車偉 崔玥

摘要：根據(jù)企業(yè)對BIM人才的層次化需求，以土木工程專業(yè)為例，在不改變現(xiàn)有教學體系的條件下，將BIM技術多階段、梯度式融入本科人才培養(yǎng)的全過程，構(gòu)建了“四位一體”的BIM教學課程體系。該體系依據(jù)課程特點，將BIM主要知識點融入專業(yè)課程的教學中。學生可依據(jù)自身能力、興趣點和未來職業(yè)規(guī)劃，找到適合自己的BIM能力需求層次培養(yǎng)方案，完成BIM工程項目的綜合實踐能力考核及畢業(yè)追蹤調(diào)查，實現(xiàn)了BIM技術教育、實踐和服務的融合創(chuàng)新。

關鍵詞：土木工程;BIM教育;四位一體;教學體系

中圖分類號：TU71;G6420?文獻標志碼：A?文章編號：1005?2909（2019）03?0126?08

建筑信息化模型（BIM）技術是繼計算機輔助制圖（CAD）技術后在工程建設領域的又一次革命性技術創(chuàng)新。該技術具有三維動態(tài)可視化、專業(yè)內(nèi)及專業(yè)間的有效協(xié)同、全面數(shù)字信息化等特點，對優(yōu)化設計、可持續(xù)性綠色設計、模擬施工、減少后期工程變更起到強有力的促進作用[1-2]。必須進一步強調(diào)，BIM不是CAD軟件的簡單升級，而是一種高效的項目管理思維模式，是實現(xiàn)項目精細化、信息化、高效化管理的重要手段。國家“十三五”信息化發(fā)展規(guī)劃已明確要求建筑相關企業(yè)強化BIM技術的推廣應用[3]。近些年，BIM技術在國內(nèi)許多大型建設項目中進行了實踐應用，例如，北京“中國尊”大廈是最全面應用BIM的典型代表。

目前，BIM推廣應用的最大短板是層次化BIM專門人才的嚴重不足[1]，因此，提供專業(yè)、系統(tǒng)的BIM教育與實踐是建筑行業(yè)未來的持續(xù)需求。中國BIM應用正在蓬勃發(fā)展，大規(guī)模培養(yǎng)相關專業(yè)人才日益迫切。學生是未來BIM技術推廣應用的主要儲備力量，針對建筑、土木工程、暖通及工程管理等與BIM相關專業(yè)，系統(tǒng)講授BIM技術理念及應用才能快速實現(xiàn)BIM專業(yè)應用人才的量級提升。

BIM教育是一個復雜的綜合系統(tǒng)工程，也是一種高效思維管理模式的培養(yǎng)，不能僅通過增設一門或兩門BIM課程來解決，需要系統(tǒng)地將BIM技術主要知識點與專業(yè)課程體系進行深度融合[4-6]。以土木工程專業(yè)為例，在不改變現(xiàn)有教學課程體系

的情況下，將BIM技術知識分階段、梯度式融入本科人才培養(yǎng)的全過程，構(gòu)建“四位一體”的BIM教學體系。

一、BIM能力的層次需求

BIM專業(yè)應用人才是運用BIM技術支持和完成建設項目的規(guī)劃、設計、施工、經(jīng)營管理等全生命周期中各種專業(yè)任務的專業(yè)人員。

社會對BIM人才的需求具有多層次、多類型的特點。不同類型、不同科技含量的單位對BIM人才有不同的要求與側(cè)重。根據(jù)職位設置和能力水平的不同，主要分為初級型、標準型、中端型、高端型，如圖1所示。

（一）BIM初級型人才的能力要求

初級型人才主要完成專業(yè)的翻模工作，是BIM應用的初級階段。

工作職責：獨立完成建筑、結(jié)構(gòu)、暖通等各專業(yè)圖紙的翻模工作，協(xié)助專業(yè)工程師完成初步方案設計及施工圖繪圖等工作。

能力要求：熟悉建筑、土木、暖通、工程管理等專業(yè)基礎知識，具備基本讀圖、識圖能力，了解BIM的基本建模流程框架，熟練操作BIM建模軟件和相關二維繪圖軟件，能依據(jù)各專業(yè)的設計圖紙進行三維翻模。

（二）BIM標準型人才的能力要求

標準型人才是在搭建BIM模型的基礎上，進行BIM專業(yè)分析，完成BIM分析報告。

工作職責：系統(tǒng)理解各專業(yè)的施工圖紙，負責專業(yè)協(xié)同的BIM三維模型搭建?；贐IM信息模型，進行專業(yè)間的碰撞檢查分析，對綠色建筑設計過程提出優(yōu)化建議，完成BIM虛擬漫游、虛擬施工模擬等三維可視化工作。

能力要求：熟悉項目全生命周期的BIM應用框架流程，具備扎實的專業(yè)知識和BIM應用實踐經(jīng)驗，熟悉BIM應用技術相關規(guī)范，熟練使用BIM軟件及各類設定信息參數(shù)的含義。

（三）BIM中端型人才的能力要求

中端型人才主要進行專業(yè)之間的綜合協(xié)調(diào)，具體負責BIM項目的團隊組建、工作計劃等全方面工作。

工作職責：作為BIM建設項目的第一負責人，全面負責BIM執(zhí)行全過程，負責組建BIM項目團隊，確定人員組成及角色職責，負責模型創(chuàng)建、計算分析、圖紙繪制等專業(yè)間及設計環(huán)節(jié)間的綜合協(xié)調(diào)工作，負責BIM項目工作進度的管理與監(jiān)控及相關技術指導。

能力要求：具備深厚的建筑、土木、暖通和工程管理等相關專業(yè)背景，具有建筑行業(yè)實際項目的設計與管理經(jīng)驗，具有獨立負責大型BIM建筑工程項目的團隊管理經(jīng)驗，熟悉BIM專業(yè)軟件操作并深刻理解構(gòu)件信息參數(shù)的設定與選擇，具有良好的組織、協(xié)調(diào)、溝通和領導能力。

（四）BIM高端型人才的能力要求

高端型人才要求具備更強的BIM應用能力，對BIM理論有更深層次的理解，可依據(jù)企業(yè)的不同實際需求進行BIM的二次開發(fā)。

工作職責：依據(jù)特定企業(yè)的業(yè)務需求，制定合理的BIM技術實施方案，并測試BIM軟硬件系統(tǒng)應用的可行性與高效性。針對不同企業(yè)的實際業(yè)務需求，負責BIM軟件的二次高級研發(fā)工作。

能力要求：具備計算機應用、軟件開發(fā)和建筑工程類專業(yè)等專業(yè)級知識背景，能熟練掌握ASP.Net等高級開發(fā)環(huán)境，熟悉企業(yè)所用BIM軟件的開發(fā)接口，具備一定的軟件開發(fā)經(jīng)驗。

面對企業(yè)的層次化BIM人才需求，高校要與時俱進，深化BIM相關專業(yè)的教學體系改革，培養(yǎng)符合行業(yè)未來發(fā)展需要的高素質(zhì)BIM人才。

二、“四位一體”BIM教學體系

依據(jù)BIM人才需求的層次化與技能教育的特點，在整個專業(yè)培養(yǎng)過程中建立一個分階段、層次化、梯度式的BIM人才培養(yǎng)框架是可行且必要的。學習過程中，每個學生可依據(jù)自身能力、興趣點和未來的職業(yè)規(guī)劃，精確定位自己的適合層次，實現(xiàn) “以學生為主”的教學體系。

BIM能力培養(yǎng)不是簡單的軟件學習過程，而是BIM思維的綜合建構(gòu)。BIM課程體系的設計，應以BIM理論為基礎，BIM軟件平臺為手段，強調(diào)工程建設項目全生命周期，構(gòu)建包含理論知識、軟件操作、教學實踐和綜合實踐的“四位一體”BIM人才培養(yǎng)教學體系，見圖2。

結(jié)合“四位一體”的理念和現(xiàn)有教學體系的特點，將BIM學習過程分為四個階段：認知學習期、集中教學期、綜合實踐期和追蹤反饋期。針對不同階段的教學計劃，將BIM相關內(nèi)容嵌入到現(xiàn)有課程或開設獨立的BIM新課程。

（一）認知學習期

認知學習期是BIM學習的初級階段，主要在大一、大二開設的專業(yè)導論課和專業(yè)認識實習中進行融合。在此期間，通過多媒體、動畫視頻、行業(yè)專家講座、BIM工程案例等直觀的可視化手段，使學生對BIM理念產(chǎn)生基本的感性認識。明確BIM是什么，為什么學BIM，如何學BIM，逐步激發(fā)學生的BIM學習興趣，促進學習BIM的主觀意識。圍繞以上3個基本問題，建立了如表1所示的認知學習期相關課程BIM學習內(nèi)容和教學要求。

（二）集中教學期

集中教學期貫穿大三、大四的整個專業(yè)課學習階段，是BIM知識掌握的重要時期。此階段主要學習BIM的理論方法和具體實踐應用，每個BIM知識點都配套設置相應的實踐操作教學環(huán)節(jié)，加強學生的BIM操作運用能力，達到理論與實踐融合理解。現(xiàn)有的土木工程專業(yè)課程體系依據(jù)建設階段主要包含三大類課程：設計類課程、施工類課程和建造管理類課程。各階段的BIM運用側(cè)重點不同，下面針對不同的側(cè)重，設置相應的教學內(nèi)容和能力培養(yǎng)方案。

1.設計類課程

在設計類課程的BIM教學中，重點幫助學生從2D到3D的設計理念轉(zhuǎn)換，使學生理解建筑設計中的材料性能、構(gòu)件空間關系、專業(yè)內(nèi)及專業(yè)間圖紙的碰撞分析等問題，能進行主體結(jié)構(gòu)、管線系統(tǒng)的綜合沖突分析，達到優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計，減少施工變更的效果。

根據(jù)《高等學校土木工程本科指導性專業(yè)規(guī)范》[7]，將設計類相關課程進行BIM一體化融合。打通房屋建筑學、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等設計專業(yè)課，實現(xiàn)建筑建模、結(jié)構(gòu)建模和模型應用的一體化教學，優(yōu)化各設計課程及相應課程設計實踐的關系。

2.工程施工類課程

在施工類課程的學習和課程設計階段，學生可將時間進度數(shù)據(jù)集成到BIM 3D設計模型中，實現(xiàn)4D模擬。

主要學習三方面內(nèi)容：

（1）施工現(xiàn)場布置模擬?；贐IM技術動態(tài)展現(xiàn)施工現(xiàn)場的場地劃分、施工路線，確定塔吊、材料堆放區(qū)、材料加工區(qū)和生活區(qū)等合理位置和最優(yōu)施工路線。

（2）施工過程模擬。引入時間維度，按照施工工序進行動態(tài)施工方案模擬，展示重要施工環(huán)節(jié)動畫，分析不同施工方案的優(yōu)劣，并確定最佳施工方案，優(yōu)化設備材料進場、勞動力配置、機械排班等各項工作，發(fā)現(xiàn)可能的施工隱患。

（3）重、難點關鍵部位精細化施工過程模擬。對施工的重點、難點和關鍵部位，進行動態(tài)施工及安裝模擬，提供虛擬現(xiàn)實信息，優(yōu)化關鍵工藝的施工安裝方法。例如，預應力鋼結(jié)構(gòu)復雜部位的安裝、設備管線的安裝順序等。

3.建造管理類課程

建設項目的建造管理包括物料管理、成本管理、質(zhì)量管理、安全管理等。在管理類課程的教學過程中，學生通過BIM技術可實現(xiàn)對項目全生命周期的動態(tài)觀察。

（1）物料管理。通過BIM模型對構(gòu)件及材料的信息化表達，直接生成可清晰表達空間剖面關系的構(gòu)件三維加工圖、加工構(gòu)件和需求材料的數(shù)量表，實現(xiàn)物料管理的數(shù)字化，也解決了未來建造3D打印技術的數(shù)字建模問題。

（2）成本管理。學生運用BIM模型，納入時間和成本維度，建立成本的5D關系數(shù)據(jù)庫，對各個階段進行快速、多維度的動態(tài)成本核算，實現(xiàn)造價信息的不間斷追蹤管理。

（3）質(zhì)量管理。通過BIM設計模型與階段施工產(chǎn)品三維激光掃描模型的對比分析，可對現(xiàn)場材料、構(gòu)件及施工產(chǎn)品進行動態(tài)跟蹤監(jiān)控，掌握影響施工質(zhì)量的不確定性因素。

（4）安全管理。通過BIM模型的施工仿真模擬，發(fā)現(xiàn)各種不安全因素，解決和消除潛在的施工隱患。

在集中教學期，各專業(yè)課程的BIM教學內(nèi)容和具體要求如表2所示。

（三）綜合實踐期

BIM技術強調(diào)專業(yè)間的協(xié)調(diào)和建設階段間的相互配合。根據(jù)BIM教育的階段化特點，在大四本科畢業(yè)實習和畢業(yè)設計階段，通過實際BIM項目的綜合實踐應用，提高學生的BIM實踐能力，同時注重培養(yǎng)學生的組織協(xié)調(diào)能力和BIM二次開發(fā)能力。

1.畢業(yè)實習與題目設置

與BIM企業(yè)建立“校企合作基地”，安排學生到企業(yè)進行畢業(yè)實習，使學生熟悉企業(yè)BIM項目的實施流程和實施方案。根據(jù)實際工程項目特點及企業(yè)需求，確定畢業(yè)題目，堅持“項目相同專業(yè)方向（或興趣點）不同，專業(yè)方向（或興趣點）相同項目不同” 的原則，有效解決了項目團隊制與畢業(yè)設計“一人一題”的矛盾。

2.BIM畢業(yè)設計過程

團隊小組中設置BIM項目經(jīng)理角色，負責協(xié)調(diào)各角色成員的分工協(xié)作問題。依據(jù)進度要求，定期通過三維模型展示每位學生的進展。最終實現(xiàn)項目的設計、施工、管理整個全生命周期的信息化分析，形成BIM

分析的總報告和分報告（各自的畢業(yè)論文）。指導教師在過程中扮演指導及評審專家角色。對具有軟件開發(fā)興趣及掌握一定編程基礎的學生，可引導進行BIM產(chǎn)品定制開發(fā)的畢業(yè)設計工作。

（四）追蹤反饋期

建立“BIM校友交流微信群”，定期舉辦BIM校友沙龍，邀請畢業(yè)校友為在校學生開展BIM主題講座，分享BIM學習的樂趣和經(jīng)驗，及時獲取BIM相關企業(yè)單位的需求信息和畢業(yè)生的反饋信息。持續(xù)改進BIM應用的教學實踐內(nèi)容，實現(xiàn)高校-畢業(yè)生-企業(yè)間的三方良性循環(huán)互動。

三、教學體系的實施及效果評價

（一）實施保障

為保障“四位一體”BIM教學體系的有效實施，中國地質(zhì)大學（北京）土木工程學科團隊在2015年制定了《中國地質(zhì)大學（北京）土木工程專業(yè)建筑信息化技術應用教學體系實施方案》，方案給出了BIM教學實施保障體系（見圖3）。

實施方案主要從以下幾個方面保障BIM技術的課程融合教學：1）培養(yǎng)目標上明確加入“具備一定的BIM應用能力”的要求;2）調(diào)整或增設了部分課程的教學大綱、教學內(nèi)容及評分標準。例如，將建筑CAD調(diào)整為建筑CAD與BIM，學時由32增加到48，課程前半段講授CAD的基本知識，后半段講授Revit軟件操作。評分標準要求學生根據(jù)任務書建立Revit 3D模型并生成圖紙，在CAD中根據(jù)制圖規(guī)范標準進行修改，以三維模型和圖紙的準確度來評分;3）成立BIM教研室，強化現(xiàn)有教師的BIM應用技能學習，邀請BIM教育專家對相關教師定期進行系統(tǒng)培訓和針對性訓練;4）采購BIM實訓平臺，建設BIM實訓中心;5）成立“中國地質(zhì)大學（北京）BIM協(xié)會”，并舉辦“中國地質(zhì)大學（北京）BIM技能應用大賽”。

（二）效果評價

“四位一體”BIM全過程融合教學已在土木工程專業(yè)2014級和2015級兩屆學生中進行了初步的教學實踐。通過對這兩屆學生的問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)（見表3），大部分學生對BIM技術都充滿了濃厚的興趣，并且能按照BIM教學計劃分階段掌握BIM的主要知識點，具備了基本的BIM應用能力。

四、結(jié)語

針對企業(yè)對BIM技術的層次化需求，建立了多階段、層次化的“四位一體”土木工程專業(yè)BIM課程教學體系，課程體系的設置具有以下幾個特點：

（1）依據(jù)專業(yè)課程特點，科學、合理地將BIM技術要求的主要知識點嵌入各專業(yè)課程的教學內(nèi)容。

（2）強化不同教育階段、不同建設環(huán)節(jié)的BIM教學內(nèi)容整體融合。針對BIM知識點配套設置相應的實踐操作環(huán)節(jié)，提升BIM教學的階段化實踐應用能力。

（3）充分調(diào)動學生興趣，每個學生可依據(jù)自身能力、興趣點和未來職業(yè)規(guī)劃，找到適合自己的BIM能力需求層次培養(yǎng)方案。

（4）加強實踐環(huán)節(jié)和校企合作，強化實際工程BIM項目的綜合實踐能力考核，提升學生的就業(yè)競爭力。

（5）對畢業(yè)生持續(xù)追蹤調(diào)查，既為畢業(yè)生的BIM職業(yè)發(fā)展提供支持，又為在校生起到示范作用。推進BIM技術在教育、實踐和服務三方的深度融合創(chuàng)新。

參考文獻：

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[7]高等學校土木工程學科專業(yè)指導委員會.高等學校土木工程本科指導性專業(yè)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

Four?in?one teaching system of BIM education in civil engineering specialty

CHE Wei，CUI Yue

（School of Engineering and Technology ，China University of

Geosciences（Beijing），Beijing 100083，P. R. China）

Abstract：

According to the hierarchical demand of BIM talents for the enterprises， the paper completes multistage and gradient integration of BIM technology into the whole process of undergraduate cultivation in civil engineering under the condition that the existing teaching course system is not changed. Four?in?one teaching curriculum system of BIM education is established. Based on the characteristics of each course， the main knowledge points of BIM technology are integrated into the teaching of each specialized course. The students can find the appropriate training plan of BIM ability according to their own abilities， interests and future career plans. The integrating innovation of education， practice and service of BIM technology is realized through strengthening the comprehensive practice ability assessment of BIM project and graduation tracking.

Key words： civil engineering; BIM education; four?in?one; teaching system