李牧　陳詩(shī)锜　劉純英　溫嘉俊　楊麗歡

摘要：土木工程專業(yè)的傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)彼此獨(dú)立，互不聯(lián)系，學(xué)生很難形成完整的知識(shí)體系。BIM理念為課程設(shè)計(jì)改革提供了新思路，圍繞同一模型來(lái)展開不同課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)，將土木工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行整合，從而解決連貫性問(wèn)題，有利于學(xué)生將學(xué)過(guò)的知識(shí)融會(huì)貫通。

關(guān)鍵詞：BIM；土木工程；課程設(shè)計(jì)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）31-0156-02

一、研究背景

1.土木工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)現(xiàn)狀。土木工程專業(yè)是一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓た茖I(yè)，要求畢業(yè)生掌握使用各種建筑材料修建土建工程時(shí)的生產(chǎn)活動(dòng)和相關(guān)工程技術(shù)，包括勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、維修、管理等，知識(shí)點(diǎn)繁雜，注重實(shí)踐，綜合性強(qiáng)。傳統(tǒng)教學(xué)模式在專業(yè)理論課結(jié)束后，會(huì)安排一個(gè)課程設(shè)計(jì)，讓學(xué)生去解決實(shí)際問(wèn)題，在這個(gè)過(guò)程中鞏固理論知識(shí)，提高應(yīng)用能力。這些課程設(shè)計(jì)選取案例時(shí)都是彼此獨(dú)立，互不聯(lián)系的[1]，僅考慮一門課的知識(shí)點(diǎn)是否能夠得到充分應(yīng)用，導(dǎo)致課程設(shè)計(jì)缺乏連貫性，學(xué)生很難形成完整的知識(shí)體系[2]。此外，由于課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排緊張，學(xué)生在接到任務(wù)書后，了解工程概況和識(shí)圖需要時(shí)間，遇到使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的情況，操作軟件翻模則又會(huì)占用很大一部分時(shí)間，而且傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)中存在一些反復(fù)機(jī)械的練習(xí)。這些情況會(huì)讓學(xué)生的精力在前期消耗較大，導(dǎo)致真正需要用到專業(yè)理論知識(shí)解決問(wèn)題時(shí)缺乏耐心。一般課程設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展完善，有固定的模式套路，這都是學(xué)生互相抄襲的便利條件?；㈩^蛇尾的抄襲使得有些學(xué)生做完了課程設(shè)計(jì)，仍然對(duì)專業(yè)知識(shí)沒有什么印象。

2.將BIM技術(shù)引入高等教育的現(xiàn)狀。20世紀(jì)90年代，美國(guó)喬治亞理工學(xué)院就開始研究BIM并提供了相關(guān)課程。截至2012年，美國(guó)將近103所高校開設(shè)了BIM課程[3]。相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家，國(guó)內(nèi)高校在BIM技術(shù)教育方面還處在探索階段，只有少數(shù)高校開設(shè)了BIM相關(guān)課程，且課程相對(duì)單一，以選修課為主[4]。這些BIM課程普遍局限于理論和個(gè)別軟件教學(xué)，缺乏實(shí)踐性和綜合性的應(yīng)用練習(xí)。由于BIM技術(shù)貫穿建設(shè)項(xiàng)目從概念設(shè)計(jì)、施工運(yùn)營(yíng)，直到拆除的全生命周期，僅僅在一門課程中應(yīng)用BIM，其優(yōu)勢(shì)得不到有效發(fā)揮，改革力度不大。比起碎片化的應(yīng)用，將BIM理念植入原有課程體系中更為重要[5]。

二、基于BIM技術(shù)將土木工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行整合

1.改革思路。BIM全生命周期管理的理念為課程設(shè)計(jì)改革提供了新思路，圍繞同一模型展開不同課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)，即利用BIM技術(shù)特點(diǎn)，將土木工程專業(yè)的課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行整合，就能夠解決連貫性問(wèn)題，有利于學(xué)生將學(xué)過(guò)的知識(shí)融會(huì)貫通。

2.改革實(shí)施方案。將BIM理念植入房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)、混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)、建設(shè)工程造價(jià)管理課程設(shè)計(jì)這幾個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在進(jìn)行房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)時(shí)使用Revit軟件進(jìn)行建模，然后采用該模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和造價(jià)計(jì)算。通過(guò)整合，節(jié)省教師布置課程設(shè)計(jì)和學(xué)生理解項(xiàng)目概況所花費(fèi)的時(shí)間，減少學(xué)生修改圖紙、手算工程量這類重復(fù)訓(xùn)練的次數(shù)，提高效率。經(jīng)過(guò)實(shí)踐和反饋，再將這一做法推廣到其他課程設(shè)計(jì)中。

三、改革的實(shí)踐情況

1.準(zhǔn)備工作。（1）優(yōu)化相關(guān)課程設(shè)置。學(xué)院開設(shè)了《建筑信息模型（BIM）》課程（16學(xué)時(shí)），并在《建設(shè)工程造價(jià)管理》課程教學(xué)中，劃出6個(gè)學(xué)時(shí)用于基于BIM的工程量計(jì)算及清單計(jì)價(jià)軟件上機(jī)訓(xùn)練。目前，兩個(gè)年級(jí)的學(xué)生已普遍具有BIM建模和造價(jià)軟件應(yīng)用基礎(chǔ)。（2）建立BIM技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。學(xué)院成立了BIM技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)成員由大二、大三對(duì)BIM技術(shù)有濃厚興趣的26名學(xué)生組成。BIM技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)每周開展兩次軟件培訓(xùn)活動(dòng)，大部分成員已經(jīng)拿到全國(guó)BIM技能等級(jí)考試一級(jí)建模師證書，由這些學(xué)生進(jìn)行第一輪教學(xué)實(shí)踐。（3）教師隊(duì)伍水平的提升。團(tuán)隊(duì)中的幾位教師已多次指導(dǎo)自己所負(fù)責(zé)的課程設(shè)計(jì)，經(jīng)驗(yàn)豐富，但對(duì)新技術(shù)不夠熟悉。在改革方案進(jìn)行實(shí)踐之前，幾位教師積極學(xué)習(xí)BIM技術(shù)，利用假期去企業(yè)實(shí)習(xí)，并在指導(dǎo)學(xué)生考證、競(jìng)賽的過(guò)程中教學(xué)相長(zhǎng)，完成自我能力的提升。

2.實(shí)踐過(guò)程。學(xué)生使用Autodesk Revit軟件進(jìn)行建筑、結(jié)構(gòu)建模，得到一個(gè)比較完整的建筑物模型，并通過(guò)Lumion進(jìn)行快速渲染，豐富可視化體驗(yàn)。隨后，使用廣聯(lián)達(dá)GFC插件，將模型導(dǎo)入廣聯(lián)達(dá)土建算量GCL軟件中進(jìn)行算量和套價(jià)，初步得到建筑物的造價(jià)。（1）BIM技術(shù)在房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用情況。大二學(xué)生專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備較少，工程經(jīng)驗(yàn)不多[6]，在初步設(shè)計(jì)階段直接用二維圖紙表達(dá)腦中想象的三維建筑物，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是很困難的。手繪或使用CAD軟件繪制的二維平面圖、立面圖、剖面圖經(jīng)常對(duì)應(yīng)不起來(lái)，反復(fù)改圖會(huì)增加學(xué)生的繪圖工作量，耗費(fèi)大量時(shí)間，沒有精力深入探討構(gòu)造細(xì)節(jié)。將BIM理念植入房屋建筑學(xué)課程設(shè)計(jì)后，學(xué)生初步設(shè)計(jì)時(shí)就采用Revit進(jìn)行建模，更加清楚地表達(dá)出自己的想法，并且提高效率，爭(zhēng)取更多的時(shí)間鞏固和深化房屋建筑學(xué)課程的知識(shí)點(diǎn)。在修改方案時(shí)，無(wú)須考慮改圖的工作量，設(shè)計(jì)過(guò)程更加認(rèn)真仔細(xì)，敢于否定方案中的不合理部分，重新推敲，課程設(shè)計(jì)質(zhì)量有所提高。（2）BIM技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用情況。由于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程知識(shí)點(diǎn)眾多，計(jì)算理論復(fù)雜，公式數(shù)量多，學(xué)生上完理論課之后通常無(wú)法明白知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系。而傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)模式相對(duì)固定，計(jì)算量大，學(xué)生普遍存在根據(jù)模板填數(shù)據(jù)或者直接抄襲的問(wèn)題。將BIM理念植入混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)后，使用已經(jīng)建好的模型，在Revit中新建工作集來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模，體驗(yàn)協(xié)同工作模式。由于每個(gè)學(xué)生的建筑模型不同，所以在進(jìn)行結(jié)構(gòu)建模時(shí)不存在既定模板，學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠針對(duì)自己的建筑模型進(jìn)行思考。為整個(gè)建筑物布置結(jié)構(gòu)構(gòu)件，有利于學(xué)生將離散化的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整理，了解其中存在的聯(lián)系。由于結(jié)構(gòu)模型在后續(xù)課程設(shè)計(jì)中將進(jìn)行算量和施工模擬，學(xué)生可以從成本、施工方案等方面，評(píng)判自己的設(shè)計(jì)是否經(jīng)濟(jì)、方便施工，從工程管理角度對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有更深入的了解，縮短理論與現(xiàn)實(shí)之間的差距，提前考慮未來(lái)工作中將會(huì)遇到的問(wèn)題。（3）BIM技術(shù)在建設(shè)工程造價(jià)管理課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用情況。在實(shí)際操作中，傳統(tǒng)建設(shè)工程造價(jià)管理課程設(shè)計(jì)工程量計(jì)算這部分占用時(shí)間最長(zhǎng)，在理論課程考試中一直分值較重，學(xué)生掌握情況較好。而閉卷考試無(wú)法完整考查套價(jià)部分，課程設(shè)計(jì)中很多學(xué)生也沒有時(shí)間去做，最后一抄了之。將BIM理念植入建設(shè)工程造價(jià)管理課程設(shè)計(jì)后，使用廣聯(lián)達(dá)GFC插件，把Revit模型導(dǎo)入廣聯(lián)達(dá)土建GCL算量軟件，無(wú)需二次建模，即可匯總出量，完成工程量清單中的算量任務(wù)，從而打破造價(jià)課程設(shè)計(jì)時(shí)間安排上的瓶頸，讓學(xué)生有充裕的時(shí)間研讀定額和規(guī)范，逐個(gè)分部分項(xiàng)工程去了解施工做法和人工、材料、機(jī)械價(jià)格情況，有利于學(xué)生將定額和規(guī)范吃透，將來(lái)可以熟練地運(yùn)用于工作中。模型導(dǎo)出過(guò)程中，為了提高構(gòu)件識(shí)別的準(zhǔn)確度，對(duì)Revit模型有一定的要求，這可以讓學(xué)生形成良好的建模習(xí)慣。

四、改革實(shí)踐效果

1.學(xué)生評(píng)價(jià)。學(xué)生普遍認(rèn)為使用自己設(shè)計(jì)的建筑物進(jìn)行課程設(shè)計(jì)更有興趣，從方案設(shè)計(jì)到模擬建造全過(guò)程體驗(yàn)，能帶來(lái)更多的成就感。一開始，按房屋建筑學(xué)的要求進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，到進(jìn)一步完善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各方面綜合考慮與修改，這個(gè)過(guò)程能讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)很多自身在設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題，讓他們對(duì)專業(yè)知識(shí)有了更多的了解和探索欲望。

2.教師評(píng)價(jià)。在指導(dǎo)學(xué)生的過(guò)程中，能夠感受到學(xué)生的積極性明顯提高。與傳統(tǒng)以二維圖紙為案例的課程設(shè)計(jì)相比較，學(xué)生把更多的精力放在應(yīng)用專業(yè)課知識(shí)點(diǎn)，減少許多簡(jiǎn)單機(jī)械的重復(fù)勞動(dòng)和互相抄襲的可能性。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上，以上三個(gè)課程設(shè)計(jì)的整合，只是將BIM技術(shù)融入專業(yè)課教學(xué)的第一步。通過(guò)實(shí)踐和總結(jié)，將經(jīng)驗(yàn)推廣到其他課程設(shè)計(jì)中去，并針對(duì)人才培養(yǎng)需求，對(duì)基礎(chǔ)課進(jìn)行改革，建成基礎(chǔ)課與應(yīng)用課組合而成的基于BIM技術(shù)的土木工程專業(yè)核心課程群，才是改革的最終目標(biāo)。

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