基于BIM技术应用的土木工程专业实践探索

李晓楠

[摘 要] BIM 技术在建筑业的应用越来越广泛而深入，将BIM技术引入高校土木工程专业教学改革具有重要现实意义。从BIM 技术在高校教学中的现状分析入手，讨论了BIM技术的实践教学改革思路，分析 BIM 技术可能融入教学的各种形式，对高校土木工程专业培养新工科背景下的应用型本科人才的教学模式进行了初步探索。

[关键词] BIM技术;教学改革;土木工程;应用型

BIM中文称为“建筑信息模型（Building Information Modeling）”，是一种建筑规划、设计、施工和管理的新方法。随着BIM概念在政府机构、建筑和其他行业得到不断认可，BIM技术已广泛应用于工业厂房、公共建筑、地铁隧道等领域。据统计，美国建筑业中的BIM应用率在2012年就高达71%，而在2008只有28%（Mc Graw - Hill Construction 2012）[1]，足见BIM的发展迅速。

虽然目前中国的BIM普及率低于北美，出现了近年来许多典型的BIM应用项目，如北京的水立方、上海中心大厦、上海迪士尼乐园等[2]。而作为BIM人才最直接输出基地的高等院校，针对土木工程专业的应用BIM技术进行教学改革实践和研究成果还很少。因此，将BIM技术融入该专业教学研究具有积极的现实意义。

一、BIM技术概述

BIM技术基于3D数字技术，构建建筑模型，并通过数字信息来模拟建筑物的真实信息。同时，所有规划、设计、施工、运营等阶段的数据都包含在所建立的三维模型中，甚至形成了包含时间和成本的BIM5D模型。建筑物全生命周期中任何项目实施阶段的工作技术人员都能通过信息模型集成进行建筑信息交互协同，极大提升了项目参与者决策效率与正确性，实现了建筑可视化、可协调、可模拟、可优化和可出图的五大功能同步实现。

二、BIM 技术在教学应用现状

《2011—2015年建筑业信息化发展纲要》已经把BIM技术作为工程总承包、勘察设计和施工类企业“十二五”信息化发展必须具备的核心技术之一，国内高校也逐渐开始重视有关BIM的应用教学。但针对本科教学的BIM教程还很少，大多只是对BIM概念以及基本理论的讲解，许多课程领域还不曾采用BIM技术的案例教学模式来辅助本课程的教学。

土木工程专业具有很强的专业性和实践性，目前专业课程主要还是延续“讲解—接受”的传统教学模式，在教学过程中相对独立，无法实现各课程知识的相互贯通。利用BIM技术创建一个共享建筑信息模型平台或核心，将学科知识系统地融会串联在模型里，就可以有效解决这一问题。

三、融合 BIM 技术的实践教学改革思路

1.构建融合 BIM 技术的实践教学课程体系

根据学校的办学定位和人才培养目标，以土木工程应用创新能力培养为主线，建立分层次、多模块、相互衔接的、科学系统的实践教学平台[3]，与理论教学有机结合又相对独立。实践教学内容与工程应用实践密切联系，并引入BIM技术，开发综合性、设计性、创新性的实践教学项目体系。

2.建设适合学生运用的校内BIM实践教学实训平台[4]

依托学院现有的土木工程等相关学科的实验室和校内外实训实习基地，构建融合BIM技术的建设工程技术实验教学实训平台，学生可以在电子工地上直观立体地看到拟建工程，继而发现存在的问题，结合理论课程的知识，优化设计施工方案，并且优化结果也即时显现，提高了学生参与工程实践的兴趣，激发了学习动力。

3.加强与建筑企业的合作，建设校企合作的校外 BIM 实践教学平台[5]

通过校企合作建立实践基地的形式，加大与校外施工企业的深入合作，建设校外BIM实践教学平台，把现场发现的实际问题利用企业BIM技术实践教学平台进行分析、计算、优化，将得到的结果回归到施工现场第一线，解决实际工程问题。

4.利用BIM实践教学平台提高教师的工程应用素质

在实践教学过程中，发挥高校教师自身在科技理论等方面的优势，不仅可以丰富教师自身的教学经验，拓宽知识面，提高工程应用素质，还能使学生在参与实践的过程中产生成就感，激发学生进一步学习和实践的动力，培养学生的应用和创新能力。

四、高校可实行的BIM教学形式分析

1.开设BIM课程

在教学计划中单独开BIM类课程。该做法可以系统地讲授BIM技术的相关知识和应用，比较适合BIM建模软件的讲解，为学生后期综合使用软件解决专业问题奠定基础。图1为我校土木工程本科专业开设的“建筑工程BIM建模基础”课程所建立模型（部分）。

2.开设BIM实践环节

实践教学以学生为主，形式灵活，可以利用实际工程案例设计BIM实践任务，对BIM的综合应用能力培养有很大裨益。

3.开设BIM方向毕业设计

在毕业设计关节中增加BIM方向选项，学生依据兴趣和愿望选择，在指导老师指导下完成。通过BIM技术融入专业课的综合运用，提升学生的专业水平，为就业提供高质量的应用型人才。

五、BIM技术在相关教学中的应用

1.基本能力课程教学中的应用（以混凝土结构设计课程应用为例）

混凝土结构设计作为土木工程专业核心课程之一，主要研究钢筋混凝土材料性能、各种构件的受力特征基本计算方法及设计原理。在教学过程中，利用BIM三维模型可以直观了解钢筋混凝土结构的主要构件及其分布形式，如基础、框架柱、楼板、楼梯等，如圖2所示。

2.岗位综合应用能力课程教学中的应用

美国 Building SMART 联盟主席 Dana K. Smitnz 指出“依靠一个软件解决所有问题的时代已经一去不复返了”。在教学过程中，应运用BIM一系列的专业软件，包括结构分析软件、建筑设计软件、节能设计软件、计价算量软件等，对已有案例模型做进一步的研究分析，以达到让学生掌握不同软件操作的教学目的[6]。

六、结束语

BIM技术是建筑领域的第二次革命，是实现建筑信息管理的基础。高校应承担培养BIM管理人才的历史责任，为社会提供具有BIM能力的合格工程人才。因此，必须改变现有的人才培养计划，适应新技术的发展趋势，建立适当的BIM教学环节，培养学生的BIM能力。为中国建筑业的发展做出贡献。如何利用BIM技术结合更多实际工程案例，丰富本专业教学平台，并运用于相关课程教学中，是每位土木建筑工程教育者应当研究的方向。

参考文献：

[1]张尚，任宏，Albert P.C.Chan.BIM的工程管理教学改革问题研究[J].建筑经济，2015，26（2）：92-96.

[2]宁忠意.中国BIM应用价值研究报告[J].中外建筑，2015（6）：19-21.

[3]李楠，贾宏俊.基于BIM技术的土木工程专业实践教学体系构建[J].科技创新导报，2015（9）：161-167.

[4]刘红勇，何维涛，黄秋爽.普通高等院校BIM实践教学路径探索[J].土木建筑工程信息技术，2013（10）：98-101.

[5]彭国军.地方本科院校土木工程专业实践教学改革探讨：以浙江工业大学为例[J].教育理论与实践，2013（12）：15-17.

[6]尚春静，李艳荣.基于BIM的工程管理专业理论课程与实践教学创新研究[J].建筑经济，2015，36（9）：129-132.

[7]林珍伟，楼瑛.BIM技术在土木工程专业教学中的应用研究[J].福建建筑，2017（9）：125-128.

[8]王芳，张志强.融合 BIM 技术的应用型土木工程专业实践教学平台的优化与应用[J].高等建筑教育，2016（25）155-157.

[作者单位]

山东协和学院工学院

（编辑：李博宁）