基于BIM的工程能力培养课程体系建设与探索

鞠全勇 高素美 牟福元

摘  要：将BIM技术贯穿于工程项目全生命周期，完成各项工程任务是当今建筑行业发展的需求。就高校土木类专业构建基于BIM的人才培养体系，把BIM技术系列化地融入所有的专业课程中作为基础性技术，实现人才培养的深层次变革的问题，阐述以目标为导向的BIM技术应用能力培养体系的建设路径，给出以BIM为主线，深化教学方法改革，优化实践教学模式，并对专业实践课程体系建设效果作出评价。

关键词：BIM；课程体系；人才培养；专业建设；建设路径

Abstract： BIM technology runs through the whole life cycle of engineering projects and is used to complete various engineering tasks. It is the demand of the development of today's construction industry. For civil engineering majors in colleges and universities， a BIM-based talent training system should be built， and BIM technology should be serialized into all professional courses as a basic technology. This paper expounds the construction path of goal-oriented BIM technology application ability training system， gives BIM as the main line， deepens the reform of teaching methods， optimizes practical teaching mode， and evaluates the effect of professional practice curriculum system construction.

Keywords： BIM; curriculum system; talent training; specialty construction; construction path

BIM技术是继计算机辅助设计（CAD）之后，工程建设领域的又一次革命性技术创新。BIM的应用贯穿了整个建筑工程全生命周期，即设计-招投标-施工-运维的全过程，是一种高效的项目管理思维模式，是实现项目精细化、信息化、高效化管理的重要手段[1]。

将BIM技术贯穿于工程项目全生命周期、完成各阶段工程任务是当今建筑行业发展的趋势。设计阶段包括所涉及的建筑、结构、给排水、暖通空调、电气、消防及技术经济等工作任务，施工阶段包括项目管理、施工计划、施工技术及工程造价人员等工作任务，运维阶段包括运营、维护和应急管理，运用与运维数据实时关联的BIM模型数据信息分析资产状态和环境评价[2]。以BIM技术为工程项目生命周期的主线，通过构建完整的工程信息模型支撑，可以有效解决建设项目各阶段由不关联的单一部门管控的现象，从而实现工程项目协同优化。

目前高校土木工程类专业在应用BIM技术方面已经有了很多途径和方法，购置BIM软件、开设BIM课程、修订人才培养计划，优化实验实习课程体系等[3]。但当前亟需要做的是构建基于BIM的人才培养体系，把BIM技术系列化地融入所有的专业课程中作为基础性技术，从而实现土木类人才培养的深层次变革，将BIM技术应用体现在教学内容、教学模式、教学手段、实践活动各个环节。

一  专业课程体系建设存在的问题

总体来看，高校在围绕BIM技术，提升工程能力培养方面，土木类专业课程体系建设仍存在诸多问题，主要表现在以下几个方面。

1）现行的课程体系与基于BIM进行项目全生命周期管理的知识体系的差别。其体现在工程设计、建设施工以及运维管理在教学过程中被人为地割裂，各个环节的工程信息未能相互协调融通，未真正将项目的全生命周期进行串联。学生的工程技术视野受到限制，综合解决复杂工程问题的能力不足，培养的专业人才尚不能完全满足企业发展的需求并引领企业发展。

2）专业课程教学内容、教学方式及评价机制等没有与时俱进，真正融入最新前沿技术。随着建筑行业信息技术的发展，与专业相关的供配电与照明设计、建筑电气控制、建筑消防、安防系统设计、综合布线系统设计、楼宇自动化技术、智能系统工程预决算课程设计及施工组织与管理等越来越多采用 BIM 技术，而且成为必然趋势。但目前土木类专业的课程中，BIM 技术等还未得到充分系统引入，导致BIM技术教学效果还不够理想。

3）专业实践信息化水平、服务水平总体需要提高。近几年来，学校对实践实训教学基础设施的资金投入虽有较大提高，但总体仍然不足。同时，专业实训课程教学软、硬件设施的信息化管理水平、服务水平未能同步提升，导致软硬件设施使用率低，实践教学效率、实训课程教学效果有待同步提升。

4）课程教学师资水平不足，且缺乏针对性工程實践训练。目前专业课程教学工作均由专业课老师承担，而很多专业课老师都是从高校到高校，缺乏实际企业工作经验，自身动手能力不强，职业能力不高，急需通过培训等方式来进行提升，使其具备BIM等最新工程技术应用能力。与此同时补充聘请来自企业一线的工程技术人员担任兼职教师。

由以上分析可以看出，现阶段土木类专业基于BIM的课程教学还存在较多问题，如何顺应社会经济发展对新型工程人才的客观需求，如何结合学校现行应用型人才培养模式、专业发展特色，构建基于提升学生创新实践能力为重点的课程教学体系，是当前提高土木类应用型人才培养质量的关键所在。

二  构建以目标为导向的BIM技术应用能力培养体系

BIM技术贯穿于土木类专业课程教学是一项创新的系统性工作，有利于培养学生先进高效的工程思维模式。基于CDIO理念的BIM技术应用能力培养体系，不能仅通过增设一门或两门BIM课程来解决，还需要系统地將BIM技术主要知识点与专业课程体系进行深度融合[4]。金陵科技学院建筑电气与智能化专业，在原有应用型人才培养课程体系的基础上，将系列化的BIM技术知识按“工程项目”进展，递进式融入课程教学各环节，人才培养的全过程，构建以目标为导向的BIM技术应用能力培养体系（图1）。

人才的培养从低到高梯次提升，从会软件、会建模到会应用、综合集成，毕业后能够快速适应基于BIM的技术应用。进入企业，经过项目实践锻炼后，快速成为能够胜任职业岗位的高级BIM技术管理人员。

（一）  构建系统化融入BIM技术的课程体系

为了使BIM技术知识由浅入深、循序渐进地进入教学体系，专业人才培养方案开设了一系列严密的相关课程，以BIM技术应用能力培养为主线，构筑建筑电气与智能化专业学生的课程体系与实践体系。

课程体系通过BIM概论课和相关专题讲座，宣传BIM技术、CIM技术的基础知识、基本思路，使学生初步具备对BIM、CIM的感性认知。接着，在各专业课程教学内容中将BIM技术知识有机融入，为专业学习提供支撑，这是BIM技术知识促进人才培养目标达成的关键环节。其过程包括专业课程的理论教学、实践教学，以及课程设计和毕业设计等各个环节。此外，为便于BIM技术方向的师生对BIM技术深入学习应用，建立了BIM技术创新中心，持续开展技术研发，跟踪其发展动态，满足社会经济发展对技术与人才的需求。BIM技术创新中心满足了对BIM技术有浓厚兴趣的师生开展实践创新活动和技术服务工作的需要。在开展生产实践活动和技术服务的过程中，辅以与BIM技术相关的第二课堂实践活动、各类BIM技术大赛等，使学生深入学习掌握相关的BIM技术。

（二）  以CDIO工程教育理念，实现BIM技术应用能力培养体系的构建

BIM技术植入课程体系中最核心的阶段是BIM技术融入各课程教学的内容，贯穿于项目应用实践[5]。在专业主干课程各教学环节植入BIM应用技术，奠定学生应用BIM技术解决工程问题能力的基础。在专业教学的过程中，针对不同领域，强化BIM技术的相关应用。综合实践课程如：结构设计、建筑施工、设备装调、建筑智能化工程概预算、建筑供配电与照明、安全防范系统、建筑消防系统、建筑设备自动化系统和建筑物信息设施系统等课程的教学，都是由经过工程项目历练，熟练掌握BIM技术的教师和企业一线工程技术人员担任，围绕毕业要求有的放矢地进行课程教学与实践。以上措施保障了建筑智能化工程BIM技术信息化、一体化建设的要求，以及在专业课程教学中的体现。

在专业综合实习、课程设计、毕业设计等环节，将BIM技术知识系统化地进行实践应用。基于BIM的子系统设计开展的各门专业课程的设计，为最终的毕业设计奠定了坚实的基础。培养方案将基于BIM技术的复杂工程设计项目作为毕业设计选题，从而达到以BIM技术为主线的建筑电气与智能化专业人才目标。

课程设计和毕业设计两个环节直接关系到BIM技术的实际教学成效，在这两个环节中，专业教学组织以建筑智能化建模-建筑智能化工程管理与概预算-建筑智能化系统集成为主线，培养学生的BIM综合应用能力、协同设计集成能力、工程施工技能、现场协调组织能力及项目概预算等方面的能力。将专业课程知识潜移默化地转化为应用BIM技术解决工程问题的岗位技能。系统培养学生建立一体化的信息模式的技术方法与手段，为BIM技术的实际应用打下坚实基础（图2）。

（三）  产教融合、校企合作，组建“双师”型BIM技术教学团队

师资队伍的组建是将BIM技术深入应用课程教学的关键。建筑电气与智能化专业采取校企合作、产教融合，“走出去、请进来”的方式构建一支双师型的教师队伍。首先，积极鼓励教师下企业参加BIM技术的相关工程顶岗锻炼。BIM技术是建筑工程信息技术的集合，涉及的专业技术知识比较综合。教师通过先进企业岗位的顶岗锻炼，有利于全面深入掌握BIM技术的系统应用。其次，聘请企业一线工程师担任课程兼职教师，引入实际工程项目进课堂，指导学生工程实训。共建BIM技术研发交流中心，提升师生工程技术能力。最后，BIM技术涉及建筑设计、结构施工、机电安装、管理及经济等多个专业技术领域，吸纳建立一支建筑工程、工程管理、电气工程等多专业集合的教学团队，是行之有效地开展BIM技术教育的保障条件。为培养具有BIM技术的土木类专业人才奠定了坚实师资基础。

三  以BIM为主线，深化教学方法改革，优化实践教学模式

深化教学方法改革，优化实验教学模式。为培养学生解决复杂工程问题能力，提升创新创业能力，建筑电气与智能化专业以BIM为主线构建专业课程群，坚持产学合作、理论与实践相结合，重新整合课程教学内容，优化专业课程体系，实现各学科专业的交叉融合。更新传统教学手段，深化教学方法改革，创新教学模式；应用先进技术创建“时间、空间、内容”全开放的实验教学系统，实现实验准备、网上实验预约、现场实际操作、设备自动管理和过程全程开放式管理，优化教学管理。

1）注重不同学科和专业的交叉与融合，建立面向建筑电气与智能化专业学生的工程化教学平台。以BIM为主线，贯穿系统认知、系统设计、系统开发和系统集成各环节，构建分层式、模块化的工程教育新体系。

2）构建六大基本能力模块，即计算机基本应用能力、建筑图纸阅读与绘制能力、建筑电气设备检测和维护能力、建筑电气设备安装能力、建筑安装工程预算能力和资料检索与读写能力；培养四大核心应用能力，即建筑电气设备系统集成能力、建筑电气设备控制能力、建筑电气设备设计能力和建筑智能化设计能力。

3）凝练和建立体现个性化教育和自主学习的教学新模式，在教学内容、教学方法与手段、考核方式和技术创新等方面都有所突破，通过建筑电气与智能化专业课程的学习和实践训练，培养学生自主学习兴趣、开拓学生个性潜力、激励学生科技创新，达到开阔学生知识视野、陶冶学生思想情操、培养学生自主学习能力。

4）学生从认知性实践开始，循序渐进地构建起自己的BIM技术知识体系，通过基础实验层、拓展与提高实验层、综合应用实验层和科技创新实验层，相互关联、层层递进，逐步提升到工程应用与科技创新能力。

5）引入OBE教育理念，革新传统实验教学模式，转变教师和学生在实验教学中扮演的角色，要求学生自主设计和完成实验内容，实现从被动接受教育到学生自主创新、设计和实施的转变。力求把“知识型学生”转化为“具有创新思维的学生”，培养具备一定专业技能和良好综合素质，具有创新思维、能力的学生，提高学生建筑智能工程应用能力。

6）依托开放实验教学管理系统，建立多级开放的管理模式，学生根据自身需要，网上预约实验时间、实验地点、实验项目和实验指导教师，实现以学生为主体、学生自我训练为主的实践教学模式（图3）。

四  专业实践课程体系建设成果

以金陵科技学院江苏省一流专业“建筑电气与智能化专业”为研究对象，以学院已建设的省级实验教学示范中心和产业学院为依托，以广联达科技有限公司提供的软硬件资源为支撑，以BIM为核心技术，改革现有实践课程的教学体系、教学内容、教学方法、师资队伍和质量监控模式等。构建供配电与照明设计、建筑电气控制、建筑消防、安防系统设计、综合布线系统设计、楼宇自动化技术及智能系统工程预决算课程设计实训为一体的BIM综合实训课程系统。同步建设BIM创新中心实践平台，做到理、实、虚相结合，实践课程以真实实际项目为主体，实现建筑电气与智能化专业的构思、设计、施工、计量计价实训和维保实训为一体的BIM综合实践，完成了建筑电气与智能化专业基于BIM技术的综合实训教学改革方案。项目的实施取得的主要成果如下。

1）围绕建筑电气与智能化专业人才培养的四大核心应用能力，即建筑电气设备系统集成能力、建筑电气设备控制能力、建筑电气设备设计能力、建筑智能化设计能力，开展基于BIM技术对建筑电气与智能化专业实训课程体系进行改革。四年人才培养过程中，以一个完整真实的实际工程项目为主体，任务驱动，实现建筑电气与智能化专业的供配电与照明设计、建筑电气控制、建筑消防、安防系统设计、综合布线系统设计、楼宇自动化技术、智能系统工程预决算课程设计实训为一体的BIM综合实训，有效提升了建筑电气与智能化专业实训课程教学效果，提升学生解决复杂工程问题的能力和创新创业能力。

2）通过对BIM技术应用领域的分析，在校内搭建全开放自学习的BIM创新中心实践平台，提出了基于BIM技术的人才培养标准，并按照能力培养逐层递进的思路，重构多层次实践教学平台和教学体系。以BIM技术为主线，结合VR技术和其他仿真技术，建立体现个性化教育和自主学习的实践教学新模式，在教学内容、教学方法与手段、考核方式和技术创新等方面都有所突破。

3）建立了以职场环境为背景的育人模式。建立校企协同、产教融合、共性培养与个性指导相结合的全方位育人新机制，校企共建智能楼宇产业学院。在解决实际工程问题中完成对学生的跨学科综合能力培养。以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、具有创新能力和适应变化能力的复合型工程人才。

4）通过構建建筑电气与智能化专业基于BIM技术的综合实践教学改革方案，对专业的实训课程教学模式开展改革与实践，探索适合金陵科技学院实际情况的专业实习实训教学模式，形成示范带头效应，促进兄弟院校建筑电气与智能化专业及其他工科专业的实践课程改革。

五  专业课程体系建设效果评价

金陵科技学院建筑电气与智能化专业，针对行业企业对技术发展需求，应用BIM技术对专业教学实行一体化综合设计，建立了多阶段不断线、层次化递进的多维一体的建筑电气与智能化专业BIM课程教学体系。以BIM为核心技术，改革现有专业课程的教学内容、教学体系、教学方法、质量监控模式和师资队伍等。构建供配电与照明设计、建筑电气控制、建筑消防、安防系统设计、综合布线系统设计、楼宇自动化技术、智能系统工程预决算课程设计实训为一体的BIM综合实践系列课程体系；同时组建BIM创新中心，做到理、实、虚相结合，实践课程以真实工程项目为主体，实现建筑电气与智能化专业的构思、设计、施工、计量计价实训、维保实训为一体的BIM综合实践，完成建筑电气与智能化专业基于BIM技术的综合实训教学改革方案，实现建筑电气与智能化专业知识与BIM技术的有机结合，培养满足和引领当代建筑行业发展的建筑电气与智能化专业人才，为加快建筑行业BIM技术应用作出贡献。

基于BIM的实践教学体系，课程设置主要特点如下。

1）依据工程项目的实施流程，分阶段、分层次、递进式地将BIM技术的知识点嵌入各专业课程的教学内容中。

2）通过综合设计各教学环节，串联各阶段的BIM应用知识，对教学内容整合贯通。以工程案例为对象，开展针对BIM技术的工程训练，提升学生应用BIM技术解决工程问题的能力。

3）在校企双导师的指导下，以学生为主体，鼓励每个学生依据自身特点、兴趣爱好和未来职业规划，在完成专业核心课程的基础上，选学适合自己的专业课程和训练项目，参加学科竞赛、科技创新活动。

4）加强产教融合和校企合作，让学生深入企业顶岗锻炼，参与实际工程项目的设计、施工，提高学生解决复杂工程问题的综合能力。

六  结束语

“六位一体”的以BIM为主线的全过程融合式专业教学，已在金陵科技学院建筑电气与智能化专业进行了教学实践与探索。就教学的实际成效，我们在学生中进行了调查研究，总体来看，学生的反映是一致的，对BIM技术有着浓厚的兴趣，在按照培养方案完成学习计划后，能够很好地掌握BIM的技术要点，初步具备了融BIM技术于开发—设计—施工—运行—管理建筑工程全生命周期的工程应用能力。

参考文献：

[1] 陈兴文，安泓达，崔志先，等.基于BIM应用的工程能力培养体系的研究与实践[J].教育教学论坛，2019（35）：155-156.

[2] 黄达，陈宣东，戴成元，等.工程管理专业基于BIM课程体系的改革与实践[J].教育观察，2018（21）：87-90.

[3] 韩锐，刘大平，邵丹，等．基于BIM的多专业协同建筑设计教学模式探索[J].实验室研究与探索．2017，36（4）：174-178.

[4] 张雪，齐永正，曾文杰，等．新工科视角下BIM工程实践能力培养框架及实证[J]．高等工程教育研究，2021（4）：47-53.

[5] 牟福元，高素美，鞠全勇，等.工科校企融合自主学习实践平台建设研究-以建筑电气与智能化专业为例[J].高教学刊，2020（13）：60-64.