跨專業(yè)方向協(xié)同創(chuàng)新的BIM教學(xué)實(shí)踐探析獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

摘

要：隨著BIM技術(shù)在土木工程專業(yè)中的應(yīng)用逐漸廣泛和深入，將BIM引入教學(xué)改革具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文分析總結(jié)了河南大學(xué)土木工程專業(yè)跨方向的BIM教改研究與實(shí)踐情況，著重介紹了教學(xué)實(shí)踐平臺(tái)和體系的設(shè)置，以及各專業(yè)方向之間協(xié)同創(chuàng)新的教改舉措和成果，可供參考。

關(guān)鍵詞：方向;建筑信息模型;協(xié)同創(chuàng)新;教學(xué)改革

BIM作為土木工程行業(yè)的一門新興技術(shù)，革新了傳統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)與施工方法，引入了新的理念。實(shí)踐證明，BIM技術(shù)的應(yīng)用，能夠帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益，并加快土木工程行業(yè)與時(shí)俱進(jìn)。及時(shí)將BIM技術(shù)引入土木工程教學(xué)實(shí)踐，對教學(xué)質(zhì)量的提高和教學(xué)效果的改善是大有裨益的，也對培養(yǎng)適應(yīng)行業(yè)發(fā)展新需求的高技術(shù)人才更為有利。土木工程專業(yè)的BIM教學(xué)改革已經(jīng)逐步在國內(nèi)部分高校展開，但探索和應(yīng)用的進(jìn)程比較滯后，如何將BIM引入到當(dāng)前的課程體系中，如何調(diào)整授課計(jì)劃和內(nèi)容，是當(dāng)前土建專業(yè)教育者需要探究的重要問題。本文對基于BIM技術(shù)的教學(xué)改革措施和實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行了初步探討，其經(jīng)驗(yàn)可供兄弟院校土木工程專業(yè)參考。

1國內(nèi)高校BIM課程的開設(shè)現(xiàn)狀

當(dāng)前將BIM課程納入常規(guī)教學(xué)內(nèi)容的高校仍比較少，BIM在高校的存在形式主要有四種：一，以BIM技術(shù)研究為主，通過課題或項(xiàng)目立項(xiàng)展開研究，如清華大學(xué)軟件學(xué)院的BIM標(biāo)準(zhǔn)研究課題，同濟(jì)大學(xué)的BIM技術(shù)研究項(xiàng)目;二，以BIM技術(shù)應(yīng)用為主，為短期培訓(xùn)課程的形式，如哈爾濱工業(yè)大學(xué)的“BIM技術(shù)應(yīng)用短課”，華南理工大學(xué)開設(shè)的“BIM工程師培訓(xùn)課程”，均在國內(nèi)高校較早開設(shè);三，以BIM技術(shù)概念介紹推廣為主，常在相關(guān)專業(yè)課程、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)中引入BIM知識(shí)點(diǎn)和應(yīng)用點(diǎn)，如BIM在建筑異型屋面中的設(shè)計(jì)方案、BIM在鋼結(jié)構(gòu)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)處的設(shè)計(jì)方法，BIM在土木工程施工與組織設(shè)計(jì)中的應(yīng)用等。四、參加國內(nèi)高校各類BIM設(shè)計(jì)大賽，為備賽而展開的培訓(xùn)課程和交流報(bào)告。如廣聯(lián)達(dá)的BIM5D協(xié)同項(xiàng)目管理課程，廣廈的裝配式建筑結(jié)構(gòu)BIM設(shè)計(jì)課程等。這些新開設(shè)的BIM教學(xué)內(nèi)容存在以下問題。

1.1專業(yè)之間信息孤立，無法協(xié)同

高校的不同學(xué)院相近專業(yè)開設(shè)的BIM課程往往各自為營，相對獨(dú)立，信息難以共享，各專業(yè)之間無法協(xié)同，BIM模型僅為某個(gè)專業(yè)所用，失去原本的價(jià)值。一個(gè)土木工程項(xiàng)目，應(yīng)由建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、能源、環(huán)保、管理等多個(gè)專業(yè)和系統(tǒng)構(gòu)建的統(tǒng)一體，其內(nèi)部各專業(yè)是有機(jī)協(xié)調(diào)、相互融合、相輔相成的關(guān)系，具有一個(gè)總目標(biāo)，各專業(yè)既彼此獨(dú)立又精誠合作地展開工作，但高校大多是分專業(yè)教學(xué)，較少安排學(xué)生進(jìn)行多專業(yè)配合的集成設(shè)計(jì)訓(xùn)練，即便是畢業(yè)設(shè)計(jì)，也是在各自專業(yè)框架內(nèi)選題和設(shè)計(jì)的，事實(shí)上無法實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)單位和施工企業(yè)之間對各自專業(yè)知識(shí)和設(shè)計(jì)技能協(xié)調(diào)一致與緊密配合的整體要求。

1.2專業(yè)之間教學(xué)資源無法共享

BIM模型作為一種教學(xué)資源，基礎(chǔ)信息共享化程度不夠，在設(shè)計(jì)過程中各個(gè)專業(yè)對基礎(chǔ)信息部分都有重復(fù)操作，一旦某個(gè)專業(yè)涉及的該部分內(nèi)容出現(xiàn)誤操作，后期就會(huì)影響到各專業(yè)之間的互動(dòng)協(xié)同。而對于本專業(yè)各門專業(yè)課程中新加入的BIM部分，授課教師通常會(huì)選擇最能突顯本專業(yè)課程知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)案例，但對學(xué)生來說，則需要識(shí)別這個(gè)工程案例的諸多專業(yè)特征和設(shè)計(jì)過程，甚至需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力去創(chuàng)建一個(gè)完整的BIM模型，不僅促使本專業(yè)教學(xué)課時(shí)緊張，而且造成類似的建模操作在不同的專業(yè)課程中反復(fù)出現(xiàn)，重復(fù)教學(xué)，嚴(yán)重浪費(fèi)了有限的教學(xué)資源。

1.3應(yīng)用層面深度不夠

大部分高校引入BIM教學(xué)，主要以建模過程和方法居多，對各專業(yè)間的協(xié)同作業(yè)和BIM模型的應(yīng)用則都簡略帶過，導(dǎo)致學(xué)生對BIM的理解出現(xiàn)概念偏差，認(rèn)為BIM僅是眾多CAD建模繪圖軟件的組合，難以激發(fā)持續(xù)的學(xué)習(xí)興趣。因此，高校開設(shè)的BIM課程必須將土木工程中的各個(gè)專業(yè)聯(lián)合起來，統(tǒng)一要求統(tǒng)一實(shí)踐，要考慮后續(xù)專業(yè)課程的應(yīng)用需要，設(shè)計(jì)一個(gè)可以服務(wù)于不同專業(yè)課程的統(tǒng)一的基礎(chǔ)教學(xué)案例，不僅可以節(jié)約教學(xué)資源，還能提高各個(gè)專業(yè)間和專業(yè)課程間的有機(jī)性和整體性。

2構(gòu)建BIM教學(xué)實(shí)踐課程

2.1構(gòu)建思想

著眼于BIM技術(shù)的兩個(gè)特點(diǎn)：實(shí)踐性強(qiáng)和綜合性強(qiáng)，在課程建設(shè)方面應(yīng)從三個(gè)方面改革。一、教學(xué)組織模式上，考慮由專業(yè)到綜合，專綜互通;二、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)上，考慮橫向要聯(lián)合，縱向需整合;三、教學(xué)效果表達(dá)上，考慮由真實(shí)到仿真，協(xié)同創(chuàng)新。

由專業(yè)到綜合，專綜互通。是要打破以某個(gè)教學(xué)單位（院系）為主的專業(yè)壁壘，根據(jù)一個(gè)完整的土木工程設(shè)計(jì)案例，整合各相關(guān)專業(yè)的學(xué)生，創(chuàng)建BIM建模綜合團(tuán)隊(duì)，以克服某一專業(yè)教學(xué)實(shí)踐時(shí)由于專業(yè)知識(shí)的局限性所帶來的弊端，提高建模的專業(yè)性和完整度。將綜合團(tuán)隊(duì)建立的模型反饋到各專業(yè)后續(xù)的專業(yè)課中，展開教學(xué)演示和應(yīng)用分析，如工程概預(yù)算，施工組織設(shè)計(jì)，綠色建筑評(píng)價(jià)等，實(shí)現(xiàn)專業(yè)與綜合之間的無縫聯(lián)通，如圖1所示。

橫向要聯(lián)合，縱向需整合。多年來，與土木工程的相關(guān)專業(yè)諸如勘察、建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣等，在課程教學(xué)和實(shí)踐上均各自獨(dú)立，這種專業(yè)信息孤島式的教學(xué)模式使學(xué)生無法明確各個(gè)專業(yè)的知識(shí)體系在整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目中的位置和作用，哪些專業(yè)是承上作用的，哪些專業(yè)是啟下作用的，在設(shè)計(jì)過程中造成了太多的返工修圖或者推倒重建，資源浪費(fèi)嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)不合理的設(shè)計(jì)。因此，教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，要明確本專業(yè)學(xué)生進(jìn)入該建設(shè)項(xiàng)目的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，要明確本專業(yè)與上下游專業(yè)的聯(lián)系。實(shí)現(xiàn)各專業(yè)橫向的聯(lián)合，要根據(jù)不同專業(yè)的特點(diǎn)和成果形式，統(tǒng)一建模標(biāo)準(zhǔn)，避免多種規(guī)則造成的模型壁壘。實(shí)現(xiàn)單專業(yè)課程體系的縱向整合，要將相關(guān)、相似的多門課程有機(jī)聯(lián)系，強(qiáng)化教學(xué)課程體系的一體化程度，拓寬學(xué)生的專業(yè)知識(shí)視野。以土木工程專業(yè)為例，在BIM建模過程中，需要用到土木工程概論、畫法幾何與