基于BIM技术的建筑设备安装工艺与识图课程改革

毕南妮，裴丽丽，王久军

（唐山工业职业技术学院，河北 唐山 063299）

0 引言

建筑设备安装工艺与识图课程是建筑工程造价和建设工程管理专业的专业核心课[1]，学生就业主要面向施工员、造价员以及工程管理等岗位，上述岗位要求学生具有建筑设备施工图的识读能力、建筑设备安装的相关技能和动手能力以及团队合作能力。课程涵盖给排水工程、采暖工程、电气照明工程、燃气工程、通风空调工程和消防工程等多学科，是交叉性较强的课程，知识框架结构复杂，实践性强，学习难度大，尤其是建筑设备工程识图方面存在的一些问题导致课程目标难以实现。随着信息化、自动化、数字化等先进技术的广泛应用，建筑信息模型在工程中的应用十分广泛，但在教学中的应用尚处于起步阶段。建筑设备安装工艺与识图课程基于“互联网+虚拟仿真、BIM”等技术，在信息化教育的指导下，突破传统思路，结合新时代的人才培养需求和信息化技术手段，建设课程特色资源，深化教学改革，通过立体资源建设和教学应用，实现课程的信息化教学，通过教育的信息化带动教育的现代化。建筑设备工程施工图通过与BIM技术的有机结合，改革建筑设备安装工艺与识图课程教学，提高学生的识图能力，优化教学效果[2]。

1 BIM（建筑信息模型）技术

BIM技术通过构件三维模型集合了建筑在生命周期内所涵盖的各类信息，实现对建筑的物理特性和功能特性信息的数字化。同时，BIM能够完整得体现出建筑构件与建筑水暖电构件之间的关系，避免构件间的相互碰撞影响。BIM在建筑设备安装工艺与识图课程教学中可利用其模拟性、优化性、可视化、参数化以及信息完备性的特性[3]，将二维的CAD图纸转化成三维模型，提高学生的空间感，强化学生在BIM建筑设备施工管理的数据化工具应用，通过参数模型的整合，管理建筑设备安装领域的相关信息。

2 建筑设备安装工艺与识图课程教学现状

建筑设备安装工艺与识图课程在传统教学过程中的教学难点主要有以下几方面。

1）授课知识点繁杂。建筑设备包括水暖电多工种，零碎知识点较多，管线错综复杂，如图1所示，建筑设备与土建交叉施工，常常出现“漏、错、碰、缺”现象。

图1 建筑设备安装工程模拟图

2）授课内容较多。课程包括给排水、采暖、电气照明、通风空调、建筑消防等多个模块，各个模块中又包含基本知识、识图、安装施工、建模等知识点[4]，而课程总课时有限，授课教师完成全部教学内容有难度。

3）教学方法单一。传统的教学方法仍然是以教师课堂讲授为主，学生的参与度不高，学习效果较差，未能突出“能力为本”的教学理念。

4）授课内容滞后。传统授课内容注重理论，且更新较慢，与行业发展关联不够紧密。教师给定一套图纸，对平面图、系统图、详图等进行分析。学生解决实际问题的能力较薄弱，不能形成系统的知识构架，碰到新图纸无从下手。学生在图纸识读方面的能力有待提高，空间想象能力不足，导致读图的准确率较低，所学知识和技能不能与实际岗位工作很好对接。

3 BIM技术在建筑设备安装工艺与识图中的应用

3.1 建筑设备BIM证书对接1+X制度试点工作

在建设项目的全生命期中，BIM应用的趋势为概念设计、方案设计、初步设计、施工图设计、施工准备、施工实施、运维等阶段，机电BIM贯穿始终。各职业院校在大趋势的牵引下，根据国务院发布的《国家职业教育改革实施方案》即《职教20条》，自2019年开始启动了“学历证书+若干职业技能证书”（即1+X证书）制度试点工作。“1+X”建筑信息模型（BIM）职业技能等级标准的出现为院校的BIM专业教育教学带来了新的变革与要求[5]。教学改革结合软硬一体化配置，支撑各院校的BIM一体化教学落地实施，以“1+X”证书为切入点，贯穿建筑设备安装工艺与识图，并融入“1+X”建筑设备建模及综合应用能力。

3.2 BIM技术在解决各专业、各环节中问题的应用

建筑工程各专业、各环节之间往往存在交叉碰撞，如图2所示，构件碰撞影响正常施工的进行，产生较大经济损失，通过BIM软件碰撞检查的功能，及时发现碰撞点，并在实际施工前解决问题。例如，合理设置管道分布及高度，避免管道间以及管道与建筑结构之间的碰撞[6]。构建建筑设备安装工程模拟图，看实际工程中难以查看的隐蔽工程，例如，在墙体内、管道井内部、顶棚与屋顶上部、地面与楼面下部的管线或者设备。

图2 BIM机电交叉碰撞

图3 顶棚处隐蔽工程模型

在工程造价方面，可以利用BIM系统数据库，实现自动化编制和统计数据，降低了传统方式中出现计算错误的概率，提高了工程的准确性，而且还能避免编制数据错误导致的图纸更改、数据库重新编制所增加的工作量，降低工程整体的工程造价，节约成本。

在施工安全方面，建设工程中会涉及到大量的人工、材料和机械设备，复杂的施工环境会引起安全问题，利用BIM模型进行模拟，对可能存在的安全方面问题进行分析，以便采取有效措施避免安全问题的发生。

3.3 建筑设备BIM优化教学

3.3.1 构建基于工作任务的项目化课程

三维模型融入建筑设备识图课程教学，可以让学生通过建设工程施工参数模型整合管理领域的相关信息，进行资源信息的共享和传递，使学生能够对各种信息作出正确理解和学习，为后期的建设工程管理实践人才提供可靠的基础保障[7]。BIM教学通过一套案例贯穿始终，将建筑设备安装工艺与识图课程内容设置为：情境一给排水工程安装工艺与识图、情境二采暖工程安装工艺与识图、情境三电气照明工程安装工艺与识图、情境四建筑消防工程安装工艺与识图、情境五通风空调工程安装工艺与识图、情境六安装BIM应用，并在各个情境下设置与职业能力相适应的工作任务，构建项目任务式教学内容。

BIM教学不仅将原来零散的知识点系统化，而且通过BIM课程的引入，解决了识图困难的问题，从而也变相解决了课时数不够的问题。BIM教学以线上和线下相结合的方式，将教学方式改变为以学生为中心的学习方式，降低教学负担，提高学生对于建筑设备安装工艺与识图的学习效率。

3.3.2 整合信息化教学资源

BIM模型还能将图纸内容和施工内容1：1展示在电脑上，仿真模拟施工流程，与实际工程施工过程高度相似。并且，安装工程施工各环节的数据信息可通过BIM三维模型进行收集、整理、归档等，便于施工组织管理。通过教学展示模拟施工过程，结合图片、动画等多样化资源，使学生对于施工方法和流程的学习效果良好。

教学团队将课程微课、课件、在线题库、在线作业、案例项目、配套CAD图以及BIM模型、相关的施工规范、制图标准等课程资源整合，为开展线上线下混合式教学提供良好的改革基础。

3.3.3 强化现场教学手段

教师在教学中通过利用BIM技术模型动态观察功能，配合配套的施工图纸、再结合实体建筑图片资料、视频资料和现场参观考察进行综合讲解，学生能更好地理解图纸。学生可以通过现场比对实物、模型以及CAD图纸，了解各种管线系统在三维空间中的位置关系在二维图纸中的表达方式，以及管线的材质、坡度以及接头类型和施工质量验收标准等。将管道的安装等课程内容设置为现场教学以及实操内容，现场教学能够帮助学生正确地理解安装施工方法，加强对建筑设备施工内容及规范要求的认知，并在熟悉有关规范要求的基础上看懂图纸。

3.3.4 改革考核方式

建筑设备安装工艺与识图传统的考核方式为试卷考核，试题类型主要为选择题、填空题、判断题、简答题以及识图题。这些试题类型大多考察学生的基础知识掌握情况，但是对于专业知识运用能力起不到客观的考察作用，同时也不能应对BIM中级设备证书的考核要求。在传统的考核方案上添加BIM应用部分，通过上机考试的方式实现，给定学生试卷和电子图纸，试卷内容分为理论部分和实操部分。理论部分可采用选择题、判断题、填空题等题型，对建筑设备工程安装工艺与识图的基础知识进行考察，分值权重可设置为40%；实操部分则为建模题，根据试题指定的范围进行建模，模型内容涵盖管道、阀门附件、卫生器具、灯具、开关等构件的绘制以及属性设置，通过学生搭建模型的准确性和完整度进行评分，分值权重设置为60%。

4 结语

高等院校建设工程管理专业和工程造价专业的建筑设备安装工艺与识图课程教学优化中，通过BIM技术可以提高学生的识图能力、软件操作能力和解决实际问题的能力。BIM模型与课程资源整合，优化教学内容与模式，能够有效提高教学效果。优化BIM教学不仅能够帮助专业学生提升学习积极性，而且能够为学生和老师提供广阔的发展空间。