技術是指建設項目的物理和功能特性的數字化表達，為項目全生命周期的各個階段提供可靠決策的信息化共享平臺。通過集成化、可視化、可模擬性和可協調性，BIM技術能夠實現參與方的協同作業，包括初期概念設計、施工圖紙設計、施工運營和維護拆除等工作[4]。在我國，推廣BIM技術對于信息化集成應用領域的發展具有重要意義。

（二）環境工程與BIM技術

環境工程是研究如何保護和合理利用自然資源，解決環境污染問題，改善環境質量，促進社會生態可持續發展的學科。解決環境污染問題的途徑主要包括從污染源頭入手以及建設環境工程項目處理已經產生的污染物。這些環境工程項目涵蓋了污廢水處理、固體廢物處理和大氣污染治理等領域。這些項目的實施需要城市規劃、土建和機電設備等多個專業的支持。例如，在建設一個污水處理項目時，需要基于城市規劃選擇和規劃場地，建筑結構用于建設處理設施的池塘，給水排水技術用于處理設施之間的連接和廠區雨污水處理，機電設備用于處理工藝的附屬設備和廠區功能建筑等。然而，傳統的工程設計和管理方法在處理復雜的環境工程項目中的多專業協作上存在不足，因此，掌握BIM技術對環境工程從業者來說非常重要。

自2003年引進BIM技術以來，我國已經有很多關于BIM技術在建筑結構、機電設備和城市規劃等土建行業上的實際應用和教學改革的報道[5， 6]。雖然BIM技術在環境工程項目上也有應用，但對于環境工程和BIM技術的教學和研究探索報道很少。這導致對于同時掌握BIM技術和環境工程專業知識的專業人才的需求日益增加。因此，在我國建設行業數字化和信息化的大趨勢下，加強環境工程專業與BIM技術的課程體系建設和培養已成為迫切需要。

三、BIM技術在環境工程本科教學推廣過程中的困境

自BIM概念提出以來，BIM技術的高等院校教學在歐美等發達國家中得到了較為完善的發展?？梢哉f，BIM技術已經成為這些國家本科教學中不可或缺的課程。目前，國內很多高等院校已經逐漸認識到BIM技術對建筑土建類專業發展的重要性，并將其融入工程管理、工程造價、土木工程、建筑類和給水排水工程等本科專業教學中。相關教學改革嘗試與探索也已進行。然而由于BIM技術的引入較晚，涉及BIM技術的本科教學課程體系仍存在不完善的問題。特別是在環境工程專業中，引入BIM技術的教學相對滯后。

BIM技術在環境工程專業上的教學推廣與其他專業存在類似或特殊的挑戰[7-9]，歸納起來主要包括以下幾點。

（一）校企對BIM專業型人才供需信息不對稱

目前普遍存在的問題是，高等院校在教學中往往將課本基礎理論教學放在首位，對于新興事物的關注較為欠缺，導致畢業生在企業就業后，往往需要花費較長時間去適應工作。然而，在信息化時代，BIM技術在企業中得到迅速發展，并已逐漸成熟。然而，由于高等院校與企業間缺乏深度合作與溝通，導致高等院校對BIM技術專業人才培養的需求信息不對稱，阻礙了基于市場需求的BIM技術本科教學體系的完善。

（二）BIM技術相關專業課在課程體系設置中不完善

由于當前高等院校對BIM技術在環境工程專業上的發展以及市場需求缺乏正確而充分的認識，導致在課程體系設置上對BIM技術的引入不足。雖然少數高等院校以課外講座或專業選修課的形式開始將BIM技術教學引入課程體系，但是由于缺乏系統性的教學計劃，學生往往受制于課時限制和缺乏足夠的實操訓練，導致學生對BIM技術的理解和掌握受到了嚴重的影響。

（三）BIM技術教學資源投入有限

目前，部分高等院校在BIM技術教學方面的資源保障力度不夠充分。BIM技術需要高性能的計算機配置，然而很多高校的計算機并不能流暢運行BIM相關軟件。如果要求學生自備電腦，可能會給他們增加不小的經濟壓力。此外，BIM技術相關軟件的版權費用也相對較高。這些因素都制約了高等院校BIM教學設備的建設與發展，需要大量經濟投入。因此，高等院校在BIM教學方面還有待提高。

（四）缺乏經驗豐富的BIM師資力量

在很多高等院校，BIM技術的教學資源不足以滿足需求。其中一個主要原因是缺乏熟練掌握BIM技術的教師。年齡偏大的教師對于新技術的接受程度和積極性較低，也缺乏大量實際工程實踐經驗。這給教師的培訓增加了難度。特別是環境工程專業教師在BIM師資方面的缺乏更為明顯。許多剛剛開始工作的環境工程青年教師，他們在研究生階段主要從事科研工作，缺乏實際工程經驗和實踐經驗的積累。因此，BIM師資力量的匱乏也成為制約高等院校培養BIM人才的重要因素。

四、改善BIM技術教學培養的措施與建議

將BIM技術教學融入環境工程本科課程教學體系中，目前還處在探索完善階段，通過文獻調研和企業考察[7， 10， 11]，筆者提出了以下幾個方面的措施與建議。

（一）借助信息化平臺加強校企合作

校企合作在解決BIM專業人才供需信息不對稱問題方面發揮著重要作用。高校通過與企業合作，能夠更直接地了解社會對BIM專業人才的需求情況，從而更精準地調整本科教學培養體系，培養適應市場需求的專業人才。與此同時，校企合作也可以彌補高校教師在BIM領域師資力量不足和缺乏工程實踐經驗的劣勢，提高高校的人才培養質量。對企業而言，校企合作可以有效提升高校畢業生的實踐經驗，縮短人才培訓周期，降低培訓成本，提高企業效益。通過與高校合作，企業可以直接參與到人才培養過程中，為教學提供實際案例和工程項目，并與學生進行互動交流，激發學生的創新思維和實踐能力。在“互聯網+”背景下，校企合作也需要與時俱進地調整合作方式。除了傳統的實地考察和企業互動，借助信息化平臺和大數據作為橋梁，可以為學生、教師和企業提供更便捷的信息交流和合作機會。通過信息化平臺，學生和教師可以獲取最新的行業動態和崗位需求，企業也可以更輕松地與學校對接，實現更廣泛的校企合作。

（二）加強教師自身培訓

高等院校的師資是人才培養和教學的關鍵。只有提高教師在BIM技術方面的專業水平，他們才能在教學過程中游刃有余，使學生更好地學習和掌握BIM技術。因此，針對高等院校存在的BIM技術師資不足和教師對新技術學習積極性不高的問題，高等院校應制定相應的激勵機制。例如提供專業培訓機會、經費支持或獎勵教師參與相關學術研究和項目開發等，這樣可以激發教師對BIM技術學習的積極性，提高他們的專業水平。

（三）完善課程體系與教學模式

為了更好地保障BIM技術的教學效果，高等院校需要科學地將BIM技術教學融入課程體系中。相較于傳統的“PPT+板書”教學模式，在BIM技術學習中，教學實踐是不可或缺的。因此，高等院校應該針對BIM技術教學的特殊性重新思考教學模式，將BIM實踐教學有機地融入課程體系中，實現課堂教學和實踐教學的有效結合。同時，還應根據環境工程專業的特點制定相應的人才培養方案，以充分發揮BIM技術在該領域的應用價值。這包括安排實踐課程、教學項目或實習，在實際項目中引導學生運用BIM技術解決實際問題，并提供實時的指導和反饋。通過這樣的教學模式，高等院?？梢愿玫嘏囵B學生的BIM技術能力。

（四）保障BIM技術教學基礎資源

為了提升BIM技術人才的工程實踐能力，高等院校應加大對BIM技術教學所需軟硬件設施的投入，完善BIM技術實踐教學平臺，并盡可能地建設專門的BIM實訓基地，以確保BIM技術的實踐教學環節能夠有效進行。在實踐教學過程中，教師應結合實際工程項目，將教學內容更直觀地呈現給學生，以提升學生的學習效果。這樣的教學方式可以使學生更好地理解BIM技術的應用，增加他們在實際工程中運用BIM技術的能力。

（五）增加企業工程師講座與培訓

掌握和熟練運用BIM技術與積累工程實踐經驗密不可分。相比高等院校教師，校外工程師在工程實踐經驗和軟件實操方面具有更大的優勢。因此，在BIM技術課程教學體系中，納入校外企業工程師的講座和培訓能夠有效促進學生的學習興趣和實踐能力提升。通過校外工程師的講座和培訓，他們可以分享自己在實際工程項目中遇到的問題與解決方法，并提供真實的案例和經驗。這樣的實踐經驗和實例可以幫助學生更好地理解BIM技術在實際項目中的應用，并學習到解決問題的方法和技巧。

五、結束語

在信息化、數字化時代的大背景下，BIM技術在環境工程項目中的應用成為行業發展的趨勢。這意味著未來需要大量熟練掌握BIM技能的人才。作為專業人才培養的搖籃和基地，高等院校應當緊跟時代的步伐，完善人才培養體系，根據社會需求培養專業技術人才，以促進行業的發展。

盡管目前高等院校在將BIM技術融入環境工程教學體系中面臨一些困難與挑戰，但引入BIM技術對環境工程行業的發展具有重要的推動作用。因此，在信息化背景下，對BIM技術在環境工程中的課程教學進行實踐探索和改革是非常有意義的。

作者單位：蔣敏敏 韋巧艷 鄭君健 張媛媛 桂林電子科技大學 生命與環境科學學院

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蔣敏敏（1989.10-），男，漢族，廣西全州，講師，研究生，博士，研究方向：環境科學與工程教學研究。