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【摘要】當前高校土木工程本科專業面臨強烈的BIM開課需求。本文在調研國內外BIM課程的基礎上，基于大工程觀論證了面向建筑全生命期BIM技術應用的課程目標，討論了課程內容和教學方法，并通過課程實踐檢驗了BIM課程設計的教學效果。本文成果為高校土木工程本科專業開設BIM課程提供了重要參考。

【關鍵詞】BIM課；程設計；大工程觀；建筑全生命期；綜合應用

當前，建筑業對BIM技術人才的需求強烈，高校土木工程本科專業迫切需要開設BIM課程。然而，我國高校土木工程本科專業主要將BIM技術融入現有課程中，專門開設BIM課程的高校非常有限。而在BIM技術起源的美國，高校往往都開設了專門的BIM課程，以培養學生全局的BIM知識體系和技術視角。我國土木工程本科專業應如何開設BIM課程成為了一個重要問題。本文在調研國內外BIM課程的基礎上，基于大工程觀開展了高校土木工程本科專業BIM課程設計的研究。

一、BIM課程開設背景

BIM是英文BuildingInformationModeling的縮寫，國內一般稱之為建筑信息模型。BIM技術是區別于傳統以CAD為基礎的建筑設計的新方法，帶動了建筑行業的信息技術革命，在設計、施工、運維等建筑全生命期內都得到了快速發展。因此，國務院辦公廳2017年19號文印發《關于促進建筑業持續健康發展的意見》［1］，指出“加快推進建筑信息模型（BIM）技術在規劃、勘察、設計、施工和運營維護全過程的集成應用，實現工程建設項目全生命周期數據共享和信息化管理，為項目方案優化和科學決策提供依據，促進建筑業提質增效。”隨著BIM技術的推廣，BIM人才需求也日益強烈。然而，全國高校土木工程本科專業普遍缺乏BIM課程。在2018年全國兩會上，全國政協委員王美華［2］就指出高校在培養BIM人才方面存在“缺位”，并提出高校土木專業增加“BIM技術”課程的提案。因此，亟待開展BIM課程建設的相關研究。當前我國高校土木類本科專業主要將BIM技術融入現有課程中，獨立、專門開設BIM課程的高校非常有限。經調研，BIM技術一般被融合在CAD、工程項目管理、房屋建筑學、施工組織、工程概預算等課程中。［3］然而，這種融合的BIM教學方式難以讓學生對BIM技術有系統、全面的學習，不利于培養BIM人才。而在BIM技術起源的美國，高校往往都開設了專門的BIM課程［4］，如斯坦福大學的“BuildingInformationModeling”、南加州大學的“BIMandIntegratedPractices”等。然而，國內在專門的BIM課程方面起步較晚。目前，僅有清華大學、華中科技大學、上海交通大學、北京科技大學等少量高校開設了專門的BIM課程，而且關于BIM課程建設的研究也非常有限。［5］本文在調研國內外BIM課程的基礎上，基于大工程觀論證了面向建筑全生命期BIM技術應用的課程目標，討論了課程內容和教學方法，并通過課程實踐檢驗了課程設計的效果，為高校土木工程本科專業開設BIM課程提供重要參考。

二、基于大工程觀的教學目標

1994年，麻省理工學院工學院院長喬爾·莫西斯在《大工程觀與工程集成教育》的學院發展規劃中提出了大工程觀的概念：“大工程觀是與研究導向的工程科學觀相對立的，更加重視工程實際以及工程教育本身的系統性和完整性”。［6］大工程要建立全局的、聯系的、系統的工程視角和知識體系，不能割裂地看待整個工程項目。BIM技術本身就是與工程整體密切相關的，貫穿了建筑全生命期。因此，學習BIM技術應基于大工程觀，而不能孤立地限定在特定的工程應用上。悉地國際設計有限公司CCDI的過俊副總監在借鑒美國bSa（buildingSMARTalliance）［7］對美國建筑工程行業BIM應用分類的基礎上，整理和歸納了目前中國建筑工程行業BIM在建筑全生命期中的20種典型應用，如圖1所示。可以看出，BIM技術的很多典型應用并不是固定在某一個建筑生命期階段，而是跨越多個生命期階段，甚至貫穿整個生命期。因此，如果在BIM教學上，不能樹立面向建筑全生命期BIM技術應用的大工程觀，那么將難以很好地適應實際工程的系統性需求。而且，如前所述，很多高校采用將BIM技術融入其他課程的方式開展BIM技術人才培養，但這種分散融入式教學會導致知識零碎、視角局限、BIM知識體系和技術應用不全面等問題，不利于形成BIM技術的大工程觀。正如前述國務院2017年19號文中所述“推進建筑信息模型（BIM）技術在規劃、勘察、設計、施工和運營維護全過程的集成應用”，因此，BIM高級人才應該有建筑全生命期的技術視野，BIM課程的培養目標也應該覆蓋建筑全生命期。另一方面，BIM技術的大工程觀不僅僅體現在貫穿建筑全生命期，也應該體現在面向工程的綜合應用技術體系，因此，BIM教學不能局限在特定技術上。當前，學生在無專門BIM課程情況下主要通過購買教材自學或報名商業網課學習。然而，絕大部分BIM教材和網課教的都是BIM建模實用技術。建模技術雖然重要，但過多集中在建模上就會讓學生認為BIM等于建模，這就遠遠降低了BIM的價值。BIM的價值并不是模型，而是模型承載的信息和廣闊信息應用。而且，建模等實用技術的深度和創新度很低，這就導致了這些技術隨著逐漸普及就會越發廉價。例如，在一些電商平臺上，6000萬個BIM構件庫售價僅2．9人民幣，一個構件BIM建模費用遠低于1分錢。因此，對于土木工程本科生而言，BIM課程的教學目標不應該局限在實用技術上，而應構建學生基于BIM的信息化理念，培養綜合應用BIM技術解決土木工程問題的能力。綜上所述，基于大工程觀的理念，BIM課程的教學目標應該為面向建筑全生命期，建立學生基于BIM的信息化理念，通過講授BIM的知識和實用技術，培養綜合應用BIM技術解決土木工程問題的能力。

三、課程內容與教學方法

首先，根據前述教學目標，BIM課程應該面向建筑全生命期，這就意味著BIM課程應該涉及規劃、勘察、設計、施工和運營維護等不同階段的內容。因此，BIM教學內容較多。為了保證系統、深入的教學效果，BIM課程的課時不能過短，本文建議BIM課程至少為32學時。另外，考慮到土木工程相關的BIM技術在規劃和勘察階段的應用較少，而在設計、施工和運營維護階段較多，因此，如果課時有限，可以面向設計、施工和運營維護三個階段的BIM知識和實用技術為主。其次，根據教學目標，BIM課程還應該建立學生基于BIM的信息化理念。因此，BIM課程一方面需要包括BIM概念、應用現狀與標準、主流平臺等基本概念性內容，讓學生對BIM有一個全局認識，形成BIM技術大工程觀；另一方面也需要包括BIM工程典用案例、創新技術與發展趨勢等內容，讓學生不僅僅是學習BIM知識，更是要建立信息化理念，進而通過以BIM為主的信息化思路解決實際工程問題。這也體現了大工程觀中服務工程實際的思想。最后，BIM課程還需要通過講授BIM的知識和實用技術，培養綜合應用BIM技術解決土木工程問題的能力。這就要求BIM課程在內容設置上要兼顧知識與技術實操。具體而言，由于BIM技術大量依賴軟件，因此，除了講授內容，也需要安排上機時間，讓學生在理解知識的基礎上學習BIM軟件及其操作技能，比如BIM建模、施工過程模擬、模型轉換等。而且，要培養綜合應用BIM技術解決土木工程問題的能力，就需要設置課程設計環節，鍛煉學生利用課程所學的多種BIM技術解決課程設計實際問題的能力。該課程設計也應是教學內容的一個重要組成部分。以一個32學時的BIM課程為例，本文建議了對應的教學內容和學時分配情況，如下表1所示：在教學方法上，要充分考慮大工程觀中的服務實際工程和整體性理念。一方面，BIM技術本身就是為了提升工程的效率和質量而產生，具有很強的實操性，因此，在教學中一定要充分重視技術實操。具體而言，應以課堂講授和上機訓練為主的方式開展教學。講授需要和上機實踐相結合，一講一練有序開展，并引進實際工程案例教學，拓展學生工程視野，引導學生針對工程實際問題有目的地學習BIM技術。另一方面，BIM教學也要培養學生BIM技術的整體應用能力，以充分適合工程靈活多變的實際需求。具體而言，應利用課程設計使同學可以將所學的BIM知識和技術進行整體應用。這有助于提升學生BIM技術綜合應用能力。而且，應該利用課堂機會，對學生課程設計作品進行充分的點評，以讓學生了解自身不足和優勢，更有針對性地提升BIM整體應用能力，并有助于形成BIM技術應用的大工程觀。

四、教學實踐效果

依照本文基于大工程觀的課程設計，開展了一個學期32學時的土木工程本科專業BIM課程教學實踐。該課程共有61人，全部為土木工程本科專業大三第二學期的學生。這些學生已經完成了土木工程大部分專業課的學習，具有良好的專業基礎。在教學過程中，向學生講授了面向建筑全生命期的BIM技術知識體系，并且通過上機練習等方式讓學生學習建筑全生命期不同階段的主流BIM技術。因此，學生在進行課程設計前，已經構建了面向建筑全生命期的BIM技術大工程觀。在課程設計選題方面，提供了多個類別題目，見表2，讓學生根據類別自主選題。考慮到學期末學生課程較重，本課程允許學生分組開展設計，并且可以只選擇一個類別。在實際上，學生已經樹立了BIM技術應用的大工程觀，單一類別的課程設計無法滿足大部分學生對BIM技術整體應用能力提升的渴望。結果61名同學共形成了26個小組，其中21個小組都提交了綜合類別的課程設計，具體分類情況見圖2。可以看出，大部分同學都進行了二、三個類別綜合的設計作品，甚至有1個小組提交四個類別綜合的作品。這充分顯示出學生建立了BIM技術大工程觀后擁有了自主開展BIM技術整體應用的內在動力。

五、結論

本文基于大工程觀開展了高校土木工程本科專業BIM課程設計，論證了課程目標，給出了具體的課程內容和教學方法，為滿足當前BIM課程開設的強烈需求提供了重要的參考內容。另一方面，本課程設計的教學實踐也表明樹立BIM技術的大工程觀有助于激發學生自主開展BIM技術整體應用的內在動力，這將有利于BIM技術綜合人才的培養，也更符合工程應用的實際需求。在教育部新工科建設的背景下，一些土木工程院校新開設了“智能建造”本科專業，更加強調信息技術對土木工程的促進作用。其中，BIM作為土木工程信息化的核心技術，BIM課程也必然會成為“智能建造”的核心課程。因此，本文基于大工程觀的BIM課程設計也會為“智能建造”新工科建設提供支持。

作者：許鎮 郝新田 靳偉