普通高校BIM课程设置问题综述与分析

梅生启 宋玉香 王兴举 周乔勇 张会斌

摘要：BIM技术的推广应用受到工程领域的广泛关注，但在BIM教学上，各高校的课程设置侧重点和教学策略仍存在差别。通过设计问题框架，从课程设置目的、教学内容、教学方法、效果评价及具体解决路径等角度，对文献中阐述的BIM课程设置进行详细分析。尽管目前已形成针对不同专业背景的BIM课程设置体系和专业课程改革方法，但对BIM课程设置和教学细节问题的阐述尚不全面。结合相关文献，总结地方高校BIM课程设置和教学中存在的若干具体问题，为地方高校BIM课程设置提供一种新的参考。

关键词：普通高校;BIM;课程设置;教学改革

中图分类号：G6423   文献标志码：A   文章编号：1005-2909（2020）05-0167-11

BIM（建筑信息模型，Building Information Modeling）指在建筑全生命周期内，对其物理和功能特性的数字化表达及依次进行设计、施工、运营的总称[1]。美国国家BIM标准将BIM的定义分为3个部分[2]：（1）建设项目物理、功能特性的数字表达;（2）为建筑从概念到拆除全生命周期中的决策提供可靠依据的过程;（3）通过在BIM平台中插入、提取、更新和修改信息，实现协同作业。

从 1975 年 BIM 理念在美国被提出至今，BIM在世界范围内不断得到推广应用[3-5]。根据中国住房和城乡建设部在2015年发布的《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》，到2020年末，规定范围内的新立项项目勘察设计、施工、运营维护中，集成应用BIM的项目比率达到90%。

BIM在实际工程中的应用并不简单，2016年中国BIM 应用率仅为 15%[6]，主要原因之一是培训教育不足和技术更替迅速。BIM技术的应用可明显改变项目交付过程，而且这些技术是不断创新的，需要工程人员具备广泛的技术和管理能力[7]。解决这一问题的关键途径是在大学专业教育中开设BIM相关课程，一方面可以降低单位的BIM应用成本，另一方面可以提高毕业生的就业机会[8]。

中国高校已逐渐重视 BIM教学，但在具体课程设置上存在差别。一些高校仅将BIM作为一种三维建模工具（modeling）进行教学，忽略了对建筑（Building）和信息（Information）的综合应用[9] 。目前，众多研究人员进行BIM课程设置和教学方面的研究工作，但主要针对宏观课程体系的设计，而对其中涉及的具体问题讨论较少。

通过设计问题框架，结合国内文献对BIM课程的应用现状，BIM课程设置具体策略、效果及挑战作综述性分析，在此基础上引入国外文献中的相关内容进行对比研究，为高校开设BIM课程的具体设置提供参考。

一、研究方法

根据问题研究的方法开展，主要内容为课程问题调查、课程开设情况、课程综合分析、课程结果评价等[10]。

在问题制定方面，基于已有文献的介绍分析，对BIM课程研究趋势作概述，重点分析目前国内高校BIM课程设置的方法、措施，分析BIM课程设置的优缺点。在中国知网（CNKI）中使用关键词“BIM+课程”“BIM+教育”“BIM+教学”搜索，范围为2018年之前发表的论文。为保证搜索研究内容的相关性，对文献选择设置若干标准：（1）考虑到职业类院校与普通高校在教学环节的侧重点不同，主要针对普通高校，排除高职类院校的研究文献;（2）研究对象为BIM课程设置中的具体问题，排除没有阐述具体课程设置的文献;（3）考虑到BIM为目前的研究热点之一，限于文章篇幅，在搜索文献基础上，挑选CSSCI和EI期刊文献。

主要分析和讨论以下五方面内容：（1） BIM课程设置目的;（2） BIM课程设置与教学策略;（3）在专业课程中应用BIM教学的策略;（4） BIM课程设置与教学评价;（5）其他具体问题分析。

二、研究发展趋势

通过CNKI关键词检索并根据前文描述进行第一次筛选后，搜集文献数量为487篇，根据发表年份排序，如图1所示。

从图1中可以看出，中国第一篇关于BIM教学的文章发表于2010年，为会议论文，第一篇关于BIM教学的中文期刊论文发表于2011年。近3年来，关于BIM教学文章的数量显著增加。这一增长趋势与《2016—2020年建筑业信息化发展纲要》中“鼓励、推动和深化 BIM的应用”存在一定对应关系。

根据前文描述进行第二次筛选后，得到文献数量仅为14篇，根据发表年份进行排序，如图2所示。

图1与图2对比分析可以发现，尽管目前关于BIM教学的文章数量众多，但在核心期刊上的文章数量仍较少 [11-12]。值得注意的是，由于采用的关键词和筛选原则，图1和图2并不能完全反映BIM教学研究现状。

图3为按不同专业或课程设置进行的文献分类。尽管在不同专业均有采用BIM工具进行的研究分析[13-14]，但相关文献的研究差异较大。其原因可能是专业背景不同，对BIM的了解和掌握程度也有所差异。

在图3中，针对BIM課程设置主要关注两方面内容：一方面将BIM教育引入工程管理、土木工程、工程造价等专业教育的综合课程中[15-20];另一方面是将BIM融入工程制图等单一课程教学[12，21-24]。

进一步查找国外相关文献，将BIM课程设置分为3个部分[25-27]：将工程图学课程从CAD过渡到BIM，将BIM融入相关专业核心课程，进而实现跨学科协同BIM处理和分析的教学策略，提高BIM课程的教学效果。

三、BIM课程设置目的

为更好了解不同高校开设BIM课程的情况，首先分析文献的研究内容，筛选研究人员所阐述的通过BIM教育给学生带来的能力提升期望或课程设置目的，如表1所示。

通过表1可以发现：（1）BIM操作技能与通识教育的重要性。研究人员均认为BIM技能是行业所期待的[28-29]，翟博文等[18]提到BIM知识的通识教育是学习BIM技能的基础，Dossick[30]、Sacks和 Pikas[31]认为，BIM概念和BIM过程中的基础知识比软件操作技能更为重要。BIM技术仍处于快速发展阶段，现阶段的BIM教学并不能完全跟上BIM技术的更新，因此，建议在课程中增加涵盖BIM技术和概念的综合知识;（2）BIM教育层次的划分。文献中的主要研究对象是本科生，涉及研究生层次的BIM教育较少。Dossick等[30]发现在其调查范围内只有14所大学开设了基于BIM的研究生课程。有研究人员建议本科生对BIM的学习主要侧重于理解和应用，研究生则侧重于综合分析和评价[32]。国内有研究人员建议本科低年级学生侧重于理解和应用，高年级学生侧重于综合能力。因此，是否需要在研究生层次设置BIM课程及其具体教学安排，有待更多研究和教学探索;（3）基于BIM的综合应用能力。Barison和Santos[33]分析了国外一些公司发布的BIM工作职位描述，发现团队合作能力、沟通能力和分析能力与使用BIM工具的技能、BIM工作流程和标准以及BIM协调能力同样重要。基于BIM的协作能力和软件操作能力同样重要，得到国内研究人员的重视。

基于上述分析，BIM概念知识、BIM工具操作、BIM协作能力及学科融合等相辅相成，BIM教学应与专业综合能力需求保持一致，以更好实现教学效果。

四、BIM课程设置与教学策略

（一） BIM课程设置的基本策略

通过对国内文献的分析，发现目前设置BIM课程一般采用3种策略：（1）开设新的BIM课程;（2）对现有课程进行更新，在每门课程的核心内容中加入BIM的具体应用;（3）上述两种策略的结合，即基于BIM的课程整合。关于BIM课程设置的详细情况如表2所示。

由于BIM课程的学习环境与其他专业课程不同，单独设置课程策略可能对整体课程的学习产生不利影响[8]。与此同时，在没有相关课程配合的情况下单独提供BIM课程，学生应用BIM技能的机会很少，学习能力无法保留较长时间[34]。对于第二种策略，由于现有的本科专业核心课程已涵盖大量知识信息，如何提供足够的时间使学生在课堂中充分学习BIM是一个挑战。有研究表明，学生拥有BIM背景可显著提高其学习体验。对于第三种策略，让学生在独立的课程或在现有课程的更新模式中学习BIM概念和技能，可有效避免前两种策略的不足。此外，学生也可在各专业课程中充分运用所学的BIM技能。

然而，第三种策略同样存在挑战：（1）目前本科专业学位课程中并未对BIM教学有明确要求，一些高校开设的BIM课程多作为选修课，因此，对整体课程进行修改以适应新的BIM教学模式难度较大;（2）BIM教学不仅需要学生使用计算机和软件工具，还需要团队沟通与互动，因此，将BIM融入专业课程需要对课堂教学设备和软硬件等基础设施进行升级和改造，需要持续性的技术支持和维护;（3）新的BIM教学内容与教学模式，对教师能力与综合素质提出了新的挑战。

基于上述分析，尽管开设BIM课程已成为诸多高校的共识，但如何进行课程设置，克服相关障碍，仍需更多研究和探索。

（二）BIM教学与辅导方法

在BIM教学过程中使学生由被动学习转为主动学习，需要教师扮演好教学者和促进者的双重角色。

（1）教师需精心设计课程材料和活动，促进学生的参与和共同学习。通过案例研究和讨论让学生学习和思考实际工程的解决方案，通过团队作业、知识共享和网络媒体进行协作学习也不断得到关注[35-36]。

（2）在选择辅导方法时，根据课程的预期结果和资源的可用性，采取多种手段进行辅导教学。目前BIM实际课堂教学或虚拟课堂教学中，教师主导的教学方式仍然是最常见的。但由于学生的学习速度不同，学习进度存在差异。可在演示软件相关操作步骤后，由学生按照指示命令进行操作，再结合出现的问题详细辅导。对于无法在课堂上获取帮助的学生，可通过网络平台等途径来讨论相关问题，使学生之间、学生与教师间建立良好的交流机制。

（三）作业设置

BIM课程设置的作业完成形式主要有个人独立完成与小组＼＼团队共同完成两种类型，具体统计如表3所示。

从表3可以看出，目前研究人员在进行BIM作业设置时，多采取团队协作模式。虽然这种团队作业可以使学生学习合作能力，但其实施过程中可能存在两个问题：（1）这种综合模式可能导致每个学生仅关注整个项目中个人对应的部分，彼此间如出现分歧则会损害所有学生的利益。Li等[36]建议在不同阶段对学生进行新的分组，让学生体验不同角色或完成不同任务。（2）对团队人员的协调。Ghosh 等[34]建议根据年级进行团队协作，由低年级负责准备BIM输入需要的相关信息，高年级学生进行BIM应用，或者低年级学生BIM分专业应用，高年级学生进行模型整合和评价。

在作业内容方面，根据不同专业和课程设置主要有以下几种形式，如表4所示。

由表4可以看出，使用BIM工具进行建模和模型分析是BIM课程中最常见的作业类型。由于BIM课程的实践性强，学生应接触到比课堂中更复杂的作业环境，有研究人员为学生提供了一个整体建筑作为项目背景。此外，有国外研究人员认为可以采用书面作业、准备综合论文、采访行业BIM从业人员、案例研究等多种形式，让学生从实际经验中学习，巩固所学到的BIM专业知识。

（四）教师继续教育

有文献统计，在美国BIM教师中超过70%为终身教授或兼职教授[36]，而这些教师并非都愿意改变现有教学内容和采用新的BIM工具。另外，教师使用CAD平台较多，缺乏熟悉BIM的教育工作者。因此，有必要为教师提供继续教育或培训机会，使BIM课程教学更好适应学习需求和行业发展。

研究人员均认为产学研结合可以提高BIM教学质量，让教师和学生了解更多的BIM信息。同时通过建立专业联系，提供更多的实习和就业机会。在具体设置方面，付芳和张涛[16]建议建立教师企业流动站，翟博文等[18]建议重视教师教育在学生工程实践能力和创新能力培养中的核心作用，代春泉和龙燕霞[20]提出教师优先成长和产学研政协同创新的建议。

五、BIM课程评价

在BIM课程与教学评价方面，有教师评估、行业专家评估和学生自我评估等多种不同方法。文獻中提出的BIM课程与教学评价方法如表5所示。

从表5中可以看出，多数文献（80%）均考虑了教学效果的评价，但在具体对象和形式方面，主要是针对学生（100%），采用形式主要有问卷调查、成绩分析等。在课程教学效果方面，均表示BIM教学取得了良好的效果，学习成绩得到提高。

与国内相比，国外研究人员邀请来自不同学科、组织的专业人士进行学习评估，采用自我评价、团队评价和同行调查评价等形式。但分析学生对团队工作的贡献是有挑战的，需要制定合适的评价标准，如不同学科的专业内容特征、团队协作质量、完成工作效果及后期BIM演示等多方面内容，而不同的方法或评价标准会导致BIM课程的评价结果存在差距。

六、BIM教学中遇到的其他问题

（一） 授课学生选择

不同学校的BIM课程针对的对象并不完全相同。有的学校将BIM课程集成到整体专业课程中，而有的学校BIM课程仅作为选修课。只将BIM作为选修课程，学生无法接触到BIM概念、软件操作等基础知识。此外，不同专业的学生对BIM的掌握程度也有差异，将对后续的协同工作产生负面影响。有学校针对低年级学生采用统一学习模式，再选择能进行跨学科合作和BIM协同工作的学生。

基于上述分析，BIM课程的设置和深入学习应该考虑以下问题：（1）如何按要求选修BIM课程;（2）如何满足不同专业背景学生的学习需求;（3）是否采用统一标准，采用何种标准限制下一阶段的BIM课程学习。

（二） BIM学习的基础能力要求

在进行BIM课程学习前是否需要基础，如，融合BIM的工程制图课程是否需要掌握手工制图以及CAD二维制图的知识基础，不同研究人员的看法并不一致。缪盾[12]、何蕊[22]、孙明和胡妮妮[24]认为学习手工绘图基础知识可以增强学生的创造性设计能力，提高绘制图纸质量。在BIM软件平台中，仍然需要阅读、理解和生成二维图纸，这些技能可以通过前期知识的学习获得。与二维操作相比，BIM是建筑信息的集合，其应用需要深入了解建筑行业的工作，要求学生掌握更多的专业知识。

有研究人员建议，在进行BIM课程设置时，将最后的综合分析放在大四阶段或毕业设计阶段，在学习前期主要掌握基本知识和操作。而 Sacks和Pikas[31]、Russell等[37]则认为这些前期知识并不是必不可少的，因为学生一旦掌握BIM工具，即可替代传统CAD工具。

张静晓[17]、Sacks和Pikas[31]描述了BIM能力水平框架，主要包括知道、理解、应用、分析、综合和评估等。对于这些能力的排序，Gerber等[37]认为BIM建模、基于模型的评估等是BIM常用能力。当BIM与专业课程不能完全整合时，可优先选择有利于BIM应用的课程教学。

尽管BIM的基本概念、协同实施和BIM工具应共同整合到专业核心课程中，以实现最佳学习效果，但目前的BIM课程更为注重BIM技术实施，BIM协同工作、管理和交付等方面内容，需要由学生结合具体案例进行学习。

（三） BIM工具的可选择性

BIM教学评价表明，参加BIM课程的学生成绩高于普通课程的学生，但在专业课程学习中是否允许学生选择BIM或采用何种BIM工具仍有争议。如果学生可以采用BIM工具建模，他们可能会放弃传统手工绘图和二维绘图。建议在设计草图阶段采用传统方法，然后使用BIM工具对设计图进行三维建模和分析，基于BIM生成视图的良好效果，对草图作修改和细化处理。

BIM软件有多种选择，如Revit、MagicCAD、BIMchecker、Navisworks等。Berwald[25]认为学生可自由选择BIM工具，教师只规定具体产出要求。但不同工具的功能区別将导致设计过程和结果存在差异，最终的完成内容可能来源于工具输出，而非学生的创造。

BIM工具的多样性同样对教师提出了挑战，即教师如何选择BIM工具针对学生特点开展BIM教学。目前国内研究人员强调增加教师的继续学习和培训[17，18，20]以满足教学需求，国外则有研究人员建议教师只选择常用工具进行教学，学生自学其他工具，必要时通过讲座、研讨会等形式进行辅导[11]。

（四）选择BIM课程的标准

在BIM课程的选择标准方面，Wu和Issa[8]提出，可根据行业需求对课程进行优先级排序和选择。Sacks和Pikas[31]提出BIM课程设置的3个标准：（1）涵盖设计及管理概念;（2）BIM知识和技术的逻辑顺序;（3）涵盖所有课程的年级（从大一到大四）。针对单一课程和毕业设计，主要是结合课程内容，与标准（1）和（2）类似。针对专业的整体课程设计，与标准（3）类似。

七、结语

为分析BIM课程设置与教学研究内容进行系统的文献搜索和筛选，通过问题框架，对文献进行分析，探讨目前国内关于BIM课程设置的研究成果。

（1）BIM课程的具体设置。针对单一课程（如工程图学课程）的设置和研究较为详细。对于专业层次的整体课程设置（如土木工程专业、工程管理专业、工程造价专业），主要研究对应原则和整体框架，而详细课程设置策略分析较为简略。从课程设置中的具体问题考虑，建议结合国外已有研究开展校内具体情况调查，设置更为清晰的专业课程设置框架和具体教学措施。

（2）在具体教学方式方面，国内外研究人员均意识到学生主动学习、协作能力和综合能力的重要性。但目前国内的BIM课程研究主要针对高职和本科层次，针对研究生层次的研究尚未见到。如何针对不同层次学生的能力和需求开设BIM课程仍需要更多探索。

（3）使用多样化的课程设置可以弥补BIM教育中发现的差距，尤其是针对不同专业背景学生开设的BIM课程，需结合具体情况综合分析。

（4）对BIM课程设置和教学效果的评价主要以学生为对象进行研究，建议增加教师和行业人员的综合评价机制，更好分析和改进BIM课程设置。

此外，如何从国家政策层次更好推进BIM课程设置的研究尚未见到。建议在高校内部或相关高校间通过政策制定方式推广BIM教学，并通过政策制定，规范BIM课程具体设置和教学内容。

基于上述分析可以发现，BIM教学尽管已取得诸多成果，但仍有很多挑战和难题值得研究和探索。文章相关研究和分析可为高校BIM课程设置和教学提供一定参考，但由于文献范围的限制，研究尚存在一定局限性。参考文献：

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Summary and analysis of problems in BIM curriculum setting in colleges and universities

MEI Shengqia， SONG Yuxianga， WANG Xingjub，ZHOU Qiaoyonga， ZHANG Huibina

（a.School of Civil Engineering;b. School of Traffic and Transportation， Shijiazhuang

Tiedao University， Shijiazhuang 050043， P. R. China）

Abstract：

The application of BIM technology has been widely concerned in the engineering field， but there are obvious differences in how to set up BIM courses and how to teach in colleges and universities. By the design of problem framework， the current domestic BIM curriculum and teaching are reviewed from the perspectives of curriculum setting goal， curriculum content， teaching methods， effect evaluation and specific solutions. Although BIM curriculum system and professional curriculum reform methods have been formed for different professional backgrounds， the elaboration to the specific details of BIM curriculum and teaching is not comprehensive. Combined with relevant literature， this paper summarizes some specific problems existing in BIM curriculum in local colleges and universities， to provide a new reference for BIM curriculum setting in local colleges and universities.

Key words：

colleges and universities; BIM; curriculum setting; teaching reform

（責任编辑 周 沫）

修回日期：2019-11-08

基金项目：

河北省新工科研究与实践项目（2017GJXGK021）;石家庄铁道大学高教研究项目（Y2019-2-3）

作者简介：

梅生启（1990—），男，石家庄铁道大学土木工程学院讲师，博士，主要从事建筑结构、工程图学教育研究，（E-mail）cshqmei@stdu.edu.cn。