“1+X”课证融通的建筑设备专业BIM 应用能力培养研究

乔晓刚

（浙江建设职业技术学院 建筑设备学院，杭州 311231）

2019 年，国务院印发了《国家职业教育改革实施方案的通知》（国发〔2019〕4 号），通知要求在职业院校、应用型本科高校启动“学历证书+若干职业技能等级证书”制度试点（即“1+X”证书制度试点）工作，建筑信息模型（BIM）职业技能成为首批试点领域之一。建筑信息模型（BIM）技术是将工程项目在全寿命周期不同阶段的工程信息、过程信息和资源综合于三维数字模型，由参与工程的各单位共建和共享，为各专业的工程设计和施工提供相互支持和协调，使各过程、各专业协同工作，保障工程按时完成。建筑信息模型（BIM）技术的普及应用正在改变传统的建筑行业，成为我国建筑业转型升级的重要推手。BIM 技术主要解决水、暖、电、通风与空调系统等的碰撞，优化管线设计、布置，深化设计图纸，为设备及管线预留合理的安装及操作空间，此外也应用于施工管理、预制构件加工与安装和工程量统计。应用BIM技术可稳固，提升工程质量。

各校BIM 相关课程设置应满足行业所需BIM 人才所需，应包含国内外的BIM 技术发展趋势，并对原课程进行梳理，以建立优化的BIM 课程体系。各专业应考虑将自己专业知识和BIM 知识点进行系统的规划和有机整合，分析贯穿工程设计、施工、管理和运维的全生命周期中涉及的工作任务和教学目标，通过开设BIM 课程或者将BIM 技术融入到相应的专业基础课程或职业技能课程中，实现培养具备BIM 技术应用能力的高素质技术技能型人才目标。然而，建筑行业中必不可少的机电安装专业在BIM 技术教育方面相对滞后，仅在单独课程中融入BIM 内容，并未形成完整的课程体系。

因此，研究如何将BIM 技术有关内容融入建筑设备专业人才培养体系，将“1+X”证书必备知识融入专业课程体系，可以快速提高学生BIM 技术应用能力，有助于进一步提升专业方面的综合素质，解决现有校内专业教育中BIM 技术教学与专业课程教学“两张皮”的问题。

一、BIM 技术目前主要的应用范围

设计院和专业建模公司是BIM 各类技术需求中范围最广的一类企业。这类企业使用BIM 技术的原因主要有两方面，一是业主要求，二是设计院拟通过BIM 技术提高设计效率。设计类企业通常使用BIM 技术进行场地分析、建筑策划和方案论证等，可以进一步完善施工图设计，主要利用BIM 技术进行建模、输入模型各类信息和建立参数化族库等，完成BIM 模型的创建后，利用BIM 模型进行节能分析、图纸绘制和管线综合检查等。

施工企业使用BIM 模型的工程量、工序和工艺等工程信息资料，进行工程量、施工材料、施工人员、施工机械、资金及管理文件等方面的精细化管理，从而全面达到施工招投标、采购施工进度、施工质量和施工成本的管控。

运营维护企业使用BIM 技术可以对设施设备等进行有效管理。比如，利用三维可视化功能，实现设施和设备的搜索与定位，并可以查询设备的安装、保养、维修和更换等各类信息。如果将BIM 技术与物联网技术结合，可以更直观地对建筑物设施和设备运行状态、实时能耗和累计能耗等进行监测与分析，也可以直观地演示事故紧急处理预案。

二、BIM 技术人员的能力要求

现阶段对BIM 技术专业人员存在相当大的需求缺口，从目前多数招聘网站对需求BIM 技术人员的技术多为要求有2～3 年BIM 相关工作经验，更有部分岗位没有必须要求应聘者有土木建筑或安装工程类的学习或工作经历。从这方面可以显示出目前对BIM 技术相关人员需求量大，但人才十分紧缺；部分企业仅要求熟练应用BIM 相关软件即可上岗，对土木建筑或安装专业知识不作要求。根据对部分企业的走访调查发现，在企业中，即使是具备相关软件操作能力的工程师，也存在不少欠缺工程实务相关能力的问题，以致于难以发挥出BIM 技术的最大功效，对于BIM 产业的深度应用也形成较大阻碍。

“1+X”证书中的BIM 证书，分初级、中级和高级三类。分别为BIM 建模、BIM 专业应用和BIM 综合应用与管理。初级要求掌握BIM 软件操作和基本BIM 建模方法；中级要求结合专业，应用BIM 知识与技能的能力。高级要求掌握包括组织编制和控制BIM 技术应用实施规划、综合组织BIM 技术多专业协同工作、BIM 模型及数据的质量控制及多种BIM 软件集成应用等能力，并检查被考评者对BIM 技术前沿和未来应用及潜在价值的认识能力。

在BIM 建模的过程中，对设计方案和工程图纸的理解，以及工程师自身具备的工程专业知识与能力，是决定能否准确判断图面正确性，又能否确保模型正确性的必要条件；BIM 技术的许多功能应用，是在熟练掌握BIM 技术应用后，为更高效率、更低成本地设计、施工时，才会体现出BIM 技术的用途与价值。因此，BIM 专业人才应该具备较强的工程专业知识与能力。工程专业知识与能力是指有扎实的理论基础和参与工程实际的经验，并具有解决应用问题的能力。

三、培养BIM 应用能力的课程体系改革

在建筑设备专业常规课程体系中，可以进行BIM相关技术学习的课程只有建筑BIM 模型和安装BIM 技术两门课程。但是对BIM 技术人员的能力要求，不仅仅是一两门课程学习的软件操作，而是以BIM 技术应用为辅助的专业知识体系应用。所以，既要培养学生专业能力还要培养学生的BIM 应用能力，两者相辅相成，逐步融合，将BIM 能力培养贯穿于专业教育，循序渐进，加强学生运用所学知识分析问题和解决实际问题的能力。融合BIM 技术应用能力的主要专业课程见表1。通过改革设计的课程体系，可以提高学生有关BIM 综合应用的能力，也进一步提高了学生的专业综合能力，主要体现在以下几方面。

表1 融合BIM 技术应用能力的主要专业课程

1.提高三维空间的识图能力。三维空间的识图能力是BIM 应用最基本的能力要求，不论是建模工程师还是BIM 应用工程师都需要具备。因此，培养学生的三维空间想象力是建筑机电安装类识图教学的主要任务之一，也是教学难点之一。在建筑设备专业课程体系中，将建筑概论与识图、建筑给排水、制冷与空调工程技术、通风工程、供热工程和建筑电气等课程学到的专业知识，在要求学生看懂建筑机电安装图纸的基础上，要求学生依据二维CAD 图纸和相关规范，利用Revit 软件做出有关课程中的设备、管线等。学生通过Revit 软件翻样制作三维模型，可以更直观地看到设备与管线之间的空间关系，通过不同的视觉效果加强学生的感性认识，帮助其建立三维空间观念。在三维识图清楚的情况下，反过来可以更好地理解专业知识，极大地提高了学生的学习兴趣，减少了对三维识图的陌生与恐惧，最终提高了专业各门专业课程的学习效果。

2.提高空间规划能力。空间规划包含两部分内容，一部分是机电安装工程施工时，拟建项目组织施工的主要活动区域的临时平面和空间的布置；另一部分是建筑机电管线排列布置与施工顺序。学生通过管道施工技术与资料管理、安装工程施工组织与管理等相关课程，学习对工程施工区域所有空间进行整体统筹和安排，对人员、材料和机械等要素进行有效组合和调配；通过BIM有关软件将区域布置、施工过程直观表示，掌握在建筑机电安装工程施工和设计过程中，各专业管线标高的协调，局部碰撞的解决，在施工前及时发现问题，并确定优化修改方案。

3.提高施工管理能力。通过管道施工技术与资料管理、安装工程施工组织等相关课程，使学生掌握在机电安装施工过程中，施工管理人员针对施工内容、对施工场地、施工材料、施工机械、施工人员和施工方法作适当且有效的配置，以减少专业作业间时间和空间的冲突。在机电安装施工之前，利用BIM 模型，根据机电安装工程的承包模式和机电安装要求谋划安装管理方式，理顺机电安装施工管理过程中各类问题，考虑解决问题的方案并寻找优化措施，避免机电安装施工管理受到外在因素干扰，保证机电安装工程管理的效果，确保施工管理措施在机电安装过程中发挥最大作用。

4.提高施工协调能力。通常大型工程具有工程量大、技术复杂和参与方多的特点。在施工过程有建设单位、设计单位、监理单位和施工单位等参与单位，施工总包单位通常将专业工程分包给很多施工单位。施工过程是各施工参与单位相互信任和相互合作的过程。施工各参与单位之间如果没有良好的沟通和协调，各施工工序和相关专业的交叉配合与协调不到位，很容易出现结合部位的返工，直接影响工程的进度、质量和成本。建筑设备专业学生在学习管道施工技术与资料管理、安装工程施工组织等相关课程中，运用Navisworks 软件在原三维模型基础上，增加时间轴，制订机电安装工程四维施工进度计划，使得在实际施工前，施工计划可以超前可视化的展示。能够应用BIM 的施工模型，对工程各参与方、各专业的进度计划进行整合管理，全面、动态地掌握工程进度、资源需求以及供货商生产及配送状况，找到施工和资源配置中的冲突点，做到事前解决，以确保工期目标的达成。

5.提高资金计划编制能力。在安装工程计价和建设工程造价管理课程中，学生运用三维算量计价软件，在前段衔接课程建立的BIM 模型基础上，再增加成本模型的概念，将模型中各类建筑材料、施工工艺和施工部位等进行赋值。五维机电安装施工仿真。输入单位构件成本，汇总形成带时间轴的资金使用需求，使得资金使用计划编制更合理、更贴合实际，从而达到良好的资金使用效率。

6.提高风险评估能力。在安装工程施工组织、建设工程造价管理课程中，引入BIM，对施工组织实施、施工方案和施工材料的使用和库存等都做到精准，可以做到事前关注，从而降低技术和成本风险。

四、教学实施

建筑设备专业BIM 应用能力提升依靠完整的课程教学体系，自2018 年将BIM 综合应用能力、“1+X”证书考核内容融于专业课程体系各门课程，以机电安装专业知识体系为基础，以机电安装BIM 技术综合应用的需求能力为目标点，强化BIM 软件操作能力。人才培养方案课程体系中BIM 方面的能力以“专业基本能力—专业BIM 建模能力—BIM 综合应用能力”三步阶梯作为建筑设备BIM 方向能力培养路径，将BIM 课程内容模块化后融入原有教学体系。

在课程体系中，各专业课教师不仅教授学生学习专业相关知识，而且引导学生从相关课程中深入理解和掌握BIM 技术应用。通过不同课程的学习任务完成从BIM 软件设置模板、创建标高轴网、创建设备族、布置设备和绘制风管水管，到模型进阶利用的工程量计算、碰撞检查和管线综合优化，施工进度模拟、竣工模型整合和运行维护等BIM 技术的全过程应用。要求学生在学习过程中根据课程情形做到设计员、施工管理员、建设单位管理员和设备运维员之间进行角色转换，尽可能地利用角色职责，最大化地调动学生学习积极性。在大三的顶岗实习阶段，通过贴近学生的工程实例加强学生在实际项目中使用BIM 技术，使学生可以更深入和更熟练地进行BIM 应用。遇到难题，通过校内外指导老师给予指导，使学生根据实习岗位的不同，最终完成实际项目不同方向的BIM 技术应用。建筑设备专业2018 级学生为首批进行BIM 方面人才培养方案改革的年级，2019 级学生又进一步细化了专业课与BIM 方面的结合点。2018 和2019 级学生的BIM 应用能力得到较大地提高，报考“1+X”证书通过率分别为56.5%和81.2%。“1+X”BIM 证书通过率，如图1 所示。较2017 级有了大幅度提升，显示出专业课程融入BIM 技术的成效。

图1 “1+X”BIM 证书通过率

在提高学生BIM 技术应用能力的同时，通过课程互融，学生对专业课程的理解和掌握程度也加深。课程体系改革后，建筑设备专业学生期末主要核心课程的优秀率、良好率之和大幅度提高。2017 级学生这五门核心课程优良率为26%～42%，2018 级实行课改后，优良率达到42%～62%，2019 级的优良率更提高到44%～66%，三届学生核心课程优良率，如图2 所示。同时，不及格率也在降低，2017 级五门课程的不及格率为6%～12%，课程体系改革后，2018 级不及格率降为2%～6%，到2019级时，只有个别学生的个别课程期末成绩不及格，如图3 所示。学生成绩提升后，企业对学生的满意度相应提高，2018 级毕业生就业率达到100%。2021 年9 月开始实习的2019 级实习学生在2021 年5 月份基本被实习单位抢订，双方早早签订了实习协议。

图2 核心课程优良率

图3 核心课程不合格率

将BIM 技术模块化融入各专业课程中，就要求涉及到有关课程的专业教师也必须提升自身BIM 技术相关的应用能力。因此，必须要为教师提供继续教育或BIM 技术培训的机会，使专业相关课程教学更好适应BIM 学习需求和行业发展。深度的产教融合可以建立学校与社会实际的专业联系，有更多的机会让教师和学生了解BIM 技术信息，从而提高BIM 教学质量。

五、结束语

BIM 技术不仅限于建成BIM 模型，更重要的是模型在设计、施工和运维等项目全过程的数字化应用。因此在建筑设备专业人才培养方案中将BIM 技术模块化融于各门专业课程中，尤其提高BIM 实践教学效果是打好BIM 综合应用能力基础的重中之重，BIM 综合应用能力的提高也会提高有关专业课程的学习效果。考取“1+X”BIM 证书最恰当的措施就是将证书要求的必备能力融于人才培养方案中。初步能力，主要是BIM 技术理论和专业技术基础的掌握；待学生具备BIM 初步建模能力后，结合专业课程知识，开展实际工程的BIM 技术综合应用，比如进行利用BIM 技术的碰撞检查、进度模拟和工程量计算等工程协同能力。