基于BIM的工程造价仿真实验教学研究

张　雪，王治均，唐柏鉴

（江苏科技大学土木工程与建筑学院，江苏镇江　212003）



基于BIM的工程造价仿真实验教学研究

张雪，王治均，唐柏鉴

（江苏科技大学土木工程与建筑学院，江苏镇江212003）

摘要：工程造价课程强调专业性、综合性及实践性.随着社会的发展，行业对学生实践操作能力的要求日益加强.为缩小工程造价人才培养与行业需求的差异，结合工程造价课程的教学特点与BIM技术的优势，探讨基于BIM技术的工程造价课程仿真实验教学模式.结合BIM技术可视化、协调性及模拟性的特点，构建真实工程仿真资料库，并设计围绕BIM仿真资料库的教学方法，给学生提供一个学习、探索、互助的系统平台，获取知识的同时减少理论与实践脱节的现象，并介绍了江苏科技大学在基于BIM技术的工程造价课程仿真实验教学上的探索.

关键词：建筑信息模型（BIM）；工程造价；仿真实验；教学实践

0　引言

工程造价课程是工程管理、土木工程专业的一门重要的专业课，包含工程技术、经济管理等方面的多学科知识，强调专业性、综合性及实践性，同时，工程造价也是土建类专业学生未来就业的方向之一，主要强调学生灵活运用所学知识解决相关工程问题的实践能力、执业能力、发展能力.工程造价课程的教学强调：基于理论，侧重实践，重在动手操作.但目前该课程在课堂教学中存在教学方法单一、教学内容侧重理论、实践环节缺乏等问题，使得教学效果不佳，与教学目标差距较大；与此同时，随着国民经济的高速发展以及信息化发展深入，行业对工程造价人才的需求也发生着相应变化.在国家“十二五”规划中，BIM已被列为建筑业重点推广的技术，然而作为工程造价人员输出单位的中、高等院校对相关专业人才的培养课程体系却没有发生变化.随着信息技术在工程建设中的广泛应用，工程造价人才的培养已不适应社会发展及企业需求，这也不符合教育创新的精神.基于社会及企业对人才培养的要求和课程教学的优化，本文重点分析基于BIM技术的工程造价课程仿真实验教学的设计及实践，供同行探讨.

1　工程造价课程教学目标与特点

1.1工程造价课程教学目标

根据高等学校土建学科教学指导委员会工程管理专业指导委员会制定的《工程管理专业本科教育培养目标和培养方案及主干课程教学基本要求》（以下简称“基本要求”），工程管理专业主要包含国际工程管理、工程项目管理、房地产经营与管理、物业管理与投资与造价管理这五个专业发展方向，各本科高校应围绕该五个专业方向开设相关课程［1］.在江苏科技大学，工程造价是工程管理专业的方向之一，培养的是从事工程造价全过程管理工作的人才，根据《基本要求》的建议及学生就业需求，江苏科技大学开设了工程造价、工程造价课程设计、安装工程造价、工程造价实务、工程造价软件课程，其课程性质及学时等见表1.以工程造价为基础，配套开设为期两周的课程设计；在学生熟悉土建工程造价原理以后，开设安装工程造价课程；并在理论知识讲授的基础上，开设工程造价实务及工程造价软件上机课程，重点强化学生实际动手及操作能力.

工程管理专业作为一个交叉学科，培养的是一种复合型人才［2］，工程造价人才的培养亦是如此.根据教指委《基本要求》对工程造价管理方向人才的培养要求及人才培养目标：“本科院校工程造价管理课程总的教学目标就是要让学生掌握工程计价的基本原理和方法，具备工程计价和工程造价全过程管理的基本能力，从而适应社会需求.”［3］进一步说，课程要求学生掌握工程造价的内涵及基本构成、工程建设的基本程序、建设项目的组成、建设工程定额的组成及其计价程序、工程量清单及其计价原理；能够运用定额进行算量，并根据各类定额编制相应的投资估算、设计概算、修正设计概算、施工图预算、工程结算以及工程决算等；熟悉工程建设项目各阶段工程建设的内容及相应工程造价管理的方法；能够运用相关工程造价软件，编制工程量清单及清单计价文件.总的概括为“强基础+重应用+偏实践”.

表1　江苏科技大学工程造价课程设置情况

1.2工程造价课程教学特点

江苏科技大学工程造价课程教学注重培养学生创新能力、提高分析和解决工程实际问题的能力.基于这一前提以及教学过程中的体会，我们总结出了工程造价课程的突出特点，即综合性、实践性以及动态性.

（1）综合性

工程造价课程的综合性首先体现在课程知识体系的综合上，该课程融合了技术和经济方面的知识，涉及的知识面非常广泛，包括建筑制图、土木工程材料、土木工程施工、房屋建筑学、工程结构、地基基础、项目管理、建设法规等.其次，工程造价贯穿建设项目的全生命周期，并且工程建设涉及的参与方众多，例如业主、建设单位、勘察设计单位、监理单位、咨询单位、银行等，在工程建设的各阶段都有工程造价的体现，并且涉及的参与方不同，在课程教学过程中，不能将其内容分割开，而需要综合起来，体现内容的综合性.

（2）实践性

根据工程造价课程的教学目标：“强基础+重应用+偏实践”，该课程归根及底是要进行实践运用的，需要学生掌握实践操作技能.而在工程造价课程的授课中，主要围绕两大块：计量和计价，计量是指工程量的计算，需要学生依据工程定额或清单规范进行学习，熟悉工程量计算规则；计价是指计价依据的学习，需要熟悉每项工作的工程内容并进行组价，整个教学过程非常枯燥.要想获得较好的教学效果，仅仅依靠课堂讲授显然不够，必须增加实践环节，转变教学方式和手段，重点强化学生动手实践能力.

（3）动态性

动态性体现在工程造价课程教学内容的更新上.一方面表现为计价规范的变化，我国目前是定额计价模式和工程量清单计价模式并存的状态，与此同时，相应的规范不断进行着调整和变化，比如工程量清单计价规范从最早的2003清单规范到2008清单规范，再到最新的2013清单规范，其内容都发生了相应的变化；另一方面表现为各地区的差异，在计价规则及计价方法上存在异同.这些变化和差异决定了工程造价课程的教学必须是动态的，随着行业的动态变化不断更新和调整.

2　工程造价课程进行仿真实验教学的必要性

2.1当前工程造价课程教学存在的问题

工程造价课程的教学基于理论，侧重实践，重在动手操作.但目前该课程教学存在以下问题.

教材内容落后.随着建筑市场及造价行业的快速发展，工程建设费用组成、计价方式、取费标准等内容都发生了很大变化.尽管目前工程造价相关的书籍种类繁多，但受教材出版周期的限制，教学过程中所使用的教材内容往往不能反映工程实际，甚至落后于行业步伐.

教学方法单一.目前造价课程的教学主要采用灌入式教学，将理论知识以文字形式条目式传授给学生，教学方式和方法太单一，不够形象和生动，不能调动学生学习的兴趣和积极性.

教学内容侧重理论，缺乏实际工程案例［4-5］.工程造价课程是工程管理专业的一门专业课，注重培养学生创新能力、提高分析和解决工程实际问题的能力，强化工程造价的基础理论和实践知识.但在实际教学过程中，知识点的讲授比较零散且不能联系实际，学生没有整体、直观的认识.这导致很多学生毕业不能马上胜任相关工作，需要工作1—2年才能真正进入角色.随着建筑信息化的发展，建筑行业的内涵和外延发生了重大变化，企业相应的招人及用人标准也随之改变.因而有必要调整工程造价课程教学的方法和思路，以利于培养应用型人才的需要.

实践环节缺乏［6］.目前学生的校外专业实践主要体现在专业认识实习、专业生产实习、毕业实习等方面.学生要体验真实的工程施工、了解现场施工建设，必须到实际施工现场去，但是由于工程建设施工的特殊性、施工现场的安全性，以及工程建设的周期性，学生实践时间和实践内容受限.对于这种客观的局限性，要减少学生理论知识和实践知识的差距，课堂教学中的虚拟仿真是必不可少的.

2.2工程造价行业面临的挑战

被称为建筑行业颠覆性革命的BIM技术，已受到全球建筑界的瞩目.随着BIM的发展及普及，工程造价行业的行为模式将彻底改变.2015年1月29日，在“工程造价信息化战略研究成果发布及研讨会”中，BIM技术对工程造价管理的重大影响得到了专家的肯定［7］.

对于工程造价从业者来说，如何控制造价、消除变更是其努力的方向.根据美国斯坦福大学整合设施工程中心（CIFE）的研究，使用BIM技术可以消除40%预算外的变更、缩短造价编制时间的80%、通过发现和解决冲突，为业主降低10%的工程造价、缩短项目工期7%［5］.因而，掌握BIM技术的造价人员或企业将成为行业的佼佼者，而没有跟上行业步伐的人将被淘汰出局.

作为为社会培养应用型人才的大中院校，应该把握行业的变化，顺应市场的需求，培养适应行业发展的工程造价管理人才，因此，将BIM技术融入工程造价管理课程十分必要.

3　基于BIM技术的工程造价课程仿真实验教学的实践

3.1BIM技术的概念和特点

美国国家BIM标准（NBIMS）对BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）的定义是：“BIM是建设项目的物理特性和功能特性的数字表示，它是一个共享的知识资源库，是为建设项目全生命周期中所有的决策提供可靠支撑的源泉.在项目的不同阶段，建设各方可以通过在BIM系统中输入、提取、更新和修改信息，支持各自领域的协同工作”①美国国家BIM标准第一版第一部分：National Institute of Building Sciences，United States National Building Information Modeling Standard，Version1-Part 1..

作为一种可视化技术，BIM的首要特点就是可视化.这种可视化是体现在建设项目全生命周期中的，不仅在设计阶段可以作为效果图进行展示，在决策、招投标、施工、竣工验收等阶段建设各方都可以依托可视化的工具开展工作；BIM的第二大特点即协调性，建设项目涉及的专业较多，比如建筑、结构、水电、机电等等，当各专业信息出现“碰撞”时，BIM技术可在工程施工前提前反映出问题、显示出现碰撞的部位，并提供协调解决的信息；BIM的第三大特点即模拟性，我们可以通过相关数据在BIM系统中构建建设项目的三维模型，除此之外，“BIM技术还包含了基于BIM的项目选址模拟、建筑方案与工程结构设计（参数化设计）、日照能耗分析、管线优化、三维算量与计价、造价分析、漫游模拟、工程虚拟施工、方案优化、竣工结算、运维阶段大数据分析等各项技术”［8］.BIM的这些特点为我们进行课堂仿真教学提供了很好的技术平台.

3.2基于BIM技术的工程造价课程仿真教学设计

根据工程造价课程教学的特点，以及专业实践的局限性，要达到“强基础+重应用+偏实践”这一课程教学目标，必须借助于信息技术，将真实复杂的工程项目信息完整展现在教学中，让学生直观的去感受，去学习，去实践.这就要求教师转变教学观念、教学方式及教学手段，有意识的去搜集、整理并设计这样的教学资源.因而，整个课程仿真教学重点体现在三个方面：资料的搜集、基于BIM的仿真资料库的建立、仿真实践教学.其中资料的搜集是一个持续，并且工作量大的过程，仅仅依靠教师一个人是无法完成的，必须依靠集体的力量.在实践中，可以采取“教师主导+学生辅助”的方式，将资料的搜集与相关课程的工程调研结合起来，让学生带着任务去调研，现场调研学习的同时获取相对精细化的资料信息.

3.2.1基于BIM的仿真资料库

根据教学特点及教学目标的要求，教学资料的选择必须满足几点要求：尽量是校园周边建设项目的真实体现；案例资料信息是相对完整的；能够尽可能获得多的项目信息.

在明确了案例资料的要求后，接下来就是要将案例资料信息真实的反映到课堂中，如何将身边的建设项目过程经过信息处理后，真实的带到课堂上，是一个艰巨且复杂的过程.BIM技术的出现给问题的解决带来了可能.具体的做法是，利用BIM相关软件（如Autodesk revit、navisworks、鲁班、广联达等），将真实建设项目的建设信息（建筑、结构、水电、机电、造价等信息）导入或者录入BIM软件中，真实还原建设项目的多维信息，如图1所示.同时利用BIM相关软件，如鲁班BIM系统，通过驾驶舱可以直观展现项目的不同维度：形象、进度、产值等，如图2所示；通过虚拟漫游，可以带领学生“走进”建筑物内部进行细致的观察，如图3所示.通过这种途径，我们可以在工程施工前进行工程的模拟施工，亦或是真实还原已建成建设项目的施工过程，从而达到虚拟展示建设项目建设过程的目的，进而实现仿真资料的建立.

多个案例资料可以放在BIM系统中，形成支撑实践和教学的仿真资料库.将这些反映真实建设项目信息的资料库引入课堂教学，教师可以根据教学内容的需要进行有针对性的展示，再现工程项目建设过程.对于一些在建工程项目，还可以通过相关BIM技术，如鲁班iban，让学生参与其中，实时补充相关建设信息，将知识的获取由被动变为主动，丰富仿真资料库数据的同时，也锻炼了学生的操作能力.

3.2.2围绕BIM仿真资料库的教与学

构建了仿真资料库，接下来就要设计围绕BIM仿真资料库的教学方法.

图1　幼儿园多专业模拟

图2　BIM5D展示

图3　虚拟漫游

（1）明确目标：根据工程造价课程群的学习内容，介绍整体学习目的，明确学习重难点以及最终要到达的目标.

（2）课堂教学：根据教学内容需要挑选相关仿真资料进行展示.即使是建设项目仿真模型，建筑信息模型中所包含的信息量也是非常巨大的.因而在教学过程中，应该依托仿真资料库，进行数据信息的选取和再加工，可以完整展现整个建设项目，也可以单独呈现某个独立构件；既可以展现建设项目不同阶段数据的对比，也可以呈现同一时间段多个建设项目的比较；可以通过图片、文字进行展示，也可以通过视频、动画的形式进行呈现.

（3）实践操作：在理论知识获取的基础上，借助于BIM系统，实现学生实践操作能力的培养.对工程造价课程的学习，不仅要熟悉其知识结构以及造价编制程序，更重要的是会“动手”，拿到一份建筑图纸，能不能将其工程造价算出来，有几种途径可以操作，如何操作起来更快、更精确、更系统？这就需要借助于BIM系统中的三维算量软件模块，让学生自己去建模，去算量，去计价，在操作过程中发现问题，解决问题，整合所学知识.在这个过程中，鼓励学生以小组（团队）形式去进行实践操作、共同完成实践任务.例如，在三维建模过程中，小组成员可以分工，一部分负责土建，一部分负责安装，在阶段成果检查的时候，可以进行专业的融合及核对，是否发生了“碰撞”，问题出在哪里？小组成员可以针对出现的问题共同寻找解决的办法，此刻他们就像建筑企业的工作人员一样进行角色体验，共同围绕一个项目研究、探索、并最终完成“项目”，在这个过程中，教师扮演的是参与者、指导者、监督者.

（4）客观评价：基于BIM系统平台，借助相关教学评分软件，给予学生客观真实的评价.客观的评价以及恰当的反馈能正确的引导学生，一方面能够肯定他们已经掌握的知识，一方面能够指出他们还存在的不足，引导其查漏补缺.相对以往依靠教师个人评价的方法，这种依靠教学评分软件的方法更加客观、详尽，有助于更好的提高教学效果.

3.3基于BIM技术的工程造价课程仿真实验教学的探索

江苏科技大学强调学生实践能力的培养，注重与之相匹配的硬软件设施建设.仅在土建学院，通过中央与地方财政共建项目，于2012年新建完成仿真实验室，拥有45台计算机，并形成工作站，拥有专业软件12套.2013年，土建学院与上海鲁班软件有限公司合作，设立BIM实训中心，并相继购进广联达一系列教学与评分系统.2015年，成为中国建设教育协会BIM应用技能考试报名考试点之一.为仿真实验教学提供了硬件和场地保障.

在实际教学过程中，对于相关理论课程如“工程造价”、“工程造价实务”、“安装工程造价”，在课堂教学中主要借助于BIM仿真资料库，重点以图片、视频、动画等方式深化知识点；对于相关实践课程如“工程造价课程设计”、“工程造价软件上机”、“工程造价实务”，主要通过在实验室（机房），以小组形式共同完成布置的实践任务.例如，在“工程造价软件上机”课程中，具体介绍BIM相关软件的操作，如AutoCAD2006、AutoRevit2014、鲁班土建、Project2010等.通过实际工程“海关办公楼”图纸，让学生进行仿真建模的学习与操作，将工程造价基本原理思想与计算机辅助技术相结合，在强化学生工程造价理论知识的同时，增强学生对BIM软件的认知，并锻炼其建模能力，为今后走上工作岗位奠定基础；在“工程造价课程设计”课程中，给出一个小工程“小商店”的图纸，要求学生通过BIM相关软件，编制一份施工图预算文件，通过施工图预算编制的实践，巩固课堂教学所学的基础知识，培养独立分析问题、解决问题和实际动手的工作能力.

实践证明，在该教学模式下，学生变得更加有兴趣，在有限的课堂时间之外，能主动去学习、主动去探索，变被动为主动，学习效率也大大提高.专业知识素养提高的同时，在BIM相关领域，也取得了初步的成果：2014广联达全国校园BIM技能网络大赛年度精英赛特等奖；第六届全国中、高等院校学生“斯维尔杯”建筑信息模型（BIM）应用技能大赛全能奖三等奖、三维算量与清单计价单项三等奖、安装算量与清单计价单项三等奖等.

4　结语

基于BIM技术的工程造价课程仿真实验教学模式，充分融合工程造价课程的教学特点以及BIM技术的特性，将实际工程建设过程通过BIM系统真实的呈现在学生面前，弥补了以往工程造价课程实践性的不足；在这个BIM系统平台上，学生“扮演”着参与实际工程建设专业人士的角色，获取知识的同时也可以避免与行业的脱节.从该教学模式初步实施的效果来看，学生是认同和欢迎的，其专业技术能力、实践操作能力都得到了很大程度的提高.因而在工程造价课程今后的教学过程中，有必要加大BIM技术的融合与深入，紧跟行业发展的步伐，培养适应行业发展的工程造价管理人才.

［参考文献］

［1］高等学校土建学科教学指导委员会工程管理专业指导委员会.全国高等学校土建类专业本科教育培养目标和培养方案及主干课程教学基本要求——工程管理专业［M］.北京：中国建筑工业出版社，2003：1-10.

［2］袁芳，李启明.高等教育与执业资格认证一体化目标下的工程造价管理课程建设［J］.高等建筑教育，2007（2）：62-66.

［3］高辉.工程造价管理一体化课程体系建设研究［J］.浙江工业大学学报：社会科学版，2013，12（1）：83-87.

［4］陈建国，李秀明，刘德银，等.工程管理专业核心课程教学大纲及其优化［J］.高等工程教育研究，2013（5）：135-139.

［5］尚春静，李艳荣，任思佳，等.基于BIM的工程管理专业理论课程与实践教学创新研究［J］.建筑经济，2015，36 （9）：130-132.

［6］张雪，陈三波.将BIM技术融入工程管理专业课程的思考［J］，河南科技，2013（9）：269-280.

［7］中国建设工程造价管理协会.工程造价信息化战略研究成果发布及研讨会在重庆召开［EB/OL］.［2015-01-29］. http：//www.ceca.org.cn/show.aspx？id=2894&cid=1，2015.

［8］钟炜，张馨文，姜腾腾.BIM仿真在工程项目管理课程教学改革中的应用研究［J］.土木建筑工程信息技术，2013，5 （6）：8-11.

（责任编辑：李洁坤）

中图分类号：TU17-4

文献标识码：A

文章编号：2096-2126（2016）03-0134-06

［收稿日期］2016-03-08

［基金项目］江苏省现代教育技术研究2014年度重点课题“基于BIM技术的土建类专业课程仿真实验教学研究与实践”（2014-R-33349）的阶段性成果。

［作者简介］张雪（1985—），女，湖北天门人，硕士，讲师，研究方向：工程造价、BIM技术和工程管理信息化研究。

The Emulational Education in the Course of Engineering Cost Based on BIM

ZHANG Xue，WANG Zhijun，TANG Baijian

（School of Architecture and Civil Engineering，Jiangsu University of Science and Technology，Zhenjiang，Jiangsu，212003 China）

Abstract:The professional，comprehensive and practical is highly emphasized on Engineering cost course.With the development of the society，requirements of industry for students′practical ability is strengthened day by day.In order to reduce the difference of person⁃nel training of engineering cost and industry demand，combining with the teaching characteristics of engineering cost course and the advan⁃tages of BIM technology，this paper discusses a simulation teaching model of engineering cost course absed on BIM technology.According to the characteristics of visualization，coordination and Simulation of BIM technology，a real engineering’s simulation database is con⁃structed，and the teaching method based on BIM simulation database is designed，which provide a system platform for students to learn，ex⁃plore and mutual assistance，and then rather successfully rids of the problem of theory going out of practice.And our school’s exploration on the simulation teaching of engineering cost course based on BIM technology is introduced in this paper.

Key words:BIM；engineering cost；emulational experiment；teaching practice