BIM技术在环境工程中的应用与课程教学实践探索

蒋敏敏 韦巧艳 郑君健 张媛媛

摘要：随着信息技术的发展，建筑信息模型（BIM）技术在土建类行业中的应用已经变得越来越广泛。但在环境工程行业中，BIM技术的应用相对滞后。本文将首先介绍BIM技术在环境工程中的意义，然后针对目前BIM技术在环境工程本科教学推广过程中所面临的困难，提出相关改善措施和建议，以期为推动环境工程专业BIM技术人才培养提供参考依据。

关键词：BIM技术；环境工程；教学改革；人才培养

一、引言

目前建筑土建领域正逐渐向智能化方向迈进。BIM（Building Information Modeling）技术的高速发展和应用已成为实现建筑土建等工程领域智能化的必要手段和趋势。早在2012年，美国建筑业的BIM技术应用率就已达到了71%[1]。尽管我国已将BIM技术纳入国家“十三五”科技支撑计划和建筑信息化发展纲要[1]，并出台了一些BIM相关的行业技术标准与规范，建筑工程中BIM技术的应用越来越多，但在国内规模化应用方面仍处于起步阶段。特别在环境工程领域，BIM技术的推广和应用相对滞后。

高等院校是培养BIM技术人才的主要基地，但受多方面因素影响，高等院校的教学往往滞后于时代和市场需求的快速发展。当前，大部分高等院校的环境工程专业教学主要偏向理论知识学习，而要掌握BIM技术，不仅需要理论学习，还需要大量的工程实践积累。这导致环境工程毕业生对BIM技术的掌握严重不足。因此，如何针对环境工程专业开展BIM技术教学，使学生能同时掌握BIM技术和环境工程专业知识，成为一项重要任务。

本文主要通过介绍BIM技术在环境工程中的应用意义，分析目前在教学推广过程中面临的困难，并提出相应的措施与建议，以推动环境工程专业BIM技术人才的培养。

二、信息化背景下BIM技术在环境工程中应用的意义

（一）BIM技术简介

BIM是英文Building Information Modeling的缩写，中文译为建筑信息模型。BIM的概念来源于20世纪70年代，由美国佐治亚理工学院被誉为“BIM之父”的Chuck Eastman教授提出，目前BIM技术已在北美以及欧洲等发达国家得到了普遍应用[2， 3]。BIM技术是指建设项目的物理和功能特性的数字化表达，为项目全生命周期的各个阶段提供可靠决策的信息化共享平台。通过集成化、可视化、可模拟性和可协调性，BIM技术能够实现参与方的协同作业，包括初期概念设计、施工图纸设计、施工运营和维护拆除等工作[4]。在我国，推广BIM技术对于信息化集成应用领域的发展具有重要意义。

（二）环境工程与BIM技术

环境工程是研究如何保护和合理利用自然资源，解决环境污染问题，改善环境质量，促进社会生态可持续发展的学科。解决环境污染问题的途径主要包括从污染源头入手以及建设环境工程项目处理已经产生的污染物。这些环境工程项目涵盖了污废水处理、固体废物处理和大气污染治理等领域。这些项目的实施需要城市规划、土建和机电设备等多个专业的支持。例如，在建设一个污水处理项目时，需要基于城市规划选择和规划场地，建筑结构用于建设处理设施的池塘，给水排水技术用于处理设施之间的连接和厂区雨污水处理，机电设备用于处理工艺的附属设备和厂区功能建筑等。然而，传统的工程设计和管理方法在处理复杂的环境工程项目中的多专业协作上存在不足，因此，掌握BIM技术对环境工程从业者来说非常重要。

自2003年引进BIM技术以来，我国已经有很多关于BIM技术在建筑结构、机电设备和城市规划等土建行业上的实际应用和教学改革的报道[5， 6]。虽然BIM技术在环境工程项目上也有应用，但对于环境工程和BIM技术的教学和研究探索报道很少。这导致对于同时掌握BIM技术和环境工程专业知识的专业人才的需求日益增加。因此，在我国建设行业数字化和信息化的大趋势下，加强环境工程专业与BIM技术的课程体系建设和培养已成为迫切需要。

三、BIM技术在环境工程本科教学推广过程中的困境

自BIM概念提出以来，BIM技术的高等院校教学在欧美等发达国家中得到了较为完善的发展。可以说，BIM技术已经成为这些国家本科教学中不可或缺的课程。目前，国内很多高等院校已经逐渐认识到BIM技术对建筑土建类专业发展的重要性，并将其融入工程管理、工程造价、土木工程、建筑类和给水排水工程等本科专业教学中。相关教学改革尝试与探索也已进行。然而由于BIM技术的引入较晚，涉及BIM技术的本科教学课程体系仍存在不完善的问题。特别是在环境工程专业中，引入BIM技术的教学相对滞后。

BIM技术在环境工程专业上的教学推广与其他专业存在类似或特殊的挑战[7-9]，归纳起来主要包括以下几点。

（一）校企对BIM专业型人才供需信息不对称

目前普遍存在的问题是，高等院校在教学中往往将课本基础理论教学放在首位，对于新兴事物的关注较为欠缺，导致毕业生在企业就业后，往往需要花费较长时间去适应工作。然而，在信息化时代，BIM技术在企业中得到迅速发展，并已逐渐成熟。然而，由于高等院校与企业间缺乏深度合作与沟通，导致高等院校对BIM技术专业人才培养的需求信息不对称，阻碍了基于市场需求的BIM技术本科教学体系的完善。

（二）BIM技术相关专业课在课程体系设置中不完善

由于当前高等院校对BIM技术在环境工程专业上的发展以及市场需求缺乏正确而充分的认识，导致在课程体系设置上对BIM技术的引入不足。虽然少数高等院校以课外讲座或专业选修课的形式开始将BIM技术教学引入课程体系，但是由于缺乏系统性的教学计划，学生往往受制于课时限制和缺乏足够的实操训练，导致学生对BIM技术的理解和掌握受到了严重的影响。

（三）BIM技术教学资源投入有限

目前，部分高等院校在BIM技术教学方面的资源保障力度不够充分。BIM技术需要高性能的计算机配置，然而很多高校的计算机并不能流畅运行BIM相关软件。如果要求学生自备电脑，可能会给他们增加不小的经济压力。此外，BIM技术相关软件的版权费用也相对较高。这些因素都制约了高等院校BIM教学设备的建设与發展，需要大量经济投入。因此，高等院校在BIM教学方面还有待提高。

（四）缺乏经验丰富的BIM师资力量

在很多高等院校，BIM技术的教学资源不足以满足需求。其中一个主要原因是缺乏熟练掌握BIM技术的教师。年龄偏大的教师对于新技术的接受程度和积极性较低，也缺乏大量实际工程实践经验。这给教师的培训增加了难度。特别是环境工程专业教师在BIM师资方面的缺乏更为明显。许多刚刚开始工作的环境工程青年教师，他们在研究生阶段主要从事科研工作，缺乏实际工程经验和实践经验的积累。因此，BIM师资力量的匮乏也成为制约高等院校培养BIM人才的重要因素。

四、改善BIM技术教学培养的措施与建议

将BIM技术教学融入环境工程本科课程教学体系中，目前还处在探索完善阶段，通过文献调研和企业考察[7， 10， 11]，笔者提出了以下几个方面的措施与建议。

（一）借助信息化平台加强校企合作

校企合作在解决BIM专业人才供需信息不对称问题方面发挥着重要作用。高校通过与企业合作，能够更直接地了解社会对BIM专业人才的需求情况，从而更精准地调整本科教学培养体系，培养适应市场需求的专业人才。与此同时，校企合作也可以弥补高校教师在BIM领域师资力量不足和缺乏工程实践经验的劣势，提高高校的人才培养质量。对企业而言，校企合作可以有效提升高校毕业生的实践经验，缩短人才培训周期，降低培训成本，提高企业效益。通过与高校合作，企业可以直接参与到人才培养过程中，为教学提供实际案例和工程项目，并与学生进行互动交流，激发学生的创新思维和实践能力。在“互联网+”背景下，校企合作也需要与时俱进地调整合作方式。除了传统的实地考察和企业互动，借助信息化平台和大数据作为桥梁，可以为学生、教师和企业提供更便捷的信息交流和合作机会。通过信息化平台，学生和教师可以获取最新的行业动态和岗位需求，企业也可以更轻松地与学校对接，实现更广泛的校企合作。

（二）加强教师自身培训

高等院校的师资是人才培养和教学的关键。只有提高教师在BIM技术方面的专业水平，他们才能在教学过程中游刃有余，使学生更好地学习和掌握BIM技术。因此，针对高等院校存在的BIM技术师资不足和教师对新技术学习积极性不高的问题，高等院校应制定相应的激励机制。例如提供专业培训机会、经费支持或奖励教师参与相关学术研究和项目开发等，这样可以激发教师对BIM技术学习的积极性，提高他们的专业水平。

（三）完善课程体系与教学模式

为了更好地保障BIM技术的教学效果，高等院校需要科学地将BIM技术教学融入课程体系中。相较于传统的“PPT+板书”教学模式，在BIM技术学习中，教学实践是不可或缺的。因此，高等院校应该针对BIM技术教学的特殊性重新思考教学模式，将BIM实践教学有机地融入课程体系中，实现课堂教学和实践教学的有效结合。同时，还应根据环境工程专业的特点制定相应的人才培养方案，以充分发挥BIM技术在该领域的应用价值。这包括安排实践课程、教学项目或实习，在实际项目中引导学生运用BIM技术解决实际问题，并提供实时的指导和反馈。通过这样的教学模式，高等院校可以更好地培养学生的BIM技术能力。

（四）保障BIM技术教学基础资源

为了提升BIM技术人才的工程实践能力，高等院校应加大对BIM技术教学所需软硬件设施的投入，完善BIM技术实践教学平台，并尽可能地建设专门的BIM实训基地，以确保BIM技术的实践教学环节能够有效进行。在实践教学过程中，教师应结合实际工程项目，将教学内容更直观地呈现给学生，以提升学生的学习效果。这样的教学方式可以使学生更好地理解BIM技术的应用，增加他们在实际工程中运用BIM技术的能力。

（五）增加企业工程师讲座与培训

掌握和熟练运用BIM技术与积累工程实践经验密不可分。相比高等院校教师，校外工程师在工程实践经验和软件实操方面具有更大的优势。因此，在BIM技术课程教学体系中，纳入校外企业工程师的讲座和培训能够有效促进学生的学习兴趣和实践能力提升。通过校外工程师的讲座和培训，他们可以分享自己在实际工程项目中遇到的问题与解决方法，并提供真实的案例和经验。这样的实践经验和实例可以帮助学生更好地理解BIM技术在实际项目中的应用，并学习到解决问题的方法和技巧。

五、结束语

在信息化、数字化时代的大背景下，BIM技术在环境工程项目中的应用成为行业发展的趋势。这意味着未来需要大量熟练掌握BIM技能的人才。作为专业人才培养的摇篮和基地，高等院校应当紧跟时代的步伐，完善人才培养体系，根据社会需求培养专业技术人才，以促进行业的发展。

尽管目前高等院校在将BIM技术融入环境工程教学体系中面临一些困难与挑战，但引入BIM技術对环境工程行业的发展具有重要的推动作用。因此，在信息化背景下，对BIM技术在环境工程中的课程教学进行实践探索和改革是非常有意义的。

作者单位：蒋敏敏 韦巧艳 郑君健 张媛媛 桂林电子科技大学 生命与环境科学学院

参  考  文  献

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[3]G.-D. Kim， Ahn B.-K.， Kim J.-H.， Lee C.-S. Improved hydrodynamic analysis of marine propellers using a B-spline-based higher-order panel method [J]. Journal of Marine Science and Technology， 2015. 20（4）： 670-678.

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[7]李明， 于秋洁. 建筑类高校BIM技术应用和人才培养存在问题与对策建议 [J]. 当代教育实践与教学研究， 2020（8）：71-72.

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[10]杜丽敏， 王聪， 柳志萍. 建筑业BIM的发展与教育改革新思路 [J]. 四川建材， 2018，44（3）：233-235.

[11]蒋亚龙. BIM技术在土木工程课程教学中的应用探索 [J]. 西部素质教育， 2022，8（16）：134-137.

蒋敏敏（1989.10-），男，汉族，广西全州，讲师，研究生，博士，研究方向：环境科学与工程教学研究。