導(dǎo)語(yǔ)：大工程觀土木工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】當(dāng)前高校土木工程本科專業(yè)面臨強(qiáng)烈的BIM開課需求。本文在調(diào)研國(guó)內(nèi)外BIM課程的基礎(chǔ)上，基于大工程觀論證了面向建筑全生命期BIM技術(shù)應(yīng)用的課程目標(biāo)，討論了課程內(nèi)容和教學(xué)方法，并通過課程實(shí)踐檢驗(yàn)了BIM課程設(shè)計(jì)的教學(xué)效果。本文成果為高校土木工程本科專業(yè)開設(shè)BIM課程提供了重要參考。

【關(guān)鍵詞】BIM課；程設(shè)計(jì)；大工程觀；建筑全生命期；綜合應(yīng)用

當(dāng)前，建筑業(yè)對(duì)BIM技術(shù)人才的需求強(qiáng)烈，高校土木工程本科專業(yè)迫切需要開設(shè)BIM課程。然而，我國(guó)高校土木工程本科專業(yè)主要將BIM技術(shù)融入現(xiàn)有課程中，專門開設(shè)BIM課程的高校非常有限。而在BIM技術(shù)起源的美國(guó)，高校往往都開設(shè)了專門的BIM課程，以培養(yǎng)學(xué)生全局的BIM知識(shí)體系和技術(shù)視角。我國(guó)土木工程本科專業(yè)應(yīng)如何開設(shè)BIM課程成為了一個(gè)重要問題。本文在調(diào)研國(guó)內(nèi)外BIM課程的基礎(chǔ)上，基于大工程觀開展了高校土木工程本科專業(yè)BIM課程設(shè)計(jì)的研究。

一、BIM課程開設(shè)背景

BIM是英文BuildingInformationModeling的縮寫，國(guó)內(nèi)一般稱之為建筑信息模型。BIM技術(shù)是區(qū)別于傳統(tǒng)以CAD為基礎(chǔ)的建筑設(shè)計(jì)的新方法，帶動(dòng)了建筑行業(yè)的信息技術(shù)革命，在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等建筑全生命期內(nèi)都得到了快速發(fā)展。因此，國(guó)務(wù)院辦公廳2017年19號(hào)文印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見》［1］，指出“加快推進(jìn)建筑信息模型（BIM）技術(shù)在規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)全過程的集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)項(xiàng)目全生命周期數(shù)據(jù)共享和信息化管理，為項(xiàng)目方案優(yōu)化和科學(xué)決策提供依據(jù)，促進(jìn)建筑業(yè)提質(zhì)增效。”隨著BIM技術(shù)的推廣，BIM人才需求也日益強(qiáng)烈。然而，全國(guó)高校土木工程本科專業(yè)普遍缺乏BIM課程。在2018年全國(guó)兩會(huì)上，全國(guó)政協(xié)委員王美華［2］就指出高校在培養(yǎng)BIM人才方面存在“缺位”，并提出高校土木專業(yè)增加“BIM技術(shù)”課程的提案。因此，亟待開展BIM課程建設(shè)的相關(guān)研究。當(dāng)前我國(guó)高校土木類本科專業(yè)主要將BIM技術(shù)融入現(xiàn)有課程中，獨(dú)立、專門開設(shè)BIM課程的高校非常有限。經(jīng)調(diào)研，BIM技術(shù)一般被融合在CAD、工程項(xiàng)目管理、房屋建筑學(xué)、施工組織、工程概預(yù)算等課程中。［3］然而，這種融合的BIM教學(xué)方式難以讓學(xué)生對(duì)BIM技術(shù)有系統(tǒng)、全面的學(xué)習(xí)，不利于培養(yǎng)BIM人才。而在BIM技術(shù)起源的美國(guó)，高校往往都開設(shè)了專門的BIM課程［4］，如斯坦福大學(xué)的“BuildingInformationModeling”、南加州大學(xué)的“BIMandIntegratedPractices”等。然而，國(guó)內(nèi)在專門的BIM課程方面起步較晚。目前，僅有清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、北京科技大學(xué)等少量高校開設(shè)了專門的BIM課程，而且關(guān)于BIM課程建設(shè)的研究也非常有限。［5］本文在調(diào)研國(guó)內(nèi)外BIM課程的基礎(chǔ)上，基于大工程觀論證了面向建筑全生命期BIM技術(shù)應(yīng)用的課程目標(biāo)，討論了課程內(nèi)容和教學(xué)方法，并通過課程實(shí)踐檢驗(yàn)了課程設(shè)計(jì)的效果，為高校土木工程本科專業(yè)開設(shè)BIM課程提供重要參考。

二、基于大工程觀的教學(xué)目標(biāo)

1994年，麻省理工學(xué)院工學(xué)院院長(zhǎng)喬爾·莫西斯在《大工程觀與工程集成教育》的學(xué)院發(fā)展規(guī)劃中提出了大工程觀的概念：“大工程觀是與研究導(dǎo)向的工程科學(xué)觀相對(duì)立的，更加重視工程實(shí)際以及工程教育本身的系統(tǒng)性和完整性”。［6］大工程要建立全局的、聯(lián)系的、系統(tǒng)的工程視角和知識(shí)體系，不能割裂地看待整個(gè)工程項(xiàng)目。BIM技術(shù)本身就是與工程整體密切相關(guān)的，貫穿了建筑全生命期。因此，學(xué)習(xí)BIM技術(shù)應(yīng)基于大工程觀，而不能孤立地限定在特定的工程應(yīng)用上。悉地國(guó)際設(shè)計(jì)有限公司CCDI的過俊副總監(jiān)在借鑒美國(guó)bSa（buildingSMARTalliance）［7］對(duì)美國(guó)建筑工程行業(yè)BIM應(yīng)用分類的基礎(chǔ)上，整理和歸納了目前中國(guó)建筑工程行業(yè)BIM在建筑全生命期中的20種典型應(yīng)用，如圖1所示。可以看出，BIM技術(shù)的很多典型應(yīng)用并不是固定在某一個(gè)建筑生命期階段，而是跨越多個(gè)生命期階段，甚至貫穿整個(gè)生命期。因此，如果在BIM教學(xué)上，不能樹立面向建筑全生命期BIM技術(shù)應(yīng)用的大工程觀，那么將難以很好地適應(yīng)實(shí)際工程的系統(tǒng)性需求。而且，如前所述，很多高校采用將BIM技術(shù)融入其他課程的方式開展BIM技術(shù)人才培養(yǎng)，但這種分散融入式教學(xué)會(huì)導(dǎo)致知識(shí)零碎、視角局限、BIM知識(shí)體系和技術(shù)應(yīng)用不全面等問題，不利于形成BIM技術(shù)的大工程觀。正如前述國(guó)務(wù)院2017年19號(hào)文中所述“推進(jìn)建筑信息模型（BIM）技術(shù)在規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)全過程的集成應(yīng)用”，因此，BIM高級(jí)人才應(yīng)該有建筑全生命期的技術(shù)視野，BIM課程的培養(yǎng)目標(biāo)也應(yīng)該覆蓋建筑全生命期。另一方面，BIM技術(shù)的大工程觀不僅僅體現(xiàn)在貫穿建筑全生命期，也應(yīng)該體現(xiàn)在面向工程的綜合應(yīng)用技術(shù)體系，因此，BIM教學(xué)不能局限在特定技術(shù)上。當(dāng)前，學(xué)生在無專門BIM課程情況下主要通過購(gòu)買教材自學(xué)或報(bào)名商業(yè)網(wǎng)課學(xué)習(xí)。然而，絕大部分BIM教材和網(wǎng)課教的都是BIM建模實(shí)用技術(shù)。建模技術(shù)雖然重要，但過多集中在建模上就會(huì)讓學(xué)生認(rèn)為BIM等于建模，這就遠(yuǎn)遠(yuǎn)降低了BIM的價(jià)值。BIM的價(jià)值并不是模型，而是模型承載的信息和廣闊信息應(yīng)用。而且，建模等實(shí)用技術(shù)的深度和創(chuàng)新度很低，這就導(dǎo)致了這些技術(shù)隨著逐漸普及就會(huì)越發(fā)廉價(jià)。例如，在一些電商平臺(tái)上，6000萬個(gè)BIM構(gòu)件庫(kù)售價(jià)僅2．9人民幣，一個(gè)構(gòu)件BIM建模費(fèi)用遠(yuǎn)低于1分錢。因此，對(duì)于土木工程本科生而言，BIM課程的教學(xué)目標(biāo)不應(yīng)該局限在實(shí)用技術(shù)上，而應(yīng)構(gòu)建學(xué)生基于BIM的信息化理念，培養(yǎng)綜合應(yīng)用BIM技術(shù)解決土木工程問題的能力。綜上所述，基于大工程觀的理念，BIM課程的教學(xué)目標(biāo)應(yīng)該為面向建筑全生命期，建立學(xué)生基于BIM的信息化理念，通過講授BIM的知識(shí)和實(shí)用技術(shù)，培養(yǎng)綜合應(yīng)用BIM技術(shù)解決土木工程問題的能力。

三、課程內(nèi)容與教學(xué)方法

首先，根據(jù)前述教學(xué)目標(biāo)，BIM課程應(yīng)該面向建筑全生命期，這就意味著BIM課程應(yīng)該涉及規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)等不同階段的內(nèi)容。因此，BIM教學(xué)內(nèi)容較多。為了保證系統(tǒng)、深入的教學(xué)效果，BIM課程的課時(shí)不能過短，本文建議BIM課程至少為32學(xué)時(shí)。另外，考慮到土木工程相關(guān)的BIM技術(shù)在規(guī)劃和勘察階段的應(yīng)用較少，而在設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段較多，因此，如果課時(shí)有限，可以面向設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)三個(gè)階段的BIM知識(shí)和實(shí)用技術(shù)為主。其次，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，BIM課程還應(yīng)該建立學(xué)生基于BIM的信息化理念。因此，BIM課程一方面需要包括BIM概念、應(yīng)用現(xiàn)狀與標(biāo)準(zhǔn)、主流平臺(tái)等基本概念性內(nèi)容，讓學(xué)生對(duì)BIM有一個(gè)全局認(rèn)識(shí)，形成BIM技術(shù)大工程觀；另一方面也需要包括BIM工程典用案例、創(chuàng)新技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)等內(nèi)容，讓學(xué)生不僅僅是學(xué)習(xí)BIM知識(shí)，更是要建立信息化理念，進(jìn)而通過以BIM為主的信息化思路解決實(shí)際工程問題。這也體現(xiàn)了大工程觀中服務(wù)工程實(shí)際的思想。最后，BIM課程還需要通過講授BIM的知識(shí)和實(shí)用技術(shù)，培養(yǎng)綜合應(yīng)用BIM技術(shù)解決土木工程問題的能力。這就要求BIM課程在內(nèi)容設(shè)置上要兼顧知識(shí)與技術(shù)實(shí)操。具體而言，由于BIM技術(shù)大量依賴軟件，因此，除了講授內(nèi)容，也需要安排上機(jī)時(shí)間，讓學(xué)生在理解知識(shí)的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)BIM軟件及其操作技能，比如BIM建模、施工過程模擬、模型轉(zhuǎn)換等。而且，要培養(yǎng)綜合應(yīng)用BIM技術(shù)解決土木工程問題的能力，就需要設(shè)置課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，鍛煉學(xué)生利用課程所學(xué)的多種BIM技術(shù)解決課程設(shè)計(jì)實(shí)際問題的能力。該課程設(shè)計(jì)也應(yīng)是教學(xué)內(nèi)容的一個(gè)重要組成部分。以一個(gè)32學(xué)時(shí)的BIM課程為例，本文建議了對(duì)應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配情況，如下表1所示：在教學(xué)方法上，要充分考慮大工程觀中的服務(wù)實(shí)際工程和整體性理念。一方面，BIM技術(shù)本身就是為了提升工程的效率和質(zhì)量而產(chǎn)生，具有很強(qiáng)的實(shí)操性，因此，在教學(xué)中一定要充分重視技術(shù)實(shí)操。具體而言，應(yīng)以課堂講授和上機(jī)訓(xùn)練為主的方式開展教學(xué)。講授需要和上機(jī)實(shí)踐相結(jié)合，一講一練有序開展，并引進(jìn)實(shí)際工程案例教學(xué)，拓展學(xué)生工程視野，引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)工程實(shí)際問題有目的地學(xué)習(xí)BIM技術(shù)。另一方面，BIM教學(xué)也要培養(yǎng)學(xué)生BIM技術(shù)的整體應(yīng)用能力，以充分適合工程靈活多變的實(shí)際需求。具體而言，應(yīng)利用課程設(shè)計(jì)使同學(xué)可以將所學(xué)的BIM知識(shí)和技術(shù)進(jìn)行整體應(yīng)用。這有助于提升學(xué)生BIM技術(shù)綜合應(yīng)用能力。而且，應(yīng)該利用課堂機(jī)會(huì)，對(duì)學(xué)生課程設(shè)計(jì)作品進(jìn)行充分的點(diǎn)評(píng)，以讓學(xué)生了解自身不足和優(yōu)勢(shì)，更有針對(duì)性地提升BIM整體應(yīng)用能力，并有助于形成BIM技術(shù)應(yīng)用的大工程觀。

四、教學(xué)實(shí)踐效果

依照本文基于大工程觀的課程設(shè)計(jì)，開展了一個(gè)學(xué)期32學(xué)時(shí)的土木工程本科專業(yè)BIM課程教學(xué)實(shí)踐。該課程共有61人，全部為土木工程本科專業(yè)大三第二學(xué)期的學(xué)生。這些學(xué)生已經(jīng)完成了土木工程大部分專業(yè)課的學(xué)習(xí)，具有良好的專業(yè)基礎(chǔ)。在教學(xué)過程中，向?qū)W生講授了面向建筑全生命期的BIM技術(shù)知識(shí)體系，并且通過上機(jī)練習(xí)等方式讓學(xué)生學(xué)習(xí)建筑全生命期不同階段的主流BIM技術(shù)。因此，學(xué)生在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)前，已經(jīng)構(gòu)建了面向建筑全生命期的BIM技術(shù)大工程觀。在課程設(shè)計(jì)選題方面，提供了多個(gè)類別題目，見表2，讓學(xué)生根據(jù)類別自主選題?？紤]到學(xué)期末學(xué)生課程較重，本課程允許學(xué)生分組開展設(shè)計(jì)，并且可以只選擇一個(gè)類別。在實(shí)際上，學(xué)生已經(jīng)樹立了BIM技術(shù)應(yīng)用的大工程觀，單一類別的課程設(shè)計(jì)無法滿足大部分學(xué)生對(duì)BIM技術(shù)整體應(yīng)用能力提升的渴望。結(jié)果61名同學(xué)共形成了26個(gè)小組，其中21個(gè)小組都提交了綜合類別的課程設(shè)計(jì)，具體分類情況見圖2。可以看出，大部分同學(xué)都進(jìn)行了二、三個(gè)類別綜合的設(shè)計(jì)作品，甚至有1個(gè)小組提交四個(gè)類別綜合的作品。這充分顯示出學(xué)生建立了BIM技術(shù)大工程觀后擁有了自主開展BIM技術(shù)整體應(yīng)用的內(nèi)在動(dòng)力。

五、結(jié)論

本文基于大工程觀開展了高校土木工程本科專業(yè)BIM課程設(shè)計(jì)，論證了課程目標(biāo)，給出了具體的課程內(nèi)容和教學(xué)方法，為滿足當(dāng)前BIM課程開設(shè)的強(qiáng)烈需求提供了重要的參考內(nèi)容。另一方面，本課程設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)踐也表明樹立BIM技術(shù)的大工程觀有助于激發(fā)學(xué)生自主開展BIM技術(shù)整體應(yīng)用的內(nèi)在動(dòng)力，這將有利于BIM技術(shù)綜合人才的培養(yǎng)，也更符合工程應(yīng)用的實(shí)際需求。在教育部新工科建設(shè)的背景下，一些土木工程院校新開設(shè)了“智能建造”本科專業(yè)，更加強(qiáng)調(diào)信息技術(shù)對(duì)土木工程的促進(jìn)作用。其中，BIM作為土木工程信息化的核心技術(shù)，BIM課程也必然會(huì)成為“智能建造”的核心課程。因此，本文基于大工程觀的BIM課程設(shè)計(jì)也會(huì)為“智能建造”新工科建設(shè)提供支持。

作者：許鎮(zhèn) 郝新田 靳偉