建筑土木学科BIM基础课程教学创新与实践

张玉琢 张 童 马 洁

（1．沈阳建筑大学BIM计算研究中心，辽宁 沈阳 110168；2．辽宁科技学院资源与土木工程学院，辽宁 本溪 117000）

2017年4月 ，住房城乡建设部发布《关于建筑业发展“十三五”规划的通知》中明确指出：加快推进建筑信息模型（BIM）技术在规划、工程勘察设计、施工和运营维护全过程的集成应用，支持基于具有自主知识产权三维图形平台的国产BIM软件的研发和推广使用。BIM的英文全拼为Building Information Modeling，即建筑信息模型的简称。BIM技术是利用信息化模型对工程建设项目的设计、施工、运营以及维护等生命全过程进行科学管理、优化的方法与工具[1]。BIM技术起源于美国并发展多年，目前在欧洲、日本，新加坡等发达国家BIM的普及率较高，技术得到广泛认可。我国BIM技术由于起步较晚，相关BIM专业技术人才缺失，成为制约建筑行业信息化发展的主要问题之一[2]。因此高校作为向社会输送各种技术型人才的地方，有责任解决目前的问题，尤其是应用型土木工程专业的课程设置应以市场为导向，为此本文以沈阳建筑大学为例，对BIM类课程教学进行探索与思考，以加快BIM类课程教学改革的紧迫性，进而保证BIM人才的持续稳定供给。

1 BIM技术在我国应用状况

我国最早接触BIM技术的两个地方是香港和台湾。早在2006年，香港就开始推行BIM，并于2009年成立香港BIM学会[3]。台湾大学于2007年与美国Autodesk公司签订产学研合作协议，并以此为契机加入到了BIM行列。

国内BIM技术应用起步较晚，在2012年以前，国内仅有几家规模较大的设计咨询公司拥有BIM技术的实际经验，例如上海现代设计集团、中国建筑设计研究院等，其中上海中心、水立方、鸟巢和上海世博馆等国家级重大工程成为应用BIM技术的经典之作。2012年，建设部着手编制了BIM相关标准，使得BIM技术在建筑行业的应用更加普及。到了2015年，BIM技术进一步发展，被广泛应用在国内各个工程项目上，例如北京中国尊、港珠澳大桥、天津117大厦、首都新机场等工程。除了这些标志性建筑外，BIM技术同时也越来越多地被应用到房屋建筑和基础设施构筑物当中，BIM技术从项目的低利用率迅速上升为较高的利用率，已逐渐成为工程项目建设的必需品。

2 国内外BIM教育现状

美国作为BIM技术起源的国家，研究工作已开展多年并逐渐被接受。美国几家著名大学的本科工程管理专业，如宾夕法尼亚州立大学、斯坦福大学、卡耐基·梅隆大学等均开设BIM课程，并将其纳入核心课程。佐治亚理工大学还成立BIM实验室，将BIM技术作为建筑工程系本科生的专业课程，从设计、施工技术和项目管理的角度来学习BIM。在新加坡共有8所高等院校开设BIM类相关课程，授课形式包括全日制学习和在职学习两种类型，据当地教育部主管门统计，目前已有超过1万多名学生完成了BIM相关课程的培训和学习，其中包括2 500名全日制学生和8 500名在职专业人员。新加坡的本科高校，如南洋理工大学、新加坡国立大学等高校开设BIM课程的主要目的在于提高BIM技术研发与推广的能力，进而成立BIM应用技术研发中心等部门；高等职业院校一般会在学生课程中设置BIM模块，主要针对的是提高学生软件的实践操作能力。

为顺应国内市场对BIM人才的需求，近些年国内也有部分本科高校开设BIM课程，主要集中于建筑类高校或建筑土木专业实力较强的高校，例如最早成立BIM研究院的清华大学、与斯维尔软件公司联合创办BIM实习基地的深圳大学、成立BIM学院并开设BIM专业的吉林建筑大学等，这些高校大部分是以科研、讲授BIM理论知识为主，实践技能操作较少，也有一些高校如沈阳建筑大学会讲授BIM类软件的具体操作，但主要还是集中于Revit软件操作的讲授。相比本科院校，我国高职类院校开设BIM课程的学校相对较多，例如辽宁建筑职业学院、湖南高速铁路职业技术学院、太原城市职业技术学院以及浙江广厦建设职业技术学院等，虽然这些高职院校已将BIM技术安排到相关专业中，但大部分还是将其设置为专业选修课，同时也同样以集中讲授Revit软件操作居多[4]，对中国建筑科学研究院牵头开发的本土BIM软件PKPM-PC和PKPM-BIM讲授很少见。虽然也有部分高职院校在BIM课程建设中取得了初步进展，并应用到各类专业课程中，如工程制图、建筑工程施工组织、建筑施工技术等课程当中，但仍存在诸多问题。

3 BIM类课程存在的问题

虽然我国一些高校已经开始针对BIM开展相关工作，并投入到相应的教学当中。但是针对培养应用型土木工程专业的学生，如何让学生能够尽快地掌握BIM技术的相关知识，毕业后又能够迅速走上工作岗位受到企业的青睐，将是我们高校工作者探索与思考的问题。然而目前大部分高校仍然存在着诸如教学方法、师资质量、实训室软硬件、教材缺失等方面的问题[5]。

（1）教学方法。由于高校教师常年固定讲授同样一门或几门专业课程，思维方式固化，受讲课习惯积累，更多的青睐于传统的教学模式，即授课内容基本都基于各自独立的教材，而不习惯将BIM技术穿插到本专业课当中，缺乏创新意识。

（2）师资质量不足。由于BIM属于“新技术、新东西”，真正懂BIM技术的教师少之又少，往往都是刚入职的年轻专业教师通过自学或者参加一些讲座、培训等形式接触BIM技术，对BIM的理解不够全面，可以说只知道皮毛。有的教师仅简单地认为BIM就是三维CAD，只要教学生会使用Revit软件进行三维建模就可以了，却疏于将BIM全过程管理的精髓传授给学生，不利于学生BIM技能的培养以及今后BIM技术的推广应用。

（3）实训室软、硬件条件有限。BIM涉及的软件较多，包括BIM方案设计软件、可持续分析软件、结构分析软件、模型检查软件、深化设计软件、造价管理软件、模型综合碰撞检查等。这些软件的费用都较高，如果全部采购则需要学校投入大量的经费支持，对于一般普通高校，尤其土木工程不是学校重点专业的高校来讲是很难达到的。即使有的高校采购部分几款常用软件，但是实训室内计算机节点数量有限，很难满足一生一节点的实训课安排，导致学生对BIM技术的实训浅尝辄止，无法进行系统而深入的训练。此外BIM实训室对计算机的硬件配置要求较高，现有的计算机配置达不到BIM软件所要求的状态，这无异于又要投入较大的资金。虽然自2014年以来教育部实施产学合作协同育人项目，一些高校和软件公司合作，共建BIM实训机房，并邀请企业人员任兼职教师，但数量有限，普及率不高，未能取得预期的效果。因此软、硬件的不足也阻碍了BIM技术的教学应用。

（4）适合教学的教材缺失。目前，市场上大多数BIM书籍都是由软件研发公司的科研人员编写的操作教程或者是工程师就某个工程案例所采用的BIM技术进行简单介绍，因此过重偏向软件操作或工程实际，并没有按照高校教材那样从培养层次、教学目标、教学原理、教学方法和教学内容等进行合理安排学时，循序渐进地进行讲授。因此适合高校教学的教材缺失也同样不利于学生BIM技能的培养。

4 BIM类课程教学改革的措施

为迎合建筑业信息化的发展趋势，应用型土木工程专业应积极进行BIM类课程的改革与创新，将培养学生的目标更多地放在“应用型”这三个字上，即提高学生对BIM应用技术的掌握与理解，使BIM技术成为土木工程专业学生必须具备的专业技能之一，以沈阳建筑大学本科阶段BIM教学为例，具体改革措施如下。

4.1 师资队伍的培育

考虑到接受新知识能力强，师资队伍的培养对象主要以40岁以上教师作为指导，40岁以下青年教师授课学习为主的原则，沈阳建筑大学提前3年对讲授BIM课程教师进行选拔，分别选拔建筑、结构、设备专业方向，青年教师做出近3～5年的培养计划，通过参加BIM技术培训班或讲座、下企业亲自参与BIM工程实际案例等方式，重点培养教师的理论及实践技能，逐步提高师资队伍，沈阳建筑大学BIM教学团队现已形成1名40岁以上教师带头，4名40岁以下教师授课的稳定团队，在不断完善教案基础上，出版《BIM应用与建模基础》等本科阶段BIM教材3部，以供建筑、结构和设备不同专业方向的学生使用。

4.2 课程设置及教学方法的改革

由于第一学期会开始土木工程概论课程，让学生从整体上认识自己的专业，因此第二学期可开设BIM技术概论课程，让学生从理论上了解BIM技术的相关知识和应用，建议在第一学期概论课程中讲解2学时的BIM概论；进而在第三学期学习土木工程CAD制图的基础上，可将Revit三维建模课程引入课堂教学，让学生学习实践操作的同时切实感受到BIM应用的方便与快捷，沈阳建筑大学在第四学期或第五学期开设一门独立的24学时的BIM课程，课程名称为《BIM应用基础》，讲授BIM在建筑全生命周期应用和Revit、PKPMPC、PKPM-BIM软件操作两方面；由于BIM类课程并不是简单的三维建模，而是一个庞大的课程体系，因此在后续学期中，建议将BIM融入现有的专业课程体系中，例如在传统房屋建筑学类课程、施工技术及组织类课程、工程造价类课程、项目管理类课程中引入BIM技术，或者开始类似结构工程BIM设计方法与分析、BIM建筑结构综合应用等课程，以期鼓励学生将BIM应用在本科毕业设计中。

4.3 鼓励学生参加BIM类创新竞赛

近年来，全国各地举办了多场关于BIM类创新竞赛，例如中国建设教育协会举办的“全国高等院校BIM应用技能比赛”、辽宁省勘察设计协会举办的“辽宁省建筑信息模型（BIM）设计大赛”、中国图学学会举办的“全国BIM大赛”、深圳斯维尔科技股份有限公司举办的“斯维尔杯BIM系列软件建筑信息模型大赛”等。鼓励学生参加BIM类创新竞赛好处多多，对于学生来讲，通过参加比赛不仅激发学习兴趣，达到了“以赛促学”的有益效果，而且比赛名次靠前的学生还会获得到大企业实习锻炼的机会，甚至直接签约；对于教师，则帮助他们更深入的掌握BIM应用技术，起到了“以赛促教”的作用，对提高师资质量也有积极作用的。

4.4 增加BIM类毕业设计

四年制本科第八学期会进行为期18周的毕业设计，毕业设计的内容可以适当增加一些BIM类专题或者要求一些学生（3～5人）组成一个设计团队，围绕某个实际工程实例，采用BIM技术进行毕业设计，团队共同完成此项目。内容可包括建筑设计、结构设计、工程计量计价设计、施工组织设计等。同时可采用由多学科教师组成导师团队轮流指导，及时解决学生在毕业设计中遇到的疑难问题。通过这次训练不仅让学生充分理解BIM技术在工程项目全生命周期中的应用价值，更为学生走上工作岗位打下坚实基础。

5 结语

建筑信息化是我国建筑行业发展的必然趋势，BIM技术同样是土木工程专业从业人员今后生存的必备技能之一。作为应用型土木工程专业更应紧跟时代潮流，以市场为导向，积极探索符合国情的人才培养方案，科学地进行BIM类课程改革，提高学生就业质量，为我国建筑业信息化的顺利发展提供更多的专门人才。