浅谈高校土木类专业的BIM教学体系的设置与改革

朱红光 尹地仙 易 成 庞 森 杨 瀚

（中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院 北京 100083）

0 引言

建筑信息模型（Building Information Modeling），简称BIM技术，是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具，其核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术构建完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库，从而为工程项目的相关利益方提供了一个信息交换和共享的平台。在此平台上各方人员可以协同工作，进行相应的数字化设计、计算、分析和模拟试验等等，有效地提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展。2003年原住建部首次将BIM写入“十五”科技攻关项目建议书，2011年又在《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》文件中将BIM技术设定为行业“十二五”信息化发展重点，2013年中国建筑标准研究院与多家国内甲级设计院联合编撰并出台了《建筑信息模型技术试用规范》，到目前各地方政府都出台了相应的BIM技术标准规范，并推进BIM在智能化方面的应用比如BIM自动审图等。BIM作为一种新型理念发展到今天，是一系列软件的有机集成，包括建筑设计，绿色建筑分析，结构设计，设备设计，三维算量与清单计价，项目管理和建筑工程VR仿真系统等。而当前BIM领域人才短缺成为了阻碍其快速发展的桎梏。为了适应国家新形势，新战略下的土建人才培养的需要，土建行业需形成“设计公司—施工单位—高校”三方联动，共同推进BIM技术的应用与发展。而作为高校，积极探索与改进BIM教学体系和培养模式成为当下的重点。

1 国内外BIM教学与应用发展现状

BIM概念源自美国，由Autodesk公司于2002年提出，之后迅速发展。而对于BIM的教学，国外大学甚至在BIM软件产生之前就已经开设了相关课程，分不同阶段设置教学目标，如：本科第一年学习分析图纸，理解基于BIM的规范和术语；第二年开始进行建模实操，包括建筑模型与施工方法、材料与设备的实操；第三年开设选修课深化学习利用BIM软件进行计价与项目管理。与此同时，设立BIM方向的硕士，博士培养计划，创办BIM竞赛，在单独的BIM课程基础上再与建筑设计，结构设计工程管理等专业相关课程结合起来，使得BIM理念得以在学生中贯穿与熟练掌握。

国内高校BIM教学也有了一定的发展。如同济大学，哈尔滨工业大学，武汉大学，重庆大学等985高校已经开设《建筑信息概论》、《BIM原理与应用课程》等课程，有的为必修课，有的为选修课，很大部分都集中开设在低年级或集中开设在高年级。另外，诸如清华大学，上海交通大学，武汉大学，深圳大学等高校先后成立了BIM研究中心，进行系统化地研究、二次开发与教学。

相对于国外，国内BIM的发展呈现出一定滞后性，主要体现在以下几点：

（1）BIM技术是近年来出现的新事物，多数高校教师其自身并未接受相关的教育。并且由于没有相关的应用实践或研究课题，高校教师普遍对于BIM技术的了解较少，缺乏对BIM技术重要性的认识；

（2）缺乏有效的管理机制来引导专业教师在教学方面要结合本专业的新技术、新发展，并投入精力和时间来更新或完成一套新的实践教学体系的建设工作。“更多的高校对教师教学工作缺乏相对公平、有效的评价体系，亦缺乏足以支持教学工作高效开展的奖励制度，一定程度上抑制了高校教师在提高教学水平与质量上的积极性”。没有BIM相关的科研效益，而单纯的开展BIM教学又得不到回报，自然没有动力去将现有的平面CAD教学更新到BIM层次；

（3）国外BIM软件有Revit，Navisworks，Tekla，Bentlay系列，ArchiCAD系列软件，而国内可供选择的只有广联达，盈建科，斯维尔，鲁班等等，国内的软件公司在通用性方法还缺乏核心技术。加之引进软件和软件所需配置的电脑费用高昂，国内高校教学只能有选择性投入；

（4）BIM与传统CAD建模的思维有着本质的区别，一个基于空间，而一个依附于平面。这就导致先接触并且很熟练CAD的工作者在重新认识BIM的时候思维不易转换，从而对此产生抵触，少了这些使用者的推动，BIM发展自然要放缓。

2 对高校BIM教学模式的探索与建议——进行“短学时-长周期”、多手段相结合的BIM教学模式

传统上人们用2D的方式来表达3D的建筑物；而BIM则是从2D到nD的表达模式。比如，完善的建筑设计一般采用3D，当项目复杂性的加大，如规模的增大以及建筑系统数量和复杂性的增加等，此时就会出现缩短工期的要求（4D）；控制造价的压力（5D）等等，因此，BIM技术的合理有效应用与实践远比简单的掌握操作技巧重要。BIM技术是建筑行业一项重大的改革，可以为学生今后的工作积累技术基础，提升竞争力，通过合理的设置BIM的课程及实践来掌握BIM技术和相关软件的操作应用对于土建类的本科生非常必要。

对于采用宽口径的培养模式的工科教学，四年的时间要学习的通识基础知识与专业知识是比较多的，这就要求我们在新引进BIM课程的时候要采用多手段的方式“融入式”教学，这样不会打乱教学计划，使得每学期的教学课程得到合理安排，既给老师减压，又给学生减负。

（1）早期介入普及BIM理念和技术知识，提高学生对BIM重要性的认识和学习兴趣。

具体来说，可以在本科一年级阶段的“专业导论”中增设2学时左右 BIM 章节。由于学生在这个学年基本不会学习到专业知识，所以只教授BIM理念，启发学生学习BIM的兴趣，学生可以课后通过在线学习比如微课等继续加强了解。

在低年级阶段还可以结合实习来进一步提升学生对BIM的认识，比如在一年级的认识实习环节，高校应该聘请知名的BIM专家或者著名设计院、施工单位，特别是本专业主要就业方向上相关单位的BIM工程师，为本科生开展BIM知识讲座，探讨BIM在实际工程中的应用，让学生意识到BIM对其就业乃至以后工作的重要影响，进一步激发学生学习BIM的热情。

（2）以短学时-长周期模式、结合现有课程体系合理的设置BIM教学内容与实践学时，提高学生的BIM应用能力。

二年级阶段，一般高校均开设CAD制图课程，可以通过调整教学内容，将原来主讲CAD操作的学时换成用前半阶段讲CAD和天正CAD，后半阶段讲解主要BIM软件-Revit的“族”应用与参数化建模。这样有明显的好处，学完CAD后学生很容易理解Revit里面建筑样板的建模思路，只需课后布置一些小的建模任务学生便可学会如何利用Revit建立建筑模型；但是“族”与参数化却是Revit独有且精髓的部分，需要重点讲解。

对于土木工程专业的BIM教学，老师除准备课堂授课外，还可以录制相应的在线学习资料，比如《建筑信息模型理论与应用》的微课等，里面应有很详细的理论介绍、操作流程与应用举例。微课的好处在于每段视频很短，其教学内容可以随着技术的发展随时更新，能很好的适用于BIM技术这种更新换代很快的课程教学。但是微课录制需要老师将知识点进行合理拆分，详略得当，要完成整个课程微课需要很长的时间。它能在很长的教学周期内对教学计划的完成提供巨大的帮助，便于课后学习或掌握到不同阶段的同学回顾或继续深入学习。当然，与之相应的课后练习与结课考核环节也应该侧重于Revit应用。

三年级阶段，学生陆续完成了专业课的学习，对本科生阶段的专业知识初步形成体系，这时在学习《房屋建筑学》后可以鼓励他们用BIM软件完成课程设计，学习《土木工程施工》过程中教师同样可以增加4-6学时讲解Navisworks施工模拟与动画漫游，讲解过程中可以让学生同步进行操作，同时增强了课堂的趣味性。最后，在四年级毕业设计阶段，教师可以出一些与BIM相关的选题让学生选择，以此来检验学生的学习成果以及教师的教学质量。比如在中国矿业大学（北京）土木专业的毕业设计中，每年的选题有40%以上均设置了BIM相关的专题或者内容要求；本科生创新训练选题中，与BIM相关的选题也能达到30%以上。

3 结语

BIM是实现建筑业数字化、智能化的关键技术，其自身目前处于飞速发展和完善的过程中。它可以将建筑设计、施工管理及运营等整个生命周期很好的整合起来，便于处于不同阶段的相关人员从项目一开始就参与进来，极大的促进建筑业的节约增效。作为土建专业新一代的大学生，掌握BIM技术非常必要。应该看到，BIM在高校土建专业的教学实践中得到了一定的应用，但是仍需进行大量的改革和探索以推动BIM技术在教学中更好的发展，助力于教学质量的提升和学生能力的培养。

致谢：

本文得到北京市教委及中国矿业大学（北京）课程建设项目的资助，在此深表感谢。