何勇毅 李勝強(qiáng) 蔡龍 郭紅燕 蔣士磊

[摘? ? ? ? ? ?要]? 根據(jù)建筑信息化發(fā)展和BIM應(yīng)用人才需求，結(jié)合廣東石油化工學(xué)院建筑工程學(xué)院土木工程專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，針對(duì)BIM應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)存在的問題，提出以“參數(shù)化族”為主線的BIM教學(xué)模式，并對(duì)該課程教學(xué)方法進(jìn)行改革與實(shí)踐，旨在更好地實(shí)現(xiàn)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，為BIM應(yīng)用人才培養(yǎng)提供一定借鑒與幫助。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? BIM技術(shù);參數(shù)化族;教學(xué)改革;人才培養(yǎng)

[中圖分類號(hào)]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2020）14-0062-03

近年來，信息化引領(lǐng)建筑業(yè)發(fā)生一場革命，而方式是BIM技術(shù)。[1-2]BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成建設(shè)工程項(xiàng)目各種信息的工程數(shù)據(jù)模型，同時(shí)又是一種應(yīng)用于設(shè)計(jì)、建造、管理的數(shù)字化技術(shù)。吳中江[3]指出：應(yīng)用型人才培養(yǎng)過程中需要解決“怎么辦”的問題，并凸顯“學(xué)以致用，以用為本”的本質(zhì)特征。劉獻(xiàn)君[4]認(rèn)為：高校人才培養(yǎng)應(yīng)向應(yīng)用型人才培養(yǎng)轉(zhuǎn)型，要轉(zhuǎn)變教育觀念，改革課程與課程體系，努力推動(dòng)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展。另外，有關(guān)文獻(xiàn)[5-7]表明BIM技術(shù)參數(shù)化研究和應(yīng)用蘊(yùn)含著巨大價(jià)值。因此，為了契合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合課程教學(xué)方法存在的問題，對(duì)課程教學(xué)方法進(jìn)行改革與實(shí)踐。

一、BIM應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)存在的問題

（一）課程教學(xué)內(nèi)容機(jī)械重復(fù)

課程教學(xué)為32學(xué)時(shí)，包含BIM發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用概述、Revit軟件介紹、BIM建筑建模、BIM結(jié)構(gòu)建模、BIM設(shè)備建模、族的定義與創(chuàng)建等內(nèi)容，各教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時(shí)及教學(xué)方式見表1。

由此可知，本課程對(duì)BIM（建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備）建模內(nèi)容存在機(jī)械重復(fù)的教學(xué)，顯然，這不利于本科生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)與素質(zhì)能力的提升。

（二）課程教學(xué)與國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合不夠

近年來，隨著國家、行業(yè)及地區(qū)BIM標(biāo)準(zhǔn)相繼出臺(tái)，如《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)GB/T 51212-2016》《建筑信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)GB/T 51269-2017》《建筑工程設(shè)計(jì)信息模型制圖標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T 448-2018》《廣東省建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)DBJ/T15-142-2018》等標(biāo)準(zhǔn)。另外，因課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性，加之實(shí)際工程項(xiàng)目存在復(fù)雜性與多變性，這將對(duì)BIM應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式提出更高的要求。顯然，課程教學(xué)安排不能滿足BIM行業(yè)發(fā)展要求。

（三）課程教學(xué)對(duì)BIM應(yīng)用人才培養(yǎng)目標(biāo)的支撐度不夠

目前，對(duì)普通本科院校土木工程專業(yè)畢業(yè)生而言，不管從事專業(yè)領(lǐng)域何種工作都需要對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行工程應(yīng)用。[8]如施工單位應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行場地布置、施工模擬與進(jìn)度控制、施工漫游和圖像渲染;建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)與光照分析;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析與深化設(shè)計(jì);機(jī)電設(shè)備進(jìn)行碰撞檢查與可視化分析;造價(jià)咨詢單位應(yīng)用BIM三維建模，將模型通過插件導(dǎo)入廣聯(lián)達(dá)、斯維爾等算量軟件進(jìn)行工程算量與工程計(jì)價(jià)。由此可知，這將要求學(xué)生具備良好的BIM基礎(chǔ)理論知識(shí)和超強(qiáng)的BIM綜合應(yīng)用能力。但由于課程教學(xué)存在不足，造成對(duì)BIM人才培養(yǎng)的支撐度不夠。

二、族概念和參數(shù)化族的作用與意義

BIM技術(shù)核心建模是Revit，而它是通過族概念來實(shí)現(xiàn)。族是Revit的基礎(chǔ)，也是組成項(xiàng)目的基本元素構(gòu)件，同時(shí)還是參數(shù)化信息的載體。Revit族類型包含可載入族、系統(tǒng)族和內(nèi)建族三種類型。其中，又以可載入族為最經(jīng)常使用的族類型，究其原因：由于可載入族可以通過族樣板在項(xiàng)目外創(chuàng)建形成“.rfa”格式的族文件，還可對(duì)其進(jìn)行參數(shù)化相關(guān)聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)了一個(gè)類別圖元的一種類型族可以長久有效并參數(shù)化修改使用，這就是參數(shù)化族的作用。此外，經(jīng)過大量實(shí)踐與沉淀將會(huì)形成強(qiáng)大的族庫，這對(duì)BIM技術(shù)而言無疑具有里程碑式意義。

三、BIM應(yīng)用技術(shù)課程教學(xué)改革思路、目標(biāo)與具體措施

（一）課程教學(xué)改革思路

國內(nèi)有不少院校開設(shè)了BIM課程，但不同院校及不同專業(yè)方向開設(shè)BIM課程的側(cè)重點(diǎn)有所不同，由此引發(fā)思考：不同院校及不同專業(yè)開設(shè)BIM課程的核心是什么？如何在我?！案咚嚼砉た拼髮W(xué)”建設(shè)目標(biāo)的指引下更好地開設(shè)本課程呢？針對(duì)以上問題，課程改革朝以下幾方面進(jìn)行探索與實(shí)踐：（1）BIM基礎(chǔ)軟件的掌握;（2）創(chuàng)建參數(shù)化族及模型數(shù)據(jù);（3）BIM指導(dǎo)與實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)介紹。由此可知，BIM技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)在于三維數(shù)字建模的準(zhǔn)確性與適用性，而三維數(shù)字建模的關(guān)鍵又在于族的創(chuàng)建與應(yīng)用，族的創(chuàng)建與應(yīng)用的本質(zhì)特征則在于如何參數(shù)化對(duì)族進(jìn)行相關(guān)聯(lián)進(jìn)而形成族庫。

（二）課程教學(xué)改革目標(biāo)

1.構(gòu)建以參數(shù)化族為主線的BIM技術(shù)應(yīng)用能力教學(xué)模式

在借鑒國內(nèi)部分高校BIM課程開設(shè)情況的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)校自身辦學(xué)特色與本專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，探索實(shí)踐由傳統(tǒng)的側(cè)重BIM三維建模向BIM三維建模與參數(shù)化族創(chuàng)建相結(jié)合的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變，構(gòu)建以參數(shù)化族為主線的應(yīng)用能力教學(xué)模式。為此，課程開展以參數(shù)化族為主線的BIM技術(shù)分階段教學(xué)方法。第一階段是Revit軟件三維建?；A(chǔ)教學(xué)，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的BIM基礎(chǔ)知識(shí)，通過入門基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)讓學(xué)生逐漸理解BIM理念和形成初步建模能力。第二階段是參數(shù)化族應(yīng)用能力教學(xué)階段，構(gòu)建以參數(shù)化族為主線的BIM技術(shù)應(yīng)用能力教學(xué)模式，讓學(xué)生參與參數(shù)化族創(chuàng)建與應(yīng)用訓(xùn)練。第三階段由工程實(shí)踐中一般的族類型逐步向工程實(shí)踐中異形復(fù)雜的族類型摸索，積累形成強(qiáng)大的族庫。這將引發(fā)學(xué)生的興趣與思考，使其逐步形成參數(shù)化族創(chuàng)建和應(yīng)用能力。

2.激發(fā)學(xué)生的興趣和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新與應(yīng)用能力

課程教學(xué)改革是根據(jù)BIM技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)和工程項(xiàng)目實(shí)際需要而提出。如針對(duì)項(xiàng)目式課程任務(wù)，教師鼓勵(lì)并引導(dǎo)學(xué)生通過各種渠道學(xué)習(xí)BIM技術(shù)基礎(chǔ)理論和探究系列專業(yè)軟件的要點(diǎn)，以一個(gè)完整工程實(shí)際項(xiàng)目的BIM建模為切入點(diǎn)，通過模擬解決工程實(shí)際項(xiàng)目為著落點(diǎn)，這一過程中教師應(yīng)密切掌控各個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)效果及學(xué)生反饋，尤其是創(chuàng)建參數(shù)化族進(jìn)行關(guān)聯(lián)工程項(xiàng)目實(shí)際需求等方面，如發(fā)現(xiàn)存在問題應(yīng)及時(shí)指出并糾正，最后再進(jìn)行總結(jié)與歸納。這旨在通過掌握創(chuàng)建參數(shù)化族為起點(diǎn)加以創(chuàng)新并應(yīng)用到工程項(xiàng)目具體問題中，最大限度地激發(fā)學(xué)生的興趣與創(chuàng)新能力，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生BIM技術(shù)綜合應(yīng)用能力的提高。

（三）課程教學(xué)改革具體措施

1.課程教學(xué)內(nèi)容模塊化設(shè)計(jì)

（1）Revit中族基本介紹及基礎(chǔ)命令運(yùn)用（4學(xué)時(shí)）

本模塊主要內(nèi)容是族的概念、類型和分類，族樣板文件及分類，族創(chuàng)建的基礎(chǔ)操作命令拉伸、融合、旋轉(zhuǎn)、放樣、放樣融合、空心形狀等。

（2）建筑模型常用實(shí)例族參數(shù)化創(chuàng)建及應(yīng)用（6學(xué)時(shí)）

本模塊主要內(nèi)容是建筑中常用到的族實(shí)例參數(shù)化創(chuàng)建并實(shí)現(xiàn)相關(guān)聯(lián)，如窗、門、把手、建筑柱、欄桿扶手等。

（3）結(jié)構(gòu)模型常用實(shí)例族參數(shù)化創(chuàng)建及應(yīng)用（4學(xué)時(shí)）

本模塊主要構(gòu)建的內(nèi)容是結(jié)構(gòu)中常用到的族實(shí)例參數(shù)化創(chuàng)建并實(shí)現(xiàn)相關(guān)聯(lián)，如基礎(chǔ)、集水坑、擋土墻、異形梁柱、墻洞口、桁架、連接件等。

（4）機(jī)電模型常用實(shí)例族參數(shù)化創(chuàng)建及應(yīng)用（6學(xué)時(shí)）

本模塊主要內(nèi)容是機(jī)電中常用到的族實(shí)例參數(shù)化創(chuàng)建并實(shí)現(xiàn)相關(guān)聯(lián)，如風(fēng)管彎頭、配電箱、止回閥、T型三通、風(fēng)管支架、水龍頭、插座、接線盒、變徑四通等。

（5）概念體量實(shí)例創(chuàng)建及應(yīng)用（2學(xué)時(shí)）

本模塊主要內(nèi)容是體量的介紹與意義，體量創(chuàng)建形成的命令原理，體量建筑造型、參數(shù)化異形玻璃幕墻、內(nèi)建體量的使用等。

（6）族參數(shù)化的公式和函數(shù)的基本應(yīng)用（4學(xué)時(shí)）

本模塊主要內(nèi)容是族參數(shù)化創(chuàng)建過程中的公式和函數(shù)的應(yīng)用原理與實(shí)例，有四則運(yùn)算公式、絕對(duì)值公式、指數(shù)公式、對(duì)數(shù)公式、平發(fā)根公式、三角函數(shù)公式、e的x次方公式、條件語句的運(yùn)用等。

（7）課程學(xué)習(xí)過程中的常見問題及解決方法（2學(xué)時(shí)）

本模塊主要內(nèi)容是學(xué)習(xí)過程中會(huì)遇到的問題，如參數(shù)化族柱圖元無法自適應(yīng)樓層標(biāo)高、軸網(wǎng)出現(xiàn)非正常顯示、材質(zhì)庫無法加載使用、墻體開不規(guī)則洞口、可見性選擇及視圖范圍調(diào)整等常見問題，重點(diǎn)在于要學(xué)會(huì)如何解決問題的方法。

（8）BIM標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)軟件介紹與應(yīng)用（4學(xué)時(shí)）

本模塊主要內(nèi)容是國家、行業(yè)及地區(qū)BIM系列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行重點(diǎn)介紹。另外，相關(guān)的Navisworks、Lumion、PKPM及廣聯(lián)達(dá)等軟件基本介紹。需要說明，本模塊主要以自學(xué)為主。

2.開展以參數(shù)化族為主線的BIM技術(shù)應(yīng)用能力教學(xué)

從工程項(xiàng)目實(shí)際需要為出發(fā)點(diǎn)到回歸工程項(xiàng)目具體應(yīng)用為落腳點(diǎn)，這一過程中需要?jiǎng)?chuàng)建參數(shù)化族并使用其與工程項(xiàng)目進(jìn)行關(guān)聯(lián)應(yīng)用，這就要積極開展以參數(shù)化族創(chuàng)建并作為主線且強(qiáng)調(diào)其應(yīng)用能力的教學(xué)過程。因參數(shù)化族創(chuàng)建的內(nèi)容大部分源于工程實(shí)際項(xiàng)目，讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下積極學(xué)習(xí)與探索各專業(yè)類別的各圖元類型從族模型構(gòu)成拆分、模型形成路徑、模型命令實(shí)現(xiàn)、模型參數(shù)化關(guān)聯(lián)等環(huán)節(jié)，以鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的BIM技術(shù)綜合應(yīng)用能力，提升學(xué)生的職業(yè)核心競爭力。

3.課程教學(xué)與BIM工作室教學(xué)相貫穿

依托已有BIM工作室平臺(tái)，結(jié)合BIM教師團(tuán)隊(duì)實(shí)際工程項(xiàng)目及全國各類BIM應(yīng)用大賽，同時(shí)開展BIM課程教學(xué)與BIM工作室多專業(yè)協(xié)同培養(yǎng)教學(xué)模式相貫穿。具體做法是：在進(jìn)行BIM課程教學(xué)時(shí)，同時(shí)實(shí)施針對(duì)某個(gè)或某幾個(gè)特定項(xiàng)目組織學(xué)生進(jìn)行相關(guān)輔導(dǎo)、練習(xí)、討論、設(shè)計(jì)和參加BIM比賽的培養(yǎng)模式，提倡理論與實(shí)踐相結(jié)合并注重創(chuàng)造性思維培養(yǎng)，這種模式十分適合建筑類專業(yè)的人才培養(yǎng)。

4.課程教學(xué)融入畢業(yè)設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)是土木工程專業(yè)必修的、重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，同時(shí)也是對(duì)本科生專業(yè)知識(shí)掌握程度與應(yīng)用能力的綜合檢驗(yàn)。為此，將BIM技術(shù)課程教學(xué)融入畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中去[9]，就顯得很有必要。因?yàn)檫@能夠拓寬畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題范圍，也會(huì)提升學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作與組織能力，還可以滿足行業(yè)發(fā)展對(duì)BIM技術(shù)人才的需求。

5.課程考核和評(píng)價(jià)方式改革

高校的教學(xué)過程中較多存在課程考核和課程評(píng)價(jià)方式單一化現(xiàn)象。一方面，課程考核的內(nèi)容與方式多數(shù)是由任課教師決定，而且在課程評(píng)價(jià)時(shí)任課教師又作為評(píng)價(jià)的主體;另一方面，任課教師往往在評(píng)價(jià)方式上又過于重視對(duì)學(xué)生最終結(jié)果的評(píng)價(jià)，如此就容易忽視課程學(xué)習(xí)過程本身的評(píng)價(jià)。為此，課程教學(xué)改革實(shí)行開放式的課程考核和多元化的課程評(píng)價(jià)機(jī)制就顯得必要了。

對(duì)課程教學(xué)實(shí)行開放式考核方式和多元化評(píng)價(jià)方式，具體見表2、表3。

通過以課程考核與評(píng)價(jià)方式改革為著落點(diǎn)，達(dá)成“評(píng)促教，以教催用”的初衷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)“教學(xué)相長，學(xué)以致用”的目標(biāo)。顯然，這是一個(gè)良性的循環(huán)過程。

四、課程教學(xué)改革初步成果

近年來，課程進(jìn)行以參數(shù)化族為主線的教學(xué)改革，采取“以賽促教，以賽促學(xué)，教學(xué)賽相結(jié)合”的方式，積極參加全國及地區(qū)各類BIM應(yīng)用大賽并喜獲佳績。如獲得“首屆粵港澳大灣區(qū)高校學(xué)生BIM—CIM創(chuàng)新大賽”全能一等獎(jiǎng);“中國建設(shè)教育協(xié)會(huì)第十屆全國高等院校學(xué)生‘斯維爾杯建筑信息模型（BIM）應(yīng)用技能大賽”一等獎(jiǎng);“第二屆‘優(yōu)路杯全國BIM技術(shù)大賽”銀獎(jiǎng);“第四、五屆全國高校BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)大賽”二等獎(jiǎng)和三等獎(jiǎng);“第四、五屆‘魯班杯全國高校BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)作品大賽”二等獎(jiǎng)和三等獎(jiǎng);“廣東省第二屆BIM應(yīng)用大賽”三等獎(jiǎng)?？梢?，我校土木工程專業(yè)BIM應(yīng)用型人才培養(yǎng)方式初見成效。

五、結(jié)語

基于我校土木工程專業(yè)以培養(yǎng)“人格健全，基礎(chǔ)扎實(shí)，實(shí)踐能力強(qiáng)，具有創(chuàng)新精神的應(yīng)用型高級(jí)專業(yè)人才”為目標(biāo)，為此，本課程教學(xué)改革是與之相適應(yīng)的。為了滿足人才培養(yǎng)目標(biāo)與BIM行業(yè)需求，針對(duì)課程教學(xué)存在的問題，提出以參數(shù)化族為主線的課程教學(xué)模式，重新構(gòu)建課程體系，積極開展以參數(shù)化族為主線的BIM應(yīng)用能力教學(xué)，實(shí)施與BIM工作室教學(xué)相貫穿及課程教學(xué)融入畢業(yè)設(shè)計(jì)的方式，并對(duì)課程考核與評(píng)價(jià)方式進(jìn)行改革等措施。實(shí)踐表明，課程教學(xué)改革有利于提升學(xué)生的知識(shí)水平與素質(zhì)，能夠激發(fā)學(xué)生的興趣與增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，同時(shí)促進(jìn)學(xué)生BIM技術(shù)綜合應(yīng)用能力的提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]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.

[2]龍文志.建筑業(yè)應(yīng)盡快推行建筑信息模型（BIM）技術(shù)（續(xù)完）[J].建筑技術(shù)，2011，42（2）：102-107.

[3]吳中江，黃成亮.應(yīng)用型人才內(nèi)涵及應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)[J].高等工程教育研究，2014（2）：66-70.

[4]劉獻(xiàn)君.創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略背景下高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)[J].中國高教研究，2017（10）：1-3，12.

[5]高巖.基于設(shè)計(jì)實(shí)踐的參數(shù)化與BIM[J].南方建筑，2014（4）：4-14.

[6]牛一凡.BIM參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)在異形建筑工程中的應(yīng)用[J].價(jià)值工程，2019，38（14）：160-162.

[7]陸海燕，鐘鐵夫，王秀文.基于BIM的框架結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)研究[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2015，7（5）：107-112.

[8]鄭華海，劉勻，李元齊.BIM技術(shù)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀[J].結(jié)構(gòu)工程師，2015（4）：233-241.

[9]楊博，金仁和.BIM技術(shù)在土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用：以廣東石油化工學(xué)院為例[J].科教導(dǎo)刊，2017（10）：62-64.

編輯 馮永霞