BIM信息化实践教学模式探索

BIM信息化实践教学模式探索

戴世安，黎莹，范旭泽，高英，孙雨斐，康璐

（西安交通大学城市学院，陕西西安，710018）

基金项目：陕西省十三五规划课题项目“新时代土木工程应用型人才培养的教育创新策略研究”（项目编号：SGH20Y1391）；陕西省十四五规划课题项目“应用型本科院校“土木工程专业生产实习”思政建设路径研究”（项目编号：SGH21Q056）；西安交通大学城市学院2023年度实践教学专项教学改革与研究项目“BIM信息化实践教学创新”（项目编号：SJJG03006）

摘要：随着数字化技术在土木工程类行业的应用与发展，建筑信息模型（BIM）成为当今土建行业的主流，为使高校对于BIM人才的输送满足社会BIM岗位的需求，通过对现今各高校在BIM实践课程的开设现状进行分析，研究得出“三层次”的BIM信息化实践教学创新模式，在这种教学模式下，使学生掌握基础BIM理论和具体操作的同时，深化了BIM模型的应用层面。通过小规模的教学试点，强化了学生对于BIM技能的掌握，同时让学生获得竞赛荣誉及实际工程经验，本次实践教学创新在应用型工程人才培养中起到了示范作用。

关键词：建筑信息模型；实践教学；三层次教学

一、引言

作为21世纪土建行业创新发展的关键技术，BIM（即建筑信息模型）被视为土建从业者必备的基本技能[1]。BIM技术的发展不仅顺应世界建筑行业发展洪流，更是响应国家“推动信息技术与建筑业发展的深度融合”政策的号召。而一个优秀的BIM人才，应该做到四点：“丰富的工程实务经验、BIM软件应用能力、将BIM作为协同平台的良好沟通协调能力、把BIM作为创新的工具”，为保证社会对优秀BIM人才的需求，各类土木类专业院校需担起重任[2]。

BIM技术源自美国，在发达国家中普及率和认可度较高，我国BIM技术起步较晚，相关优秀BIM类人才缺失，严重阻碍我国建筑行业信息化的发展[3]，高校作为人才培养的摇篮，有责任解决社会对BIM类人才需求的问题。目前，国内各土建类高校对于BIM类实践课程的设置和讲授内容并不完善，BIM类课程主要以Revit软件为核心开展教学，课堂教学多专注于教会学生Revit建立三维模型，而疏于教授BIM全过程管理，现存问题不利于BIM类人才的培养和BIM技术的推广[4]。本文以土木工程专业BIM类课程为切入点，探讨BIM信息化实践教学目前存在的显著问题并提出改善这些问题的创新方法，为各高校BIM课程教学提供参考。

二、国内高校BIM实践课程开设现状

为顺应国内市场对BIM技术人才需求，国内越来越多的高校开设BIM课程。BIM研究在高校中最开始以科研和讲授BIM理论知识为主，而实践操作的教授较少，如清华大学的BIM研究院、深圳大学的BIM实习基地等；后来，逐渐加入对BIM类软件具体操作的讲授，如沈阳建筑大学，但主要针对Revit软件。除本科院校外，国内高职院校也陆续开设BIM类课程，但课程以专业选修课为主[5]。随着BIM技术在土建类行业的逐渐深入，学校讲授的关于BIM技术的理论知识及基本建模操作已逐渐落后于市场发展需求，导致学生毕业后进入BIM相关的技术部门还需重新进行学习，不能立刻胜任岗位。目前，开设的BIM类软件教学都存在以下几种问题。

1、BIM教学不透彻

部分高校在进行BIM类课程的课堂教学时，仅把BIM当做是建模、管线碰撞和算量算价，这就导致学生在学习BIM技术过程中存在一定局限性，BIM除了能做当下比较常用的工作外，还能进行抗震分析、绿色建筑指标分析等，贯穿一个建筑前期修建到后期运维的全过程。除此之外，BIM信息模型需要各个专业相辅相成，在总目标下既独立又合作地展开工作[6]，但国内高校通常分专业展开教学[7]，如土木工程侧重讲授建筑外观模型的建立，建筑环境与能源工程专业多侧重管线布设讲授。

2、应用层面不深入

高校对于BIM实践课程的应用多用于毕业设计中，以土木工程专业为例，其毕业设计大多要求设计框架结构的教学楼、宿舍楼等，在此过程中，BIM技术主要用在对各个节点和梁柱整体进行检查，根据相关规范，检验各部位强度、稳定性、侧移等是否满足要求。但在实际的建筑中，除了对建筑、结构进行设计外，还需要对前期投入、后期运维、暖通、给排水等进行综合运筹，毕设任务书对于BIM技术的应用过于简化。另外，国内很多BIM类比赛对于BIM技术应用要求越来越高，但大多高校对于学生参加BIM类比赛重视程度不够，仅通过讲课教授学生关于BIM的基本理论知识，导致学生学习兴趣较低。最后，学生无法接触社会实际项目，仅会理论知识和具体操作远远不够，需要综合应用所学理论解决具体工程问题，否则只是“纸上谈兵”。

3、与新兴技术发展联系不密切

随着各类新兴技术的发展，如3D打印、数字孪生等，3D打印技术可以将建筑物重现在学生眼前，使学生可以直观感受BIM建模后的具体呈现效果，而数字孪生技术可以虚拟构建产品数字化模型，对其进行仿真测试和验证，在进行BIM实践课程的讲述时完全可以把BIM和这些技术结合起来讲述，这样不仅能与技术前沿接轨又能激发学生学习兴趣，而目前大多高校在进行BIM实践课程授课时，多循规蹈矩讲传统概念、基本操作，鲜有与当前新兴技术密切联系

[4]。

三、BIM信息化实践教学课程建设

1、BIM实践课程建设要点

BIM技术具有实践性强和综合性强两个显著特点，在进行BIM实践课程建设过程中主要从以下两个方面进行改革创新：

（1）教学内容：①由于BIM实践课程学时有限，因此各个专业学生以涉及本专业的内容学习为主，但可以布置一个建筑工程的设计案例作为课程考核的大作业，该案例内容包括土木工程专业、工程管理专业、建环专业等部分，将不同相关专业学生打乱分组，以3~5人为一小组，小组成员由各个专业组成，在完成作业过程中，每个同学负责各自专业部分的设计，但要求最终作品答辩时，小组全部成员均需回答出各个环节的问题，这样以“会”带“不会”的形式，让学生初步掌握各个专业的所需知识，且锻炼了学生团队协作的能力。②教师在课堂授课时，将3D打印的实际案例模型当教具，让学生传阅，并据此讲述建模需注意的细节，真实直观的呈现模型能吸引学生注意力且使学生更具印象。

（2）教学形式：①除传统的课程理论知识和具体操作的讲述外，鼓励学生参加关于BIM的比赛，随着BIM技术的发展，国内各种关于BIM的比赛层出不穷，学生以小组形式参赛，以赛题为抓手，通过学生间的相互讨论，指导教师的指导，不仅能达到“以赛促学”的目的，还能通过参与比赛经历使社会企业对学生更青睐。②通过校企合作或者大创项目，让学生参与完成真实的项目要求，真正将课堂知识得以应用，达到学生“未实习”就拥有“实习经历”的目标。③以毕业设计为最终检验，传统毕业设计任务书仅针对某一专业知识进行考查，考查方式过于单薄，将BIM技术各个方面知识融入到毕业设计中，能使毕业生毕业质量更高。

2、BIM信息化实践课程平台构建

结合BIM实践课程建设主旨，将BIM实践课设置三个层次的教学平台。如表3.1所示。

表3.1 BIM信息化实践课程三层次平台

另外，建立BIM技术中心，由各院（系）BIM师资人才组成，为学生BIM实践课程的开展提供技术保障。

3、经典案例模型共享数据库建设

为保证BIM实践课程后续上课资源多样化，在开展教学过程中需要逐渐搭建经典案例模型共享数据库，以便后续教学过程中教学老师及同学能随时调用学习，不断积累。经典案例模型共享数据库的搭建可从以下几个部分构成：首先，从上课过程中的课程作业、参与BIM竞赛时的比赛作品、历届学生毕业设计中挑选优秀模型作为经典案例；其次，将这些优秀案例按照教学楼、宿舍楼、办公楼、居民楼等进行分类，方便有针对性的进行案例检索；最后，建立经典案例模型共享数据库。具体流程图如图3-1所示。

图3-1 经典案例模型共享数据库建立流程

每个案例建筑基本都包括从设计规划到运营维护全过程，存储到数据库里的所有案例均需保证采用统一的建模标准，包括族、尺寸等的标准均需遵循统一标准方便规划调整[8]。由于随着模型的累积，内存量逐渐增大，因此建议采用云台进行存储。

四、教学成果展示

本次BIM信息化实践教学试点以少量同学为试点，在进行完理论及具体操作教学后，通过“全国大学生工业化建筑与智慧建造竞赛”对学生BIM技术水平进行锻炼，最终6支参赛队伍，获得全国二等奖一项、全国三等奖三项、优秀奖两项。另外，通过校企合作项目让学生参与实际工程项目的BIM相关工作，让课堂知识融于工程实践。最后，通过“全国高校BIM毕业设计创新大赛”将竞赛与毕设结合，通过竞赛让学生毕设内容更饱满，达到以赛促学的目的，获得全国一等奖一项、全国二等奖两项、全国三等奖三项。

本次参与教学试点的学生共30人，设置6支队伍，每支队伍5人包括各个专业对BIM技术掌握较好的同学。经过本次BIM实践教学，通过让学生参与竞赛与实际工程项目，不仅提升了学生对于BIM技能的掌握和理解，且让学生收获了各项荣誉及实际工程经验，并使学生在此过程中了解各新技术在BIM中的应用，开阔了眼界的同时，让这些学生更受土建行业各公司的认可。

总之，通过对BIM信息化实践教学的创新，不仅让学生对于BIM技能的掌握更加全面，且开阔了学生的眼界，提高了学生对于BIM技能理解的上限，让竞赛与实际工程项目走进课堂，锻炼了学生的学习能力和团队协作能力，使学生获得成就感的同时，对于实际工程项目也有了一定经验积累。

参考文献

[1] 李其林, 万玲. 基于BIM技术的土木工程专业课程设计教学改革探索与实践[J]. 创新创业理论研究与实践, 2020, 3(18): 41-43.

[2] 张岭江.BIM 在工程建设与设计类人才教学中作用研究——基于教学创新的视角[J]. 智库时代, 2019(37): 173-177.

[3] 张国平, 王凌艳, 钱伟, 等. 高职院校土建类专业BIM课程改革和建设研究[J]. 河北农机, 2018(11): 60-61.

[4] 张玉琢, 张童, 马洁. 建筑土木学科BIM基础课程教学创新与实践[J]. 智能城市, 2019, 5(05): 182-184.

[5] 练志兰. 基于BIM的工程造价教学平台的Revit课程设置研究[J]. 住宅与房地产, 2018(28): 251.

[6] 孙伟民. 基于设计院工作模式跨专业培养应用型人才的探索[J]. 中国大学教育, 2008, 29(8): 23-25.

[7] 缪盾. 专业交叉, 协同创新的BIM实践教学探索[J]. 实验室研究与探索, 2018, 37(04): 186-189.

[8] 王建超, 张丁元, 周静海. BIM技术在建筑类高校专业课程教学中的应用探索——以沈阳建筑大学为例[J]. 高等建筑教育, 2017, 26(1): 161-164.