[摘" 要]BIM輕量化引擎一般指無須插件即可在手機或PC端瀏覽器打開的網(wǎng)頁平臺，用戶借助該平臺可以流暢地在瀏覽器中進行模型存儲與下載、查看模型、測量尺寸、剖切截面、漫游瀏覽等BIM輕量化應用。本文提出了借助BIM輕量化引擎，通過手機實現(xiàn)BIM應用，解決BIM技術(shù)融入專業(yè)課教學中軟硬件需求較高、學習難度較大等問題的建議，著重展示了BIM輕量化引擎在工程識圖類、建模繪圖類以及施工類專業(yè)課教學中的應用場景，為各高校在現(xiàn)有教學軟硬件條件下更好地培養(yǎng)BIM技術(shù)人才提供借鑒。

[關(guān)鍵詞]BIM" BIM輕量化引擎" 土建專業(yè)課程教學

陜西省職教學會課題，職業(yè)教育“1+X”制度下土建專業(yè)群建筑信息模型（BIM）人才培養(yǎng)研究，編號：2021SZXYB77。

引" 言

建筑信息模型（Building Information Modeling，簡稱BIM）被視為建筑工程領域繼CAD技術(shù)后的第二次革命。在不久的將來，掌握BIM技術(shù)將成為建筑行業(yè)從業(yè)人員的基本要求，擁有高水平的BIM職業(yè)技能，將構(gòu)成建筑行業(yè)從業(yè)人員的核心競爭力。在這樣的背景下，如何將BIM技術(shù)融入高校土建類相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)中，滿足行業(yè)與企業(yè)的需求，是亟待解決的問題。對此，國內(nèi)學者進行了有意義的探索。趙迪提出，BIM技術(shù)與高校專業(yè)課程對接時，應從對接程度、主要對接內(nèi)容、對接課程形式及組織形式等分析現(xiàn)設課程，將對接程度由低到高分為三級，從植入內(nèi)容、新增內(nèi)容、新增課程等形式進行對接，例如，“工程制圖與識圖”可以采用植入BIM識圖內(nèi)容的對接方式開展教學，“建筑構(gòu)造”可以采用植入3D模型內(nèi)容的對接方式開展教學，“建筑施工技術(shù)”可以采用植入施工工序、施工工藝、施工安全等BIM虛擬仿真內(nèi)容開展教學。張喆等提出，高職院?？山Y(jié)合專業(yè)特色，融合BIM“1+X”職業(yè)技能等級標準，將BIM技術(shù)滲入原有課程重新構(gòu)建課程。例如，將建筑工程制圖與識圖與建筑建模融合為工程識圖與建模課程，將施工組織設計與BIM技術(shù)應用結(jié)合為BIM施工組織設計課程等，使專業(yè)課程既能體現(xiàn)普適性，又與BIM職業(yè)技能標準的要求吻合。許福等分析了國內(nèi)26所本科院校BIM課程體系建設的情況，發(fā)現(xiàn)將BIM的授課內(nèi)容融入已經(jīng)開設的成熟的主干課程的植入式課程體系（例如將BIM導論植入土木工程概論課程，將BIM視圖融入畫法幾何課程，將BIM建模融入房屋建筑學課程），對原培養(yǎng)方案影響較小，學生理論和實訓結(jié)合，有利于提高BIM和專業(yè)理論綜合素質(zhì)，有利于學生的BIM能力與市場接軌。以上在土建類相關(guān)專業(yè)課程中植入BIM內(nèi)容或考慮以BIM作為輔助教學手段的相關(guān)研究，為土建類專業(yè)BIM人才培養(yǎng)提供了較好的借鑒和參考。

BIM技術(shù)融入高校土建類相關(guān)專業(yè)課程教學存在的問題

由綜述可知，將BIM技術(shù)融入原有專業(yè)課程構(gòu)建BIM植入式課程體系，是較為理想的BIM人才培養(yǎng)方式。然而受各方面條件制約，這種方式在實際操作時存在一定問題。

1.BIM技術(shù)的軟硬件需求高，現(xiàn)有教學條件無法支持

在原有專業(yè)課程中融入BIM技術(shù)不僅僅是授課內(nèi)容的變化，更重要的是授課環(huán)境的變化。以工程制圖與識圖課程為例，課程原先只需要具有投影儀的一般多媒體教室即可。若是要在課程中融入BIM建模內(nèi)容或利用BIM模型作為識圖的輔助教學手段，則需要裝有Revit軟件的高性能BIM機房才能滿足。近年來，國內(nèi)高校雖然針對BIM人才培養(yǎng)需要，加大了機房建設投入，新增了高性能BIM機房，但是面對將BIM技術(shù)植入原有課程后數(shù)倍新增的機房需求，往往無法支持。以筆者所在的陜西職業(yè)技術(shù)學院建筑工程學院為例，作為“國家示范性高等職業(yè)院校建設計劃”骨干高職院校以及中國特色高水平專業(yè)群建設單位，學院現(xiàn)有53個教學班，2017年起新建高性能BIM機房4個，共計200臺計算機。即使每周各BIM機房均滿負荷使用40課時，共計160課時，平均每個班級也僅能使用3課時，無法滿足1門以上課程植入BIM內(nèi)容的需求。

2.BIM技術(shù)學習難度高，教師進行BIM內(nèi)容植入的主動意愿不高

BIM是覆蓋建筑工程全生命期的多維數(shù)據(jù)信息模型、信息集成、協(xié)同工作及可視化操作等理論和技術(shù)的綜合體，它既不是某種單一軟件也不是某種單一技術(shù)所能代表的。在專業(yè)課程中融入BIM技術(shù)需要專業(yè)課教師對主流BIM軟件，例如Revit、Tekla、Bentley、Navisworks、GTJ、BIM5D等都要有基本了解，掌握基本功能，了解其在工程中的實際應用，以此發(fā)掘融入點進行課程重構(gòu)。然而專業(yè)BIM軟件功能一般比較復雜，學習難度大，較難快速掌握，這也是直至今日BIM技術(shù)都沒有像之前的CAD技術(shù)一樣迅速在行業(yè)中成為主流的原因之一，同時導致了大部分教師對BIM技術(shù)學習存在畏難情緒，對在專業(yè)課程中植入BIM內(nèi)容的主動意愿不高。以陜西職業(yè)技術(shù)學院建筑工程學院為例，目前學院共有土建類專業(yè)教師60人，其中學習并在課程中融入BIM技術(shù)的教師共8人，不足15%，且進行BIM技術(shù)植入的課程主要為工程制圖與CAD、工程造價軟件應用等軟件操作類課程。

BIM輕量化引擎簡介

由之前的分析可知，目前阻礙BIM技術(shù)融入高校專業(yè)課程教學的主要原因在于BIM技術(shù)對應的專業(yè)BIM軟件需要的軟硬件條件較高，學習難度較大。為使BIM技術(shù)得到更廣泛的使用，近年來市面上誕生了許多BIM輕量化產(chǎn)品，其中BIM輕量化引擎就是最具發(fā)展?jié)摿Φ囊活悺?/p>

從形式上看，BIM輕量化引擎是直接可以在手機或PC端瀏覽器打開的網(wǎng)頁平臺，代表性的有Autodesk公司的A360、廣聯(lián)達公司的BIMFACE和葛蘭岱爾公司的GL WebGL BIM Engine。BIM輕量化引擎以WebGL技術(shù)在網(wǎng)頁端渲染模型，將BIM模型最重要的展示操作（如視圖旋轉(zhuǎn)、視圖縮放、剖切、點選構(gòu)件、透明、著色、測量、漫游等）、BIM數(shù)據(jù)提取等功能進行封裝，簡化學習難度。以廣聯(lián)達公司的BIMFACE為例，該平臺以BIM模型及圖紙的輕量化解析與展示為基礎，結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS）、模型渲染與效果呈現(xiàn)、項目文檔管理等擴展功能，幫助用戶打造以建筑信息模型為核心的多元管理平臺。平臺登錄進入控制臺后的界面十分簡潔，常用功能均分布在左側(cè)選項欄，按照PC端常用的鼠標操作邏輯以及智能手機觸控邏輯，經(jīng)過10分鐘左右的學習，用戶即可流暢地在手機或PC端瀏覽器中進行模型存儲與下載、查看模型、測量尺寸、剖切截面、漫游瀏覽等多種操作。此外，BIM輕量化引擎最具發(fā)展?jié)摿Φ年P(guān)鍵是開放有豐富的二次開發(fā)接口，開發(fā)者可以基于這些接口進一步發(fā)揮模型的價值，開發(fā)諸如輕量化編輯、碰撞檢查、工程量分析等輕量化應用。利用BIM輕量化引擎，通過手機即可實現(xiàn)BIM應用，可以大幅度降低BIM技術(shù)融入專業(yè)課程教學的軟硬件要求和學習難度。

BIM輕量化引擎在土建專業(yè)課程教學中的應用

為驗證BIM輕量化引擎在土建專業(yè)課程教學中應用的可行性，筆者所在的BIM教學團隊與其他專業(yè)課教師合作，在不改變學院現(xiàn)有教學軟硬件的情況下，在識圖類、建模繪圖類、施工管理類以及頂崗實習課程進行了應用。

1.BIM輕量化引擎在識圖類課程的應用

以識圖類課程中學生普遍反映較難的平法識圖課程為例，該課程的主要教學目標在于讓學生理解和掌握混凝土結(jié)構(gòu)施工圖平面整體表示法（簡稱“平法”），使學生根據(jù)平法規(guī)則看懂結(jié)構(gòu)施工圖，正確理解設計意圖。在教學過程中發(fā)現(xiàn)，由于平法表示比較抽象，且規(guī)則較多，學生對平法圖集中的柱、梁、 板、基礎、樓梯等結(jié)構(gòu)構(gòu)件標準構(gòu)造詳圖的理解存在較大問題，不能準確理解圖紙所傳達的鋼筋構(gòu)造信息，且容易將不同構(gòu)件中的數(shù)字符號混淆。為了解決以上學生難以理解和掌握平法識圖的問題，有學者嘗試將BIM技術(shù)引入到平法識圖課程中，借助廣聯(lián)達BIM算量軟件創(chuàng)建鋼筋三維可視模型，輔助平法識圖教學，發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)的課堂講解相比較，不僅提升了學生的學習興趣，同時學生的平法知識測試成績也有了明顯的提升。但是以上課程改革需要安裝有相關(guān)BIM軟件的高性能機房支持。為此筆者所在教學團隊嘗試將BIM鋼筋模型上傳至廣聯(lián)達BIMFACE平臺，利用平臺自帶的轉(zhuǎn)換功能將其轉(zhuǎn)化為可直接在手機或PC端瀏覽器查看的BIM輕量化模型，這樣在不改變現(xiàn)有教學軟硬件的情況下，學生在普通教室中就可以用手機查看BIM輕量化模型，更好地理解和掌握平法識圖知識。圖1展示了學生借助BIM輕量化模型進行平法識圖課程學習的情景。

可以發(fā)現(xiàn)，通過BIM輕量化引擎自由觀察BIM模型，學生可以在模型中找到平法圖集中構(gòu)件的平法標注符號所對應的鋼筋，讓學生直觀地看到不同符號、數(shù)字所代表鋼筋不同的排布方式及規(guī)格參數(shù)，加深對知識的理解與掌握。同時，學生在觀察BIM模型的過程中也將BIM視圖操控、構(gòu)件選擇、構(gòu)件屬性、構(gòu)件過濾、明細表統(tǒng)計等BIM知識技能加以掌握。

利用同樣的方法，對于工程制圖與識圖、建筑構(gòu)造與識圖、建筑設備識圖等識圖類課程，教師均可以通過BIM輕量化引擎創(chuàng)建識圖練習圖紙所對應的BIM輕量化模型，作為重要的輔助教學資源。學生利用手機即可在線查看BIM輕量化模型，無須新增軟硬件設備，改變現(xiàn)有的授課環(huán)境，同時也可以增加課堂互動性與學習趣味性。

2.BIM輕量化引擎在建模繪圖類課程的應用

目前，在建模繪圖類課程的教學過程中，教師往往要進行繁瑣的課前資料準備。由于各建模繪圖類課程用到的模型及圖紙文件無法直接在手機端查看，教師需要耗費精力單獨制作PDF圖紙文件、三維效果圖片或視頻展示，以便于學生在線上學習平臺預習。同時，由于三維圖片及視頻展示的細節(jié)有限，課中練習時教師需反復向?qū)W生展示模型的各視圖及各構(gòu)件細節(jié)，教師工作量較大且無法解決所有學生的問題。

以上問題借助BIM輕量化引擎可以有效解決。目前BIM輕量化引擎支持解析包括RVT、RFA、DWG、3DS、OBJ、SKP、GTJ、SLDPRT等50多種常見工程圖紙和模型，教師可以在BIM建模、建筑CAD、工程造價軟件應用等建模繪圖類課程中借助BIM輕量化引擎實現(xiàn)更直觀有效的教學效果。教師通過BIM輕量化引擎將每次建?；蚶L圖任務的標準模型文件及圖紙文件轉(zhuǎn)換為可以用手機瀏覽器自由查看的BIM輕量化模型及圖紙，從而方便學生課前預習，以及在課中練習時進行比對，及時進行自我糾錯。依托BIM輕量化引擎學生可以利用手機瀏覽器從各個視角自由瀏覽BIM模型，利用目錄樹或過濾器控制特定構(gòu)件獨立顯示，放大觀察關(guān)鍵構(gòu)件的細節(jié)，點選查看各構(gòu)件的詳細技術(shù)信息，使學生更好地理解本節(jié)課要建模的BIM模型或繪制的圖紙，理解BIM可視化功能帶來的“所見即所得”效果對于建筑工程領域的革命性影響，達到更好的學習效果。

此外，在建模繪圖類課程教學中困擾授課教師較多的學生練習文件批閱效率低這一問題，也可以利用BIM輕量化引擎解決。在傳統(tǒng)的練習文件批閱過程中，教師需要將學生的練習文件從在線學習平臺或教學郵箱中逐個下載，并通過安裝有符合要求版本軟件的高性能計算機依次將練習文件打開查看，才能批閱。

借助BIM輕量化引擎，學生可以將完成的BIM模型文件或圖紙文件轉(zhuǎn)換為輕量化模型，并將輕量化模型分享鏈接作為答案提交至在線文檔，這樣教師利用手機或PC端瀏覽器即可打開分享鏈接，查看學生的練習成果并進行相應批改，如圖2所示。通過BIM輕量化引擎，教師不僅可以快速了解學生練習成果的整體完成效果，也可以精確查看練習成果中的構(gòu)件數(shù)量、構(gòu)件命名、構(gòu)件材質(zhì)、構(gòu)件扣減關(guān)系、圖層設置等細節(jié)，在保證批閱質(zhì)量的前提下，有效提升了批閱效率。

3.BIM輕量化引擎在施工管理類課程的應用

目前國內(nèi)學者將相關(guān)BIM技術(shù)引入施工組織與項目管理、建筑施工工藝、工程質(zhì)量與安全管理等施工管理類課程的主要形式是在課程引入相關(guān)BIM軟件，學生通過上機實操掌握相關(guān)BIM應用。例如引入斑馬夢龍軟件，學生通過軟件編制不同種類的施工進度計劃，根據(jù)實際需求進行工期優(yōu)化、資源優(yōu)化和成本優(yōu)化，并且更好地掌握施工組織與項目管理的基礎知識；引入BIM施工現(xiàn)場布置軟件，學生通過使用軟件，設計與創(chuàng)建不同施工階段的施工現(xiàn)場布置模型，在此過程中也能更好地掌握施工場地基本組成與布置相關(guān)規(guī)范；引入BIM5D軟件，學生通過該軟件整合多專業(yè)BIM模型，基于BIM模型實現(xiàn)施工策劃、技術(shù)管理、生產(chǎn)管理、商務管理等BIM應用。通過以上BIM 技術(shù)的應用，學生雖然身在課堂，卻能得到媲美親臨施工現(xiàn)場的體驗，能從信息數(shù)據(jù)分析中得出現(xiàn)場管理的相關(guān)結(jié)論，真正理解工程項目管理的本質(zhì)。然而以上BIM技術(shù)的植入對現(xiàn)有教學軟硬件的要求較高，因此筆者所在教學團隊嘗試在不改變現(xiàn)有教學軟硬件的情況下，依托BIM輕量化引擎，讓學生體驗相關(guān)BIM應用。

借助BIM輕量化引擎，教師將創(chuàng)建好的各階段BIM場地布置模型轉(zhuǎn)化為BIM輕量化模型分享給學生。這樣，學生可以在手機端瀏覽BIM施工場地布置模型，了解施工場地組成與布置規(guī)范；可以按設定路線進行漫游，分析施工現(xiàn)場存在的問題。教師將BIM輕量化模型與不同進度計劃關(guān)聯(lián)，學生可以在手機端查看不同進度計劃下的施工進度模擬，了解基于BIM模型的施工管理應用。

4.BIM輕量化引擎在頂崗實習課程的應用

頂崗實習是土建類專業(yè)人才培養(yǎng)的重要組成部分，是學生在完成全部校內(nèi)基礎課程和專業(yè)技能課程的學習之后，到專業(yè)對口的施工單位、造價咨詢單位、檢測單位、監(jiān)理單位等直接參與企業(yè)的生產(chǎn)過程，綜合運用本專業(yè)的知識和技能，完成一定的實習任務，并進一步獲得對本專業(yè)的認識，強化操作技能，學習企業(yè)管理，養(yǎng)成正確職業(yè)態(tài)度的一門綜合實踐教學課程。從統(tǒng)計結(jié)果來看，土建類專業(yè)學生前往頂崗實習最多的為一線施工單位。通過走訪調(diào)研發(fā)現(xiàn)，由于引入BIM技術(shù)需要前期的資金設備投入，同時現(xiàn)場施工人員信息化水平較低，大部分一線施工單位并未應用BIM技術(shù)開展精細化施工管理，與我國推進建筑行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、占領未來建筑業(yè)科技發(fā)展高地、打造“中國建造”核心品牌這一發(fā)展目標有著不小的差距。

為改變當下一線施工單位對BIM認識與理解不足、BIM技術(shù)應用程度不高的現(xiàn)狀，為培養(yǎng)可以為企業(yè)解決實際問題的BIM人才，筆者所在的教學團隊指導頂崗實習學生針對企業(yè)實際需要，在不改變企業(yè)現(xiàn)有軟硬件的前提下，借助BIM輕量化引擎，開展BIM應用。例如，針對企業(yè)進行施工場地布置規(guī)劃的需要，學生按照初步擬定的施工場地布置圖創(chuàng)建施工場地BIM輕量化模型，將其分享到技術(shù)負責人的手機。技術(shù)負責人通過手機進行施工現(xiàn)場漫游，直觀了解場地在安全、交通、材料機械二次運輸?shù)确矫娲嬖诘膯栴}，更有效地進行方案優(yōu)化。針對企業(yè)進行復雜鋼筋節(jié)點技術(shù)交底的需要，學生創(chuàng)建鋼筋節(jié)點的BIM輕量化模型，將其分享至施工人員的手機。施工人員通過手機查看鋼筋節(jié)點模型，可以直觀理解節(jié)點的鋼筋組成，更好地進行鋼筋綁扎與安裝。通過以上應用，學生和企業(yè)均加深了對BIM的理解，認識到BIM的價值。學生表現(xiàn)出對BIM技術(shù)進一步學習的興趣，企業(yè)表現(xiàn)出加強BIM應用投入的意愿。部分企業(yè)與筆者所在的學院簽署了BIM人才輸送協(xié)議，并安排企業(yè)員工前往學院參加BIM技能培訓。

結(jié)" 語

本文總結(jié)了當前BIM技術(shù)融入高校土建類相關(guān)專業(yè)課程教學存在的問題。在此基礎上，提出借助BIM輕量化引擎，通過手機實現(xiàn)BIM應用，解決BIM技術(shù)融入專業(yè)課教學中軟硬件需求較高、學習難度較高等問題的建議，著重展示了BIM輕量化引擎在工程識圖類、建模繪圖類、施工類專業(yè)課以及頂崗實習課程教學中的應用場景。借助BIM輕量化引擎，可以在不改變現(xiàn)有教學軟硬件的情況下在專業(yè)課教學中引入BIM技術(shù)，學生既能體驗與掌握BIM技術(shù)對于精細化施工管理的重要作用，也能加深對理論知識的掌握。除了以上應用場景可供借鑒，未來隨著技術(shù)完善，BIM輕量化引擎的功能將更加豐富，各高?？山Y(jié)合自身需求開發(fā)輕量化編輯、碰撞檢查、工程量分析等輕量化應用，借助BIM輕量化引擎將BIM技術(shù)融入更多的專業(yè)課教學，以更好地開展BIM技術(shù)人才培養(yǎng)。

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