基于BIM的《工程概预算》课程实践体系构建与探讨

宗永臣 金建立 张东艳

摘  要：《工程概预算》作为工程管理专业培养体系中的一门专业核心课程，其在专业实践体系的构建中具有非常重要的作用，通过将建筑信息模型BIM引入到课程教学，对课程的实践教学内容和体系开展了重构，实践表明：建筑信息模型BIM可以有效满足《工程概预算》课程的课上实践、课间实践和课外实践三个实践环节，其应用可以有效加深了学生对专业识图、工程量计算、工程计价及工程组价的理解，也可快速实现投资估算、设计概算、施工图预算、竣工结算与决算等工程概预算全过程应用BIM技术，提升了学生专业实践能力和软件应用能力。

关键词：工程实践能力;建筑信息模型BIM;《工程概预算》;实践教学体系

中图分类号：G642       文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2021）03-0017-04

Abstract： As a professional core course in the engineering management professional training system， Engineering Budget plays a very important role in the construction of professional practice system. By introducing the building information model （BIM） into the course teaching， the practical teaching system and detail of the course was reconstructed. The results show that BIM can effectively meet the three practical links of Engineering Budget course， in-class practice， inter-class practice and extra-curricular practice， and its application can effectively deepen students' understanding of professional knowledge of drawings， engineering quantity calculation， project pricing and project group prices， and can also quickly realize the application of BIM technology in the whole process of "the project preliminary budget"， such as investment estimation， design budget， construction drawing budget， completion settlement and final accounts， which improves students' professional practical ability and software application ability.

Keywords： engineering practice ability; Building Information Modeling（BIM）; "the project preliminary budget"; practical teaching system

《工程概預算》作为工程管理专业的专业主干课程之一[1]，其由建筑工程定额和建筑工程施工图预算及工程量清单编制与投标报价两种计价模式，具有工程专业实践性强、实践操作要求高且知识面宽等特点[2，3]，对于培养学生的专业素养和实践能力非常重要。现阶段课程开设中存在的主要问题为[4]：工程量手算提取因条文较多造成的漏量和计算繁杂，定额和清单计价知识讲解过于碎片化，加之民族学生对二维平面图纸难以工程实体化造成的识图困难[5]，导致最终计算结果易出现较大的错误，且后期复核较为困难，严重打击了学生学习该门课程的信心和积极性。故改变传统理论教学模式和实践环节教学模式已经成为该课程教学改革和研究的当务之急[6]。

一、建筑信息模型BIM简介

建筑信息模型BIM主要包括建筑结构、机电（暖通、给排水、消防）、工程管理等一系列软件[7]，与《工程概预算》课程相关的软件主要为“BIM土建钢筋算量软件”“BIM安装算量软件”“胜算造价计控软件”等，通过上述软件分别可以构建土建、机电、给排水、电气、暖通等不同专业的三维模型并进行碰撞检查，找出各个专业设计图纸的设计冲突，以便及时调整或修改设计，减少后续阶段的变更，争取建设工期并控制工程造价。

建筑信息模型BIM主要具有以下优点[8-11]：

1. 平面图纸向三维转化，实现工程的直观可视化

BIM利用设计好的建筑、结构、机电、给排水、电气、暖通等专业的平立剖图纸，转化为三维模型，降低了相关人员的逻辑想象能力要求和想象者立体图形的个性化差别，并且可以实现人与模型的互动，进而增加了工程项目感知力，减少了决策的不可预见性。

2. 通过模型试验，增加了项目的协调性

BIM利用多专业设计的图纸构建的同一个三维模型，可以开展有效的碰撞试验和净高分析，解决各专业之间协调和交叉;同时BIM也可以协调项目参与各方在方案确定、使用过程的冲突、施工交底中出现的问题，使得协调更加高效。

3. 其它

可识别并计算施工过程的重大危险部位;可开展一定范围内的查缺补漏等工作;可对各专业图纸进行翻模，减少对各类工程量计算规范的依赖。

鉴于BIM的上述优势，目前，BIM已经在建筑工程和装配式建筑工程[12]的项目策划[13]、项目设计[14-15]、项目招投标[16-17]、项目施工[18]、项目管理[19]等方面甚至全过程[20-21]被广泛应用。

二、课程实践体系的构建

自2017年2月，教育部积极推进新工科建设，先后形成了“复旦共识”“天大共识”和“北京指南”[16]等系列成果，并发布了一系列推进新工科进程的通知或行动计划，明确了当前新工科建设的任务。其中对加强课程实践环节提出了明确的要求和建设性意见[22]。基于新工科课程实践环节要求，《工程概预算》课程开展了基于建筑信息建模BIM的课上实践环节、课间实践环节、课外实践环节等三部分的课程实践体系的构建。构建过程中针对上述实践环节，强化了建筑信息模型BIM课堂讲授及应用，加深了学生对相关专业知识的理解能力，充分调动了学生参与实践教学能力的积极性。

（一）课上实践环节

在《工程概预算》课程中，课上实践环节主要是指建筑、结构、给排水、电气、暖通等专业图纸的识读环节，课程体系设计时识图环节为16学时，分别针对土建、钢筋、给排水、暖通、电气五部分识图内容，了解石方工程、地基处理与边坡支护、桩基础工程、砌筑工程、钢筋工程、混凝土工程、金属结构工程、构建运输及安装工程、木结构工程、屋面与防水工程、保温隔热与防腐工程、楼地面工程、墙和柱面工程、天棚工程、门窗工程、模板工程、脚手架工程等工程的详细做法，为后期提取工程量做准备。在此以结构识图中16G101标准图集中钢筋的讲授为例，针对梁板柱等不同部位分别构建了如图1的讲解体系（4学时）。

图1的钢筋识图课上实践讲解体系经过实践显示：通过BIM土建钢筋算量软件构建的建筑信息模型即可实现建筑识图又可以实现单一构件工程量提取，此处工程量的提取主要目的是与钢筋识图和算量规则相结合，充分利用了三维建筑模型的优势，降低了课程讲授难度尤其抽象思维的理解难度，加快了课程讲授速度，但需要教师在课下实现建筑信息模型的构建。根据上述体系也可以构建土建、给排水、电气、暖通等专业的建筑模型，识读石方工程、地基处理与边坡支护、桩基础工程、砌筑工程、钢筋工程、混凝土工程、金属结构工程、构建运输及安装工程、木结构工程、屋面与防水工程、保温隔热与防腐工程、楼地面工程、墙和柱面工程、天棚工程、门窗工程、模板工程、脚手架工程等工程的详细做法，构筑识图与施工做法的对应讲解关系，强化识图的空间构建能力，并可通过各专业模型的构建实现各专业识图与专业工程量提取规则的讲解。针对给排水、电气、暖通、消防等专业的安装算量模型也可以得到构建，构建的模型可以强化相关专业识图及工程量提取规则的讲解。上述针对土建工程及安装工程模型的实现，可以有效强化识图及工程工程量计算规则的理解，是构建课程实践体系的基础性知识准备工作。

（二）课间实践环节

在本课程中，课间实践环节主要是指根据建筑、结构、给排水、电气、暖通等专业图纸的提取工程量以及组价过程，根据讲解内容可将其设置为6个学时课程实验，其中演示与讲解为2学时，学生独立操作为4学时。在此针对全专业建筑模型工程量的提取、工程组价、报表输出构建了如图2的讲解体系。

图2课间实践讲解体系经过实践显示：针对预先构建的模型，通过教师演示土建、钢筋、给排水、电气、暖通、措施项目等工程量的提取、工程组价、报表输出，之后由学生自主提取全专业模型的工程量，并将提取的工程量导入相应的计价软件内，而后调整工料机单价进行工程组价，最后利用软件的报表导出功能生成计价报表。通过上述操作让学生了解《工程概预算》的基本流程和步骤，强化石方工程、地基处理与边坡支护、桩基础工程、砌筑工程、钢筋工程、混凝土工程、金属结构工程、构建运输及安装工程、木结构工程、屋面与防水工程、保温隔热与防腐工程、楼地面工程、墙和柱面工程、天棚工程、门窗工程、模板工程、脚手架工程等工程量的计算规则及计算，了解投资估算、设计概算、施工图预算、竣工结算与决算等《工程概预算》的差别，是构建课程实践环节的软件操作基础，也是实现《工程概预算》的程序性工作。

（三）课外实践环节

课外实践体系主要为《工程概预算》课程设计，由学生操作相关软件开展土建模型和安装工程模型的构建，并应用软件的碰撞检验及净高分析功能解决各专业之间的矛盾和冲突，完成各专业工程量的提取并进行工程组价和计价报表导出。整个课外实践体系为两周，十天为模型构建，四天为模型优化、工程量提取、工程组价、报表导出。其中模型构建是整个课外实践体系中最为耗时的环节，碰撞检验是课外实践体系最为繁琐的环节，而经过课上实践体系与课间实践体系的学习后工程量提取、工程组价、报表导出显得较为简单。

（四）课程实践体系

在《工程概预算》的课程实践教学过程中，借助于BIM技术，构建了课上实践环节、课间实践环节、课外实践环节进而实现了课程实践环节的构建，各环节之间的关系见图3：

图3课程实践体系的构建经过实践显示：通过预先构建BIM模型，课上实践环节专注于土建、钢筋、给排水、电气、暖通五个专业的识图与工程量计算规则的学习即课程实践体系中知识性准备工作，课间实践环节则专注于工程量提取、工程组价、报表输出的操作步骤的讲解即课程实践体系中程序性工作，而课外实践环节则需要BIM建模、工程量提取、工程组价、报表输出的工作即课程实践体系中全过程性工作，三个实践环节之间具有较好的联系与分工，即三个实践环节构成了完整的工程概预算课程实践环节[23，24]，实现了识图和算量规则等基础知识讲解、软件实操和工程程序等教授、实践成果检验的全过程能力提升。

三、结束语

建筑信息模型BIM技术已经成土木工程领域发展的行业趋势[25]，在国外行业应用已经日臻成熟 ，但在我国随着标准的逐步完善已呈现快速推广的趋势。BIM技术的优点明显，其广泛应用必将引起行业内的一场变革。在我校工程概预算课程实践环节构建实践中，通过引入建筑信息模型BIM技术可以有效的构建课上实践环节、课间实践环节和课外实践环节，可以有效提升学生BIM模型实现模型创建能力、识图能力、工程量计提能力、工程计价能力，培养了学生在工程实践能力、工程创新能力、综合能力等新工科工程能力，达到了课程实践能力的培养要求和工程造价管理应用能力的复合型人才培养目标，同時也间接实现了新工科的工程能力要求。当然，现阶段我院的工科专业教学也存在着一定的问题，如因专业实验室建设资金投入不足造成教学条件落后、课程教学内容和教学目标有待重新调整、教学模块化的整合尚待进一步开展等，而工程概预算课程实践体系的构建也正是解决现阶段工科专业建设众多问题的一次有益尝试。

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