BIM 技术在土建类专业教学中的应用

　　近年来随着国家对建筑信息化模型的发展要求,BIM 技术逐渐成为了建筑业的新名词,BIM 技术具有可视化、模拟性、协同性等诸多优点[1 ~2],这一特质不仅仅实用在建筑产业上,在高校同样刮起了热潮,为适应建筑业的"二次革命"的浪潮[3],培养企业所需要的 BIM 人才,把 BIM 技术引进到高校土建类人才培养中势在必行,但由于 BIM 技术在国内发展尚处于新生代,在各个高校中的教学应用尚处于起步阶段,还没有形成系统的培养方案,为此,BIM 技术在土建类教学中应用研究就是一个亟需解决的教学课题,如何将这项技术更好更快地在学生教学中推广,拟定出合理的教学大纲是项紧迫的任务,如何把 BIM 技术的特点与优势在各个学科中教学内容渗透也是一个急需调整的重要任务.

 

　　一、BIM 目前在教学应用中存在的问题

 

　　在国内,随着国家对智慧建筑的要求以及各省出台的相关建筑信息化模型的标准规范,越来越多的设计、施工企业意识到 BIM 发展的重要性,为此 BIM 人才一时间成了最紧缺型人才,诸多企业单位进校招聘的时候,第一个就会问是否懂 BIM,会不会 BIM 相关软件的操作; 这对高校来说是一次机遇也是一次挑战,近两年建筑业开始走向转型期,毕业生就业遇到瓶颈,那么对于 BIM 人才的大量需求,正式给学生提供了这样一次就业契机.为适应人才需求的发展,抓住先机,已有部分高校设立了 BIM 实验室,加速推进 BIM 的教学应用,但对于多数高校来说,BIM 在高校落地发展中仍存在一些问题[4 ~6].

 

　　( 一) 硬件配套设施问题.BIM 技术不单单是一个软件,而是一个专业综合体,涉及的内容多而广,对电脑的配置要求就极为严格,一般的电脑不能解决软件的运行问题,所以光一套硬件就需要大量经费,外加所需要的软件锁的成本,就需要大笔的费用,这对于普通高校就是一笔很难申报下的开销,为此也是成了一个阻碍 BIM 在高校落地的一个最主要的问题.

 

　　( 二) 师资队伍问题.由于 BIM 技术是可以贯穿整个寿命周期,涉及的内容也比较多,由于教师队伍结构中对软件的熟悉程度不是很高,涉及到的专业也比较多,从而影响教学内容的开展,所以组建一个 BIM 师资团队也是开展 BIM 教学实施的一个重要前提,融合多专业多学科的专业化教师队伍,将 BIM 技术贯穿于全寿命周期中.

 

　　( 三) 配套教材的问题.因为 BIM 涉及的软件较多,难度也参差不齐,同时受限于课程教学的课时数,一本适用于整个教学用的教材尚不完善,编写一本适合本学校专业特点的专业化教材也是在实行过程中一大难题.

 

　　二、BIM 技术在土建类教学内容改革

 

　　BIM 技术[1]是多维的建筑信息化模型,可以将建筑物的结构进行很好的数字化表达,形象直观,一目了然,可以让学生更好地理解建筑物的结构特点,让学生打下识图的基础,大一的时候,学校为学生开展工程制图课程,在以往的教学过程中可以发现,学生的三维想象力有不同程度上的差别,对于空间的位置没有概念,通过 BIM 技术可以建立对应的三维模型,从不同角度上方便学生的观察.

 

　　大二时开展的房屋建筑学课程,房建课程以实际房屋为依托,有助于学生对房屋各个构件的理解,在以往教学过程中,都是老师结合 PPT 以二维图片形式给大家讲述房屋的构造要求,学生的参与度不高,那么通过 BIM 技术可以将二维转化成三维,以不同角度位置的剖切出来,让学生能够更形象地观察各个构件的位置关系,配以漫游的形式,动静结合,加强学生对学科的兴趣,为后续专业课程打下基础.

 

　　很多学生在专业课开设后普遍存在这样一个问题,就是无法读懂结构图纸,最主要的一个问题就是无法看懂平法施工图,对于各个钢筋的实际位置关系因为未真正的在现场观察过想象起来较困难,那么 BIM 技术就可以有效解决这一问题,将钢筋三维透视化,那么无论是柱子或者梁板剪力墙中各个钢筋的位置及搭接关系便可以清楚明了地进行多角度观察,彻底理解平法图集中标注的含义,为以后工作打下坚实基础.

 

　　施工组织、施工技术是土建类学生学习的核心课程,课程本身的特点就具有很强的实践性,多数是工艺的标准、规范的要求,学生学习起来由于文字内容较多,又缺乏实践性,那么在学习过程中就会觉得枯燥,BIM 技术就可以很好地解决课程乏味性,枯燥性,通过 NW 的虚拟建造,可以有效模拟施工过程,让难理解的工艺流程变得更直观; 同时,对于施工组织学生可能只是从概念上知道什么是流水施工,施工平面图的一个简化布置,但是通过 5D 软件可以按照预设的时间进度来模拟建筑物的建造,这样学生真正地理解了横道图在工程中是如何应用,通过场布软件可以真实地绘制一个施工场地的布置情况,直接由原来的二维平面布置转化成一个三维的场地,形象直观.

 

　　三、BIM 在教学实践中的具体实施

 

　　BIM 已成为建筑行业发展的最热名词,企业对 BIM 人才的需求也是日益加增,为适应这样人才需求的计划,院校在BIM 教学应用实践中也是不断推敲,制定合理的 BIM 实施方案,加深学生对 BIM 的理解和应用.

 

　　第一,在制图的课程体系中,引用 BIM 技术,构建三维视图,合理利用剖分,加强学生空间思维的锻炼,增加学生对建筑空间的认知,为后续的基础课程打下基础,从教学效果来看,将示例做成三维模型后,学生在绘制图形时更容易想象出实体的真实空间及形态,能够更好地表达图形的关系,通过系统的训练院校学生在第十届"高教杯"全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛中获得建模 2 项一等奖及多项二等奖的优异成绩.

 

　　第二,开设 Revit 的软件课程,Revit 是 BIM 软件中使用频率最高的一款三维软件,也是构建模型的基础,在大二下学期开设 BIM 软件课,让学生更早地了解和接触 BIM,增加学生对 BIM 的学习热情,可以将原本单一的二维图纸转化成三维模型,相比传统 CAD 的学习更有热情,通过 BIM 软件的学习,培养学生熟练使用 BIM 软件的操作及相关功能,为后续学习打下坚实的基础.

 

　　第三,在房建及混凝土结构课中以院校文馆楼作为课程素材,建立 BIM 三维模型,在房建中结合图纸对应房屋构造中各个构件,与实际楼体为背景,充分调动学生学习热情,参与课程互动中来; 对于结构识图一直是学生学习的一个难点,对图纸感到陌生,对结构图中钢筋位置长度不易理解,那么将平法识图以动态形式展现,可以让学生更好地理解各个钢筋的位置及搭接关系,使其一目了然,形象直观,和以往学生相比,将钢筋模型可视化教学的效果要远远好于之前,学生能够真正理解平法表示中各个标注的含义,结合图纸的实际例子更加清晰.

 

　　第四,在施工课程中以工艺动画与工艺做法相结合,一改传统的文字描述,以动画的形式来描述工艺流程,让学生不进现场也能够理解工程是如何进行工艺施工,配以动画的形式让原本文字为主的课程变得不再枯燥,看动画的同时加深了学生对工艺的理解,增加了学生对专业课程的学习兴趣.

 

　　第五,增加关于 BIM 的实操课,为适应企业对于 Bim 人才的需求,在大四毕业设计中增加了关于施工全过程管理的BIM 设计,学生学习热情高涨,积极踊跃参加报名,但由于条件的限制,选定的人数受到较大的限制,设计的内容主要包括前期图纸 Revit 翻模、工程计量、场地平面布置,施工组织设计、模板脚手架设计、BIM5D,贯穿于施工管理的全过程,也契合院校土建专业的学科特点.在第二届、第三届全国高校BIM 网络大赛中均取得了三等奖优异成绩,以竞赛的方式来激发学生的学习热情,学生在老师的指导下能够快速认真地完成相关软件知识的学习,通过比赛的方式,不仅提高了学生的学习热情,对老师也是一个很好的锻炼,每次比赛都会组织现场的答辩和网上的交流,对各个学校之间也是一次很好的学习交流机会,共同促进 BIM 在高校落地及发展.

 

　　四、结语

 

　　BIM 技术的产生与发展,将更好地促进整个建筑业的信息化智能化的发展,对于 BIM 技术的推广也是更好地服务于社会发展的需要,在新理念新方法新技术的推广方面高校一直都是一个重要的社会平台,高校培养应用型人才的目标一直是学校的办学宗旨,将技术更快更好落实在课堂上是一项具有深远意义的工作,也是极具挑战的一项工作.BIM 技术对于土建类专业课程的建设有着重要的意义,不仅丰富了多媒体课件的教学内容,它的协同性、可视性将更好地促进了学生对专业基础知识的理解,而且最主要的是可以调动学生的参与性与学习的积极性,通过各类大赛的学习交流,可以提高学生的自学能力交流沟通能力,同时也是为学生就业前打下一份坚实的基础,要借鉴已有和已取得的成果,进一步研究和修订 BIM 在土建类教学模式及应用方面的深化改革.

 

　　【参考文献】

 

　　[1]刘巧铃,刘保华. BIM 技术在独立学院"建筑施工"教学中应用探讨[J]. 中国建设教育,2015,2: 33 ~34

　　[2]曾文海,黄泰儒,卢美君. 基于 BIM 技术的高校实践教学体系建设研究[J]. 黑龙江生态工程职业学院学报,2016,1:76 ~ 78

　　[3]甘荣飞,曹文龙,孙靖立. BIM 在建筑类本科院校的实践探索[J]. 土木建筑工程信息技术,2014,3: 100 ~102

　　[4]张华英,杨振英. 高职院校 BIM 教学思路探索[J]. 佳木斯职业学院学报,2016,1: 6 ~7

　　[5]朱红光,易成,王鹊等. BIM 技术在土建专业教学中的应用现状及建议[J]. 教育教学论坛,2015,44: 184 ~185

　　[6]王靖. BIM 融入高职土建类专业教学研究[J]. 江西建材,2016,12: 274 ~ 275

　　[7]周文波,蒋剑等. BIM 技术在预制装配式住宅中的应用研究[J]. 施工技术,2012,22

　　[8]白庶. BIM 技术在装配式建筑中的应用价值分析[J]. 建筑经济,2015,3

　　[9]刘延宏. BIM 技术在铁路桥梁建设中的应用[J]. 铁路技术创新,2015,3

　　[10]刘延宏. 基于 BIM + GIS 技术的铁路桥梁工程管理应用研究[J]. 交通世界,2015,9

　　[11]陈秋竹. 桥梁设计阶段的 BIM 模型建立研究[D]. 重庆交通大学,2016

　　[12]吴露方. 基于 BIM 的桥梁全生命周期管理研究初探[J].土木建筑工程信息技术,2013,6