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基于BIM的建筑施工组织课程教学改革研究
——以山东建筑大学为例

2018-07-02纪凡荣赵锦锴牟卫卿

山东建筑大学学报 2018年3期
关键词:建筑施工知识点作业

纪凡荣,赵锦锴,牟卫卿

(山东建筑大学管理工程学院,山东济南250101)

0 引言

在建筑信息模型 BIM(Building Information Modeling)技术迅速发展的时代,传统建筑专业教学模式已经滞后于建筑业转型发展的需求[1]。2015年,住房和城乡建设部发布关于推进建筑信息模型应用的指导意见,已将BIM作为信息化发展必须具备的核心技术之一[2]。与国外发达国家相比,我国BIM技术的研究现在还处于起步阶段[3-4]。教育部在《教育信息化十年发展规划》中提出了以教育信息化带动教育现代化,推进信息技术与教育教学深度融合[5]。BIM应用于教学已经成为一种趋势,清华大学、同济大学等高校已经相继开展了相关课程的教学。

建筑施工组织课程是工程管理、工程造价等建筑经管类专业主要课程之一。目前课程教学存在以下问题:(1)课程内容把握不准确,授课内容重点不突出 任课教师专业背景不同,对建筑施工组织课程的理解不同,在授课时往往按照固有模式进行知识讲授,对授课内容把握不准确。建筑施工组织课程的知识点相对固定,在教学方式上存在分不清重点等现象。(2)缺少课程外的实践平台 建筑施工组织课程重视建筑工程实务,往往需要课程实践基地的支持。在数量众多的建筑施工企业中,在课程教学层面上建立校企合作关系的企业数量尚少,导致建筑施工组织教学多停留在学校范围内,理论与实际不能紧密结合[6]。(3)缺少虚拟仿真实验平台 在建筑类课程教学中,存在工程时间跨度大、学生无法长时间根踪、实践内容复杂、学生难以进行系统性处理等教学问题[7]。在实验室操作时,多以传统软件应用为主,主要进行横道图、单双代号网络计划及二维的施工平面布置图等编制工作[8]。这种传统的实验方式缺少可视化的、互动式的实验仿真平台,多数学生不能深入了解实际情况。BIM可实现建筑施工组织课程教学中三维可视化教学,有效提高学生学习效率。

文章以建筑施工组织课程大纲为依据,分析了BIM嵌入课程的知识点,构建了基于构思、设计、实现和运作CDIO(Conceive Design Implement Operate)国际工程模式的教学改革方法,并提出了建筑施工组织课程应对措施。

1 建筑施工组织课程的特点

1.1 中国特色的建筑教育课程

建筑施工组织课程是中国建筑业发展过程中产生的特色建筑教育课程,是具有中国特色的专用名词,相当于美国的高校建设项目计划(Construction Planning and Scheduling)课程。建筑施工组织课程最初并非单独设课,而是属于建筑施工课程的一个重要部分,一般放在课程的最后授课。随着建筑专业的发展与细分,才单独设课,一般只设置约32个理论学时[9]。特殊专业约64个理论学时,如山东建筑大学的中外合作办学项目的工程管理专业的建筑施工组织课程就是64个学时。

1.2 建筑施工组织课程设计成果文件的特定涵义

建筑施工组织的课程设计成果往往是施工组织设计,是一个特指施工计划文件。在管理语境下,组织设计的含义是设计出或构造出一个组织体系,也就是将个体化的一群人结构化、层级化及系统化,赋予其管理职能,规范其工作流程,从而完成一个特定的使命;在施工组织的语境下,组织设计的含义不仅是设计出一个施工组织体系,而且还是一个施工计划的文本,具有技术意义、经济意义和合同意义,是如何完成其承包任务的体系化的文件。

1.3 建筑施工组织课程注意要点

建筑施工组织课程是相关专业学生毕业后从事施工现场管理的重要基础,对学生就业后在实际建筑工程项目中进行施工组织实施和管理具有良好的指导作用。在教学过程中,要注重理论和实践的相互结合,对学生实践动手能力以及创新思维能力的培养。在符合国家规范及技术标准的前提下,要求学生要学会灵活应用。

2 基于BIM的建筑施工组织课程教学改革

2.1 BIM在建筑施工组织课程中的应用知识点

在建筑施工组织实施过程中,BIM的实际应用是按分阶段划分的。在投标阶段利用BIM软件将设计图纸建成建筑模型、结构模型及机电模型,并进行整合,组建成3D综合模型,编制基于BIM的技术标与商务标;在项目施工准备阶段,利用BIM技术进行场地规划,做到合理布局及场地利用效率的最大化;在施工阶段结合Project等软件进行施工前的4D施工模拟,并利用BIM模型导出的明细表等成果编制各种计划。在建筑施工组织课程教学中,BIM教学往往和教学大纲知识点结合。建筑施工组织教学大纲一般包括2部分内容:(1)施工计划及资源配置计划的编制;(2)建筑施工组织设计文件的编制。涵盖工程概况、施工部署、施工进度计划、施工准备与资源配置计划、主要施工方案、施工场地布置等内容。BIM在建筑施工组织课程中的应用知识点见表1。

表1 BIM在建筑施工组织中应用知识点表

BIM在建筑施工组织课程6个方面的教学案例 示范如图1所示。

图1 BIM在建筑施工组织中应用点图

2.2 基于BIM的建筑施工组织教学方法改革

2.2.1 建筑施工组织课程授课内容

基于BIM的建筑施工组织课程教学改革的总体思路是课上通过理论、工程实例及BIM相结合的方式进行授课,课下让学生分组上交作业,巩固建筑施工组织中的知识点。根据BIM在建筑施工组织课程中的应用知识点,授课内容主要包括3个方面:(1)讲授BIM模型在建筑施工组织中的三维展示表现应用;(2)讲授为满足施工组织要求的BIM模型拆分等方法以及BIM软件与其他软件的联合应用;(3)讲授BIM施工模型及施工族库的制作方法。

2.2.2 建筑施工组织课程教学方法

根据CDIO国际工程教育理念和模式,基于BIM的建筑施工组织教学方法包括课前准备、精简教学、课后答疑及作业巩固4个阶段。

(1)课前准备

由于BIM是施工组织教学的辅助手段,不能占用过多的课堂时间,所以需要学生课前预习。现行教材中缺少相应的BIM内容,而专业出版物内容复杂,较难找到适应建筑施工组织知识点的参考资料。因此,在课前需要准备针对具体知识点的专项BIM参考资料,包括技术应用操作指南、相应知识点的示范案例及施工族库等文件,以方便学生课前预习。

(2)精简教学

在学生具备初步理论知识及课前预习基础上,围绕工程概况、施工部署、施工进度计划、施工准备与资源配置计划、主要施工方案、施工平面布置等建筑施工组织BIM应用点,主要针对其应用的重点、难点进行实践精简教学,提高学生的BIM应用水平。

(3)课后答疑

根据学生反馈的问题,将定期组织应用答疑,初步了解学生在课程学习方面遇到的问题。答疑内容包括BIM软件操作、BIM与建筑施工组织课程知识点的有效结合以及BIM应用成果的三维展示表达等问题。鼓励学生独立解决在应用中遇到的问题,鼓励学生适当探索该技术在参数化方面的深入应用。

(4)作业巩固

根据作业的复杂程度,将学生分组并提前下发作业任务书。学生课后根据作业任务书提交相应的BIM作业成果。以山东建筑大学教学实验综合楼在建工程为例,布置了三维施工场地作业。除对每项作业进行评价外,还让作业具有典型特色的学生走上讲台,展示说明自己的作业成果及操作过程,教师负责作业点评。通过作业环节使学生对BIM应用知识点进一步巩固。

通过在建筑施工组织课程中应用BIM技术,使枯燥的知识点变得生动化、可视化,并可通过其建模仿真等方法,使某些知识点具有一定的可实验性,极大地促进了建筑经管类学生学习的积极性。

2.3 提高BIM教学效率的途径

2.3.1 课程内容方面

梳理BIM在建筑施工组织教学中授课的侧重点,根据建筑施工组织课程中相关的知识点及建筑施工教学大纲中的重点和难点,分清层次及侧重点进行BIM知识点授课。对基础性的或在前置课中已经涉及的知识点可以简单讲解,对BIM在建筑施工组织中应用的知识点,要重点讲解。

2.3.2 课程设计方面

BIM课程应课堂授课与课程设计相结合,提高其在建筑施工组织课程中的综合应用能力。BIM技术具有2大特点,即实践性强、综合性强。学生要在学习工程制图、建筑材料、工程测量、房屋建筑学、建筑结构等课程中的相应理论知识及技能后,才能在建筑施工组织课程中应用BIM。除在建筑施工组织课程中学习BIM外,还可结合建筑施工组织课程设计共同进行,以提高综合运用BIM的能力。

2.3.3 课程授课方面

BIM课程应多采用案例教学法[10-11]或项目化教学方法[12],方便学生掌握实际应用。应尽量采用实际建设工程的BIM模型,讲解三维施工方案、资源计划、仿真4D进度计划编制等内容。案例教学法(或项目化教学方法)将能够显著增进学生对BIM知识与基本理论的理解,提高学生的空间认知能力[13]。

2.3.4 试验平台建设方面

重视实验教学平台建设。在内容方面要适当关注BIM学科的发展前沿及其软件产品更新;在教学环境方面需要配备高性能的计算机和相应的BIM软件,尽量采用实际BIM案例项目进行教学[14-15],让学生能够真正地感受到BIM在建筑施工组织中的优势。

2.3.5 学生自我学习方面

注重培养学生的自我学习能力。建筑施工组织课程的知识体系更强调应用能力,BIM是由众多软件构成的群,由于课时有限,教学过程中不可能讲解所有软件的使用方法。所以在教学过程中更应该鼓励学生自主学习BIM知识和各类软件,提高学生的软件操作能力。

3 结语

文章讨论了BIM在建筑施工组织课程中的施工概况、施工部署、施工进度计划、施工准备、主要施工方案、施工场地布置等6个知识点的应用。提出了基于CDIO教育理念与BIM相结合的课前预习知识点、课中精简教学、课后学习答疑与作业巩固的建筑施工组织课程教学改革方法。给出了在课程内容、课程设计、课程授课方式、实验平台建设、学生自我学习等方面提高BIM教学效率的途径。

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