BIM技术在建筑类专业教学改革中的应用研究

2020-07-26张启照张景威焦艳菲

四川建材 2020年7期

张启照，张景威，焦艳菲

(1.郑州财经学院土木工程学院，河南郑州 450044；2.郑州辰维科技股份有限公司，河南郑州 450001；3.河南建筑职业技术学院，河南郑州 450064)

0 前言

BIM技术是通过数字化手段建立虚拟建筑，是最先进的三维数字模型，有助于建筑师对整个工程项目进行设计、施工、运维管理。2018年，各地政策出台指导意见，推动BIM技术进一步应用、普及。随着BIM技术的发展，21世纪必是“BIM时代”，对高校既是挑战更是机遇。跟上时代的潮流，培养社会所需的BIM技术人才，提高学校知名度，增强学生的社会竞争力，各高校有必要对现行的教学模式进行改革，依托现有专业体系合理增设相应的BIM技术课程在高校教学中，正符合社会对BIM人才匮乏与需求，高校作为BIM技术人才培养的前沿，理应顺应时代潮流，为社会培养BIM人才做出贡献。但目前BIM技术人才匮乏是阻碍建筑行业发展的原因之一，作为培养建筑生产一线高技能人才的高校，是解决BIM技术人才短缺问题的源头，建筑类专业如何加快BIM技术课程的教学改革和建设，已经刻不容缓。本文主要从以下几个方面来探讨BIM技术在建筑类专业的教学改革和建设。

1 BIM课程教学目标方面的改革

1)将BIM课程与建筑专业的教学目标相结合，引入BIM的定义和内容，通过该课程的学习，了解BIM在建筑行业的发展趋势、应用以及BIM技术在工程项目中的重要性。

2)熟悉BIM技术在建筑设计中的应用，3D建模；掌握BIM技术在建筑施工、管理过程中的应用，包括通过BIM建模如何实现虚拟施工和模拟工程管理，以及如何进行空间冲突上的管理、进度管理和成本管理等。

3)熟悉BIM技术软件的使用，Revit、ArchiCAD等。

4)通过该课程的学习，加强对工程项目周期过程、管理任务的理解，能更好地理解技术和经济，以及管理等方面的知识。

5)通过该课程的学习，会用BIM技术完成课程大作业、跨专业毕业设计，以此来提高BIM技术的综合知识以及应用能力、解决问题能力、协同工作能力，提高学生社会竞争力。

2 BIM课程设置内容方面的改革

结合建筑类专业培养目标、建筑信息化发展的需求，在课程设置内容上进行适当的删减、调整、融合，在最大程度上为BIM课程的开展提供有效的条件。通过BIM技术课程的学习，让学生了解结构设计原理、熟悉理论知识原理、会识读施工图、熟悉建筑施工技术、组织设计，掌握BIM技术课程理论知识的系统性、学科性，强化对学生BIM技术的实际应用能力的培养[1]。提高学生对专业知识的认知，并在最大程度上提高学生对BIM技术在建筑信息化时代所带来的数字化认知，以此能达到适应工程实际的需要。

把BIM课程设置成选修课还是必修课，要慎重考虑。原则上是，对在现有的专业课程中植入BIM知识的内容，不改变原课程是选修课或必修课的性质。对新开设的独立BIM技术课程，要突出培养学生应用的能力，特别是BIM软件的应用，或设计类的相关课程，应该设置成选修课。

3 BIM课程的教学方法、手段方面的改革

采取多样化的教学手段和方法将BIM技术与实际工程、实际生活相联系，使枯燥的知识变得尽量看得见、摸得着、感受得到，这样才能帮助学生较好地掌握BIM技术复杂的知识。

结合我院学生的实际情况，建筑类专业很多学生文、理兼收，这就势必出现文科学生在学习本课程时有一定的难度。另外也有一些理科的学生基础较差，学习时也有一定的欠缺。传统的教学方法已在现在的教学中露出弊端，教育改革，教学方法创新，如何让学生掌握专业知识，胜任未来的工作等问题已经摆在我们面前。

课程的教学目标、内容要通过教学方法、手段来实现。面对建筑业的现代化、智能化和知识总量的增加，又加上BIM这一新的概念，这要求教师要提高效率，以尽可能少的时间传授尽可能多的知识。为此，就要进行教学方法和手段的改革。

3.1 BIM课程教学组织形式

1)BIM课堂教学组织形式。BIM的课堂组织形式也就是传统的教学方法。教学的主要内容包括：BIM的概述、BIM基本模型参数、3D设计模型、建筑信息、4D进度计划、工程量计算、5D工程造价管理等。通过课堂组织教学形式，主要是让学生了解BIM基本知识、熟悉BIM的基本工具、使用方法，了解“怎么学习BIM”[2]。

2)BIM试验教学组织形式。BIM是一门实践性很强的技术，强调知识的应用，而试验教学就是一种有效的教学组织形式。在BIM教学过程中，对比较重要的知识点，都应该设置相应的试验内容，让学生用BIM技术来解决实际的工程问题。BIM的试验教学主要包括：基于BIM的招投标控制、基于BIM的优化设计、基于BIM的进度管理、基于BIM的运行维护、施工模拟、碰撞检查、可视化设备管理等。另外，还可以通过设置BIM+课程设计或跨专业的毕业设计，来提高BIM试验教学的效果。BIM试验教学组织形式，主要目标是让学生巩固课堂理论教学中讲授的基本知识，了解“怎么应用BIM”。

3)聘请BIM行业专家讲座的教学组织形式。拥有丰富的实践经验的BIM行业专家，能够为建筑专业的BIM技术教学提供新的视角、补充新鲜血液、新知识。这部分课堂组织主要是聘请企业优秀专家走进校园，为师生带来建筑行业BIM技术发展前沿、基于BIM的虚拟施工等讲座的方式，让学生了解BIM技术在工程实践的应用问题、BIM技术给建筑行业带来的巨变和冲击等，来激发学生学习BIM技术，如何应用BIM的兴趣，使学生进一步明确学习BIM课程的目标，了解“为什么学习BIM”。

3.2 激励教师，实现“讲出来”与“听进去”的统一

实行教学模式的创新是进一步深化基于BIM技术在建筑类专业教学改革的总任务，创新教学模式的关键主要在于处理好教师主导和学生互动的关系[3]。激励教师根据不同的课程、不同的教学内容安排，采用灵活多变的教学方法，实现教师教学水平的不断提高。尊重学生是教学过程中的主体地位，探索学生参与教学过程的路径以及方式，让教师“讲出来”和学生“听进去”实现无缝对接。

教师在课堂采取的教学方法、手段是联系教师“讲出来”与学生“听进去”的桥梁和纽带。全国各大高校对此都进行了积极探索与实践，关键是教师必须要紧扣教学过程中的课前、课中和课后三个核心环节，优化教学方法、手段的一些基本制度。列如，在BIM课程的课前环节实行“团队集体备课制”和“师生辩课制”；在授课环节实行新、老教师“同行听课制”；在课后环节实行“评课制”。

3.3 灵活多变，各种教学方法相统一

精讲和自学相结合。课堂讲授教学是教师的主战场，针对目前BIM课程课时少，而教学信息量庞大的现状，传统的“满堂灌”、“填鸭式”的教学模式已经不适合BIM课程教学的要求。因此，我们应充分利用课堂时间，采用启发式、讨论式、工程案例式和施工现场模拟式等教学方法，精选课堂讲授内容，将知识的重难点讲清、讲透，而对一些相对比较容易或者通过自己一定的努力可以弄懂的内容留给学生自学，这样不仅可以改革传统的落后的教学方法，而且可以培养学生的自学能力。

4 实验、实践环节的改革

建立BIM实训室，提供BIM实践教学。近年来，我院加大了实验室建设的经费投入，尤其是相配套的实验教学中心日趋完善，除了配备各类先进仪器设备外，实验操作员、辅导员等软件条件也不断提高。同时，我们充分利用学校内的良好实验条件，让同学们在掌握基本实验操作的同时，有选择、有目的地了解分析工程最新技术与发展动态，通过实验提高学生对课堂理论知识的认识和综合素质。

经学校支持现校内实训室有：工程检测检验综合实训室、土工实验室、工程质量检测实训室、精密测量仪器室、常规测量仪器室、工程测量实训室、工程绘图实训室(手工)、工程绘图实训室(电子)及工程造价实训室，学生在各实验室的亲自动手操作、观察记录以及到校外的实训基地参观实际工程的工作和管理等都大大提高学生实践操作的能力。在学院现有的建筑类专业相关学科的实验室、实训室基础上，构建融合BIM技术的综合实训室(融合BIM的运营管理、可视化设备管理、施工过程模拟、工程计量与计价等综合实验教学实训平台)。培养学生的创新精神与创造能力，在实践内容、时间、教学仪器设备等方面全面对学生实行开放，建设以提高学生互相合作学习、探索学习、工程实践能力为重点的开放式实践教学体系。学生可以自主组织实训过程、设计实训题目、总结实训结果。构建融合BIM技术的实践教学平台，学生可以在电子平台上直观立体地看到拟建工程项目全生命周期，发现其中存在的问题，根据自己课堂所学的理论知识，来优化设计施工进度、施工方案，且优化结果也随时显现，提高了学生学习BIM课程，参与工程实践的兴趣，激发大家的学习动力。

5 考核方式的改革

针对基于BIM技术的建筑类专业课程改革探索新的考核方式，真实反映学生平日学习理论知识和BIM实践应用的状况，另结合我院实际和BIM课程的特点，改变过去传统的期末考试定结果的方法，根据知识内容的不同而分阶段性考核[4]。

1)理论考试与实践技能考核结合制。将理论知识与实践动手有机地结合起来，掌握理论知识的同时，更侧重考查学生实践的技能。改变以往只有理论考试，而实践技能较少的局面。现在将理论考试与案例实训成绩相结合的形式，使学生更加重视实训，并引起学生对实训强度的重视。

2)引入“过程性考核”思路，学生最终总评成绩分部累加。教学是个持续的动态过程，考试是评价教学质量、教学效果的手段，要想做到客观评价的目的，评价活动就应该贯穿整个教学活动的全过程。根据BIM课程的特点，该课程改革引入“过程性考核”的思想，除了课程考核主体理论内容外，最终总评成绩改革为“平时作业+阶段测试+期末综合考试”的分部累加积分的考核方式，最后总评出学生该课程的总成绩。采用层层监控、层层考核的方式，确保课程完成质量全程监控[5]。

3)阶段测试成绩的比例按所占课时设定。根据BIM课程的特点，总成绩中各部分的阶段测试成绩和期末综合考试成绩，按照各部分所占的课时比例，来确定其在各项成绩中的分值。例如，某些课程的内容根据知识点结构特点，加大平日阶段性考核力度，但是在期末考核中就不再做要求。最后将学生每个阶段的成绩均乘以相应比例系数后计入该课程最终总评成绩。

6 BIM+课程设计及跨专业的毕业设计

通过BIM的课程设计或者跨专业毕业设计，让学生学会与其他专业的学生在真正面对工程项目的设计、施工、管理等问题时，能共同协商、共同解决专业难题，以便提高学生协同解决问题的能力、跨专业学习的能力、对知识的应用能力，并且能激励学生在团队中共同学习，积极地探索更多的优化设计方案，增强学生运用知识解决实际问题的能力。通过BIM技术平台，实现技术、建筑、管理等跨学科的课程学习和知识的应用，加强学生对建筑类相关专业知识的理解。

在建筑类专业课程设计中，可以以BIM模型为载体，将力学与结构有机联系起来，从而将“碎片式”的知识通过BIM模型构成一个知识体系。

学生通过课程设计可以对BIM在建筑类专业中的应用有一个很直观的理解，能够模拟项目设计、施工、管理的整个过程，增进学生对专业知识的理解和掌握，由此提升学生的专业素质。图1为学生以BIM为平台制作的楼梯三维模型。