BIM技术在高职院校土建专业实训教学中的应用研究*

2020-03-08周爱民

工程技术研究 2020年10期

张芬，周爱民

（广东工程职业技术学院，广东广州 510520）

1 BIM技术的定义及发展

BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技术是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具，通过对建筑的数据化、信息化模型整合，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，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑、运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用[1-2]。

2002年，Autodesk公司率先提出了BIM技术，目前已经得到全球建筑业的广泛认可。近年来，BIM技术在我国也有了飞速发展。2015年的6月16日，住建部发布了推进BIM的指导意见，其中有两条规定：到2020年末，就企业而言，甲级的勘察设计院和特级一级的房屋建筑施工企业必须具备BIM的集成应用能力；就项目而言，90%的政府投资项目要使用BIM。由此可见，BIM技术将成为未来建筑企业的核心竞争力。很多建筑企业已经意识到这一问题，注重引进和培养BIM技术人才，为将来的发展做储备。为企业培养和输送人才的高职院校在建筑信息化的进程中更要紧跟时代潮流，利用BIM技术增加自身的教学和实训条件，培养BIM技术人才。

2 BIM技术在实训教学中发挥的重要作用

2.1 弥补实践条件的不足

要想取得较好的学习效果，必须注重理论和实践的结合，对高职院校来说，实践是必不可少的一个环节。一般来说，实践环节包括课程中的模拟实验、现场教学、机房实操、顶岗实习等。对土建专业的高职生来说，模拟实验存在一定的难度，很多课程如结构、施工技术等难以创造模拟的实训条件，比较容易产生效果的就是现场教学，利用正在实施的项目，现场引导学生。但是现场教学也存在一定的问题，一是要找到与课程进度相适应的工程比较困难，二是很多工程项目并不愿意开放给学生参观，三是无论是外出途中还是在施工现场教学都存在着很多的安全隐患。这三个方面也制约着现场教学的实施。目前，大部分高职院校土建专业的实训条件都面临着以上问题，如何改变这一现状，给土建专业的学生提供良好的实践实训条件成为很多高职土建专业亟待解决的一个难题。BIM技术的出现和发展，有效地解决了这一个问题。一方面，BIM可以模拟建筑从设计到施工到验收的全过程，涉及设计、结构、水电、设备、造价、质量、资料等多个方面；另一方面，BIM技术对实训条件的要求相对较低，只要有配置较高的电脑机房以及相关软件即可。

2.2 真实模拟、三维展示，激发兴趣、帮助学习

通过对高职土建专业学生的学情进行分析，发现学生一方面对知识和技术非常渴望，学习兴趣浓厚，另一方面大部分学生数学和几何知识薄弱，缺乏空间想象力。传统的教学模式大多采用二维平面图来教学生识图，学生很难想象出三维空间的布局，在课堂上跟不上，慢慢地就会分心走神。基础课打不牢，直接影响了后续课程的学习。利用BIM技术真实模拟建筑工程，可以通过三维空间展示其布局，快速生成各种二维、三维视角，实现二维和三维的有效转换，同时能有效展示物体的尺度、材质、构造等，帮助学生理解知识，这种新奇的视角也可以激发学生的学习兴趣，增加参与度，提升专注力。

2.3 与建筑信息化相结合，为学生就业提供便利

就业即是对学生三年学习成果的检验，也是检验高职院校人才培养质量的最终准绳。每个学生都希望毕业时能找到一份理想的工作，每个高职学校都希望自己培养的学生能够胜任工作岗位，满足市场对人才的需求。在全球信息化的时代，现代建筑业的主流趋势就是建筑信息化。住建部对推进BIM的指导意见中对企业工程提出了明确的要求，建筑信息化是必然趋势，各建筑企业都在积极的采用建筑信息模型武装自身，BIM人才就成为当前建筑领域的紧缺人才。加上BIM起步较晚，很多高职院校对BIM人才的培养还不成体系，这就导致BIM技术人才在建筑市场十分抢手。学好BIM技术，对学生就业提供了极大的便利，等同于打开了一条绿色通道。

3 BIM技术在虚拟实训教学中的现状和不足

近年来，BIM技术在土建类高职院校越来越受重视，教育部1+X证书制度首批6个试点项目中就有BIM建筑信息模型。广东工程职业技术学院作为广东省首批试点的19所学校之一，在BIM教学应用方面做了很多的工作，取得一些成绩，也发现很多问题。通过对同类院校的调研，总结出很多共性的问题，主要有以下几个方面。

3.1 师资不足

BIM技术作为一种新兴技术，其应用于教学的时间更短，在高校接受系统的BIM技术培养毕业后走向教师岗位的人才还较少，大部分高校的BIM教师都是通过企业、机构的培训取得相应的证书或获得相应的技术。在培训过程中，一方面不同教师的年龄结构和知识结构，导致他们接受新知识新技术的程度不一样，无法做到大面积的覆盖；另一方面这种培训往往是短期突击完成，对于不从事相应软件教学或使用的教师来说，学习效果不明显，一段时间不使用就生疏了。这2个方面的原因导致了高职院校不能够熟练掌握BIM技术，从事BIM教学和应用的教师数量严重不足。师资不足成为BIM技术应用于教学的最大的制约因素。

3.2 教学硬件跟不上

教学硬件跟不上，不能实现全方位的BIM虚拟实训教学，只有极少数的实训室达到要求。实施BIM虚拟实训教学，最重要的实训条件就是硬件和软件。BIM包括的软件非常之多，据不完全统计大概包括70款以上，涉及的范围非常之广，有建筑、结构、水暖电、能耗、仿真、GIS、VR、AR等，常用的软件主要有Revit、Navisworks、Bentley Navigator、Tekla Structures、ArchiCAD 等，多样复杂的软件对电脑硬件的要求也相对较高。目前，高职院校实训机房的电脑设备与企业相比比较落后，很多院校已经意识到这一问题，专门配套资金建设了BIM虚拟仿真实训室，但由于经费、场地等各方面的条件限制，这类高配置的实训机房还比较少，大部分的高职院校都只是建设了1～2个BIM实训室，部分高职院校甚至没有满足条件的实训室。而部分已建好的实训室受制于网络等诸多情况，运行的效果也并不是非常理想。

一方面，实训硬件不足，机位数不够；另一方面，高职院校在不断扩招，动辄几百上千的土建专业学生，现有的实训条件不足以支撑如此庞大的学生数量的BIM教学，导致很多高职院校在课程体系的设计上尽量减少BIM相关课程的门数，使得学生对BIM知识的掌握不够连贯，对BIM技术的掌握不够深入。

3.3 缺少实际项目的教学素材

软件教学的一个重点是素材。BIM技术起步较晚，市场应用还未全面普及，虽然也有一些应用得较好的工程案例，但出于知识产权等各方面的原因，高职院校能接触到并能实际应用到教学中的项目素材较少。很多教学素材都是任课教师根据课程内容杜撰出来的，由于很多高职教师自身也是接受培训获得的知识，其对BIM技术的把握以及BIM技术在实际项目中的应用都存在一定的不足，在编制项目内容的时候难免不够周全，很多问题考虑不到，一定程度上误导了学生。也有一些从合作企业或者其他途径获取到相关的案例素材，其教学效果会更好。

4 今后改进的方向

4.1 强化师资

强化师资可以采取引进来和走出去相结合的方式。引进来主要包括2个方面：从高校引进一批接受过系统教育的BIM相关专业优秀毕业生；从企业引进一批BIM骨干参与到教学中。走出去主要是制定现有教师BIM水平的提升方案，选择一批软件操作能力强、学习能力强的骨干教师和中青年教师作为重点培养对象，通过培训班、讲座、论坛、会议、交流、竞赛等多种形式培养一支懂BIM、会BIM、用BIM、教BIM的高技能教师队伍；经常与同类院校交流BIM教学的心得体会、经验教训，参观兄弟院校的BIM实训室建设和使用情况；多与企业交流对BIM人才的职业能力要求、课程设置、人才培养以及BIM技术在实际项目中的应用情况，多到企业参观正运用BIM技术建造的工程项目。

4.2 升级现有实训室

现有的BIM实训室不足以支撑开展多门BIM课程的教学，而新建BIM实训室受制于经费、场地、时间等各种条件的限制，短期内难以改善。要解决这一困境，可以从升级现有实训室入手。各高职院校机房很多，BIM实训室很少，机房与BIM实训室的布局、场地要求基本接近，最大的不同是网速和电脑配置不同，利用已有的机房升级改造，建设重新配置电脑，或者分门别类对原有机房电脑进行升级，使其能支撑某一门BIM课程教学，可以大大缓解BIM实训室的压力。

4.3 增加BIM科研项目，切实解决BIM实训教学中的关键问题

鼓励学校增加BIM相关的科研和教改项目，鼓励教师和学生积极投入相关的科研项目中，切实解决BIM实训教学中的有关问题。高职院校中不乏懂技术、懂教学、肯钻研的教师，但是由于教师日常工作繁重，很多教师慢慢就失去了研究的热情，以项目的形式立项，对教师是一个很好的激励作用，同时项目有明确的方向和结题时间，也能从侧面督促教师按时完成研究任务。科研和教改项目应该为解决实际问题服务。

4.4 以1+X证书制度为契机，开展课证融通

目前国家大力倡导1+X证书制度，BIM教学要以此为契机，融入课程，课证融通。要将BIM证书所要求的技能嵌入课程教学内容之中，主要有三种实现途径：一是增设新课程；二是在现有课程中增加BIM相关模块；三是改革现有课程的教学内容和教学方法，将BIM技术融入现有的教学中。三者相辅相成，共同构建了BIM课程融通课程体系。

4.5 开展小班制教学、导师制模式

传统的教学模式一般以行政班为单位进行单独或者合班授课，学生人数较多，BIM教学效果不好，教师和学生一对一的沟通时间少，学生得不到全方位的指导。可见传统教学模式在BIM虚拟实训教学中并不适用，将小班制教学、导师制引入BIM教学中，教师可以更好地指导学生，增加师生互动机会，有助于对BIM知识的掌握[3]。