BIM(BuildingInformationModeling)技术利用数字化手段(即各种专业BIM建模软件),建立集成土木工程项目各项信息数据的建筑数据化､信息化模型,即建筑信息模型,并在工程项目全生命周期(策划､运行和维护)中进行共享和传递,为工程各建设主体(设计､施工､运营等)提供工作协同,从而帮助工程师正确､高效地理解处理各种建筑信息,实现提高工效､降低成本和减小工期等目标｡随着国家大力推进国民经济和社会信息化战略举措的深入推进,作为国民经济信息化基础之一的建筑业信息化必将获得巨大发展,而建筑业信息化的重要内容之一即BIM技术的推广应用,将极大促进建筑领域技术和管理水平的提高,转变建筑业发展方式,推动建筑业跨越式发展｡

近年来,建筑信息模型(BIM)技术受到党中央､国务院及各级政府的高度重视｡住房城乡建设部陆续发布了《2011—2015年建筑业信息化发展纲要》[1]､《2016—2020年建筑业信息化发展纲要》[2],指导推动建筑企业信息化建设,不断提高信息技术应用水平｡

2020年7月3日,《住房和城乡建设部等部门关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》[3],提出:加快推动新一代信息技术与建筑工业化技术协同发展,在建造全过程加大建筑信息模型(BIM)､互联网､物联网､大数据､云计算､移动通信､人工智能和区块链等新技术的集成与创新应用｡2020年8月28日,《住房和城乡建设部等部门关于加快新型建筑工业化发展的若干意见》[4]｡意见提出:大力推广建筑信息模型(BIM)技术｡加快推进BIM技术在新型建筑工业化全寿命期的一体化集成应用｡

可以预见,BIM技术由于具有促进可视化设计管理及多专业协同设计,有利于推动数字建造､智能建造与精细化施工,适应建筑业工业化､信息化､智能化和绿色化发展等诸多优势,已经成为建筑业转型升级､提质增效的重要技术依托,发展前景广阔,BIM技术人才需求也必将呈现前所未有的爆发式增长[5-6]｡

然而,随着BIM技术及其应用的不断发展扩大,BIM技术人才的短缺已成为制约其应用发展的瓶颈之一｡而高校由于自身科学研究优势与积累往往侧重于传统土木工程技术领域,缺乏BIM技术人才培养所需的专业师资､教材教具､工程案例､匹配的教学方法手段和软硬件平台等资源,导致当前众多高校BIM技术人才培养多呈现课程单一､未成体系等特点,无法满足实际BIM技术人才知识体系培养要求[5-6]｡因此,开展新工科背景下的BIM技术课程群建设研究与实践意义显著｡

一、课程群建设目标

课程群教学对象为土木工程本科专业学生,根据土木工程专业人才培养目标及课程群所支撑的毕业能力要求内容“能适应区域建筑业工业化､信息化及维护更新等发展需求”,同时结合住房城乡建设部近10年发布的全国建筑业信息化发展纲要内容,将建筑信息化的重要举措———建筑信息模型(BIM)技术作为东莞理工学院(以下简称“我校”)土木工程专业人才培养的重要内容｡基于此确定了课程群建设总体目标为通过课程群系统的理论课程与实践课程教学,使学生系统了解BIM技术研究和应用的现状与发展趋势,掌握BIM土建建模的方法与流程,以及BIM技术在项目设计､施工和运维中的管理应用,具体如下｡

(一)知识与能力目标

帮助学生了解BIM技术的研究与应用的基本知识,明晰建筑业信息化的发展前景和重要性;掌握BIM基础建模软件的基本操作,具备应用Revit软件进行BIM土建建模的基本能力,掌握BIM在项目设计阶段的应用及优化设计要点;掌握BIM在设计阶段､施工阶段和运维管理阶段的应用及BIM在项目管理中的协同,熟悉项目管理相关软件及基础操作｡

(二)素质目标

培养学生的工匠精神､工程伦理意识､标准规范意识,自学意识与自学能力;理解土木工程师应具备的职业道德与责任使命感｡

二、课程群体系建设———构建“设计建模—管理应用—实践实训”的循序渐进课程群体系

按照上述课程群目标要求,BIM技术课程群课程体系如图1所示｡

图1BIM技术课程群课程体系

(一)BIM技术概论

知识与能力目标:了解BIM的基本概念和相关技术知识;掌握BIM在建筑行业的应用价值和应用流程;了解建筑工程领域主流的BIM软件和工具;掌握BIM在工程应用的设计流程;初步认识主流BIM软件的使用方法｡

课程内容:BIM技术概述､BIM技术特点､BIM软件介绍､BIM项目应用介绍和BIM市场发展等｡

课程考核:综合成绩=3次课程思政作业×10%+2次理论作业×30%+期末考核论文×60%;主要考核学生对于BIM技术体系的构成及工程应用,常见软件的类别､功能及应用等内容的认识和了解｡

(二)BIM建模应用技术

知识与能力目标:了解BIM技术在建筑设计领域的优势;能运用Revit基础建模软件创建地形､标高､轴网､墙､柱､梁､楼板､门窗､屋顶､洞口､幕墙和楼梯等构件的建筑实体模型;掌握Revit房间､面积和门窗等明细表的提取;了解Revit族的建立｡

课程内容:Revit软件的安装､操作界面､建模流程;图元基本操作;项目信息设置､构件类型属性､结构类型参数设置;标高与轴网的绘制､标高的参数设置及工具应用;建筑条形基础/独立基础的建模､杯型独立基础/桩-承台基础/扩大台阶基础族的创建;结构柱的建模､异形结构柱族的创建;墙体､楼板的基础操作方法､复杂墙体的制作与原理;Revit窗/幕墙的建模､万能窗族的创建楼梯､屋顶的基础操作方法､楼梯参数及Revit楼梯工具的应用;坡屋顶与老虎窗建模､常见的三种老虎窗的创建;正交/透视三维视图创建､视图范围控制;房间面积､布图与打印的基础操作､面积标记参数设置;材质标记､房间标记､尺寸标记､材质标记参数设置;构件明细表制作､明细表的参数设置;Revit辅助建筑设计内容｡

课程考核:综合成绩=3次课程思政作业×10%+3次上机实操作业×40%+期末课程设计×50%;主要考核学生应用Revit软件建立房屋土建BIM模型的能力｡

(三)BIM应用与项目管理

知识与能力目标:了解项目管理的基础知识;熟悉BIM理论知识及BIM在建筑业的应用前景､应用价值和应用流程;熟悉BIM在项目管理中的应用与策划;掌握BIM在设计阶段､施工阶段和运维管理阶段的应用及BIM在项目管理中的协同;熟悉项目管理相关软件Revit､Navisworks与广联达BIM5D及基础操作;掌握Revit明细表提取､三维场地及漫游动画制作等;熟悉Navisworks漫游､动画､碰撞检查及4D施工模拟,熟悉广联达BIM5D施工进度模拟､施工工序及方案模拟基础知识及相关软件操作｡

课程内容:项目管理的基础知识､BIM在项目管理中的应用与策划､BIM技术在设计阶段的应用､BIM技术在施工阶段的应用､BIM技术在运维管理中的应用与协同｡

课程考核:综合成绩=3次课程思政作业×10%+2次理论作业×10%+3次上机实操×30%+期末课程设计×50%;平时作业主要考察BIM应用与管理的相关理论知识内容;上机实操主要考察基于给定工程背景进行BIM建模实操应用,例如完成某多层框架结构建筑的Revit三维场地建模､三维视图设计和漫游制作;期末课程设计则需要学生综合应用BIM应用与项目管理理论知识与建模实操技能,针对给定工程进行Revit建模､明细表提取､三维场地及漫游动画制作､碰撞检查及4D施工模拟等｡

(四)BIM技术应用综合实训

知识与能力目标:掌握BIM软件在建筑规划､设计､建造和管理中的应用｡以实际工程项目为依托,掌握BIM建模､BIM碰撞检查､BIM施工模拟､BIM渲染漫游､BIM算量､BIM协同管理和智慧工地等领域的实践应用;通过BIM综合实训深层次理解建筑信息技术的应用,培养学生将BIM建筑信息技术应用于实际工程项目的能力｡

课程内容:根据给定的工程背景及条件,学生分组完成一栋房屋建筑的BIM建模(土建模型必做,机电模型选做)､BIM碰撞检查､施工模拟､BIM渲染漫游､BIM算量､BIM协同管理､智慧工地等BIM应用实践｡

课程考核:实训综合成绩=课程实训成果×50%+校企导师联合答辩×40%+平时过程表现×10%,综合考察学生的BIM理论知识及软件操作､工程结构及预算理论知识､工程施工及管理知识､工程识图绘图､团队协作与沟通交流等能力素质｡

三、课程思政建设

在“大思政”的格局下,如何将传授BIM技术专业知识/技能与学生作为公民的价值引领,以及作为工程师的职业道德和工程伦理相结合;如何将思政育人元素融入日常课堂教学中,是本课程群课程思政建设的重难点内容｡为此,团队对课程思政的核心思想进行深入研究,将教学目标､思政目标与教学方法互相耦合,构建BIM技术课程群内容与思政教育内涵有机融合的新模式｡团队依据《高等学校课程思政建设指导纲要》[7]要求,围绕家国情怀､科技报国､知识产权保护､四个自信等课程思政元素,结合各课程知识内容特点,分别设计了3个思政育人的典型教学案例(思政映射与融入点),在传授专业知识的同时,隐性植入思政元素(表1)｡基于此,培养学生基本的工程素养､严谨的工作态度;增强学生的工程意识､标准化意识和贯彻执行国家标准的意识;培养学生认真负责的工作态度和严谨细致的工作作风;理解工程师应具备职业及伦理规范｡

表1课程思政设计

四、校企共建师资团队

(一)构建“学校为主､企业为辅”校企联合课程团队

考虑我校BIM技术师资力量较为匮乏,现有教师BIM技术知识技能较弱,课程群建设初期与产学研合作企业组建联合课程团队,由学校具有BIM技术相关研究或应用背景的“双师型”青年博士教师,与产学研合作企业BIM技术专家共同组成课程群教学团队,将企业专家丰富的实践经验及工程案例背景,和校内青年博士教师扎实的理论功底､积极的工作热情与软件学习能力相结合,确保课程群的师资力量水平｡

(二)全方位赋能校内师资能力提升

通过校企产学研课题合作､企业挂职交流､进修学习和辅导培训等多种方式,提升校内青年博士师资的BIM技术专业知识能力水平;通过教师赋能工作坊､各类课程教学技能竞赛等提升校内青年博士教师教学技能水平[8]｡

五、产学研合作企业

首先,产学研合作企业在BIM技术领域必须拥有强大的技术研究团队与人力资源优势,能够为课程开设提供充足的技术与专家力量支撑;其次,合作企业市场运营良好,业务前景广阔,拥有众多的BIM实训实践项目平台和工程案例;最后,合作企业具有良好的企业文化和市场信誉,富有社会担当和奉献精神,热心高等教育事业[9]｡基于上述原则,最终确定斯维尔､广联达等行业龙头企业作为产学研合作企业｡

六、BIM教学软硬件体系构建

良好的BIM教学软硬件体系是开展BIM教学的必要条件,硬件条件主要指能满足上课人数需求的BIM机房,机房需配备足够数量的高性能电脑及教学多媒体等硬件设施;软件条件主要是各类BIM软件,当前BIM技术软件类型多样,功能及技术特点不尽相同,要采购最新版主流BIM软件,例如Revit､Navisworks､鲁班､广联达等｡我校分两期建立了2间“BIM教学实训室”,每间均配置有高性能计算机35台､专用服务器1台､多媒体投影设备､音响设备､网络监控及电源稳压设备等各1套,可供2个行政班级同时开展BIM课程教学;采购各类BIM软件20余种,涵盖建筑､结构及机电专业领域的BIM建模､算量､计价､场地布置与施工管理等主流BIM软件｡

七、积极开展教学方法手段改革与创新

建立BIM技术案例库,为理论教学构建丰富的应用案例载体,加深学生对相关理论知识的理解深度和学习兴趣;建立BIM相关软件基本件操作视频库,帮助学生更好更快地掌握BIM相关软件操作;开展基于建筑全生命周期的项目化教学,通过某一工程案例贯穿整个教学过程,切实提高学生的实战水平与实践应用能力;以工程实际应用要求为标准,设立课程成果考核标准;邀请企业BIM专家组建课程考核评价小组等｡

八、结束语

BIM技术作为一种新的建筑信息化技术,正推动着建筑工程设计､建造､运维管理等多方面的深刻变革,BIM技术在建筑产业中的推广应用已成为时代必然选择｡因此,开设BIM技术课程群十分必要和迫切｡通过课程群相关课程的学习,使学生具备了从事BIM技术相关的工程设计､建造､运维管理等岗位的知识与技能,较好地迎合了建筑业转型升级带来的行业人才需求,有助于培养目标的达成和毕业生的就业工作｡新冠病毒感染疫情期间,我校土木工程专业毕业生就业率始终保持在90%及以上,育人效果良好｡

参考文献:

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.住房城乡建设部关于印发《2011—2015年建筑业信息化发展纲要》的通知[EB/OL].(2011-05-10)[2022-10-24].

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.住房城乡建设部关于印发《2016—2020年建筑业信息化发展纲要》的通知[EB/OL].(2016-08-23)[2022-10-24].

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部等.住房和城乡建设部等部门关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见[EB/OL].(2020-07-03)[2022-10-24].

[4]中华人民共和国住房和城乡建设部等.住房和城乡建设部等部门关于加快新型建筑工业化发展的若干意见[EB/OL].(202008-28)[2022-10-24].

[5]姚静.BIM+VR技术在高校土建类专业课程教学中的应用探索[J].黑龙江教育(理论与实践),2018(Z2):71-72.

[6]张树江,韩杰,毕德纯.融入BIM技术的建筑类专业课程体系构建[J].大学教育,2017(11):48-50.

[7]中华人民共和国教育部.教育部关于印发《高等学校课程思政建设指导纲要》的通知[EB/OL].

[8]许莉,张挺.BIM技术在土木工程专业中课程架构的研究[J].高教学刊,2019(5):89-91.

[9]艾心荧,郑愚,孙璨,等.土木工程专业人才培养方案改革与实践[J].教育教学论坛,2021(40):105-108.

基金资助:广东省本科高校教学质量与教学改革工程项目“建筑信息化智慧仿真实验教学示范中心”(无编号)､“BIM建筑信息技术科产教深度融合的路径探索”(无编号);东莞理工学院质量工程项目“校企共建课程《装配式建筑结构设计与施工》”(201902059)､“土木工程虚拟仿真试验教学示范中心”(202102001); 2021年东莞理工学院课程思政示范项目“示范专业(土木工程)”(20222503);

文章来源:艾心荧,罗振源,李家叶,等.新工科背景下土木工程专业BIM技术课程群建设[J].高教学刊,2025,11(04):101-104.