高职院校开设建筑信息模型(BIM)技术课程的思考

李晓东

(新疆应用职业技术学院，新疆 奎屯 833200)

一、研究背景

建筑信息模型(BIM)技术是将建筑物信息以三维数字技术的方式来表达，充分实施在建筑工程项目设计阶段、施工阶段、管理、运营等阶段，实现建设项目全生命周期管理的技术，实现技术、方法或过程的信息化，带动建筑业技术进步与创新管理模式。建筑cad作为建筑类专业不可或缺的专业基础课程，不能局限于传统建筑CAD的教学，需要融合BIM技术，要逐步融入针对BIM技术及其可视化空间的教学，优化建筑cad课程，强化教学内容与教学实践的改革。随着建设项目越来越复杂，二维图纸、CAD技术解决图纸合理性、施工中的碰撞问题和项目实施中信息的交换问题愈发困难起来。而BIM技术具有三维可视化场景、信息的高度集成性和信息共享性便利性，BIM技术在施工中的优势就显现出来了。

(一)CAD课程教学及现状

以建筑类工程造价专业为例，建筑CAD课程是偏重实践操作的一门专业基础课， 建筑CAD课程以掌握建筑CAD软件使用技能为教学目标来进行授课，在讲授建筑CAD基本概念和基本操作的基础上，再以例题巩固操作技能，学生熟悉二维图形的绘制方法和基本操作命令后，结合一些建筑图的绘制使学生理论与实践结合起来，通过教学过程使学生掌握该门课程基本技能。

传统的教学过程虽然使学生掌握了CAD绘图的技能，但和高职土建专业关联程度不高，学生对建筑的做法和施工技术并未因CAD二维平面图的绘制而提高多少，实际工作中CAD的绘图技能并未太多使用，设计院CAD绘图仅是基本技能，除此以外还有很多是对于规范和图集的理解和多专业的协调，这和高职学生培养目标以技能实操为主有一定差距。随着时代的发展，建筑的复杂程度进一步提高，设计院对从业人员要求也相应提高起来。笔者在企业锻炼期间，与企业技术人员、管理人员进行教学课程的交流和调研发现，多数施工单位认为CAD课程需要开设，但并不是建筑类专业学生在施工企业里必须熟练的一项技能，在实际工作中大多也集中在一些规划图的标注，管网改造工程图的绘制，以及施工平面布置图的绘制方面。[1]

(二)BIM技术的发展及现状

BIM技术从2005年开始，进入初步研究阶段，随后BIM技术的研究和应用呈现爆发式增长，目前BIM技术应用研究依然是国际上持续关注和研究的领域，总体上BIM涉及建筑设计、施工、管理、行业及项目等重要领域；BIM相关技术支撑研究方向注重模拟仿真、信息技术、增强现实技术等研究热点。[2]在2019年4月《关于在院校实施“学历证书+若干职业技能等级证书”制度试点方案》中，首批启动试点的为建筑信息模型(BIM)、Web前端开发、物流管理等6个职业技能等级证书，方案进一步将BIM技术作为建筑类院校增强实践技能的重要手段，未来BIM技术将进一步在高职院校作为一门重要的实践技能来对待。目前无论是本科院校还是高职院校都加大了BIM技术的应用和实践研究，无论是从软硬件层面，还是师资，教学模式等方面都投入巨大，也取得了不少成果。[3][4]

二、CAD 教学融入BIM 技术的课程改革

(一)融入BIM 技术的切入点

《国家职业教育改革实施方案》提出从2019年开始，在职业院校、应用型本科高校启动“学历证书+若干职业技能等级证书”制度试点(“1+X”证书制度试点)工作，职教20条明确了“1+X”证书制度和学分挂钩，“1+X”证书制度和技能挂钩，明确了岗位需求，从适应产业、行业发展趋势的角度来对课程定位。而建筑信息模型(BIM)技术被首批纳入“1+X”证书制度试点范围，将“1+X”证书制度对接了同一职业标准和教学标准；证书具有同等效力和待遇，学习成果认定通过职业教育国家学分银行认定。由此打通了政策层面、制度层面、学院人才培养模式层面和企业认可层面的各个环节。由此建筑信息模型(BIM)技术作为教学的重要内容培养学生对建筑空间的认识，对建筑结构的理解，使得学生具有更强的三维空间认识，扫除了原有二维平面理解建筑抽象化的困难，使得课程的开设具备了理论和实践层面的支撑。

(二)BIM技术与CAD技术的区别

BIM技术强调三维空间技术，强调全过程参与和管理，项目数据以三维状态存在。建筑三维模型在CAD技术层面，主要是二维空间表达模式，对于三维的空间只能以平面图和立面图的方式来展现，图纸作为工程项目各参与方的表达语言，需要工程项目各参与方人员具备较高的三维想象能力。建筑CAD技术随着建筑技术的发展也从无到有逐步发展起来。第一个阶段是三维手绘建模阶段。建筑师构思建筑模型的轮廓及构成要素，以三维透视图的方式表达出来，设计人员依据建筑透视图和设计规范绘制出建筑实体表达。 第二个阶段是当前工程建设的主要表达阶段，项目建设方依据项目规划提出建设要求，参与项目的各方通过对三维模型的交流，相关设计方生成二维平面图纸，项目的各种信息传递主要以二维平面图纸和文字方式进行。项目建设涉及专业众多，特别是近些年来电力技术、空调技术、现代通信技术、楼宇智能技术等在建设项目上大量应用，建设项目日趋复杂。以CAD技术为基础的二维CAD图纸在表达不同专业之间的施工要求方面问题尤为突出，比如空调管线预留洞口，管线敷设由于标高设计不合理等方面而产生的碰撞问题。第三个阶段是构思建筑模型的轮廓及构成要素，直接以BIM技术模型展现，各参建方依据BIM技术模型和图纸建设建筑实体。这个阶段是建筑行业发展的目标，也是未来发展的趋势，各参与方基于BIM技术的信息充分共享，施工能力和管理效率都得到较大提高。

(三)教学课时量的选择

经过调查，高职土建类专业，CAD课程一般选择大学一年级第二学期或者大学二年级第一学期开设，不同院校开设学时大致为30～60学时，可以满足CAD课程的教学和学习，教学模式以“理论+上机实操”的教学模式，融入BIM技术，课程也不能盲目加大课时量或者单独增加课时量，这样虽然学生掌握了一定的操作技能，但是从另一方面来说也加大了学生的学习负担。因此，融入BIM技术，就需要改变传统CAD课程的教学模式，用任务驱动模式，模块化教学，成果导向教学模式，小组协作的教学模式代替传统的教学模式。[5]

三、教学实践探索

(一)课程开设中不同软件优势的比较

CAD 课程作为土建类专业开设的实操型专业基础课，土建类专业CAD课程的核心教学任务是培养学生利用专业软件高效制图的技能，替代手工绘制建筑图纸的低效率和巨大工作量。业界常用的软件有AutoCAD、天正建筑和中望CAD等几种软件作为CAD课程教学软件。建筑信息模型(BIM)常用的软件有Revit，ArchiCAD，广联达钢筋GGJ2019，广联达土建GTJ2019，广联达安装GQI2019等软件，这些软件都是基于三维空间进行设计和建模，极大地扩展了所见及所得功能。部分软件还带有VR功能。通过学习，学生可以迅速形成三维空间的认识，对于建筑结构和施工技术的理解也容易起来。学生获得建筑物三维空间认知能力，为后续施工、造价、项目管理等方面的实践能力做好了铺垫。

(二)BIM技术三维模型创建对学习能力的提高

由于 BIM技术自身具有三维可视化等特点，可以顺利应用到建筑工程的施工、造价、项目管理等方面的实践方面。笔者在近几年的实际教学中，通过调整现有教材，结合BIM技术内容，对现有的教学知识体系进行补充和改造，重视工程案例教学，开设BIM技术专题讲座，介绍前沿知识，学生的学习兴趣被激发起来。通过合理安排BIM技术模型的构建，学生可以利用BIM技术相关软件建立三维模型，根据规范要求和施工环境建立建筑模型。一方面可以提高空间想象力并且加深对各个建筑构件的理解；另一方面在掌握建筑结构的同时也获得施工管理等方面的能力。利用广联达土建GTJ2019软件建立模型时，建筑结构的一些基本的构件，如柱、梁、楼板、墙、门窗、楼梯等构件都可以直接使用，通过BIM5D软件可以快速构建临建设施，施工机械，施工车辆等施工设施构件。并且，广联达开发的算量计价软件，输出的多个格式文件如GTJ、GCL、GGJ等格式文件都可以直接导入，提高了建模的效率，可以利用BIM5D软件进行施工环境模拟和施工安全模拟，并且可以根据模拟结果优化施工方案。

(三)教学课程改革效果

建筑CAD课程作为工程造价专业的必修课程，学生学习操作技能的同时，还要培养其识图能力，空间想象能力。我们对本系2015、2016、2017和2018级工程造价专业班级的学生进行了相关调查(见表1，表2)。CAD课程未融入BIM内容的教学实践阶段，学生学习的侧重点主要在于二维平面识图能力，学生的操作技能重点在于绘图的操作命令及绘图熟练度方面。CAD课程融入BIM内容的教学实践阶段，通过比较，学生在学习兴趣、三维空间理解能力方面均有所提高，绝大多数学生对CAD课程融入BIM技术课程表现积极，教学效果方面也表现良好。

表1 单独开设CAD课程教学效果及学生调查问卷情况

表2 CAD课程融入BIM技术教学效果及学生调查问卷情况

四、结语

BIM技术在建设工程领域的应用重要性日益提升起来，具有BIM技术应用能力的建设领域人才也是企业用人的导向。高职院校培养人才必须结合市场发展和需求，传统的CAD课程已经不能适应建设类人才培养的知识体系。建筑CAD课程中融入BIM 技术，推行新的BIM技术教学知识体系，结合工程案例进行教学实践，开阔了学生视野，提高了学生的实践能力，在科技信息快速发展的进程中，为适应教学规律，推动教学课程改革提供了有力支撑。