BIM技术应用于建筑工程专业认识实习的探索

董腾 张颖 孙冰 唐小林

摘 要：BIM仿真实验平台可以对建筑设计与施工进行全面解析，让学生在进入工地之前对建筑有一定的了解。学生基于认识实习中所获得的数据资料，对实践建筑进行BIM建模，能进一步深化学生对建筑的认识。基于实际改革经验，本文提出了基于BIM技术的认识实习成绩评价体系，这对建筑工程专业的认识实习有一定的参考价值。

关键词：BIM，建筑工程，认识实习，实践

作者简介：董腾，南华大学土木工程学院讲师；张颖，南华大学设计艺术学院；孙冰，南华大学土木工程学院；唐小林，南华大学土木工程学院。（湖南 衡阳 421001）

基金项目：本文系湖南省普通高等学校教学改革研究项目“基于BIM技术的房屋建筑学课程设计教学改革与实践研究”（编号：2017SJG12）的研究成果。

中图分类号：G642.44 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2019）06-0024-03

BIM技术具有协调性、模拟性、优化性和可出图性等特点，它在土木工程领域得到了广泛应用。将BIM技术引入建筑工程专业认识实习，有助于学生更好地理解项目实施的复杂问题，加深学生对建筑构造的理解，提高学生的空间理解能力和工程设计理解能力。通过BIM平台，实现建筑、技术、管理等跨学科的课程学习和知识应用，能够增进学生对建筑领域相关专业知识的理解。

当前建筑工程专业认识实习存在一些问题，BIM技术由于能够实现三维可视而受到关注。北京工业大学虚拟仿真实验教学中心通过利用虚拟现实、计算机网络、多媒体等技术完成多套虚拟仿真实验教学平台的建设，实现了虚拟仿真平台和校内外实践教学基地的相互补充。湖南城市学院土木工程虚拟仿真实验教学中心从BIM平台建设和课程体系改革方面进行了探索，建设成果表明，该技术在提升学生的创新意识、工程实践能力、信息化应用能力、综合素质和自主实验的学习兴趣等方面成效显著。将BIM技术引入认识实习，将有效推动实践教学改革，促进学生的实践学习。

一、认识实习的意义与存在的问题

建筑工程认识实习是提高学生实践能力的重要途径。认识实习一般安排在房屋建筑学课程结束之后，教师组织学生对实际建筑进行参观，对建筑构造进行认识，进一步提高学生对建筑文化、建筑知识、建筑施工和建筑材料的认识，使学生巩固和扩大所学理论知识，提高学习能力。实习过程中，教师通常会安排学生对在建工程进行参观学习，阅读施工图纸，进行现场比较，进一步培养学生的空间想象能力，提高识读工程图的能力。通过实习，学生可以了解建筑工程施工工艺，熟悉房屋构造，了解建筑材料的特性及应用。传统的实习方法对实习工地要求较高，对指导老师的实践经验有一定的要求。根据作者多年实践经验，传统的认识实习方法主要存在以下問题：

1. 认识实习场地分散。建筑场地受客观条件限制，往往难以集中，这就导致指导教师要花较多精力联系实习场地。由于工地分散，交通时间花费也随之增加，学生认识实习时间相对减少。学生难以深入实习，教师对学生的跟踪管理也捉襟见肘。同时，企业指导老师也难以对学生进行深入教学，从而导致了走马观花式的实习。学生在实习中产生的疑问难以得到指导老师和企业指导老师的详细回答，影响了实习的效果。

2. 认识实习时间有限。由于课程安排的限制，认识实习的时间很短，加上在建的多数工程工期长，一年当中工地的气候环境和施工过程也会出现一些不稳定因素，使得学生很难对整个工程过程有整体的把握。教学周期与现场实施周期不一致，使学生在有限的实习期内，只能接触到有限的专业过程和工艺环节，不能涵盖专业全部内容，导致实习实践效果欠佳。

3. 认识实习内容不够深入。认识实习的对象范围包括建筑形式、结构类型、构造措施等。建筑工程的建成是一个相对较长的周期，这就使得学生进入场地进行认识实习时，只能看到某一阶段性的内容，难以全面地了解工程各阶段的情况。除此之外，认识实习往往还受到实习经费的限制，使得学生实习周期相对减少。工地类型比较单一，也导致学生只能对某一类型的建筑进行认识。这些因素造成了学生认识实习内容难以深入，无法保证认识实习内容的全面性。

二、基于BIM技术仿真平台的实习教学

1. BIM仿真实验教学平台的意义。仿真实验教学平台是当前解决客观实践条件不足，实践教学目标难以落实等难题的有效途径。当前一些高校大力倡导BIM仿真实验教学平台的建设与应用实践方式，表明其在教学、科研中的应用前景广阔，其优势也非常符合当前对实践类人才的需求趋势，因此BIM仿真实践教学平台对人才培养有重要意义。

2. BIM仿真平台的实习教学模式探索。BIM仿真平台实习教学模式尚不成熟，笔者根据所在学院建设的虚拟仿真实验中心的教学进行探索，发现BIM仿真实验教学可以划分为理论教学、实验教学和操作实践三个方面。在理论环节课程知识点的讲解中，教师可运用BIM 技术创建标准化的构件模型资源库，丰富课程可视化教学资源，有效缓解目前课程教学资源缺乏和学生接受程度较差等问题。同时，通过 BIM技术将以往线条式的三维立体信息模型进行教学展示，可以有很好的视觉效果，能够实现教学过程的 “所见即所得”，引发学生的学习兴趣。

认识实习仿真教学主要集中在BIM模型分析。当前公司在开工建设前已经建成了BIM模型。学生在教学过程中可以同时查看门窗构件的三维实体与二维平面，加深对构件平面的印象，从而在实习前对实习项目有较全面的认识。BIM模型不仅能够实现三维几何形状的视觉模拟，同时包含大量非几何形状的信息，如材料的信息、构件的信息等，使教学内容更加形象直观，在建筑构造讲解时具有很大的优势。以平行双跑楼梯为例，学生可以通过Revit的三维模型的属性栏，查看梯段宽度、踏步级数、栏杆高度等相关信息。教师运用 BIM仿真平台，让学生及时实践操作，有利于加深学生对知识点的理解。但是BIM操作实践需要一定的基础，因此在房屋建筑学课程设计中应当推广使用BIM软件。认识实习BIM操作的目的主要有两个，一个是加深学生对实习项目的认识，二个是为学生学习BIM建模奠定基础。因此，操作实习主要是以信息读取为主，如读取墙体信息、楼地层信息和结构信息。

三、基于实习资料的BIM建模

认识实习是建立在房屋建筑学基础上的一门实践课程，建筑构造是其中一个重要组成部分。传统的认识实习以实习报告的形式展现，对建筑布置、结构布置以及建筑构造的认识以图片为主。BIM技术的出现为学生通过三维模型描述实习内容提供了可能。尽管当前部分工程已经有了BIM模型，但已有模拟并不能取代学生建模，学生建模是深化认识实习内容的关键。

学生可以基于BIM技术的仿真实训平台上完成项目建筑信息模型的创建，以及建筑平面、立面、剖面和明细表等的绘制，从而对建筑空间规划设计有直观的认识，为认识实习的开展做准备。建筑构造建模需要较多的数据，由于实习建筑面积通常较大，学生难以完成测量，因此指导老师与实习单位应给学生提供一些数据。学生的测量任务应集中在楼梯、屋顶及梁板柱等地方。建筑构造与建筑平面不同，建筑构造复杂，不可能全部完成。根据实践经验，笔者认为泛水、墙角、散水需要较高精度的建模，楼地层、屋面剖面需要精确建模，踏步等可以选择性建模。BIM建模操作，使学生加深对建筑构造的认识。结构模型可以描述结构中墙柱梁板构件的几何尺寸、钢筋布置、构造要求，由于认识实习主要是对建筑平面布置和构造的认识，因此结构设计不应有太高要求，只要能表达出建筑结构构件尺寸与布置即可。

四、认识实习的成绩评定

1. 场地实习成绩。认识实习的成绩应当包括实习表现、实习报告、BIM模型和答辩成绩。实习表现主要是学生学习建筑空间设计和构造设计的表现，包括出勤率、参与程度、实习纪律。认识实习结束后，学生撰写并提交实习报告，实习报告内容包括建筑平面分析、構件尺寸测量、建筑构造分析。指导教师根据学生实习情况、实习报告质量评定场地实习成绩。

2. 建模过程成绩。BIM模型的建立应按步骤完成，学生成绩的评定应凸显设计过程。BIM建模通常包含四个步骤：①初期配置，对建筑的体量进行设定，定义轴网和楼层，进行相关参数的设定，建立较大的建筑模型元素；②加入基本建筑元素，这一类元素同时内置于BIM软件中，不仅可以直接调用，还可以进行精细化改进，在后续设计中可以指定特定的元素类型；③模型检视，建立不同的建筑模型视图，例如剖面、立面和3D视图，如果在一个视图中变更建筑模型，Revit会将这些变更扩展到整个项目；④模型细化，建立初期配置后，加入更多细部项目到建筑模型，包括结构及系统组件，以供后续开发设计。4个步骤可以设置为8分，每项各2分，由指导老师分阶段考核。

场地分散、教学周期与现场实施周期不一致和实验操作训练不足是当前认识实习中突出的问题。将BIM技术引入认识实习是解决上述问题的有效途径。基于BIM仿真实践平台可以对建筑设计与施工进行全面解析，让学生在进入工地之前对建筑有一定的了解。基于认识实习中所获得的数据资料，对实践建筑进行BIM建模，能进一步深化学生对建筑的认识。基于实际改革经验，本文提出了基于BIM技术的认识实习成绩评价体系，这对建筑工程专业的认识实习有一定的参考价值。

参考文献：

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责任编辑 程 哲