BIM在计算机辅助设计课程中的教学改革探索

来源:用户上传      作者:冯若强

　　摘要：文章基于东南大学土木工程专业本科生计算机辅助设计课程教学改革，探讨了BIM课程的教学目标、教学组织形式，并为BIM技术在高校教学中的进一步推广应用提出一些建议，可供高校土木工程专业基于BIM的教学改革参考借鉴。
　　关键词：土木工程;BIM;本科教学改革
　　中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2020）16-0168-02
　　 BIM（Building Information Modeling）是一门集设计建造管理于一体的数字化技术，指通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。 它作为一门新兴技术，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。实践证明，应用BIM技术，可创造极大的经济效益，并促使土木工程行业与时俱进。BIM技术引入土木工程教学，对提高教学质量、改进教学效果大有裨益，有利于培养更多适应社会发展需求的高级应用型人才。土木工程专业BIM教学改革已在国内部分高校展开，但大多处于初步探索阶段[1]。
　　在土木工程专业计算机辅助设计课程中应用BIM技术，是从人才培养的初期就将多信息、多领域的计算机辅助技术引进教学，具有较高的实用价值与可行性;其实施不仅可以从根本上改变传统计算机辅助技术的生产方式与生产内容，也必将会对整个建筑土木工程产业链产生巨大影响。本文基于东南大学土木工程专业本科生计算机辅助设计课程教学改革，探讨了BIM课程的教学目标、教学内容、教学组织形式，为土木工程专业BIM课程的开设、BIM的教学改革提供参考。
　　一、基于BIM技术的土木工程专业人才培养目标
　　根据国内外BIM技术应用情况差异，针对我国土木工程人才培养体系及发展方向，应首先将BIM技术的普及工作在高校中开展。通过制定相应的人才培养机制，设置与之相应的课程体系，力争在本科阶段的BIM技术教育达到如下培养目标：
　　1.理解BIM的概念、应用及发展方向，明确BIM技术在未来土木工程领域发展的地位和作用，树立大学生学习BIM技术的信心和决心。
　　2.熟悉BIM在建筑设计阶段的应用，特别是针对不同结构形式的3D建模及方案比选、管线综合及碰撞检测、工程量统计等;熟悉BIM在建筑施工和管理阶段的应用，包括BIM施工模型的建立、4D及5D施工进度模拟、空间冲突检测等。
　　3.熟悉大型BIM通用软件的使用方法，包括Revit、CATIA、Navisworks、鲁班软件等。对于本科生应首先强调熟练掌握建模软件，在熟悉建模软件的基础上适当向模型分析软件扩展。
　　4.通过BIM课程设计的训练，了解基于BIM技术的建筑物设计、施工、验收及运营维护管理的新模式，掌握运用BIM技术解决技术难题及加强不同专业间协同工作方法[2]。
　　基于以上BIM技术的土木工程专业人才培养目标，本次教学改革的目标是结合教材《Revit2015中文版基础教程》和Revit2015软件对计算机辅助设计课程进行教学内容体系改革，目的是使得课程的教学内容体系更完善，将该科目的理论教学、实践教学和科学研究有机结合起來，为学生提供一个良好的理论学习环境和实践锻炼的机会，培养和训练他们严谨的科学态度、创新意识和团队精神，使他们成为理论知识水平和实践动手能力都很强的有用人才，推进BIM技术在土木工程领域的应用。
　　二、BIM课程改革的教学组织形式
　　1.BIM知识与技术课堂教学。课堂教学是最基本的教学方式，也是将BIM知识传授给学生的最直接的教学方式。在BIM课堂教学中需要着重强调如下内容：BIM的含义及应用、BIM软件的操作及3D模型的建立、基于BIM的施工进度展示及管理、基于BIM的工程量统计及工程造价管控、BIM与各个专业之间的关系及在各个专业中的应用点等。BIM课堂教学主要目标是让学生了解BIM的基本知识构架、BIM在土木工程领域的应用点、熟悉BIM的建模及分析软件的种类及适用范围、常用BIM软件的操作技巧，解决“如何学习BIM”的问题。
　　2.BIM的实训教学。BIM技术强调的是知识的实践与应用，故BIM实训教学是不可或缺的一种课程教学组织形式。实训内容的设计应与课堂教学内容相呼应，教学与练习同步进行，切实建立起学生应用及实际操作能力。BIM的实训教学可以包括如下内容：BIM建模软件的操作、基于BIM模型的工程量明细统计、进度计划的编制与施工进度展示、设计方案的可视化、碰撞分析、建筑物能耗分析、三维可视化技术交底等。总而言之，BIM实训教学是课堂教学的延伸与深入，通过实训练习提高学生应用课堂知识的能力及学习的自信心与积极性，解决“如何应用BIM”的问题。
　　3.BIM的行业专家讲座。BIM行业专家长期在工程项目一线从事BIM的应用及研究工作，能够为土木工程专业的BIM教学提供新的视角，有效拉近课堂与实际工程应用之间的距离。行业专家在授课过程中往往立足具体项目实例，讲授BIM在实际工程中的应用及最新研究成果，学生通过实例讲解一方面了解BIM在实际工程中的应用情况，使学生明确学习BIM的必要性，解决“为什么学习BIM”的问题[2]。
　　BIM课程的三种组织形式是相辅相成、缺一不可的。将BIM教学在上述三个环节中穿插开展才可以显著提高其教学效果。因此，本课程的教学改革将结合李恒、孔娟编著的《Revit2015中文版基础教程》和Revit2015软件进行课程内容体系改革，通过理论分析与工程实例探讨相结合、教师讲授和学生互动讨论相结合的方式组织教学。
　　三、基于BIM技术的计算机辅助设计课程教学改革建议
　　1.结合现有的教学计划，合理规划基于BIM的计算机辅助设计课程体系。制订BIM教学方案的同时，必须综合考虑学生专业知识、BIM技术和软件实操计算的掌握程度。采取与专业课程相关的BIM技术教学的方法，使专业课教学与计算机辅助设计BIM课程相辅相成、融会贯通[3]。 　　2.计算机辅助设计的教学改革应该采用循序渐进的方式。BIM技术的教学改革不可能一蹴而就，为避免从传统教学方式至专业知识—BIM技术一体化教学改革过程中出现“断崖式转变”，建议采取循序渐进的方式。初期教学内容以BIM的概念、应用及软件操作为主。同时，逐步加强师资力量培养和推进教学内容转变过渡，加快BIM技术知识与现有课程的融合。后期逐渐增加与BIM教学内容相符的实践学习环节，以加强学生的动手操作能力。最终形成一套BIM技术与计算机辅助设计课程融会贯通的教学体系。
　　3.计算机辅助设计BIM课程应多采用案例教学方法，教学过程中应注重培养学生的自我学习能力。BIM课程教学注重在理解BIM技术基础上的实践应用，教学过程中应尽可能多地引入真实案例，实现项目的虚拟设计、虚拟施工、空间碰撞检查、工程进度编制、工程量及工程造价分析等工作，以增进学生对BIM知识的理解，提高知识的应用能力。
　　由于计算机辅助设计课程课时有限，教学过程中不可能讲解所有软件的使用方法及所有BIM技术的应用过程，但应抓住众多项目的相通之处，注重应用方法及思路的讲解，细节的问题可以请学生进行自学，并按时了解学生自学情况，这样才能使BIM的学习达到触类旁通的效果。
　　四、结语
　　建筑信息模型技术（BIM）在建筑行业正获得日益广泛的应用和推广。BIM技术本身发展迅速，行业需求持续旺盛，高校土木工程专业努力培养BIM人才已是大势所趋。未来业内最为紧缺的也是既精通土木工程技术又具备一定BIM技术基础的复合型人才，而建立基于BIM技术的计算机辅助设计课程教学改革还处于探索阶段，仍然有大量的问题值得我们高校教师去思考、去解决。因此，BIM技术的引入是对当今土木工程专业教育的挑战，更是一次开拓应用型人才培养模式的机遇。今后，我校将总结改革经验，结合国家BIM发展规划，进一步深化基于BIM技术的计算机辅助设计课程教学改革，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]郭闪闪.基于BIM技术的土木工程专业实践教学改革探索[J].教育现代化，2018，5（15）：51-52.
　　[2]邢栋，等.BIM时代下的土木工程专业本科教学改革的思考[J].潍坊学院学报，2017，17（5）：56-60.
　　Exploration on Teaching Reform of BIM in Cad Course
　　FENG Ruo-qiang
　　（School of Civil Engineering，Southeast University，Nanjing，Jiangsu 211189，China）
　　Abstract：In this paper，based on the southeast university students who major in civil engineering of the curriculum teaching reform in computer aided design，discusses the BIM course teaching goal，teaching organization form，and for further popularizing and applying the type of the BIM technology in college teaching put forward some Suggestions，for the teaching reform of civil engineering specialty in colleges and universities based on BIM reference.
　　Key words：civil engineering;BIM;undergraduate teaching reform
　　收稿日期：2019-03-28
　　課题项目：江苏高校品牌专业建设工程资助项目，PPZY2015A042;东南大学教改项目：基于BIM技术的土木工程结构计算机辅助设计课程教学改革，2017-021
　　作者简介：冯若强（1978-），男，山东茌平人，博士，教授，研究方向：空间结构和钢结构研究。
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