基于BIM技术的土木工程专业课程协同教学改革研究

孙巍巍　周广荣　范进

摘要：BIM技术通过参数模型整合相关信息，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥了重要作用。为了迎接建筑业这一发展趋势，提出以BIM模型为主线，开展专业课程协同教学改革，让土木工程本科学生主动适应企业需求，实现了不同课程中的建筑模型、结构模型、施工模型的有效衔接。

关键词：BIM；土木工程；专业课程；协同教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）35-0138-02

一、前言

随着BIM（Building Information Modeling）技术在我国建筑领域的不断推广，目前在部分重点项目的设计、施工和运营维护管理中陆续得到了应用。建设部2015年印发的《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》中提出到2020年年底，建筑行业甲级勘察、设计单位以及特级、一级房屋建筑工程施工企业应掌握并实现BIM与企业管理系统和其他信息技术的一体化集成应用。在以国有资金投资为主的大中型建筑以及申报绿色建筑的公共建筑和绿色生态示范小区新立项项目勘察设计、施工、运营维护中，集成应用BIM的项目比率达到了90%。针对建筑业这一发展趋势，南京理工大学土木工程系开展了基于BIM技术的土木工程专业课程协同教学改革研究。

二、土木工程专业课程现状

目前国内众多高校已经使用BIM技术开展建筑类专业的教学工作，并与企业合作成立了BIM研究中心。受制于多种因素，南京理工大学土木工程专业的BIM技术教学研究起步较晚，与国内外在该领域的研究水平存在一段的距离，因此开展BIM技术相关的教学改革迫在眉睫。

南京理工大学土木工程专业现行2014版培养计划中未明确包含BIM技术的教学内容，只是在本科四年级下学期开设了选修课程《土木工程常用软件简介》，该课程的核心内容为PKPM的建模及计算，BIM技术非教学重点。2014版培养计划的课程设置较为传统，课程之间以课程设计为纽带。以《混凝土结构基本原理》课程为例，其课程设计要求学生独立完成一层楼盖的结构设计。该课程设计与《房屋建筑学》课程设计相结合，并要求按《房屋建筑学》课程设计所确定的建筑方案完成相应的结构设计，做到了一人一题。通过各课程设计之间的图纸传递，使《土木工程制图》、《房屋建筑学》、《土木工程施工》、《混凝土结构基本原理》等课程的内容得到综合运用，加强了各相关专业课程的联系，实现了“贯穿式”专业教学。但传递方式仍然采用传统的二维手绘方式，与现有三维BIM技术在深度和广度上有一定的差距。

三、土木工程专业课程协同教学改革思路

在南京理工大学土木工程专业的人才培养过程中，十分重视社会对毕业生的评价以及对办学质量的认同度，尤其是注重对毕业生实际工作能力的评价。为了检验培养目标实现的程度，本专业初步建立了基于毕业生用人单位、相关企业等为对象的评价信息反馈机制。利用不定期的走访，通过返校校友座谈、走访问卷等形式收集用人单位及社会对本专业人才培养的意见和建议，对培养目标和毕业要求的达成情况进行衡量和评估。这些信息是本专业培养方案修订的重要依据之一，其中反映最为热烈的信息是2014版培养计划中缺乏最新的BIM技术教学，应该及时加以修订。因此，南京理工大学土木工程系在2017年初认真总结了毕业生、用人单位的调查反馈意见和企业行业专家对培养目标及课程体系设置的修订建议，依据学校培养方案修订制度，结合最新的工程教育认证标准和全国高等学校土木工程专业评估（认证）文件，对2014版培养计划进行了认真修订，形成了2017版培养计划。

2017版培养计划以BIM模型为主线，实现了专业课程协同教学改革，让土木工程本科学生主动适应建筑工业化的需求，实现不同课程中的建筑模型、结构模型、施工模型的有效衔接。首先，从本科一年级第二学期开始教授《土木工程制图及其信息模型》课程。该课程原名为《土木工程制图》，以传统二维CAD为教学重点，且开设时间偏晚，无法满足学生较早开展建筑建模训练的需求。在毕业生、用人单位的调查反馈意见下提前到一年级开课。更为重要的是该课程2017版大纲转化为以BIM三维建筑模型为主，同时为了避免激进的变革和中小型用人单位的实际需求，二维CAD的教学内容给予适当的保留。其次，《土木工程制图及其信息模型》课程的BIM三维建筑模型将会导入到后期的众多课程中。现以常见的钢筋混凝土框架结构加以说明，《土木工程制图及其信息模型》课程的BIM建筑模型将在三年级第一学期《混凝土结构基本原理》课程中获得应用。通过接口软件将BIM建筑模型导入结构分析软件形成BIM三维结构模型。该BIM结构模型将用于《混凝土结构课程设计》课程中的楼盖设计，从而获得楼板的配筋和施工图。将三年级第二学期开设的《混凝土及砌体结构设计》和《工程结构抗震与防灾》课程相结合，从而实现BIM结构模型的整体分析计算，获得梁柱的配筋和施工图。整体分析计算获得的柱底内力将可用于《基础工程》课程，实现基础设计及配筋。整体结构计算完毕后，BIM结构模型结合预制装配技术获得的BIM施工模型可用于《土木工程施工》和《工程造价》课程。最终，毕业设计作为大学四年中最后一个實践教学环节，将实现BIM建筑模型、BIM结构模型和BIM施工模型的全过程模拟分析，为毕业后解决复杂工程问题打好基础。

四、专业课程协同改革实施方案

为了专业课程改革的顺利实施，采取了循序渐进的实施方案和以点带面、逐步推广的工作思路。首先，为了验证教学改革的可行性和学生的接受度，充分利用了南京理工大学科研训练平台，任课教师主动设置一定数量的BIM技术科研训练题目，供学生自由选择，实践证明学生通过实际操作和教师辅导，可以较为快速地掌握BIM建筑模型的基本操作。其次，为了促进学生更好的掌握BIM模型的建模步骤，同时增加学生毕业后的竞争力，鼓励学生参加全国BIM应用技能考评。目前应用技能考评分为“BIM建筑”、“专业BIM应用”和“综合BIM应用”三级。在校学生只允许参加一级“BIM建筑”考试，该考试可以成功衔接《土木工程制图及其信息模型》和《混凝土结构基本原理》之间的空白，提高学生的初步建模能力。最后，虽然专业课程协同教学改革涉及的课程众多且衔接工作较为复杂，但是专业教师之间紧密联系充分配合，共同申报并且成功立项了南京理工大学教改课题《基于BIM技术的土木工程专业课程协同教学改革研究》。

五、结语

本次专业课程协同教学改革极大地激发了学生的学习热情，培养了学生的动手和创新意识，收到了极佳的教学效果，促使本科学生通过相关BIM技术协同课程的学习，以及在课程设计和毕业设计中的实践，在毕业后能轻松地运用各类BIM软件在勘察设计、施工和工程项目管理中的应用，改进传统的生产与管理模式，提升企业的生产效率和管理水平，提高毕业生的社会认可度。

参考文献：

[1]赵威.BIM技术在高职建筑类专业教学中的应用研究[J].绿色环保建材，2017，（11）：156-157.

[2]建设部.关于推进建筑信息模型应用的指导意见[S].2015.

[3]卫涛，李容，刘依莲.基于BIM的Revit建筑与结构设计案例实战[M].北京：清华大学出版社，2017.