基于BIM技术的土木类联合毕业设计教学改革与实践

万云 王李福 陈莘莘 黄永虎 周双喜

摘要为了顺应土木行业发展，实现复合型人才培养目标，华东交通大学土木建筑学院应用BIM技术进行了土木类联合毕业设计的探索与实践。文章介绍了联合毕业设计的实施框架，详细说明了多专业分工与协作的内容和方法，提出了联合毕业设计成绩评定和学习效果调查的方式，并结合三年的经验总结，对出现的困难和取得的成效进行了探讨。实践表明，BIM技术在联合毕业设计中的应用，不仅能提高师生工作效率，提升作品质量，而且能使选题与工程实际结合更加紧密。

关键词 联合毕业设计；BIM；土木工程；教学改革

中图分类号：G642文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.12.006

土木是一个庞大的学科体系，土木类联合毕业设计的实行能够促进师生多专业协作[1]，是高校实现复合型人才培养目标重要的一环[2]。土木类专业联合毕业设计，是联合工程管理、建筑学、土木工程、给排水工程等土木相关专业，系统地完成一个完整工程项目设计。因此，土木类联合毕业设计的优势在于能够交叉融合多专业，是师生打破学科专业壁垒、跨学科学习创新的一次重要机会，也是学生进行工程实践工作前的一次积累经验的机会[3]。但长期以来，土木类联合毕业设计缺乏高效串联各专业的纽带。近年来，基于土木行业的发展趋势以及国家实践创新相关政策的推动，把BIM纳入现有的土木工程知识体系，在工程项目的规划、设计、施工和运营维护等过程中，BIM技术不仅能够完成数据共享，而且能够保证各过程信息的集成，成为实现多专业协同工作的平台，对毕业设计实践创新具有重大意义。

1基于BIM技术的联合毕设实践探究

华东交通大学土木建筑学院（以下简称“我院”）具有较为完整的土木学科体系，包括土木工程（含桥梁工程、建筑工程、城市轨道三个方向）、给排水科学与工程、工程管理、建筑学、建筑环境与能源应用工程和环境工程，专业教学资源完备，具备良好的教学“硬实力”。另外，我院坚持“以赛促学，以赛促教”的理念，鼓励师生参加各类型的BIM大赛，又根据BIM技术在不同专业的应用，制订各自的BIM课程教学方案，学院BIM学教氛围浓厚，具备良好的教学“软实力”。因此，我院以培养新时代国家和土木行业人才为目标，以学院深厚的教学“硬实力”和“软实力”为推动力，自2020年以来进行了面向行业变革和数字信息化发展浪潮的BIM土木类联合毕业设计的探索与实践。

1.1毕业设计选题

我院联合校外企业，采用“双师型”指导老师进行辅导，校内外导师共同组成教研小组和导师团队，负责毕业设计任务书的编撰、修订及学生指导。联合毕业设计选题要求与实际工程结合紧密，在原有的实际工程项目的基础上，结合BIM在建筑工程设计、造价预算、施工等各个环节的应用，进行选题优化和可行性分析，做到促进各专业学生之间相互交流合作，突出BIM在各专业常规软件协同上的优势。

1.2多专业分工与协作

我院征求学生个人意愿筛选学生进行联合毕业设计，选拔出来的学生大多具备两个特点，一是对BIM有较浓厚的兴趣，二是具有较丰富的BIM大赛的经验。团队成员来自建筑学、建筑工程、建筑环境与能源应用工程、给排水工程和工程管理共5个专业，各自专业师生为一个小组，一个指导老师带领3―4个学生。最开始，联合毕业设计教研小组带头组织和参与师生共同讨论，旨在做好前期准备工作：一是探究分析任务书中实践工程项目情况，熟悉设计流程，二是强调施工图识图、BIM软件操作等专业知识与技能的重要性。随后进行任务分工，具体任务分配如下：①建筑学专业：前期建筑规划和环境策划工作；建筑设计工作；②建筑工程专业：结构设计及建模工作；③建筑环境与能源应用工程专业：供热、通风及空气调节系统设计及建模工作；④给排水工程专业：给水与排水系统设计及建模工作；⑤工程管理专业：土建及安装专业招标控制价编制、造价及工程量分析工作；施工组织设计工作；施工工序模拟动画制作演示工作。

各个工作间都有一定的关联性，所以专业间师生协同配合非常重要。比如要求建筑学专业学生完成后要与建筑工程专业的学生沟通，共同完成施工图初稿，随后在设备管道设计时也要与对应的两个专业的学生交流配合。

1.3设计流程

第一步，明确每个小组的工作后，在设计建模过程中，建筑学、建筑工程、给排水工程和建筑环境与能源应用工程专业的学生按照建筑―结构―设备管道的设计顺序创建信息模型，利用Revit软件进行三维图纸审核和绘制结构施工图，最后进行多专业模型碰撞检查，并修改完善。

第二步，各專业的学生协助工程管理的学生，利用已完成的模型，完成以下工作。一是进行项目经济管理。参考施工图纸和相关文件，在鲁班计量软件上导出工程量清单，输出工程量和造价报表。二是进度管理。在Project软件中编制进度计划，在Naviswork软件上进行进度模拟。三是优化施工组织设计。利用工程管理分析软件和BIM模型进行虚拟化管理方案优化，确定一套最可行的施工方案。四是进行关键施工工序模拟、虚拟建造，制作航拍实景效果图，编制投标文件等。

最后，各专业学生可以联系其他学院学生共同制作答辩PPT，进行BIM联合毕业设计成果展示。

1.4成绩评定和学习效果调查

BIM联合毕业设计成绩评定由成果质量、答辩成绩和平时成绩三部分组成。因为BIM联合毕业设计的特殊性和探索性，其成绩评定在传统土木类毕业设计成绩评定的基础上，参考高校BIM毕业设计大赛成绩评定进行修改和完善：①由于BIM联合毕业设计成果是团队共同完成的，所以增加组间互评、组员间互评这两项评分方式，要求对评价对象差异性打分，避免学生打分出现一律高分现象；②对参与PPT制作和现场答辩的人员在该模块给予额外评分；③各小组成果质量成绩分为自身专业部分的BIM毕业设计成果得分和最终的BIM联合毕业设计成果得分两部分，其得分比例为7∶3。

随后，学院将对参与师生进行BIM联合毕业设计学习效果问卷调查，从BIM技术学习途径和付出、BIM联合毕业设计的参与动机和体验感、对学院BIM教学的评价和建议等方面进行细致的设问。此外，特别进行师生访谈调查，将BIM联合毕业设计成果展示和学习效果调查结果发布在学院公众号上。

1.5收获的成效

通过学生自主学习和专业老师指导，基本圆满完成毕业设计任务。主要收获的成效有以下几个方面：

与传统的毕业设计相比，BIM技术带给毕业设计的最重要的一点是信息协同。信息模型串联起各专业的工作，可以被看作是一个完整的项目数据库，学生能够利用这个数据库进行数据检索来提高数据的精确度。设计过程中，学生在BIM协同工作平台上能够根据实际情况对需要更改处进行相应的计算和修正，亦可做到对信息模型的一处修改，处处变化，各专业学生能够及时得到相应信息，避免信息闭塞的产生。由此，学生设计工作效率明显提高，积极性和创造性也明显增强，有助于学生对毕业设计产生更深层的兴趣和求知欲，不断探索和完善项目设计。

根据人才培养方案安排，我院传统的土木类专业毕业设计大多在大学最后一学期进行。多数学生在前期准备工作中难以去复习巩固专业知识和软件操作，导致毕业设计进度缓慢，最后草草了事，质量难以保证。因此，我院将BIM联合毕业设计任务提前一个学期开启，注重学生对专业知识与技能的复习巩固和毕业设计的选题，师生有充足的时间和更专业的能力去完成高质量的作品。

学院采用“双师型”教师指导学生毕业设计对于解决上述问题产生了良好的效果，具体体现在以下三方面。一是可以提供符合潮流的实际工程项目作为毕业设计选题方向，选题能够关注到社会热点及行业发展方向，让学生做有意义的毕业设计，也能够引起学生对自身职业和土木行业的思考和感悟；二是在具体软件指导和行业评审方面弥补了在校教师所缺乏的经验，能够高效地指导学生，加强企业导师与学生的联系，也能够对学院教学改革和学生职业发展有所帮助；三是在一定程度上缓解了在校教师的指导压力，改善了具体指导和过程检查的工作。

通过BIM联合毕业设计，一方面提升了学生分析和解决工程问题的能力，培养和训练了实践技能，真正做到讓学生学有所用、学以致用，为未来从事的工作岗位奠定基础。另一方面，学生不仅增强对专业的学习兴趣，巩固了所学，而且提高了实践创新能力和跨学科整合能力，更符合行业和国家发展的需要。

1.6出现的困难

我院在尝试BIM联合毕业设计过程中，汲取了高校的实践经验和参考了许多专家学者的看法建议，取得了一定的成效，也遇到了许多问题和困难，为不断完善BIM联合毕业设计实施积累了宝贵的经验。存在的主要困难如下：

BIM联合毕业设计具有工作量大、工作周期长、工作衔接紧密的特点。实践过程中，设计流程环环相扣，有先后顺序，一项工作的进度在很大程度上会影响后续工作，进而影响整体进度。同时，BIM联合毕业设计涉及专业多，需要各专业协调配合，特别是如果学生缺乏实践经验和工作前瞻性，不可避免会出现设计变动传递不及时、配合困难等问题，因此增加了设计的难度，造成了大量的返工。特别是建筑结构设计可能需要多次修改，会导致设备管道设计工作和施工、算量工作同步修改。

在传统的毕业设计中增加BIM内容，无疑给指导老师带来了更大的挑战，指导老师需要花费大量的时间来学习BIM知识和技能。同时，在进行BIM联合毕业设计的教学过程中，指导老师不仅要了解本专业课程的BIM知识，对其他专业的知识也要有所涉猎。我院探索BIM联合毕业设计已有三年，参与的指导老师对BIM技术有了广泛的了解，但BIM联合毕业设计在学院普遍推广还需要更多的老师掌握BIM知识和BIM软件。因此，学院应该鼓励缺乏经验的老师向有经验的老师取经。同时，学院应该利用资源，给专业教师提供更多关于BIM知识的学习机会和交流平台，并且出台相应政策，让教师愿意去参加BIM师资培训和BIM学术交流会议。

另外，学校计算机实验室应该加强计算机设备和BIM相关软件的投入，为师生提供好的BIM软件学习和教学环境。

2结语

本文通过华东交通大学土木建筑学院基于BIM技术联合毕业设计的实践探究，介绍了其毕业设计教学体系和工作体系，为高校提供了结合BIM技术的多专业毕业设计教育改革的思路。未来研究者在本文的基础上，一方面可以增强BIM技术理论指导，加深BIM技术协调应用等以提升学生的BIM能力；另一方面，可以选取更综合的毕业设计选题，参考更大型的工程项目，联合更多的专业如联合道路工程、桥梁工程、隧道工程等，以拓宽BIM毕业设计的实践领域。

*通讯作者：万云

基金项目：江西省高等学校教学改革研究省级课题（JXJG-21-5-9）。

参考文献

[1]蒋杰，刘红勇.土木类多专业联合毕业设计中的分工与协作——以施工组织设计为例[J].黑龙江教育（理论与实践），2022（6）：86-88.

[2]张静晓，赵传档，李慧.学科融合视角下BIM多专业毕业设计教学框架与实证研究[J].高等工程教育研究，2020（3）：68-73.

[3]李一凡，冯竟竟，张耀军，等.BIM技术在土木类专业群毕业设计中的应用研究[J].现代职业教育，2020（49）：84-86.