PDCA-BIM模式的土木工程交叉融合毕业设计实践

贾彩虹 孙逊

摘要：毕业设计是培养学生运用综合能力解决复杂问题的实践性课程，传统的土木工程专业毕业设计存在选题类型单一、缺乏多专业交叉融合、新技术应用少，重结果轻过程的普遍现状。应用PDCA-BIM模式的交叉融合毕业设计教学，依托实际工程项目，以 PDCA为指导思想，以 BIM技术为平台纽带，从纵向和横向两个维度进行PDCA循环，优化毕业设计流程，丰富毕业设计内容。通过对PDCA-BIM 教学实践实例进行分析，验证了该教学模式的可行性。从近五年的实施效果来看，毕业设计教学质量得到了持续改进。

关键词：PDCA-BIM；交叉融合；毕业设计；持续改进

中图分类号：G642     文献标志码：A

毕业设计是检验学生综合学习和实践能力的重要环节，是学生从校园步入社会或继续深造的最后一步，起承上启下的作用。建筑设计可视化、生产工厂化、施工装配化、管理信息化、应用智能化，是土木工程专业未来发展的方向，土木工程作为系统工程，为更好地满足新工科人才培养要求，需要增强对专业协同交叉融合的要求。

一、传统毕业设计模式存在的问题

毕业设计是四年来学生专业知识和素质能力的综合展现，通常在最后一个学期进行，一般为15周左右，通过对近五年毕业设计资料的整理和分析，现将传统毕业设计存在的问题总结如下：

（一）题目类型单一，内容重复，缺乏新意

土木工程专业毕业设计主要有分类：如结构设计类、施工技术与组织类、工程造价类、工程管理类、试验论文类等，毕业设计题目一般由指导老师提供，同一类型，设计内容重复，题目沿用多年，学生早已摸清套路，有的学生借用往届学长的毕设或参考本组学生的毕设，只需要修改个别数据，不需要掌握来龙去脉，在很短的时间内就能完成毕业设计。

（二）过程管理流于形式，重结果轻过程

毕业设计与学生考研复试、考公考编、找工作等重叠时段较长，学生在做毕业设计期间心猿意马，有的学生全部精力都放在考研复试上，第5周以后才能进入毕设状态，年年存在毕业设计进程前松后紧，进度严重滞后，最后抄袭，甚至出现网上购买畢业设计成果等恶劣现象[1]。毕设质量控制主要是学校和学院对于成果格式的检查，对于毕设实施过程学生实际的质量不易检查到位。

（三）交叉融合意识薄弱，缺乏交叉融合的工程实践平台

毕业设计缺少横向联系，只重视本专业理论知识的学习和训练，忽视相关专业知识的拓展，学生缺乏整体的建筑观[2]。为应对未来新技术和新产业国际竞争的挑战，必须转变传统单一学科专业“单兵作战”的发展模式，采取多学科交叉融合教育。

（四）新信息技术应用少

传统的毕业设计中学生的毕设成果以二维CAD来呈现，采用最新的BIM相关软件较少。随着新技术的广泛应用， BIM 技术涉及到项目规划与勘察、建筑与结构设计、建筑施工、项目运维与健康监测等各个方面，土木工程专业需要利用BIM平台将相关专业和学科联系起来，实现毕业设计的信息技术化。

二、PDCA-BIM教学理念

面对日益综合化和复杂化的工程问题，需要多学科、多层面、多方位的学科交叉融合形成综合解决方案[3]，未来工程科技人才必须具有多学科视野和解决复杂问题的能力。

土木工程作为一门涉及多学科、多领域的综合性学科，将不同学科背景、不同专业的学生吸纳到一起学习、相互交流，通过对BIM技术的兴趣和爱好，碰撞出创新思维的火花，促进多学科交叉融合，突破人才培养单一化的瓶颈 [4]。

（一）PDCA质量管理法

毕业设计质量管理在毕业设计教学工作中尤为重要，采用PDCA质量管理法，采用四个阶段八个步骤，通过周而复始不断循环的闭环系统，实现毕业设计质量的持续改进。

（二）BIM技术

BIM技术，把二维平面转换成三维建模，并进一步拓展到4D、5D，其可视化、多专业协同协调、建筑物全生命周期管理、信息共享等特点[5]，为多专业交叉融合毕业设计提供了平台和有效途径。通过不同专业的全面合作交流，大量利用信息化技术，发挥信息共享的作用，加深学生对工程项目全过程管理的理解。

通过引入PDCA 指导思想和 BIM 技术，开展PDCA-BIM 模式的交叉融合毕业设计，基于实际工程项目，以解决实际问题为目标、培养学生的沟通协作能力和全局意识，促进学生跨界跨学科综合能力的提升，实现毕设质量的持续改进。

三、交叉融合毕业设计教学架构与实践

PDCA-BIM模式的土木工程交叉融合毕业设计教学架构如下图所示。该模式以 PDCA 为指导思想，依托实际工程项目，以 BIM 技术为纽带和平台，开展专业协同，交叉融合，从纵向和横向两个维度进行PDCA循环，实现毕业设计流程和质量的持续改进。

（一）计划（Plan）

目前我校土木工程交叉融合毕业设计主要为两大类，第一类是设计的多专业交叉融合，第二类是招投标与建造管理的多专业交叉融合。实施过程中采用第二类的较多，下面以《某综合楼基于BIM技术的综合应用》来说明实践过程，该选题是基于已有施工图纸的基础上，进行BIM的应用，案例项目是位于江苏省南京市的商业楼，建筑总面积为16804平方米，地上7层，地下1层。设计内容主要包括BIM建模与应用、招标投标文件编制、5D项目管理应用等，要求学生能够根据进行项目全过程模拟。毕设任务模块及要求如下表所示。

指导教师由相关专业的专任教师担任，土木工程专业教师为组长，同时聘请部分企业 BIM 技术专职人员参与指导工作，组长负责总体统筹协调，在毕业设计正式启动之前首先规划好小组成员的任务计划。建立毕设小组QQ群，上传毕设指导资料，在明确各成员分工之后，指导教师采取线下为主线上为辅的方式开展指导工作，学生先进行汇报，提出问题，教师以毕设成果为导向，以学生为中心，从解决实际问题出发进行指导。

由指导教师负责人确定毕设团队总目标，各专业教师在此基础上考虑各专业不同的教学目标和专业特点，结合实际工程，收集相关资料，分别制定各专业设计任务书，明确各专业设计内容及成果要求，对设计内容、BIM 模型、出图标准、计算说明等做较为详细的规定[6]。

（二）实施（Do）

结合实际工程，学生按各自任务书的要求，编制开题报告，熟练掌握相关软件和专业规范，深刻理解各自任务书的要求，并在规定时间内完成相关工作。

土木工程专业学生A为组长，负责BIM模型的浏览器、标高、轴网统一设置，以及构件命名、材质设定等，以便于不同模型之间的传递和整合。

指导教师每周最少指导学生4个学时，可通过线上线下的方式进行，学生在毕设系统每周填写1次周进展记录，填写2次指导日志，指导教师及时审核。

（三）检查（Check）

小组内部每周2次线下或线上小组讨论会，每名学生对照任务书中成果和时间节点的具体要求，用PPT或相应软件逐项汇报自己的完成情况和整改结果，主要包括已完成的内容，计划完成的事项，进度提前或滞后的原因分析，出现的问题及解决的办法等，指导老师进行点评及解答，并明确下一周的工作任务和要求。

（四）处理（Action）

1.整理各个阶段的模型成果，编制毕业设计说明书，形成毕业设计成果。

2.小组成员以座谈会的形式开展经验交流，畅所欲言，聚焦各项任务的时间安排如何更合理，疑难问题如何解决，分析不足之处的原因，提出改进提高的措施等，小组负责人进行汇总整理。指导教师对毕业设计完成情况与预期目标进行比对，找出问题并且分析原因，研究纠正措施，形成书面总结报告，放到新一轮的PDCA管理法中，实现良性循环[7]。

四、教学效果与思考

（一）教学效果

BIM技术的应用使团队间的交流更加直观、便捷和精准，不会出现信息偏差，能一针见血地发现问题，有的放矢地解決问题，交叉融合协同合作达到优质高效。

自2019年至2023年实施的五年中，每年选拔学生团队参加全国高校BIM毕业设计创新大赛。与BIM相关毕业设计的质量在逐年提高。

（二）思考

1.选题宜小而精，不宜大而粗

毕设选题应基于PDCA的思想，在确定之前先简单演练。不同专业的指导教师和学生要进行多轮讨论，确保选题的合理性和科学性，BIM相关软件较多，学生的时间有限，题目要像麻雀一样，个头虽小五脏俱全。

2.对学生的管理要认真细致耐心

PDCA-BIM模式的交叉融合毕业设计中，每个学生的模型都是独一无二的，任务也是不同的，学生不仅需要主动学习，遇到问题想办法克服解决，还要花费较多的时间来自学。学生的压力较大，指导老师要除了专业知识的指导外，还要擅于思想引导，提供情绪价值。

3.要将PDCA的思想潜移默化

PDCA思想要内化于心，外化于行，周而复始，螺旋上升，通过每周的循环往复，在提高学生和教师能力的同时不断提升毕设质量。

结语

PDCA-BIM模式的交叉融合毕业设计，引入了PDCA质量管理理念和BIM技术，从交叉融合的角度出发，通过对实际工程项目的训练，让学生综合运用所学基础理论知识工程素养，熟悉解决工程问题的步骤、方法和思路，锻炼了学生的团队协作能力和工程素养，拓宽了指导教师的知识面，实现了毕设质量的持续改进，为适应智慧建造时代的到来做足准备。

参考文献：

[1]张耀军，徐宗美，周翠玲，等.土建类专业联合毕业设计教学改革与探索[J].中外建筑，2019（11）：76-78.

[2]佘艳华，曾磊，黄文雄，等.工程教育认证标准下土建类专业毕业设计改革与实践[J].教育教学论坛，2018，360（18）：162-163.

[3]高颖仪.新工科建设背景下高校教师工程实践能力研究[D].南昌大学，2020.

[4]田莉梅，等.基于BIM的多学科交叉融合应用型人才培养模式探索［J］．廊坊师范学院学报（自然科学版），2020，20（4）：100-107．

[5]崔德芹，等.基于 BIM 技术的应用型本科土建类专业实践教学路径研究［J］．吉林农业科技学院学报，2018，27（1）： 80-83．

[6]刘方成，何杰，郑辉，等.基于 BIM 应用的土木工程小组协同毕业设计实践[J].当代教育理论与实践，2019，11（1）：80-84.

[7]李 敏，顾春华，等.PDCA模式下本科毕业设计（论文）质量监控体系构建[J].轻工科技，

2020，36（5）：159-160.

基金项目： 江苏省高校哲学社会科学研究课题“课程思政视域下高校教师师德师风建设路径研究”（2021SJA0450）；江苏省教育科学规划课题“中国式现代化视域下应用型本科院校办学特色创新研究”（B/2022/01/72）；南京工程学院教学改革与建设项目“土木工程专业基于BIM的多学科交叉融合培养模式研究”（JXGG2021023）；南京工程学院高等教育研究课题“新工科背景下基于BIM的多学科交叉融合应用型人才培养模式研究”（2021YB06）

作者简介： 贾彩虹（1976—），女，江苏南京人，硕士，副教授，主要从事土木工程专业的教学与科研工作。