基于BIM技术的教学改革模式研究

许剑峰，李 立

（1. 中国石油大学（华东） 储运与建筑工程学院，山东 青岛 266580；2. 山东科技大学 土木工程与建筑学院，山东 青岛 266590）

在信息化的时代，传统的建筑模式已经不能适应当前建筑发展形势。将信息化技术应用于建筑中，是当今建筑业实现绿色建筑的必然趋势。建筑信息模型（building information modeling，简称BIM）[1]发源于美国，如今在北美以及欧洲已经得到普遍应用。BIM技术的普及使得越来越多的企业都在尝试引进这项数字化技术。英国曾经分析过 BIM 相关实验失败的原因，其中重要的一条在于缺少人才资源和教育支持。因此对于新技术的发展，西方国家已经认识到只有推进新技术教育进入高校才可以发挥其最大价值。

1 BIM技术及其在国内的发展

“BIM之父”乔治亚理工大学Chuck Eastman教授在提出BIM时的初始目标便是要解放人的生产力。BIM技术贯穿建设项目全寿命周期的各个阶段，可以实现从建筑设计制图到施工以及竣工后的运营维护持续被各个参与者利用。BIM技术的可视化、协调性、模拟性、优化性以及可出图形的特点[2]使它不仅解决了建筑项目中的常见问题，同时也大大提高了建筑施工的效益，进而使之成为世界建筑业内普遍关注的信息化技术。

我国接触BIM理念与技术相对较晚，整体上还处于一种探索阶段，普及规模和发展程度之于美国还相差甚远。早期，我国BIM技术应用主要集中在概念普及，主要围绕设计单位开展，市场关注多，应用少[3]。此外，在缺少扶持政策、规范标准以及人才资源的条件下，BIM技术在我国的发展十分缓慢。

目前，BIM技术在我国正处于蓬勃发展之势，BIM技术的兴起使得建筑业更加智能化、信息化，工作方式也逐步简化。政府已从最初的推广引导发展到如今的政策融合；相关的规范标准正在陆续出台，最新的《建筑工程设计信息模型制图标准》已正式发布并即将实施，这将使得BIM出图有据可依；同时，高校越发重视BIM技术的发展前景，纷纷开展BIM技术教育，为国家源源不断地提供建筑技术人才。

2 研究背景及模式提出

2.1 研究背景

一方面，BIM技术对于人才提出了要求：①学生要有主动学习的能力，对于新技术要充满兴趣并乐于深入学习；②学生要不断提升软件应用能力，掌握足够的信息化技术；③学生应具有广阔踏实的专业理论知识，同时兼备良好的职业素养和一定的创新能力。然而BIM技术自2013—2014年进入高校以来，主要以参加相关竞赛以及 BIM 实训中心的方式进行学习与推广，所实行的更多还是一种课外学习的模式，这对于人才的培养力度是远远不够的。

另一方面，根据Chuck Eastman教授的观点，BIM是在建筑全生命周期对相关数据和信息进行制作和管理的流程。从这个意义上来讲，BIM可称为CAD的深层次开发[4]。然而传统的CAD教育已凸显其弊端：①二维模型很难使学生对建筑产生立体直接的认识和理解；②在设计过程中缺少有效的信息交流，造成问题出现时设计人员难以及时协商。BIM技术通过帮助学生建立三维信息模型，以更加直观的方式将建筑的外形和信息表达出来，从而大大提高学生对于建筑的科学认知。BIM技术的智能化可以实现学生的快速入门，操作上的简化可以最大程度地提高教学效率和学习效率。

2.2 “双全”培养模式

建筑业推广 BIM 技术的工作主要集中在加大软硬件开发建设、建立健全保障体制、强化团队建设和强化技术重要性认识等几个方面[5]。对于土建类专业学生，高校应该根据企业需求培养相关技术人才，以“为企业输送人才”作为自己的培养目标。因而在进行BIM技术的教学改革时，应该充分了解建筑企业的发展趋势，学习借鉴企业推广BIM技术的工作，进而制定高校的教学培养方案。

基于此，针对当前的BIM发展环境与教学条件，本文提出一种全周期、全方位的“双全”培养模式。全周期即在高校教育的每个阶段都要渗入 BIM 技术的应用，进而增加学生对于 BIM 技术知识的全面掌握，这在一定程度上体现出培养的深度。在做到全面讲授 BIM 技术的同时，要在不同专业的学生中推广BIM技术，在有限的条件下形成以土建学生为主、其他专业学生共同参与的教学机制，这在一定程度上体现出培养的广度。本文所提出的“双全”培养模式便是从深度与广度两个方面对学生进行培养。“双全”培养模式的最大特点在于其多体系培养，即在教学、发展与应用三方面建立完善的培养体系，如图1所示。

图1 BIM教学改革方案框架

3 “双全”培养模式的多体系建设思路

3.1 教学体系

对于数字化技术的学习，传统的“一人堂”教授模式已不再适用。信息化软件的学习需要老师与学生的共同参与，最大程度地发掘软件的价值，提升学生的操作水平。

3.1.1 完善教学条件

教学体系的发展离不开教学条件的完善。BIM实验室和专业教师队伍是保证 BIM 技术得以发展的基础。然而在部分高校中，BIM实验室的设立不够完善，专业的BIM教师团队建设也是严重不足。

对于教师团队建设，要求教师做到紧跟形势，主动学习：①教师可以借助企业平台深入研究BIM技术的应用，完善专业知识储备；②注重和其他专业老师的协作与沟通，使得不同专业可以在BIM平台上发挥各自独特的优势；③教师还要主动对接企业，引进更先进的理念和知识，更好地服务于教学。

实验室作为信息化教学活动的主要场所，是教学改革取得成效的可靠保障。在信息化技术迅猛发展的今天，在信息化技术与高校教育深度融合的背景下，多功能智慧实验室的建立将成为 BIM 技术在高校推广教学的必要条件。学校应加大对BIM实验室的科研投入，建立一个集高配置计算机、高速网络环境、互动教学系统、云端大数据共享等于一身的现代化智慧教室，实现教学、操作一体化[6-8]。

3.1.2 完善教学形式

BIM技术的操作复杂多样，因此，在教学中可以采用案例教学的方式，在课前摆出案例，通过演示案例中模型的创建，在创建过程中对相应的流程加以强调，可以以最快的速度让学生熟悉操作步骤。这种教学方法打破了以教材为中心的传统教学模式，围绕精选案例，把软件的操作融入到案例中讲解[9]，这也符合技术类课程学以致用的特点。在遵循理论为实际操作服务的原则基础上，减少理论授课的时间，让学生可以更多地进行上机操作。

BIM实验室提供了良好的教学平台，教师应该充分利用实验室，实行边学边练、翻转课堂等的教学形式：通过边学边练，学生可以紧跟教师的操作步骤，减少课下毫无章法的摸索，提高教学效率的同时，也加强了师生之间的沟通，对于学生及时解决问题有很大的帮助；通过翻转课堂[10]，避免了学生在教学过程中始终处于被动学习的状态，激发学生的学习热情，提高课堂的参与度，教师可以更好地了解每个学生的学习状况，针对不同阶段的学生制定个性化的教学计划，及时发现问题并给出相应的技术支持。

在此基础上，可以针对不同阶段的学生在不同情况下遇到的问题，适时开展专家课堂。将专家请入课堂，为师生带来最新的技术研发趋势，解决当前教学中遇到的问题。另外，可以在课下组织BIM兴趣小组，鼓励不同专业学生加入，让他们深刻体会BIM技术全寿命周期建设的真正内涵。

3.2 发展体系

针对高校大学生的发展，本文创新性地引入了同望V3平台（以下简称“V3平台”），实行“一体双向”培养机制。

对于建筑工程来讲，BIM技术的应用能将与工程建设相关的数据信息传递到信息平台上，以此为依据构建建筑虚拟模型[11]。建筑信息模型本质上来说就是工程项目信息库，通过对相关信息的了解，可以方便从业人员之间的沟通，以使项目建设平稳高效进行。基于BIM技术特点，通过将V3平台引入高校BIM教学，可以为相关专业的师生提供一个信息交流的平台，在较高层面上对课堂教学进行深化。

3.2.1 V3平台实现横向共享

V3平台所面向的是全校相关专业师生，通过平台信息共亨和BIM技术碰撞检查，可以有效规避因不同专业缺乏沟通造成设计阶段建筑信息无法协调统一的问题。以 V3平台为基础，可以实现不同专业学生间的协同工作，构建一个项目完整的数据信息库。这在某种意义上打通了专业之间的壁垒，实现了不同专业学生之间的交流。让每个专业的学生不仅熟知了自己的专业知识，同时也可以掌握部分其他专业知识。对于应用型人才高校来说，这种横向的协作所带来的知识共享，将让学生在今后的工作中受益匪浅。

3.2.2 V3平台实现纵向交流

V3平台的优势不仅在于满足不同专业学生之间的信息共享，它也可以实现不同年级学生之间的经验交流。以四年制的土木工程专业学生为例讲述这种纵向交流模式。四年制的土木专业的学生在大二期间开始接触专业课程，这时的教授方式大多还是集中在课堂教学，通过将BIM技术融入相关专业课程，比如工程制图、建筑 CAD等，以案例教学、学练结合等形式让学生了解BIM技术。大三开设专门的BIM技术课程，详细对BIM技术进行讲解[12]，让学生达到基本掌握的程度。在大三下学期开设BIM技术课程设计，专业教师要对学生所做的课程设计加以把关，以使所做设计满足建筑规范要求。完善以上工作后将学生的课程设计导入V3平台。V3平台所容纳的设计信息，可以供下一年级学生课程设计时参考，也可以作为教学案例，这样便实现了高低年级之间的信息交流。同时，平台中的设计信息也可以为大四学生的毕业设计提供灵感和帮助[13]。V3平台所带来的这种纵向信息共享，打破了不同年级学生之间专业“零交流”的尴尬局面。通过高年级切身的经验传授，可以让低年级的学生更快地熟悉与掌握这门技术。

V3平台体系所带来的不仅仅是不同专业师生之间的横向共享，它最大的特点是实现了高低年级之间的纵向交流。“一体双向”培养机制可以将更多的师生融入进来，形成良好的学习氛围，这对于新型数字化技术在高校的教育推广是举足轻重的。

3.3 应用体系

BIM技术作为新型数字化技术，其最基本的特点便是应用于建筑项目之中。因此学生在了解掌握这门信息化技术的同时更要学会如何应用。对于应用型人才高校，更要加强学生对于技术的应用，摒弃“纸上谈兵”。

高校可以实行以赛代练和企业实习等方式加强学生对建筑技术的应用。通过BIM竞赛，让不同专业学生协同工作，完成建筑项目全寿命周期建设，加深对于建设程序的认知；通过企业实习，让学生切身体会BIM行业的工作性质，接触更多的实际工程案例，明确自身的不足和以后的发展方向。

4 “双全”培养模式的研究意义

4.1 实现教学模式优化转型

通过 BIM 技术教学改革，可以摆脱传统枯燥的“一人堂”教学模式，实现更多学生参与课堂，融入课堂。学生紧跟老师思路，可以大大提高教学效率，同时最大程度提升学生发现问题、解决问题的能力。

4.2 实现建筑信息双向交流

培养模式的提出完美发扬了 BIM 技术信息共享的特点，通过 V3平台实现各类资源的有效共享和利用。不仅填补了不同专业之间的技术鸿沟，还加强了不同年级之间的经验共享。让每个学生都成为自己和他人的“老师”，这对于发掘BIM技术价值具有重要意义。

4.3 实现BIM技术广泛应用

通过在高校的教育推广，可以实现BIM技术的广泛认知度，让更多的专业人才认知、掌握并应用这项技术，充分发挥BIM技术在工程上的优势，让人类智力资源得以充分释放，使建筑更加人性化，增强社会属性[12]。

5 结语

新型数字化信息技术应用于建筑之中是建筑业发展的趋势，应用并发扬信息技术是每个建筑行业人员的使命。高校教育作为信息技术发展的重要环节，必须紧跟发展形势进行必要的教学改革。通过各种的教学改革，提升学生发现问题、解决问题的能力，并在不同专业、不同年级的学生之间形成交流共享，进而最终实现信息技术在建筑中的应用。人才资源关乎到建筑信息化的发展，高校的教学改革务必要行之有效。