专业交叉，协同创新的BIM实践教学探索

缪 盾

(同济大学浙江学院 土木工程系，浙江 嘉兴 314051)

0 引 言

建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)作为建筑信息化的核心技术近几年迅速发展起来。以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，具有可视化、可协调，模拟性，优化性和可出图等特点[1-3]。国家住建部分别在2011年～2015年发布了关于推进建筑信息模型等技术在工程设计、施工和运行维护全过程的应用，促使BIM技术渗透到建筑工程项目的各阶段[4]，自2017年7月正式颁布并实施《建筑信息模型应用统一标准》，又使我国建筑信息化技术提高到了一个新的阶段。

可见BIM技术已成为从事建筑工程技术和管理人员的必备技能之一。为了实现BIM技术在建筑工程领域的广泛应用，Autodesk公司研发了Revit软件，在软件中又根据不同专业工程设计设置了Revit Arch、Revit Structure以及Revit MEP模块，用以解决建筑空间、建筑结构和设备管线等综合问题[5]。BIM带来的不仅仅是技术上的革命，更为重要的是工程设计及管理上的先进理念。仿真平台搭建能够直接还原设计者的创造，除此还具有高度的集成化，实时三维，信息共享和专业协同等显著特点，各专业的设计和信息管理联动，节约了成本[6-7]。

1 国内高校BIM课程开设情况

目前将BIM课程纳入正常教学环节的高校还较少，BIM在高校主要存在的形式有3种，①以研究BIM技术为主，通过项目或课题的方式立项研究，如清华大学软件学院BIM标准研究课题和同济大学的BIM技术研究项目；②以BIM技术应用为主，通过短培集训课程形式，如哈尔滨工业大学在国内高校中首次开设的“BIM技术应用短课”[8]和华南理工大学开设的“BIM工程师培训课程”；③以介绍推广BIM概念为主，一般是在相关专业课程，课程设计和毕业设计中引入BIM知识点，如BIM在建筑设计中异型屋面设计、BIM在钢结构复杂节点处的设计方法，BIM在建筑施工中的应用等。这些新开设的BIM教学都存在以下几种问题。

1.1 信息孤立，专业间不能协同

高校的各个学院各个专业在开设BIM课程的时候往往各自为营，相互孤立，信息不能共享，多专业之间难以协同，BIM信息模型也失去了本来的价值。一个建筑物，是由建筑、结构、设备、能源、环保、管理等多个专业和系统构成的有机协调的统一体，各专业彼此融合，相辅相成，在一个总的目标下既独立又合作地开展工作[9]，但学校一般是分专业开展教学，很少对学生安排多专业集成设计的训练环节，即使是毕业设计，也是在各专业独立选题，自行完成本专业内的设计，这实际上并不能真实反映设计单位和施工企业各专业知识和设计技能间的协调与配合的整体要求。

1.2 教学资源不共享

对于模型中基础信息共享化不够，每个专业在进行设计时都对基础信息部分重复操作，一旦有一个专业的该部分出现误操作还会影响到后期的各专业间的协同。而在本专业内各门专业课程中引入的BIM部分，通常教师都选择最能突显本门课程知识点的教学案例，但对于学生则需要熟悉这个特定工程案例的诸多特征和所有过程，甚至还需要花费大量的时间去建一个完整的BIM模型，造成专业教学课时紧张[10]，同时还使得类似的建模工作在不同专业课程中重复教学，极大地浪费了有限的教学资源[11]。

1.3 应用层面不深入

大部分高校BIM教学主要讲解建模方法，对于专业间的协同作业方法和BIM模型的应用都简略带过，致使学生对于BIM的理解出现偏差，认同BIM是与AutoCAD类似的绘图软件，激发不起学习兴趣。

因此在高校开设BIM课程要联合建筑工程中的各个专业，在同样的要求下统一实践，为了后续专业课程应用的需要，更需设置一个能服务于不同专业课程的统一的实践教学案例，这样可以节约教学资源，还能促进专业间，专业课程间的有机性和整体性。

2 BIM实践课程建设

2.1 BIM实践课程建设思想

BIM技术具有两个特点：实践性强和综合性强。在课程建设时从3个方面改革：教学组织模式上，由专到综，专综互通；教学内容设计上，横向联合，纵向整合；教学效果表达上，由真到仿，协同创新。

由专到综，专综互通。打破以教学单位为主的专业界限，根据一个建筑工程设计案例，整合不同专业的学生，成立BIM建模综合小组，克服单一专业进行实践时专业知识局限带来的弊病及建模的不完整性。由综合小组建立的模型，反馈到各专业的后续专业课中进行教学演示和应用分析，如建筑施工预算，施工组织和管理，绿色建筑评价等，完成专业与综合之间的双向联通，如图1所示。

图1 教学组织模式框图

横向联合，纵向整合。一直以来，有关建筑的相关专业有建筑、土木、给排水、暖通、电气等专业，在课程和实践教学上都分别独立，这种信息孤岛式的方式让学生不能明确各自专业知识在整个建筑项目中的位置和承上启下的作用，在设计过程中也带来了太多的返工修图，浪费了资源，甚至出现很多不合理的设计。故在进行教学内容设计时，明确每个专业同学进入的时间节点和其上下游专业的联系，在横向联合中，根据各专业的特性和最终成果形式也统一了建模要求，避免多规造成模型误差。实现单专业课程的纵向整合，将多门相关、相似、甚至关联较远的课程有机联系在一起，强化教学工作中课程体系的完整度与一体化程度[11]，提高学生综合知识能力。以土木工程专业学生为例，在整个建模过程中，需要运用到工程图学、建筑工程概论、建筑结构、建筑力学、工程估价、项目管理学等多门课程知识，将这些碎片式的知识串联在同一工程项目的信息化模型下，通过实践教学，学生能全面、系统地将专业基础和专业课内容整合到实际操作中，达到理论为实践所用，更加透彻理解理论知识的目的。

由真到仿，协同创新。所构建的BIM模型都是已建建筑，通过对真实项目的翻模得到仿真模型，对仿真模型进行系列测试，再加上学生到真实建筑中的直接体验，让学生对模型进行综合优化，这种体验式的优化能让学生更理解设计合理的内涵，且在优化中，各专业学生相互辩论，能激发创新思维[12-13]。

2.2 实践课程实现平台构建

为了将BIM实践课程很好的开展起来，设置了3个层次的教学平台[14]。如表1所示。

表1 BIM实践课3层平台

除此，还建立了BIM师资技术中心，从各院各系各教研室将相关资质的老师整合到技术中心，为BIM实践课顺利开展提供了必要条件。

2.3 模型共享数据库建设

为了能将前期所建BIM模型应用到后期专业课的教学中，建立一个通用的、完整的、可扩的BIM共享数据库是非常必要的，存贮在数据库中的每个案例建筑都是从规划到拆除的全部信息，信息数据在存贮中也遵循统一的标准[15-16]，方便后续专业课教师的调用和演示。由于BIM模型体量较大，采取工作站或云平台方式存贮比较方便。

3 教学试点成果展示

本次实践教学试点在小规模学生组中采用分年级递进式进行，首先学生在设计图纸的辅助下进行建模练习，模型见图2。模型进入数据库后，根据不同专业特性进行应用分析，见图3。分析报告同步传至数据库，各专业学生根据分析报告和实地体验提出综合优化方案及算量统计，并进行模拟施工等研究，见图4。

图3 场地空间规划分析、风环境测试、碰撞检测

图4 算量统计表

本次参与BIM实践训练的15名学生中，有10名应届毕业生由于具备过硬的BIM技能受到了多家单位的青睐，其中土木工程专业的一同学毕业后创业成立了BIM咨询有限公司，还有一同学工作半年即荣升中建四局上海项目部BIM工程中心主任。

4 结 语

通过专业交叉、协同创新式BIM实践课程的教学探索，为BIM教学积累了多样化教学经验。对学生而言不仅掌握了BIM建模技能，还能拓展相关专业知识，尤其是对已有建筑物建模后的综合优化，提升了学生的设计大局观，并且加深了临场分析和设计的经验。

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