应用型本科院校土木工程专业BIM课程体系构建研究

林秋菊 王庆勇 付旭 李茜 刘晓立 张友恒 游业刚

摘  要：应用型本科院校土木工程专业应以建设应用技术型大学为契机，适应市场需求，及时将BIM技术纳入到本科教学之中。对于BIM技术在应用型本科教学课程体系的构建，可以采用如下三种方式：1.根据学科特点设置BIM课程，可独立授课，也可融入到已有的课程中;2.设立教学工作坊，使学生参与到真实项目中;3.设立三级教学平台，即学科竞赛-专业课-毕业设计。上述三种方式，应遵循客观规律，由简到难，分阶段逐步实施。

关键词：BIM技术;应用型本科;土木工程;课程体系;教学改革

中图分类号：G641 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2019）14-0056-03

Abstract： The civil engineering major of application-oriented universities should take the opportunity of building application-oriented universities to adapt to the market demand and incorporate BIM technology into undergraduate teaching in time. For the construction of BIM technology in the application-oriented undergraduate teaching curriculum system， the following three methods can be adopted： 1.BIM courses are set according to the characteristics of the discipline， which can be taught independently or incorporated into existing courses; 2.set up teaching workshops to involve students in real projects; 3.set up a three-level teaching platform， namely discipline competition-specialized courses-graduation design. The above three methods should follow the objective law， from simple to difficult， and be implemented step by step.

Keywords： BIM technology; application-oriented university; civil engineering; curriculum system; teaching reform

一、概述

近十幾年来，随着本科院校的高速发展，极大地推动了我国高等教育的普及化，应用型本科院校的概念也逐渐被大众所熟知[1]。目前约有50%的普通本科院校正在向应用技术型大学转型，肩负起了培养适应时代和行业需求的应用型人才的历史重任。

应用型人才既要掌握本学科的理论知识，达到本科教育的毕业标准，同时也要具有较强的技术应用能力，能够将科学知识直接应用于社会实践，创造价值[2]。这就要求我们应用型本科院校要以科学理论和技术成果应用为导向培养社会所需的高水平技术应用人才，同时还要服务于地方社会经济发展，注重技术研发、积累与转化，做到产教研融合。

2011年，住建部明确指出加快BIM（Building Information Modeling，即建筑信息化模型）技术在建筑行业中的应用进程，提高建设和管理中的信息化水平。作为世界最大的建筑业市场之一，我国建筑企业急需一大批能够熟练应用BIM技术的工程人才，而BIM教育刚刚在高等院校中起步，尚未培养出足够多的掌握BIM技术的本科毕业生，这已严重限制了BIM技术的推广和应用[3]。因此，应用型本科院校土木工程专业应以建设应用技术型大学为契机，适应市场需求，及时将BIM技术纳入到本科教育的课程体系之中，加强此类人才的培养。

二、BIM技术在土木工程教育中的发展现状

将BIM技术融入到土木工程专业的教学之中，使学生们充分了解和熟练应用BIM技术，已成为应用型本科院校服务于地方经济和提高就业率的有效手段之一。

目前，国内外很多高校都已开始讲授BIM课程，或将BIM技术融入到现有的土木工程类课程中。表1中列举了国内外部分大学所开设的BIM类课程。

与BIM技术在建筑行业的高速发展相比，目前在应用型本科院校土木工程专业中全部采用BIM教学或将BIM教学融入到传统课程中还面临着如下问题[4]：

1.BIM需要新的教学方法、大纲以及相配套的教材、实验室等软硬件教学资源;

2.利用BIM建模时需要相关的施工知识，而本科生缺乏相应的实践训练;

3.缺少熟练掌握BIM技术的教师队伍;

4.现有的总学时是固定的，没有更多的学时分配给BIM课程;

5.缺乏统一的认证标准和要求来指导规范BIM课程。

三、应用型本科院校土木工程专业BIM教学体系构建

对于应用型本科院校土木工程专业BIM教学体系构建可以采用如下三种方法：1. 按照传统的基于学科特点设计的方法，即根据BIM的重要概念将教学体系划分为若干主题来设置课程进行教学;2. 建立BIM项目教学工作坊，聘请行业内的BIM工程师与本校教师共同指导学生完成真实的BIM项目，同时针对全生命周期的不同阶段所采用的BIM软件进行相应的培训;3. 认知功能教学法，即以学科竞赛、课程设计和毕业设计为三级教学平台，向学生提供大量的BIM学习资料，指导学生学习BIM技术，使学生能够逐步深入掌握BIM技术以达到专业水平。

综合上述三种方法，应用型本科院校土木工程专业BIM教学体系框架可分为三个阶段进行实施，即初级、中级和高级阶段，如表2所示。

（一）表2中的课程内容按照如下方案进行划分

1. 初级阶段

在原有的《画法几何与工程制图》课程中融入BIM技术概述，让学生了解他们将要学习的知识并接触他们所期望获得的技能。在授课过程中，将建筑识图与BIM技术相结合，让学生借助三维可视化模型掌握平法识图，增强学生的空间想象能力。

2. 中级阶段

设置《土木工程CAD与BIM技术》课程。该课程主要是在已有的《土木工程CAD》课程中融入主流BIM软件操作的学习。首先是对土木工程CAD与BIM软件进行概述，包括命令输入、绘图功能、图层、文字输入、标注等命令的学习。然后是讲授传统AutoCAD的绘制图形的方法，能够绘制建筑的平面图、立面图、剖面图。最后，讲授Revit软件的基本命令、模型和族的创建等操作，建立建筑三维模型，并指导学生对比两种软件的不同。

3. 高级阶段

设置《BIM建模实训》课程：该课程首先讲授网格和图层的建立，创建基本的构建对象、导航和创建视图，以及对象的基本操作。然后对模型参数化、设计约束条件、设置尺寸标注等。最后，生成正式图纸或导入到其它软件系统中。

（二）表2中的BIM项目教学工作坊按照如下方案进行划分

1. 初级阶段

（1）计划：该部分教学是通过撰写可行性研究报告和项目执行计划（包括项目目标设置、市场分析和经济可行性等）开始的，并需要对这些计划进行反馈与修改。

（2）合同文件：该阶段教学要求学生撰写一份投标报价书以获得项目经理、建筑师和设计人员的意见，这些培训有助于学生清楚地理解不同项目参与者之间的角色和职责。

2. 中级阶段

（1）设计：这一步是编制设计文件，包括概念设计、初步设计、基础设计、主要构件的详细资料和结构分析，该部分培训既可以强化训练学生们的专业知识同时也可以培养团队协作能力。

（2）施工：该步需要制定建设预算和计划进度，在建造阶段的中期，还需要编写每月的费用和进度报告。

3. 高级阶段

BIM：最后利用BIM功能生成正式的设计文档和施工报告，如3D模型、材料造价、3D结构分析等。该步需要培训的信息技术技能包括Revit、MS Project、Excel、数据库管理系统（MS Access）和结构分析软件（Midas）等。

（三）表2中的三级教学平台教学内容按照如下方案进行划分

1. 初級阶段

该阶段主要鼓励和指导学生参加各类型的BIM学科竞赛，对于提高学生兴趣与BIM基本知识的普及具有重要意义。目前，比较主流的比赛有龙图杯、斯维尔杯、华春杯、全国3D大赛等。

2. 中级阶段

该阶段主要是将BIM技术融入到各个专业课中，例如在《房屋建筑学》课程中，引入典型建筑BIM模型用于讲授各细节构造，有助于学生对三维立体结构方面专业知识的理解和掌握;在《建筑施工技术》课程中，将Revit模型导入到Navisworks软件中实现4D模拟施工，产生亲临施工现场的效果，增强学生对各个阶段施工组织设计、进度计划的认识;在《工程造价》课程中，通过BIM技术进行虚拟建造，让学生能够对施工中各个时段的工程用量及造价进行计算，合理分配资源[5]。

3. 高级阶段

该阶段主要是将BIM技术引入到毕业设计中，该阶段的学生通过上述各阶段的学习与培训已经能够熟练应用BIM技术，因此具备应用BIM技术的能力。该阶段可按如下步骤进行：第一步，首先利用BIM技术根据给定的设计参数进行结构方案设计，然后建立建筑的三维模型;第二步，再进行建筑机电三维模型的设计并进行管纵优化，完成三维模拟动画的制作;第三步，利用广联达等BIM软件进行工程计量和计价及工程招标控制价编制工作;第四步，利用BIM软件完成工程土建三维模型翻建，编制基于BIM技术的保障措施方案投标述标模拟动画;第五步，利用BIM软件完成施工组织进度计划文件和施工进度模拟动画工作，实现施工的全过程管理。

四、结束语

伴随着土木工程行业对BIM技术应用价值和效益认可程度的不断增长，建筑企业急需一大批具有BIM技术应用能力和知识的本科人才，这就要求我们应用型本科院校与时俱进，将BIM技术融入到本科的教学中。

可以采用多种方式将BIM技术通入到土木工程专业本科教学中，例如采用独立授课的方式，也可以将BIM技术融入到已有的课程中，改变传统的教学方式，或者建立教学工作坊，使学生参与真实BIM项目，也可以采取竞赛、专业课和毕业设计三级平台教学的方式。上述三种教学方式，都应按照学生学习理解的客观规律，由简到难分阶段实施，这样才能保证应用型本科院校土木工程专业毕业生具有扎实的理论基础和较强的实际应用能力。

参考文献：

[1]陆正林，顾永安.应用型大学若干问题探析[J].职业技术教育， 2013，34（34）：5-12.

[2]孙素芹，顾永安.应用型本科人才培养体系架构与依据[J].现代教育管理，2012（9）：72-76.

[3]张静晓，赵陈影，李慧.工程管理BIM毕业设计组织管理框架与案例分析[J].工程管理学报，2017，31（2）：153-159.

[4]游业刚，付旭，李茜，等.BIM在应用型本科院校中的发展现状及改革思考[J].土木建筑工程信息技术，2018，10（2）：68-72.

[5]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.