BIM技术影响下的土木工程专业教学改革研究

龙锐 曾铁军 李月霞 杨惠君

[摘           要]  BIM技術在土木建筑业应用越来越广泛，为适应行业新技术的发展，高校在土木工程专业教学上进行了改革。分析BIM应用的背景以及影响高校教学改革的现状，提出了BIM技术影响下的土木工程专业教学改革的几种模式以及实现改革的措施。

[关    键   词]  BIM;土木工程专业;教学改革

[中图分类号]  G642                   [文献标志码]  A                    [文章编号]  2096-0603（2020）07-0098-02

一、研究背景

近年来，BIM在我国建筑领域的应用逐步兴起。BIM作为一门新兴技术，革新了传统土木工程行业的设计、施工方法，带来了新的理念。2015年6月，中华人民共和国住房和城乡建设部（以下简称“住建部”）印发《关于推进建筑信息模型（BIM）应用的指导意见》，指出：到2020年末，建筑行业甲级勘察、设计单位以及特级、一级房屋建筑工程施工企业应掌握并实现BIM与企业管理系统和其他信息技术的一体化集成应用;到2020年末，以国有资金投资为主的大中型建筑、申报绿色建筑的公共建筑和绿色生态示范小区新立项项目勘察设计、施工、运营维护中，集成应用BIM的项目比率达到90%。

BIM正越来越多地应用于工程项目规划、勘察、设计、施工、运营维护等各阶段。仅2019年初，根据住建部发布的《关于2019年第一季度全国工程质量安全提升行动进展情况的通报》，全国应用建筑信息模型（BIM）技术的工程项目共计1142个，应用建筑业10项新技术中6项以上新技术的项目共计837个，其中，重庆市、上海市、山东省、福建省应用BIM技术工程项目较多，山东省、陕西省、浙江省推行建筑业10项新技术情况较好。

BIM应用于建筑领域可以使建筑从立项、设计、施工、使用、管理的各个环节实现简约节能，提高效率，减少误差、保证质量。BIM应用推广的潮流势不可挡，已成为政府、行业和企业的共识。

二、BIM影响下高校教学改革的现状

在建筑领域BIM应用推广如火如荼的背景下，高校教学为适应社会发展的潮流，秉承服务于社会、与时俱进的教学理念，致力于培养能够适应社会变革的有用人才，应进行教学改革。

目前，针对BIM教学模式和内容改革，高校没有形成共识，但其教学目标有一定的共同点，即通过模拟项目设计、实施全过程，以提高教学质量;培养学生在BIM环境下的多专业协作能力;培养学生的实践能力。从教学模式的角度看，以最早进行BIM研究应用的美国为例，美国高校主要采用以单一课程、交互式教学、多课程联合结合毕业设计的模式。从授课时间的角度看，在低年级主要教授识图、制图和基本BIM软件的操作，高年级和研究生阶段主要教授BIM技术高级课程。

从国内的现状看，高校陆续开设BIM相关课程，诸如Revit、BIM技术应用概论、NevisWork课程等。但由于BIM不是一种或者几种软件，也不是一类或多类的硬件，BIM是综合性应用的新兴技术。所以各高校从人才培养方案的改革，到具体的课程设置以及课程体系的改革模式上大相径庭，千奇百异，处于各自摸索、比较混乱的状况。

三、BIM技术影响下的土木工程专业教学改革模式探索

（一）教学目标和内容的改革

在培养目标和培养能力上，要求学生了解以及具备一定程度的BIM等新兴技术知识和应用能力。为达到这个教学目标，最直接的是可以从改革人才培养方案着手，通过调整和增减某些课程或者课时以加入BIM相关内容。其中，将BIM以及BIM相关知识引入教学当中而引发的教学改革比较多见的是两种模式，一是在总学分一定的前提下，直接采用某些BIM课程替代旧的课程;二是将BIM知识或BIM技术应用内容融入某些专业课程当中。这两种改革模式还和市场的需求有很大的关系。高校能统计毕业生就业的岗位，分析毕业生在施工单位或设计单位工作的比率来调整课程科目或课程内容，比如，如果毕业生绝大部分都是在施工单位，则增加BIM在施工课程中应用的教学内容，反之亦然。

为跟上技术革新的浪潮，土木专业的一些专业基础课以及专业课教学内容在传统的解决问题的思路上，可适当引入一些BIM相关的内容。比如《土木工程概论》采用BIM建立三维立体模型，使学生能更好地了解各种类型的土木工程结构;混凝土结构课程设计、高层建筑课程设计利用BIM相关技术软件对过程及结果进行设计及分析，可以使设计更为合理和实用;又比如土木工程施工技术、土木工程施工组织课程利用BIM建模，模拟土方工程、地基处理以及脚手架工程和网络计划技术的施工组织设计过程。

（二）理论课程教学模式改革

目前，多数课程的教学模式比较单一，以教师讲学生听为主，教学手段主要为多媒体或板书。这种模式如果教师个人授课状态或者多媒体课件不够生动，则容易导致课堂气氛沉闷，课程内容不够形象生动。出现这样的情况很大程度上是由于某些时候单由教师的语言来描述，学生只是在听觉上或者结合图片去理解，无法得到视觉上的感知，在想象过程中难免出现模糊甚至出现错误理解的现象。

为使课堂更加生动活泼，高校可以以引入BIM教学为契机，将某些理论课程作为试点，进行课程教学方法、手段改革，课堂教学中采用仿真启发式、互动式教学方法，采用预设问题、以提问、课堂讨论、课堂小结等多种形式进行，引导学生积极思考、踊跃回答，并采用更加灵活的课堂考核方式，培养学生的课堂参与能力、动手能力和创新能力;利用BIM技术相关软件（比如Revit、NevisWork，以及现在市面上一些软件开发公司出品的建模或者施工软件等）对难理解的知识点进行建模，然后结合课程内容进行教学;多和学生进行互动，教师讲解与视频结合、讲解与软件结合;学生参与讲解过程，学生分组讨论。

引入BIM技术内容结合理論课程进行课堂教学，如果是纯粹的BIM技术应用软件的课程（例如Revit、NevisWork等），则相对容易一些，只要教师对这些软件比较熟练，结合目前市面上已有的案例，针对这些软件的教材进行教学即可。但是如果是其他的专业基础课或者专业课（例如钢筋混凝土结构设计、土木工程施工等）利用BIM技术内容切入进行教学，则刚开始有一定的难度，教师首先要具备扎实的专业知识，还要掌握课程讲解引入新技术的切入点，这些都是教师需要克服的困难，但是随着这些困难的克服，课程将会变得生动且易于理解，而最大的益处是结合专业将行业新技术在课程上传授给了学生。能够优先实施此类模式改革的课程有：画法几何与土木工程制图、房屋建筑学、平法与识图、土木工程施工组织、土木工程施工技术等。

（三）实践课程实训模式改革

土木工程实训、施工实训等实践类课程由于场地以及材料的限制，学生实训过程往往只能简单地做一些砖墙砌筑、钢筋绑扎等低技术含量的工作，无法将更深层次的技术理论应用到实践当中。另外，由于土木工程的工程量大、工序多而复杂、建设周期长，而目前一般每次实习的时间较短，学生只能观看，不能动手实践。因此，利用BIM技术平台使实现教学信息化改革变得尤为必要。

结合BIM技术的实践教学信息化教学模式是现代教育技术向工科实践教学领域的渗透和拓展，也是土木工程学科教育教学改革和发展的需要。如果高校能够建立BIM实训实验室，有效利用数字摄影，将不同类型工程的各个施工环节记录下来，合理运用多媒体技术、网络资源（新材料、新工艺、新技术和新设备等信息资源）制作成信息量大、内容丰富、形式多样的信息化实践教学课件，将土木工程专业实践结合BIM技术进行信息化教学，再现工程全貌和建设全过程，把施工现场搬进课堂，让学生在学校通过室内“实习”去认知工程，体验施工，获取经验，开阔视野，提高素养。

采用实物操作结合模拟操作的方式，可以减少传统的砌筑、钢筋绑扎的土木实训的课时比例，减少实物实训的耗材;可以通过BIM技术的建筑模拟实训，实现从初始阶段的钢筋绑扎、构件制作到建筑成体完工的后阶段极限受力分析以及碰撞模拟等过程，拓宽了学生实训的渠道，有利于学生掌握更多更深层次的土木工程专业知识。

四、结语

随着建筑信息模型技术（BIM）在土木建筑行业的广泛应用，高校土木工程专业努力培养BIM人才是大势所趋，高校应结合国家BIM发展规划，进一步深化BIM教学改革，努力培养适应社会发展需求的高级应用型人才。

参考文献：

[1]张尚，任宏.BIM的工程管理教学改革问题研究（一）：基于美国高校的BIM教育分析[J].建筑经济，2015（1）：113-116.

[2]白泉，边晶梅.土木工程专业BIM教学改革研究与实践[J].土木建筑工程信息技术，2017（10）：92-93.

◎编辑 武生智