建筑信息模型技术在土木工程专业实践教学应用

分类：论文范文 发表时间：2021-08-21 10:54

　　摘要：实践教学是高校培养企业需要的应用型人才的关键环节，如何提高实践教学的质量是目前高校实践教学改革的关键。针对目前实践教学的不足，提出将建筑信息模型技术（BIM）运用于土木工程专业实践教学中，对实习和设计两大环节分别进行了具体的分析，并为BIM技术在高校实践教学中的进一步推广应用提出一些建议，以期实现土木工程专业创新人才实践教学体系的改革，优化教学平台，增强学生的实践能力和创新能力。

　　关键词：BIM；土木工程；实习；设计；实践能力

　　建筑信息模型（BuildingInformationModeling，以下简称BIM）的思想起源于20世纪70年代的美国，经过一系列的研发和探讨，得到了业内人士的广泛认可，并在一些大型的工程项目中发挥了重要的作用。BIM是一个工程项目物理及功能特性的数字化表达，是一个共享的资源，为该工程从概念设计到废弃拆除的整个寿命周期的所有决策提供可靠的依据，集中体现项目各参与方的协同工作[1]。它可以用来展示建设项目的全寿命周期，包括设计、施工、运营以及维护等过程，具有如下五大特点：可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性[2]。

　　一、BIM技术的国内外应用现状

　　目前而言，发达对于BIM技术的研究与应用较多，且制定了一系列BIM技术的应用标准。与之呼应，BIM技术在一些发达的高校教学体系中的应用也在发展与完善。如：美国奥本大学将BIM技术融入到本科施工课程的教学中，使得学生的实践能力得到很大的提高[4]；美国斯坦福大学将BIM技术融入到“建筑工程项目管理”课程中，用以提高学生综合运用不同项目管理方法解决实际问题的能力[5]；德克萨斯A＆M大学在2004年已经将BIM技术引入本科教学体系中，此外还开设了BIM技术的研究生课程[6]；伍斯特理工学院在土木和环境工程专业的部分课程中也融入了BIM技术，学生完成作业的速度与效率得到了提高[7]。此外，英国威斯敏斯特大学、西英格兰大学等也在积极地开展基于BIM技术的相关课程[8]。

　　二、BIM技术在土木工程专业实践教学中的应用探讨

　　（一）实践教学现存问题

　　土木工程本科教学以社会需求为目标，以学生就业为导向，培养具有较高素质的应用型人才为根本目标，但纵观近年来的就业情况，学生就业形势不容乐观，尽管有部分原因是受到经济政策的调整影响，但主要原因还是实践教学环节无法达到预期的效果。实践教学环节的主要任务是通过实践手段加强学生的实际动手能力，尤其是应用基本知识解决实际问题，并逐渐形成创新思维方式的能力。土木工程实践教学环节，对于学生专业知识面的扩展、创新能力的培养、综合素质的提高、解决工程实际能力的提高，都起着举足轻重的作用。传统的实践教学由于受到技术条件和实践场地等的限制，无法达到培养应用型人才的目的，学生实践能力和创新能力差，导致许多毕业生难以胜任技能要求高的专业岗位，所受的学历教育和应用能力相脱节，不具备相应专业岗位的竞争力。其具体问题主要体现在以下方面。

　　1.实习教学环节。（1）实习场地联系困难。由于施工现场具有一定的安全隐患，而参与实习的学生众多，安全难以保障，基于安全考虑，许多建设单位不愿接受这种学校组织的集体实习活动。因此，实习工地的联系是实习教学的一大难题。（2）工程覆盖面窄，学生缺乏角色参与感。由于受学校社会资源和实际情况的限制，实习单位只能选择有限的几个，而实习的内容只能局限于这些单位的已建或在建工程，工程覆盖面狭窄，内容单一，对于学生全面认识工程、拓宽视野非常不利。此外，实习教学的时间有限，而工程建设周期却很长，导致学生在这有限的实习期限内仅能接触到项目施工的一个阶段或者某一局部，无法参与项目建设的整个过程，对工程项目形成直观全面的感受，而有的实习仅仅通过到场参观、指导教师讲解、学生被动听讲的方式，使学生缺少角色参与感，被动地“走马观花”。（3）考核方式较为单一。土木工程专业实习过程由于人员众多，秩序维持困难，无法客观鉴定学生现场学习的具体情况。目前实习的考核方式基本采用实习报告和实习证明的方式，在一定程度上导致抄袭实习报告等不良现象的出现，影响学风的同时还可能导致日后从业态度出现偏差。

　　2.设计教学环节。设计环节作为实践教学的重要组成部分，包括课程设计和毕业设计两部分。在实际教学过程中，设计教学缺乏连贯性且脱离实际，各科课程设计单独命题，缺少与其他课程的联系，加上教师讲课时也是分开教学，互不相连，因此，学生无法将所学课程知识联系起来，缺乏应对实际工程中复杂多变情况的能力，因此与实际存在脱节现象，参考价值不足，实践教育的目的未能完全实现。在毕业设计环节，目前大多数院校采取与实际工程相结合的方式，即所谓“真题真做”，但在实际操作中受到设计时间和规范等熟悉度的制约，设计内容往往经过大幅度简化，因此涉及的实际问题较少，需要学生分析的客观资料不多；从设计内容来看，高校毕业设计内容基本类似，大多是选择框架结构或砌体结构的办公楼、宿舍、教学楼，覆盖面较为固定，缺少创新，与实际工程有一定差距，与日新月异的土木工程发展存在较大的脱节。

　　（二）BIM技术在认识实习环节的应用探索

　　认识实习是学生在学习掌握了一些课程之后进行的第一个实践性课程，对于培养学生的兴趣，建立对工程项目构造和施工工艺的感性认识具有重要的作用，可以让学生了解自己所学专业的用途，解决学生心中“我学这个以后能做什么”的疑惑。将BIM技术引入认识实习，构建基于BIM技术的不同类型工程的典型案例教材库。在大一学生入学之初通过BIM软件虚拟仿真模拟技术，进行建筑施工全过程的通识教学，让学生对建筑结构构造、施工工艺等形成全面的认识，解决实习场地受限、工程覆盖面狭窄、安全问题难以保证等问题。此外，学生通过BIM技术动画演示对认识实习的内容提前了解，带着问题去参观，有的放矢，从而达到事半功倍的效果，避免了盲目的走马观花和填鸭式讲解。

　　三、BIM技术在土木工程专业中的其他应用

　　BIM技术作为当前建筑行业的一个新兴技术，对于降低建筑成本，提高工程项目的建造效率等方面具有重要的作用，BIM技术在建筑领域的应用已成为一种趋势，为适应社会的发展和企业对人才的需要，高校在土木工程专业本科教学中也要积极地进行教学改革，将BIM技术引入到土木工程专业本科教学体系中，并不仅仅局限于实践教学体系。笔者根据当前国内外已有的BIM技术教学探索，对将BIM技术引入教学体系提出以下建议。

　　（一）构建BIM技术的课程体系

　　根据教学目的和要求，编写BIM技术教学大纲，选定适合土木工程专业教学的BIM课程教材，规划课程体系和授课的顺序。沿用目前土木工程专业教学由浅入深的教学模式，在大一、大二阶段主要进行与BIM技术有关的基础课程以及软件模块认知教学，使学生了解BIM技术的基本概念、发展历程、工作原理、实现方式和工程应用等，提高学生对BIM学习兴趣的同时，兼顾学生BIM软件的操作能力。而进入到大三、大四阶段主要进行软件的实际操作，将BIM软件和所学专业课整合，完成具体工程项目的建模和分析，使学生将所学的知识运用到实践操作中，提高其实践能力和创新能力的同时，巩固其理论知识，实现课程与课程之间的衔接。

　　（二）将BIM技术作为辅助教学手段

　　Runder认为BIM技术在建筑设计、施工等方面具有如下作用：帮助学生了解整体建筑设计；将概念设计理念和建筑设计相结合，有助于学生考虑建筑的成本、可施工性和环境的影响等因素；可以帮助学生学习团队之间的协调和合作能力[14]。因此，在土木工程专业的一些课程教学中，利用BIM技术的可视化特性，采取专业讲解和动画演示相结合的方式进行，增加学生的学习兴趣，提高教学效果。例如，BIM的3D技术和工程制图、结构设计等结合，将原本的二维识图转换为三维可视，降低了识图的难度，改变单纯利用抽象空间想象能力的学习方法；BIM的4D技术与“土木工程施工”等课程结合[15]，模拟施工过程，帮助学生直观地认识项目的具体建设过程，让学生对施工工序、施工方法的选择、施工现场的组织等问题有更好的理解；将BIM的5D技术和“建筑工程造价”“施工组织设计”等课程结合，模拟成本动态变化过程，使学生更好地理解工程量计算、进度计划编制和施工定额的套用等。

　　（三）建设BIM技术师资队伍

　　目前BIM技术在国内的研发应用还刚刚起步，人才的缺乏是目前BIM技术在我国大力发展最重要的阻碍，而高校作为人才培养的关键基地，在BIM人才培养方面起着举足轻重的作用，人才的培养需要专业的师资队伍。目前，太原理工大学专业教师队伍中，熟练掌握BIM技术的人员较少，需要大力加强这方面教师队伍的建设。首先，鼓励教师通过自学、培训、考察、参与项目、申报课题等方式提高专业知识和教学水平；其次，考虑引进这方面的优秀人才，以点带面，提高学院在BIM方面的教学水平和科研能力；最后，可以聘请行业专家，承担部分课程、提供知识讲座等形式，弥补课堂教师资源不足的问题。

　　BIM技术应用于土木工程实践教学中是对信息技术和课程整合的一大补充，为实践教学改革提供了一个新的视角，对实现土木工程专业创新人才实践教学体系的改革，优化教学平台，增强学生对工程的认知度，提高其实践能力和创新能力，具有重要的意义。因此，作为人才培养基地的高校应该加强对BIM技术教学应用，将BIM技术融入到本科教学体系中，制定BIM教学改革的方案，为企业培养行业所需的应用型人才。

　　参考文献：

　　[1]隋振国，马锦明，陈东，等.BIM技术在土木工程施工领域的应用进展[J].施工技术，2013，（S2）.

　　[2]解明镜，石磊，罗明.基于BIM平台的集成化可持续建筑设计教学研究[J].中南林业科技大学学报：社会科学版，2012，（3）.

　　[3]王芳，张志强.融合BIM技术的应用型土木工程专业实践教学平台的优化与应用[J].高等建筑教育，2016，（1）.

　　[4]胡绍兰，刘月君.BIM技术在建筑类本科专业教学中的应用探索[J].经营管理者，2016，（11）.

　　刘元珍，胡凤丽，王文婧

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