基于BIM技术的土木工程专业实践教学应用研究

连梦仪

福州理工学院

1 引言

BIM 使用数字技术来表示有关建设项目的几何、物理和功能信息，以支持项目生命周期、运营和管理决策。建筑信息模型技术的推广和应用，不仅为建筑项目提供实时的集成信息，而且为项目建设过程中的各个参与者提供了方便，方便了数据信息的更新和处理。但是，国内大学BIM 教育改革的实践和研究成果仍然很少。随着建设项目的复杂性不断提高以及现代计算机图形技术的发展，三维BIM模型在工程上的应用越来越广泛｛1｝。由于BIM 技术在中国的不断传播和普及，BIM 技术正逐步应用于土木工程专业，越来越多的高校认识到使用这项技术的重要性，将此技术应用于土木工程专业人才的培养当中，在培养BIM技术人才、满足土木工程市场的需求方面起着非常重要的作用。因此，将BIM技术融入土木工程教育的实践创新至关重要[2]。

2 BIM技术在国内外的应用研究

BIM技术在国外的应用比中国广泛，发展速度也比中国快。BIM技术首先在芬兰，新加坡和挪威应用。BIM已成为美国的主导技术，并影响了包括中国在内的许多国家和地区的采用。研究表明，一些发达国家已将BIM技术整合到高校工程教育中，并实施了一系列研究和课程改革。例如，奥本大学为本科建筑专业学生提供BIM 软件课程，BIM 技术的使用提高了学生专业学习的效率和质量。在新加坡，有关高校在大学中开发BIM 课程并为毕业生提供适当的BIM培训，以扩展学生的BIM知识领域。与发达国家相比，BIM 技术在中国的应用相对有限，BIM 概念尚未完全渗透到高校的建筑和工程学科中。2003 年，中国建筑业开始关注BIM技术。各种BIM咨询公司，教育机构，政府和行业团体越来越关注BIM 技术的意义和重要性。清华大学，哈尔滨工业大学，同济大学和华南理工大学等许多国内大学已成功建立了BIM 技术的生命周期管理研究所。实践表明，建立BIM 实训平台可以帮助发展工程教育实践，为BIM 技术人才的培养提供现实保障[3]。

3 应用型高校土木工程实践教学的现状

由于应用型本科高校的学生基础相对较差，其就业导向和心理预期的就业岗位都是施工和管理岗位，他们对日常课程中设计类课程和理论性强的课程重视程度不够，加上土木工程专业课程数量多、内容杂，学生对所学知识点的掌握比较分散、模糊，学生仅凭在课堂上所学的知识很难对工程设计有整体把握。而毕业设计方面，由于学生的毕设选题太过时，与当前项目中出现的新技术和新概念（例如建筑信息管理和跨学科协作设计）也存在严重差异，而通常的计算和设计过程对提高专业实践技能影响不大[4]。

4 基于BIM技术的土木工程专业实践教学应用研究

4.1 将BIM技术引入专业课程，构建土木工程专业BIM教学体系

根据各高校的人才培养计划，首先可以将BIM 技术研究整合到土木工程的相关专业课程中，从而使每个学期的相关课程都具有BIM 内容。课程深度可分为基础课程和深层次课程。BIM 基础课程面向一年级和二年级学生，主要针对BIM 技术的基础应用，使学生对BIM 知识系统有基本的了解。BIM 深层次课程主要针对该大学的三年级和四年级学生，主要针对BIM 技术的综合应用，使学生对BIM知识系统有更完整更深刻的了解。根据“新工科”建设要求，通过“新建和植入”两种BIM 融入模式改革课程体系，形成符合“新工科”内在要求的土木工程专业BIM教学改革理论和方法，具体详见表1土木工程专业BIM课程设置。

表1 土木工程专业BIM课程设置

4.2 加强BIM教师队伍建设

BIM 相关的技术更新速度更快，并且包含了为数众多且功能各异的各种软件。由于BIM 技术以实践为导向，因此需要教师积极参与BIM技术培训。教师可以通过参加各种BIM技术研讨会，或邀请BIM行业专家进行讲座和特殊培训，了解行业的最新成就和动态，从而扩大专业教师的视野。此外，也可以积极引进“双师型”BIM技术专业人才，并通过他们介绍实际项目的BIM协作以及如何应用BIM 技术解决实际的工程问题，以丰富教师的实践工程经验[5]。此外，可以建立基于BIM技术的建筑工程师实践培训平台，以此来扩展教师的BIM 技术应用的教学能力设计，以补充教师在该方面的知识短板。而在此之前，大多数学校都是邀请各级BIM工程师在学校教授BIM课程。BIM培训是通过学校与企业之间的合作进行的，但是从可持续发展的角度来看，高校需要创建与基于BIM 技术的土木工程实践教育相一致的教育团体。同时，有必要在BIM 技术职业教育领域加强人力资源的引进和开发，加强BIM教育团队的师资队伍[6]。

4.3 构建基于BIM技术的土木工程实践教学平台

基于BIM 技术的土木工程实践教学改革过程，需要有效地将BIM 技术与土木工程实践联系起来，构建基于BIM 技术的土木工程实践教学平台是必不可少的，主要有以下两方面。一是依托学院现有的土木工程等相关学科的实验室，整合现有试验室、机房的硬件软件资源，作为BIM 技术实践环节的基础操作实践平台。二是引入虚拟仿真技术，构建融合BIM 技术的建设工程技术集成展示、招投标模拟、工程项目管理模拟等综合类实践教学实训平台。

BIM技术实践教学实训平台使学生能够实时获得三维立体支持，学生可以使用以BIM技术为代表的三维模型，以小组为单位，按沙盘模拟的方式展开实践学习计划，并实时进行调整，始终可以将其与理论知识和实践知识相结合，从而在老师或工程师的帮助下优化自己的实践学习内容[7]。此外，利用BIM技术实践教学实训平台还可以解决实践场地、设备不足的问题。在所有的实践环节当中，生产实习是最难解决的一个环节。在实际项目中，项目建设时间可能会从六个月到几年不等。目前，大多数学生实习环节为2 周至1 个月。学生实习通常仅适用于短期项目。因此，传统实习的非常有限，学生很难了解项目全周期的生产流程以及组织模式。通过引入虚拟仿真技术可以解决此类问题。例如，教师们可以充分利用BIM 技术引导学生积极参与土木工程专业项目设计中的实际活动，以此来最大限度地提高实践学习的效率[6]。所以借助实用的BIM 技术实践教学实训平台，学生可以从不同角度提高他们的能力，培养创新能力，使学生能够快速有效地与其社会岗位需求进行了解。

4.4 加强校企合作，创建校外BIM培训基地

建立校企合作实践基地，加大与校外施工企业的深入合作，搭建与企业、教师科研项目沟通和互动平台。一方面企业在生产过程中遇到的实际问题可以与高校协作加以解决，另一方面高校也可以利用企业的场地优势和技术优势，拓宽实践教学的软硬件环境，以真实建设项目为研究对象，让学生参与其中的分析研究让学生走进企业，走近项目。比如，可以把现场发现的实际问题利用科研项目沟通和互动平台进行分析、计算、优化，将得到的结果反馈于现场，用于实际问题的解决。在实际工程中，学生以工地技术人员的身份参与工程建设管理实践，以BIM 技术为应用工具，把理论结合到实践中去，也能使学生的实践能力和工程素质在真实、复杂、开放的实践环境中到了充分训练，从而培养了学生的应用能力和创新能力，实现了将BIM 技术培训基地与高校现有创新创业实践基地联合，为学生提供实地参观和企业实习机会[8]。

4.5 以赛促学，提高学生的创新能力

为了实现适应新时代的发展和培养应用型人才的目标，我校在学习过程中积极鼓励学生在BIM 课程设置的基础上，对BIM 知识和相关软件进行关联学习，并鼓励和引导学生积极参加相关的技能竞赛。通过参赛，学生可加强BIM 相关知识和软件的学习，对学生BIM 技术的认识和应用以及理论知识的系统整合起到了很大的促进作用。近年来，一些BIM 软件的研发企业基于软件推广的目的，举办了各类BIM大赛，如欧特克公司的创新杯以及斯维尔杯、广联达大赛等。随着大赛赛制的完善，影响范围越来越广。BIM 大赛的开展，对高校BIM 教学改革起到很好地推动作用，很多高校开始组织学生参与到大赛中，为此我校以BIM 设计竞赛为载体，也进行了基于BIM 的土木工程专业课程改革探索。通过组织学生参加各类学科竞赛，并将竞赛结果反馈进行经验总结及成果推广，存在的问题及时在日常教学中进行改进，使实践教学体系进一步完善，进而使更多的学生受益[9]。

4.6 将BIM技术融入毕业设计环节

毕业设计作为实践教学的重要组成部分，其主要目的在于培养学生应用所学专业知识去解决实际工程问题的能力。在毕业设计的选题方向，针对高校土木工程专业，可以探索BIM技术在毕业设计中的运用，开设BIM 方向的毕设选题，检验学生对BIM 技术的掌握能力和学习成果，培养学生综合应用BIM 的能力。为此，我校积极探索将BIM 技术融入土木工程专业的毕业设计当中，提高学生利用BIM技术解决工程实际问题的能力，加深学生对专业知识的理解以及对工程全生命周期的认识。通过BIM技术对毕业设计项目的模拟设计、施工，提高学生将理论知识转化为实践技能的能力。毕业设计开设BIM 方向选题，鼓励学生对BIM 技术进行深入的研究，自主创新，拓宽思维，更好地适应建筑行业发展的人才需要，为今后的择业就业打下良好的基础，适应社会的需要[10]。

5 结束语

随着BIM 技术的飞速发展，将BIM 技术融入高等教育的土木工程专业教育实践中势在必行。土木工程实践与BIM技术教育相结合，将传统的二维信息转换为三维表示，并将理论讲解转换为实际操作，是土木工程专业创新型人才的培养目标，并将为土木工程的发展作出巨大贡献。