基于BIM技术的高校实践教学体系建设研究

曾文海　黄泰儒　卢美君　熊　晨

(江西师范大学 城建学院，江西 南昌 330022)



基于BIM技术的高校实践教学体系建设研究

曾文海黄泰儒卢美君熊晨

(江西师范大学 城建学院，江西 南昌 330022)

摘要：BIM技术不仅仅在工程领域具有极强的应用价值，在对高校的人才培养方面亦有广泛的应用空间。根据BIM技术在高校应用情况，改革现有的教学模式、教学方法，将BIM技术引入到实践性教学当中，提高高校教学水平与教学质量问题。

关键词：BIM；高校；实践教学；拓展

近几年，高校实践教育越来越为人们所重视。2012年，教育部、中宣部、财政部等七部门在《教育部等部门关于进一步加强高校实践育人工作的若干意见》中提及“充分认识高校实践育人工作的重要性”，并指出“实践教学方法改革是推动实践教学改革和人才培养模式改革的关键”。“建筑信息模型”(Building Information Modeling，以下简称BIM)是一种工程技术、管理的数据化工具，对高校实践教学体系建设产生变革性影响，是近期人们对教学课程体系改革的重要手段之一。通过把BIM结合到学生的教育中，可以改变他们对建筑、设计及其相关因素的理解，可以提高实践教学水平与教学效果。可以说，工程领域BIM技术的应用与推广为高校信息化教学的应用创造了一个崭新的平台。

1BIM技术在国内外应用的现状

BIM技术在建筑领域最早出现、发展于西方发达国家，本世纪初逐步走向成熟。在为市场、社会接受的同时，国外高校亦加大BIM在高校科研、教学工作中的应用。BIM在美国建筑业中的应用率也从2007年的28%达到了2012年的71%(McGraw-HillConstruction，2012)[1]。解决BIM人才缺乏问题的根本在于高校的BIM教学改革。例如：美国克罗拉多州大学施工管理系，在一年级就以BIM建模教学替代CAD课程教学，培养学生建模能力的同时，为后期结构、造价等课程BIM教学应用创造一个基础平台。但是，Becerik-Gerber等人(2011)的研究标明，即使在美国，36%的工程管理本科教学计划中没有包括BIM的课程，还有五分之一的院系没有进行BIM教学改革计划[2]。在我国，2005年，华南理工大学建筑学院与欧特克联合创办了建筑物生命周期管理 (BLM)—BIM实验室，并于当年将BIM作为该实验室的主要研究课题方向。随后，华南理工大学、清华大学、同济大学和哈尔滨工业大学共同编纂了国内第一本介绍建筑物生命周期管理及BIM理论与实践的中文课本《BLM理论与实践丛书》。除此之外，华南理工大学的教师还编写了《Revit Building建筑设计教程》《数字化建筑设计概论》等BIM相关教材，并得到国内众多院校的采用。基于BIM在国外和国内的发展趋势，很有必要进行人才培养方式的改革，以提高工程管理专业人才的综合素质，增强工程管理专业毕业生的竞争力[3]。国内近几年中，以造价管理领域为首的信息化的软件逐步走向成熟，以广联达、清华斯威尔、神机妙算、鲁班等为代表的系列工程造价管理软件的开发、市场成熟度的逐步提高，为国内工程信息化模型的建立创造了前期的平台基础。国内各家软件开发公司积极开展与高校的合作，建立信息化数字实验室，进一步促进了BIM软件在高校实践教学中的研究、应用。

2BIM在高校应用效果调查

笔者于 2014年年末，对江西省南昌市南昌大学、江西师范大学等4所高校建筑工程类专业学生对于BIM的了解情况进行调查，调查结果如图：

调查显示：(1)BIM相关内容的教学在课程体系中一般处在高年级专业课程中，导致大一、大二学生对建筑信息化模型的认知度较低。(2)随着专业多门课程的开展，学生对建筑信息化模型的认知度与兴趣得到很大的提高。(3)大四学生对建筑信息化模型的实践学习兴趣很高，同时存在对此方面知识学习较高的渴求度。在对大四学生的调研中，对BIM教学的满意度最低，结果为9.91%，远低于31.61%的受访者平均值。可见，BIM实践教学工作尚不能满足教学目标的有效实现。许多著名大学反思多年来的高等教育状况，并结合新的形势，开始全面系统地改革本科教育[4—7]。

3BIM技术在高校教学中应用的对策

3.1建设以BIM信息模型为中心枢纽的完备的教学体系

为了将BIM技术有效地应用于工程管理专业的课程体系中，实现培养懂技术、懂管理的信息化人才的教育目标，在CDIO(Conceive构思、Design设计、Implement实现、Operate运作)理念下，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程的理论、技术与经验[8—10]。利用BIM模型信息的集成化特征，将课程之间、理论与实践之间、校内教学与校外教学之间相互打通，依托BIM技术、网络信息平台，构建理论来源于实践为主导思想的有机性理论课程体系、高效实践性课程体系、多渠道社会性教学体系的“三元化特色教育体系”。如图1所示：

3.2独立的BIM实验先导课程设置

改变先理论再实践的教学理念，开设先于理论课程的实验课程，实现理论来源于实践的主导思想。“建筑信息化模型”本身覆盖专业中多门课程内容，但模型本身的建模工作相对未来应用较为简单。同时建筑信息化模型自身具有的可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性的五大特点，便于初学者认识与理解，可以极大地提高教学效率和学生学习的积极性。以往在各门专业课程中穿插BIM建模工作，教师、学生不仅仅要经历一个特定工程项目的诸多特征认识、熟悉过程，甚至可能需要运用不同软件去完成繁琐的建模工作，造成专业教学课时紧张，而且使得可能类似的建模工作在不同的专业课程中重复教学，极大地浪费了有限的教学资源。在现阶段，虽然独立的BIM实验先导课程暂时不能完全取代CAD课程(由现实的社会工作所决定)，但应以CAD课程为基础，独立开设BIM建模实验课程，目的在于服务未来专业课程开设学习。笔者以广联达土建和安装建模软件为例。该软件不仅可以快速从三维设计软件Revit、ArchiCAD、MegiCAD、Tekla和二维设计软件PKPM、天正、浩辰软件中导入数据建立三维模型，还能快速建立自己的三维模型。软件的兼容性可以有效地节约不同课程、在不同软件运用下的建模时间，提高教学效率，降低办学成本，这首先应以独立的专业基础BIM课程设置为前提。例如：美国内布拉斯加大学林肯分校(Russell等，2014)在建筑工程类专业的课程设置中，在大一、大二低年级基础类课程中即设置BIM课程[2]。

3.3建立“有机”的面对实践应用的理论课程教学体系

实践教学的具体实践性体现在实践教学环节的设定[11]。理论课程学习的根本目的在于解决实践应用问题。通过实现实验课程建立的“工程信息化模型”，达到本专业课程体系的“纵向”整合，将多门相关、相似、甚至关联甚远的课程有机联系在一起，强化教学工作中课程体系的完整度与一体化程度。例如：工程图学、建筑工程概论、建筑结构、建筑力学、工程估价、项目管理学等多门课程在同一个工程项目的信息化模型下展开实践教学工作，甚至使高等数学、项目管理学等基础课程亦能在该模型下有所应用，从而达到学生对专业课程甚至基础课程学习的应用性。笔者认为，现阶段BIM有效利用的一个关键问题是：应设置服务于不同专业课程的统一的实验教学案例，建立具有各个专业课程共性平台的建筑信息化模型。这样既节约教学资源，亦能促进专业课程体系建设的“有机性”。 面对较为复杂的课程体系和技术、管理类跨度较大的专业课程教学工作，要做到化繁为简一项目(一模型)贯穿：将覆盖项目全寿命周期的过程化的信息数据汇聚在一个模型中，在不同的课程中多角度利用，在简化教学工作、提高教学效果、实施教师教学手段的多样性的同时，亦有利于学生学习上的主动性、自觉性，利于后期学生培养机制的建立。以一个办公大楼为案例，贯穿所有课程，实现一次建模多次使用，反复强化实验案例练习。

3.4注重实践性教学体系的应用“程度”

实践教学既与理论教学有着十分紧密的联系，又相对独立，与理论教学有着根本区别[12]。最近几年，BIM在工程领域中，最大的难点在于如何有效利用。同样这个问题，BIM在教学领域中，仅仅让学生看看三维、查查“碰撞”是远远不够的。完整的建筑信息化模型应用注重的是信息的处理和应用分析，应结合专业特征、课程特点处理信息化模型下的数据资料，进行有效的整合，使输出的信息能具有实践性价值。对于已经完成专业课程体系学习的毕业生而言，意义重大。笔者认为，应当结合高校实践性教学工作中的重点、难点，各门课程教学中突出存在的问题，在专业实验课程实践性教学中进行教学讲义、课件有效编排的基础上，形成一套与信息化模型相适应的教学课件，除此之外，还应注重综合性的毕业设计指导工作。在考察学生实践性教学成果框架下，注重对学生的实践应用的综合能力的培养，强化提高学生在实践学习中分析问题、解决问题的能力。

3.5注重网络平台下的社会性教学的开展

现代的实践性教学工作离不开网络。创新实践基地的建设需要给学生提供实践平台。创新实践基地的建设需进一步根据创新人才培养的规律和大学生特点完善管理机制，探索多种形式的运行模式及活动内容[13]。网络教学完全不等同于传统教学方式，有其自身特长。笔者对广联达软件在江西地区27所高校购买后的使用情况进行调研(截至2014年底)，其中无一所高校能实现该软件的网络教学。实践性内容的教学，往往在课堂教学时间内难以完全完成教学任务，其原因主要是BIM课程教学具有以下几个特点：(1)内容多，学时少。(2)需要让学生经历学习中自我发现问题、解决问题、总结问题的过程，反复性强、耗时大。这就需要学生在课堂之外多动手、勤练习。笔者认为当前的BIM教学网络应用应注重以下几个方面：首先，注重学校教学与社会教学并重。当今网络上各类教学资源十分丰富。各类网络学校的技能教育课程、专业软件开发商在网络上组织的软件应用教学与高校实践教学间存在极好的互补性，利于高校的人才培养。其次，注重学校学生梯队的建设、培养。网络可以拉近人与人的距离，使不同学习层次的学生在教学实践中以网络为媒介，互为“拉手”。毕业的学生指导高年级学生、高年级学生指导低年级学生，营造“传、帮、带”专业学习氛围，提高教学效果。再次，利用网络手段，注重跟踪性教学。通过“一网三平台”(即一张数字化校园网、专业教学资源管理平台、数字化职业平台、社会培训教学资源管理平台)，整体构建立体数字化网络。网络可以提供学生的课后实践工作的平台，便于指导教师远程指导的同时，亦能动态掌控学生的学习情况，利于实践教学的有效开展。当代网络应用极为广泛，已经拓展了高校实践教学领域，为高校工作所服务，亦成为BIM课程的实践教学开展的重要落脚点。

4结语

在整个社会BIM人才需求结构(BIM标准制定人才、BIM工具开发人才、BIM专业应用人才、BIM技术的教学人才)中，BIM专业应用人才数量最大，覆盖面最广，而BIM技术的教学人才是BIM专业应用人才培养与形成的基础，是BIM专业应用人才满足社会需求的根本保障。因此，当前摆在高等院校面前的一个现实的课题是：面对BIM技术热潮的兴起，如何加大实验室资金投入，应用新型教学方式，提高BIM的实践教学水平，培养建筑行业需要的BIM专业应用人才。

参考文献：

[1]张尚,任宏,Albert P.C.Chan.BIM的工程管理教学改革问题研究(二)——BIM教学改革的作用、规划与建议[J].建筑经济,2015,(2):92—96.

[2]张尚,任宏,Albert P.C.Chan.BIM的工程管理教学改革问题研究(一)——基于美国高校的BIM教育分析[J].建筑经济,2015,(1):113—116.

[3]罗平.基于“BIM”技术的CAD建筑绘图课程改革初探[J].知识经济,2013,(16):163.

[4]李嘉曾.国外高等工程教育改革趋势综述[J].电气电子教学学报,2000,22(3):7—10.

[5]赵婷婷.适应科学综合化发展的国外高等工程教育改革[J].复旦教育论坛,2005，3(2)：40—44.

[6]刘清伶.全球能力教育及其实施方法——以清华大学本科教育为例[J].世界教育信息,2011，(4):44—47.

[7]荀勇，程鹏环.高等工程教育——德国工程技术教育的研究与实践[M].北京：中国水利水电出版社,2008.

[8]顾佩华,沈民奋,李升平,庄哲民,陆小华,熊光晶.从CDIO到EIP-CDIO——汕头大学工程教育与人才培养模式探索[J].高等工程教育研究,2008,(1):12—20.

[9]林艺真.CDIO高等工程教育模式探析[J].哈尔滨学院学报,2008,(4):137—140.

[10]王秀芝.基于CDIO的服装专业实验教学体系研究[J].实验技术与管理,2010,(10):125—127+131.

[11]何万国,何华敏.应用型人才培养的瓶颈——实践教学[J].实验室研究与探索,2011,(6):130—133.

[12]陈巍,周权锁,杨超光.院级教学实验中心建设的思考[J].实验室研究与探索,2004,(12):89—91.

[13]肖伟才.理论教学与实践教学一体化教学模式的探索与实践[J].实验室研究与探索,2011,(4):81—84.

责任编辑：富春凯

中图分类号：G642.0

文献标志码：A

文章编号：1674-6341(2016)01-0076-03

作者简介：第一曾文海(1975—)，男，江西永新人，讲师。研究方向：工程项目管理。

收稿日期：2015-12-02

doi:10.3969/j.issn.1674-6341.2016.01.033