城乡规划专业中BIM课程教学探索

陈震，柴燕，孙峙华，王敏 (江汉大学机电与建筑工程学院，湖北 武汉 430056)

0 前言

BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，是指在建设工程及设施全生命期内，对其物理和功能特性进行数字化表达，并依此设计、施工、运营的过程和结果的总称[1]。建立以BIM应用为载体的项目管理信息化，能提升项目生产效率、提高建筑质量、缩短工期、降低建造成本。大数据、智能化、物联网等是未来不可逆转的大趋势，而在建筑行业，这些目标的实现，都依赖BIM模型提供第一手数据资料。BIM将建筑带入大数据时代，模型+信息+互联网的新形势势必会将建筑行业的信息加以整合，全新的数据时代即将到来。

1 城乡规划专业中BIM课程开设的必要性

经过十多年的发展，BIM理念和技术正在我国建筑行业中加速应用和推广。国内先进的建筑设计机构和公司纷纷成立了BIM技术中心，很多大、中型项目都开始了BIM技术的应用[2]。住建部已经出台了BIM应用和推广的时间表并正在制定和完善BIM系列标准和规范，我国多个省份也已经出台了推广BIM应用的相关政策，BIM技术正逐步实现在全国范围内的普及应用。BIM技术的应用是时代潮流、是大势所趋[3]。由于发展时间不长，目前建筑行业BIM人才缺口巨大。据悉，近几年的招聘会上，各建筑行业用人单位格外青睐掌握BIM技术的人才，很多单位甚至把懂BIM技术作为招聘人才的必备条件。

城乡规划专业属于工学门类的建筑类专业，具有多学科交叉融合的特点。从发展趋势看，在建筑的规划设计阶段也必将全面应用BIM技术。鉴于学习和应用BIM技术的必要性和紧迫性，结合我校城乡规划专业自2018年起改为五年制招生，在我校新修订的城乡规划专业人才培养方案中增设了BIM课程，初步计划为32学时2学分。

2 BIM课程教学现状及问题

2.1 国内外高校BIM课程教学现状

目前，发达国家正逐步将BIM技术融入到高校建筑类专业的教学和科研中，并通过一系列课程研究和改革，在逐步建立完整的BIM课程分层教学体系的同时，注重BIM技术在专业中的综合应用和学生实践能力的培养[4]。

据了解，目前我国大部分开设有建筑类专业的高等院校已经开设了BIM相关课程，并且正逐步加大在BIM师资队伍建设和相关课程建设上的投入力度。但仅有少数高校开设了较完整的BIM课程，部分高校还针对BIM技术的应用与相关企业建立了校企合作。

BIM技术的行业需求越来越大，而目前能提供较完整的、具有实战价值的BIM课程体系教学的主要是一些为数不多的企业及培训机构，其BIM技术人才的培养远远不能满足行业发展的需要。从行业发展和人才培养方面来讲，高校应该是BIM技术应用型人才培养的主要承担者。在一些有建筑类专业的高校里，有关BIM技术的教学，或是设置了一些选修课、兴趣课，或是穿插在一些教学内容里，教学不成体系，甚至不少学生是进了相关建筑企业后才开始接触BIM。

2.2 高校BIM课程教学所面临的问题

2.2.1 师资力量不足

BIM技术还比较新，能够非常熟练并精通BIM的技术性人才大多集中在企业当中，目前高校中BIM人才还非常匮乏。在大多数高校，专业教师接触BIM理念相对较晚，缺乏BIM技术综合应用能力，缺乏对新技术学习后的再生能力，缺乏对BIM软件的操作运用能力和将BIM技术应用到实际工程项目的经历，这些方面限制了BIM教学工作在高校的开展[5]。

2.2.2 资金耗费大

由于BIM应用所需要的软件种类多、每种软件价格昂贵，而且对电脑硬件要求高，后期还需要不断升级和维护，过高的经费需求在一定程度上限制了高校对BIM教学研究的深度和应用推广的力度。

2.2.3 BIM教学的系统性不够

目前国内大部分高校的BIM教学主要还是体现在少量的BIM理论讲解结合个别软件使用的教授上。从BIM课程的教学来看，系统性不够、教学体系不完善，对BIM体系的学习有局限性；从BIM技术在所学专业中的应用来看，在各门专业课程教学中的融合度不足，学生即便学习了一两门BIM课程，但对BIM技术在专业中的应用的领会程度不够、综合性不强[6]。

3 城乡规划专业中BIM课程教学探索

3.1 BIM技术在城乡规划专业中的应用

BIM技术在城乡规划专业中的应用具有如下特点：①BIM在城乡规划的三维平台中，可以完全实现多维度的应用；②城市规划方案的性能分析可以在BIM体系中量化；③BIM的性能分析可以与传统规划方案的设计、评审结合起来。

运用BIM技术可以进行城市规划中的微环境模拟。如：日照采光分析、建筑微环境的空气流动分析、城市规划可视度分析、城市建筑群热工分析。在三维信息模型的基础上，通过微环境模拟平台，对城市规划中的控制性详细规划和修建性详细规划进行微环境指标模拟评估，并以此评估结果来对控制性规划用地指标进行修正和对修建性详细规划的建筑空间布局进行调控，辅助城市规划管理和城市规划设计[7]。

3.2 城乡规划专业中BIM课程教学方案构想

首先，在城乡规划专业的教学体系中要逐步渗透BIM理念，更新传统的教学观念，在各门专业课程的授课中贯穿以BIM来表现、应用、交流的思想。既可以在现有的专业课程中植入BIM元素，也可以新开设一些BIM相关课程，并设置BIM实践环节，还可以在毕业设计中加入BIM方向的选题，开展BIM方向的毕业设计[8]。

在具体的BIM课程教学中分理论教学和软件操作两部分。在理论教学部分主要是介绍什么是BIM、BIM的用途和为什么要使用BIM、BIM的发展趋势等相关内容，让学生对BIM技术有较为全面的认识。

由于BIM在应用中要处理的是涵盖建筑工程整个生命周期的数据信息，因此BIM技术在实际应用中所涉及到的软件较多，比如：BIM核心建模软件：Revit、Bentley；BIM方案设计软件 ：Onuma Planning System、Affinity；BIM结构分析软件：ETABS、STAAD、Robot、PKPM；BIM可视化软件 ：3DS Max、Artlantis、AccuRender、Lightscape；BIM模型综合碰撞检查软件：鲁班软件、Autodesk Navisworks、Bentley Projectwise Navigator、Solibri Model Checker；BIM造价管理软件：Innovaya 和Solibri等。这些软件专业性强、分工明确，各专业人员也只能根据专业特点结合具体情况选取其中少数主流软件来学习和应用。

鉴于城乡规划的专业特点，在BIM课程教学中的软件学习部分教授目前主流的建模软件Revit、综合碰撞检查软件Navisworks和后期效果制作软件Lumion，教学中以Revit软件中建筑部分为主，后两种软件为辅。Revit软件的学习应在学生学完计算机辅助设计、建筑构造等课程后进行，具体内容包括：①介绍Revit的基本知识与基础操作的方法，包括软件界面的组成、基础功能的运用等；②介绍创建建筑构件图元的方法，包括标高、轴网、墙体与门窗等常见建筑构件的创建与编辑；③介绍工作平面与临时尺寸标注的知识；④介绍链接与导入文件的方法，包括链接Revit模型与CAD文件；⑤介绍创建注释的方法，包括尺寸标注与文字标注；⑥介绍场地建模的操作方法，包括创建场地、添加构件等；⑦介绍设置视图参数的方法，包括图形的显示与隐藏、视图样板的创建等；⑧介绍族的知识，包括创建与编辑族；⑨综合运用所学的知识，介绍创建多层办公楼模型的方法。Navisworks和Lumion这两种软件以演示和简单介绍其基本功能为主，引导学生自主学习。

3.3 BIM课程的教学模式

在城乡规划专业BIM课程的教学中采用混合式教学模式。在互联网+时代，这种融合了现代信息技术，借助互联网平台实现的线上线下混合教学的新模式以学生为中心、教师为主导，将课程划分为课前线上自学，课中机房面授，课后线上训练三个阶段，以此扩充学生的学习时间和空间、增强学生分析问题的理论能力与解决问题的实践技能。通过两种教学组织形式的有机结合，引导学生由浅入深地主动学习。

通过我校与超星公司共同构建的“学习通”移动学习专业平台来实现BIM课程的混合式教学模式。将视频、电子书、课件等上传至该平台让学生课前自学预习。在授课过程中对理论部分以针对PPT、实例视频讲解为主；对软件实操部分，以工程实例为实训对象，讲解、演练、检查相结合；在课后让学生在规定的时间内完成练习作业并提交检查。各环节设置分值，作为平时成绩的组成部分。

3.4 BIM教学的保障措施

3.4.1 加强专业教师的培训和学习

BIM技术的应用更侧重于实践，且涉及的软件较多、技术更新较快，因此应经常组织专业教师学习、交流。一方面，经常参加权威部门和行业协会组织的学术会议，了解BIM技术应用、发展现状，了解政策动态、行业发展趋势和市场需求。广泛交流与讨论，从而拓宽专业教师视野，为后续在城乡规划专业中开设相关课程和在专业课程的教学中融入BIM技术做准备。另一方面，积极与相关企业开展合作，让教师能够参与到企业BIM应用的实际工程项目中，在经验丰富的企业BIM工程师的指导下进行锻炼，从而丰富教师的工程经验，提高其应用BIM技术解决工程实际问题的水平和能力，进而能够更好地完成BIM课程的教学工作、提高教学效果。

3.4.2 注重BIM理念在整个教学体系中的融合

在教研活动中就BIM的教学、设计、实践等环节定期进行交流和研讨，在日常教学的各个环节中推广和采用BIM理念。

不少学生在学校学习期间只注重单一课程的学习，学完后缺乏梳理、总结和归纳，造成专业知识零散、不成体系，从而影响其对专业知识的理解的深度和运用的广度。若能将BIM理念融入到专业教学的各个环节中，将BIM技术与专业知识有机地贯穿在一起，便有助于形成完整的知识网络体系，有利于学生对所学专业知识的整体把握，从而易于建立起各部分的联系，增强学生对专业知识的领会和综合运用能力。

3.4.3 让学生接触BIM技术应用的实际工程项目

住建部制定的《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》中明确了“到2020年末，以下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%”的发展目标。目前各大建筑设计院都在加大BIM技术的应用力度，在很多实际项目中采用了BIM技术，并且取得了显著的成效。例如在632m高的中华第一高楼——上海中心大厦的设计、建造与项目管理中，以BIM为手段，应用Revit软件建立模型，并在三维的环境里面完成对项目的修改和深化设计，针对项目的设计、施工以及运营的全过程，有效地控制了工程信息的采集、加工、存储和交流，从而帮助项目的最高决策者对项目进行合理的协调、规划和控制，并且实现了项目全生命周期内的技术、经济指标和运维服务的最优化，意义非凡。

城乡规划专业的学生学完BIM的相关课程后，在毕业实习期间到各个实习基地（规划或建筑设计院）实习的过程中有意识、有目的地参与到应用BIM技术的工程项目中，对学生而言将是极好的学习和锻炼机会。

3.4.4 开展校企合作，工学结合

BIM最终是在实际的工程项目中应用并体现其价值，真正对BIM技术熟练掌握和应用的是企业，开展校企合作，工学结合，可以使学生参与到实际项目的工作过程当中，在实践中得到锻炼。学生在学习时方向更明确、针对性更强，同时也有助于学生毕业时，顺利地适应工作角色。

为深化产教融合、校企合作，教育部高等教育司组织有关企业支持高校共同开展了产学合作协同育人项目，为高校开展校企合作提供了良好的平台。我校承担BIM课程的教师已通过该平台成功申请了相关项目，后续将与合作企业就师资培训和实践基地建设两方面开展合作。通过企业的师资培训帮助教师提升BIM教学、软件应用和项目实战能力；通过建立实践基地使用企业提供的BIM技术类教学资源，联合开展教学、培训和技术研发与服务等，帮助学校提升创新实践教育环境与教学水平。

同时，还可以聘请企业中的BIM技术人员来高校进行兼职讲课和培训。一方面弥补高校中师资力量不足，另一方面还可以更加有针对性地给学生讲授实际项目中需要注意的要点难点，更具有实用价值。

3.4.5 注重BIM的教研和科研

要鼓励教师开展BIM方向的教研和科研工作、积极申报各类BIM技术的课题和科研项目。在参与实际工程项目的过程中不断积累经验、完善知识体系、提高专业技能，从而有效解决教学问题、改进教学实践，最终提高教学质量和水平。

在BIM课程的教学中通过不断总结教学经验，发现教学问题，研究和改进教学方法。可以开展基于项目驱动式的BIM教学研究，如各类BIM竞赛项目、大学生创新创业项目、BIM资格证考证项目、企业实习项目和自主选题项目等，并在实际教学中采用后论证其效果。

在BIM的科研方面可以结合我校实际情况，从BIM在城市规划微环境中的应用、BIM与GIS（地理信息系统）的联合应用、BIM与VR（虚拟现实）技术相结合等方面开展。

3.4.6 组建兴趣小组，参加BIM大赛

随着BIM的发展，国内出现了众多的BIM比赛，如：住博会·中国BIM技术交流暨优秀案例作品展示会大赛、全国高等院校学生BIM应用技能网络大赛、“龙图杯”全国BIM大赛、“创新杯”BIM应用设计大赛、全国高等院校学生斯维尔杯BIM-CIM创新大赛等。这些比赛促进了BIM技术在行业内的推广和应用，给BIM技能掌握者提供了学习和交流的平台。在建筑类高校中可以组建BIM兴趣小组或社团，让学生有进一步深入学习BIM技术的机会，同时营造努力钻研、勤奋向上的学习氛围，也为就业打下良好的基础[9]。

4 结语

城镇化和城市发展是我国国民经济和社会中长期发展规划的重要领域。国家城乡发展建设事业和国家城镇化战略发展亟需与之相适应的城乡规划建设与管理的专业技术人才和管理人才。社会对城乡规划专业人才的综合能力要求越来越高，在城乡规划专业的教学体系中引入先进的BIM技术具有重要的积极意义。BIM技术是建筑业的二次革命，将改变建筑行业发展模式，已经上升到国家发展的战略层面[10]。研究BIM技术在城乡规划专业教学中的应用，可在加深教师和学生对BIM技术认识的同时，更好地掌握BIM技术，从而提高城乡规划专业人才创新能力、综合技能，提升城乡规划专业学生的市场竞争优势。