李 茜

(安徽工程大學(xué)，安徽 蕪湖 241000)

基于BIM素質(zhì)培養(yǎng)的高校建筑學(xué)專業(yè)教學(xué)研究

李 茜

(安徽工程大學(xué)，安徽 蕪湖 241000)

目前，中國(guó)建筑行業(yè)迎來了建筑信息模型(BIM)時(shí)代。BIM建筑不僅為當(dāng)前建筑信息問題提供了一種新的思路和方法，也為高等學(xué)校建筑學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)指明了一個(gè)新的方向。地方高校應(yīng)依據(jù)自身地域優(yōu)勢(shì)、辦學(xué)特色和專業(yè)特長(zhǎng)，積極實(shí)行建筑學(xué)教育的培養(yǎng)方案優(yōu)化與課程調(diào)整，通過對(duì)高校師生的BIM理念普及，貫徹實(shí)行建筑學(xué)專業(yè)課程的深化改革，主干課程逐一擊破，重新整合建筑學(xué)基礎(chǔ)課程與相關(guān)課程之間的聯(lián)系。

建筑信息模型；素質(zhì)培養(yǎng)；建筑教育；課程改革

0 引言

我國(guó)建筑行業(yè)的多數(shù)建設(shè)項(xiàng)目仍采用DBB(設(shè)計(jì)—招標(biāo)—建造)管理模式，每個(gè)工程環(huán)節(jié)技術(shù)信息的傳遞與處理頻頻遭遇阻撓，造成建設(shè)單位工作的重復(fù)、工程進(jìn)度的延誤、資金開支的浪費(fèi)等。如何在建設(shè)過程中統(tǒng)一有效地管理復(fù)雜的技術(shù)信息，已成為提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和施工效率的首要因素。2002年首次提出的BIM(Building Information Modeling，“建筑信息模型”)概念，為解決建筑信息問題提供了一種新思路、新方法和新技術(shù)，建筑行業(yè)也隨之進(jìn)入一個(gè)全新的BIM時(shí)代。[1]

1 BIM的含義與作用

1.1 BIM的含義

BIM是貫穿于建設(shè)項(xiàng)目全生命周期的系統(tǒng)工程，從項(xiàng)目策劃、可行性研究、設(shè)計(jì)工作、建設(shè)施工、運(yùn)營(yíng)管理直至建筑拆除，建設(shè)項(xiàng)目所有信息都以數(shù)字化形式表達(dá)，以多維參數(shù)模型為信息載體，在不同階段、不同參與方使用不同軟件，建立對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目信息模型，輸入數(shù)據(jù)與信息并查看、修改，保證各環(huán)節(jié)信息的實(shí)時(shí)共享和及時(shí)交流，達(dá)成各方技術(shù)和規(guī)范的相互統(tǒng)一，確保建設(shè)項(xiàng)目按時(shí)保質(zhì)完成。

1.2 BIM對(duì)建筑教育的發(fā)展導(dǎo)引

(1)BIM為建筑學(xué)專業(yè)提供新的視角與平臺(tái)

多年來，地方高校建筑學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)方案、授課模式一直都未出現(xiàn)較大變化。隨著建筑信息化的快速發(fā)展，越來越多的畢業(yè)生發(fā)現(xiàn)校園學(xué)習(xí)內(nèi)容已不能適應(yīng)如今工作實(shí)踐的需求。

BIM的核心理論是“信息共享”，還需提及“協(xié)同工作”。作為建設(shè)項(xiàng)目信息存儲(chǔ)的大系統(tǒng)，一方面，不同專業(yè)工程師可以進(jìn)行三維建筑參數(shù)化數(shù)據(jù)的交互與溝通；另一方面，相關(guān)參與方(包括業(yè)主、設(shè)計(jì)師、施工與監(jiān)理方、運(yùn)營(yíng)商)可以基于BIM系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行協(xié)同工作，實(shí)時(shí)交流與信息共享，力求實(shí)現(xiàn)一體化項(xiàng)目交付(Integrated Project Delivery，IPD)的新模式。建筑專業(yè)作為其中一個(gè)重要的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，為建筑教育提供了一個(gè)嶄新的視角，同樣對(duì)建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生提出了更高的要求，需要大家具備BIM的應(yīng)用操作能力。

(2)BIM為建筑課程提供新的方法與技術(shù)

建筑學(xué)核心的基礎(chǔ)課程多為設(shè)計(jì)類課程。此類課程設(shè)計(jì)方式從傳統(tǒng)的手工二維草圖表達(dá)演變成CAD、PS等計(jì)算機(jī)輔助繪圖軟件制圖，表達(dá)手法逐漸向技術(shù)信息化邁進(jìn)。但設(shè)計(jì)本質(zhì)卻依舊保持著從平、立面到模型的原始步驟，方案修改還要重復(fù)原先過程。

而BIM輔助建筑課程將是一個(gè)全新的設(shè)計(jì)體驗(yàn)。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)者將一直處于虛擬的三維建筑空間中，并將3D和2D技術(shù)與信息相結(jié)合，將建筑構(gòu)件的技術(shù)信息與各門專業(yè)課程內(nèi)容緊密結(jié)合，并利用多種軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算，大大縮短方案設(shè)計(jì)的進(jìn)程，有效地提高建筑課程的實(shí)用價(jià)值。面對(duì)以上的優(yōu)勢(shì)，高校應(yīng)積極重視建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生BIM素質(zhì)和能力的培養(yǎng)。[2]

2 地方高校建筑專業(yè)學(xué)生的BIM素質(zhì)培養(yǎng)

2.1 BIM理念的普及

BIM不僅是一種建筑設(shè)計(jì)軟件，而是貫穿于建筑整個(gè)生命周期的龐大的建模數(shù)據(jù)系統(tǒng)。因其具有豐富的構(gòu)件信息和精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)綠色建筑跨學(xué)科、跨階段的綜合設(shè)計(jì)過程的需求，順應(yīng)當(dāng)前的可持續(xù)設(shè)計(jì)潮流。

教師作為施行BIM建筑教育改革的主體，首要任務(wù)是進(jìn)行BIM知識(shí)的系統(tǒng)培訓(xùn)與學(xué)習(xí)。采用多種形式增加教師的BIM學(xué)習(xí)渠道，為教授學(xué)生奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。其次，專業(yè)教師應(yīng)盡早研究提出針對(duì)不同地區(qū)、不同學(xué)校辦學(xué)定位的建筑學(xué)學(xué)生BIM素質(zhì)培養(yǎng)方案，在原有的專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中融入BIM理念，在主干課程中滲透BIM的系統(tǒng)知識(shí)，既能延續(xù)地方高校建筑學(xué)以往的專業(yè)傳統(tǒng)與特色，更能強(qiáng)化學(xué)生適應(yīng)BIM建筑市場(chǎng)的工程應(yīng)用和創(chuàng)新能力。最后，還需要學(xué)校、學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的鼓勵(lì)與支持，積極營(yíng)造師生學(xué)習(xí)BIM的濃郁氛圍，更需要強(qiáng)有力的學(xué)科發(fā)展資金支持。

2.2 專業(yè)課程的改革

學(xué)生獲取知識(shí)的直接來源即課程學(xué)習(xí)，要想讓學(xué)生熟悉、掌握并運(yùn)用BIM，必須在專業(yè)課程教學(xué)中下一番功夫。尤其針對(duì)建筑學(xué)專業(yè)的主干課程，需要重新編寫教學(xué)大綱，教學(xué)內(nèi)容的安排也要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。以下結(jié)合建筑學(xué)專業(yè)的幾門主干課程展開分析。

(1)課程一：《建筑數(shù)字技術(shù)》課程

不言而喻，軟件是學(xué)習(xí)BIM的首選課程。以往學(xué)習(xí)中，該課程稱為《計(jì)算機(jī)輔助制圖》，課堂與上機(jī)課時(shí)都較少，學(xué)習(xí)內(nèi)容較為單一(AutoCAD、天正)，學(xué)生大都是在課后自學(xué)Sketchup、Photoshop等其他軟件。在這里，鑒于BIM不僅是計(jì)算機(jī)輔助手段，更是建筑數(shù)字技術(shù)的改革與創(chuàng)新，應(yīng)將本課程更名為《建筑數(shù)字技術(shù)》。通過學(xué)習(xí)建筑全生命周期不同設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)理念和軟件，掌握BIM的基本概念、技術(shù)特點(diǎn)、應(yīng)用軟件、實(shí)施組織等基礎(chǔ)內(nèi)容，相應(yīng)增加課時(shí)量，系統(tǒng)地學(xué)習(xí)BIM軟件應(yīng)用基礎(chǔ)。相關(guān)參考書籍眾多，例如《BIM建筑設(shè)計(jì)實(shí)例》、《節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材——BIM與綠色建筑》、《ECOTECT建筑環(huán)境設(shè)計(jì)教程》等。

結(jié)合何關(guān)培老師對(duì)BIM相關(guān)軟件的總結(jié)[3]，進(jìn)行如下分類供大家參考：

表1 BIM軟件分類

(2)課程二：《建筑設(shè)計(jì)》課程

在建筑設(shè)計(jì)課程中學(xué)習(xí)不同類型建筑的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，基于學(xué)生們的設(shè)計(jì)構(gòu)思，BIM的出現(xiàn)為建筑設(shè)計(jì)提供了全新的表達(dá)方式。在三維空間中，輸入詳細(xì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、建立BIM建筑模型，設(shè)計(jì)構(gòu)思、空間分析、體量特征、日照分析、建筑材料特性、結(jié)構(gòu)施工等一系列過程，都可以借助該模型進(jìn)行多學(xué)科、多方面的思考與設(shè)計(jì)，落實(shí)前期的設(shè)計(jì)思想，強(qiáng)化課堂上建筑設(shè)計(jì)的可實(shí)施性，指導(dǎo)學(xué)生盡早掌握建筑的基本屬性。BIM還具有建筑綠色節(jié)能分析能力，通過提取三維建筑模型中的非圖形數(shù)據(jù)信息，導(dǎo)入對(duì)應(yīng)的分析軟件之中，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行精確的計(jì)算和分析，得到的結(jié)果可反饋于設(shè)計(jì)，并作出適當(dāng)?shù)膬?yōu)化和調(diào)整，加快最終方案的確立。以此深入了解綠色建筑的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，有效縮小學(xué)校課程設(shè)計(jì)與工作實(shí)際操作的差距。

在多輪方案的修改中，直接對(duì)BIM模型實(shí)行修改，其他對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)變更，大大提高設(shè)計(jì)效率，保證建筑設(shè)計(jì)的構(gòu)思原真性和設(shè)計(jì)獨(dú)特性。直至最終方案確定，利用BIM模型直接生成圖紙文檔，以確保成圖信息的精確性與標(biāo)準(zhǔn)型。

在課程中，對(duì)于造型規(guī)整、機(jī)電管線系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單的建筑設(shè)計(jì)(如住宅、辦公樓、商業(yè)中心等)，是學(xué)生初步使用BIM的最佳建筑類型選擇。建議從擴(kuò)初設(shè)計(jì)階段開始介入BIM，先掌握BIM設(shè)計(jì)工具的基本功能，逐步向方案深化過渡。對(duì)于造型奇異復(fù)雜的建筑設(shè)計(jì)(如體育場(chǎng)、影劇院、航空樓等建筑類型)，BIM即可充分發(fā)揮其最優(yōu)價(jià)值，建議從方案設(shè)計(jì)階段介入BIM，使用Revit Architecture軟件編寫程序、定制工具插件等完成復(fù)雜造型設(shè)計(jì)。同時(shí)，利用每學(xué)期期末為期兩周的課程設(shè)計(jì)實(shí)踐周的時(shí)間段，利用BIM進(jìn)行建筑施工圖設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)與繪制，讓學(xué)生體會(huì)建筑設(shè)計(jì)連貫性的推進(jìn)過程。

(3)課程三：《建筑構(gòu)造》、《建筑物理》課程

通過面對(duì)面的溝通，學(xué)生普遍反映即使《建筑構(gòu)造》課程在低年級(jí)就開設(shè)，教師以大量的模型、圖片甚至實(shí)物展示，但大家學(xué)習(xí)后還是未能與建筑設(shè)計(jì)建立知識(shí)聯(lián)系，這種課程脫節(jié)現(xiàn)象屢屢出現(xiàn)，《建筑物理》也是如此，學(xué)習(xí)復(fù)雜的概念和繁瑣的計(jì)算之后，卻不能與建筑設(shè)計(jì)緊密結(jié)合在一起。而BIM恰好對(duì)癥下藥。BIM主體模型的組成要素正是建筑的基本構(gòu)件，學(xué)生在建模、分析過程中，其本身包含構(gòu)件的基本構(gòu)造信息和系統(tǒng)完整的數(shù)據(jù)庫，可以清晰地掌控每個(gè)建筑構(gòu)件的材質(zhì)、導(dǎo)熱系數(shù)、受力荷載等性能。近些年，綠色建筑設(shè)計(jì)炙手可熱，新型建筑材料和結(jié)構(gòu)形式層出不窮，有限的建筑構(gòu)造實(shí)驗(yàn)室未能收集齊全的建筑構(gòu)造模型。此時(shí)可以利用BIM通過數(shù)據(jù)輸入，在軟件中建模，直觀展示新型材料與結(jié)構(gòu)的有關(guān)信息，為學(xué)生學(xué)習(xí)和教師科研提供了良好的契機(jī)與平臺(tái)。

在《建筑物理》課程中，通過BIM模型演示建筑設(shè)計(jì)方案，提取模型物理參數(shù)信息，導(dǎo)入分析模擬軟件(Ecotect)進(jìn)行復(fù)雜分析與計(jì)算(如日照分析、熱量分析、聲學(xué)分析等)，利用計(jì)算機(jī)得出的精確結(jié)論進(jìn)行不同方案的對(duì)比，直觀選擇合理經(jīng)濟(jì)的建筑方案。

(4)課程之間的融會(huì)貫通

在BIM理念的滲透之下，需要建筑師重新整合建筑設(shè)計(jì)的工作流程，需要教師重新制定專業(yè)課程的教授順序與側(cè)重點(diǎn)，更需要學(xué)生清晰認(rèn)識(shí)到行業(yè)變化并盡快適應(yīng)。地方高校建筑學(xué)的各類專業(yè)課程按照年級(jí)順序、難度深淺、內(nèi)容前后連貫等要求形成體系。除了以上介紹，其他一些課程如《建筑設(shè)備》、《建筑施工》、《建筑法規(guī)》等也需做出相應(yīng)調(diào)整，加強(qiáng)課程之間的融會(huì)貫通，讓學(xué)生在本科階段有一個(gè)完整的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。

3 結(jié)語

BIM時(shí)代已經(jīng)到來，面對(duì)未來建筑行業(yè)的發(fā)展形勢(shì)，高校專業(yè)教師需要做的就是積極接受、主動(dòng)消化，并盡可能全面地將BIM應(yīng)用傳授給學(xué)生。這需要學(xué)校的支持、教師的努力和學(xué)生的配合，加強(qiáng)建筑學(xué)BIM素質(zhì)教育人才的培養(yǎng)，才能靈活應(yīng)對(duì)不斷變化的市場(chǎng)需求。

[1] 李建成.BIM概述[J].時(shí)代建筑，2013，(2)：10-15.

[2] 龍文志.建筑業(yè)應(yīng)盡快推行建筑信息模型(BIM)技術(shù)[J].建筑技術(shù)，2011，42(1)：9-14.

[3] 何關(guān)培.BIM和BIM相關(guān)軟件[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2010,2(4)：110-117.

Research on Teaching of Architecture Specialty Based on Building Information Modeling(BIM)Quality

LIQian

(AnhuiPolytechnicUniversity，Wuhu241000,China)

Chinese construction industry has entered the era of BIM (Building Information Modeling).BIM not only provides a new way for the current building information,it also points out a new direction for the training goal of the architecture specialty in higher education schools.Local colleges and universities should take base on their own advantages,geographical characteristics and professional expertise,actively implement the training scheme optimization and curriculum adjustment of architectural education.Through the popularization of the concept of BIM to university teachers and students,implementing the deepening reform of architecture professional course,analyzing main courses one by one,reintegrating basic courses and related courses.

Building Information Modeling(BIM)；qualities cultivating；architectural education；courses reform

2016-12-21

2016年安徽工程大學(xué)校級(jí)教學(xué)質(zhì)量提升計(jì)劃項(xiàng)目——翻轉(zhuǎn)課堂《建筑初步》(2016fzkt05)

李茜(1986-)，女，碩士，安徽工程大學(xué)建筑工程學(xué)院教師，研究方向：建筑設(shè)計(jì)、建筑教育。

G642.0

A

1674-3229(2017)01-0118-03