基于BIM技术的土木工程专业实践教学模式的研究

    李文 张云峰 滕振超

    摘要：随着BIM技术的不断深入运用和发展，BIM技术方面的专业人才缺口非常严重。如何满足社会对人才的需求，如何培养符合时代要求的专业技术人才是高校教学改革面临的新课题。本文通过分析土木类专业高校的教学现状和存在的问题，进行了基于BIM技术的土木工程实践类教学改革探索研究，提出了从学科导向转向产业需求导向，进而促进土木类专业人才培养质量提高的目标。对未来土木类院校实践教学改革具有一定的借鉴意义。

    关键词：BIM技术;土木工程;实践教学

    建筑信息模型（Building Information Modeling）是指以建筑工程项目的各項相关信息数据为模型，通过组合成一个模型的集合体为工程建设各个参见主体服务的信息系统。它主要具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性五大特点。随着我国BIM技术的推广，越来越多的项目已经开始运用该技术。被誉为21世纪建筑业变革的革命性技术。BIM技术利用各种参数模型的共享，在项目前期、建设过程和运维等整个生命周期过程中，发挥了巨大的优势，为各方建筑主体提供了协同工作的基础平台，大量实践证明BIM技术能提高管理效率、缩短建设工期、节约建设成本。然而随着应用BIM的推广，BIM技术方面的专业人才出现大量的缺口，远远不能满足社会和企业的需求。对于高校来说，承担着人才培养的重任，然而大部分高校却未能及时把BIM完全引入课堂，有的院校虽然引入了BIM技术，但是融入课程和教学环节做的还远远不够，特别是目前高校的实践教学模块已不能满足市场对人才的发展需求。BIM技术的快速发展和社会人才需求的不断提高，给高校土木建筑类专业课程改革提出了新问题。

    培养复合型、应用型的土木类人才的教学计划里，除了必备的专业知识以外，实践教学环节尤其重要，一般在高校教学计划中，实践教学环节学时占比都比较大，基本都在专业总学时的1/3左右。通过实践教学可以提高学生理论联系实际的能力，同时也是提高学生的学习兴趣和学以致用的关键，进而培养出适合社会需求的复合应用型人才。但是，目前高校都存在实践环节学时不足，效果不好以及专业关联性不强等一系列问题。所以，探讨和改革实践类课程的教学模式，具有非常重要的现实意义。

    一、BIM技术在高校的教学现状分析

    随着我国建筑业的发展和社会对BIM人才的需求，越来越多的高校开始把BIM技术应用于教学当中，将BIM技术的理念和知识融入学校培养环节。这方面走在前面的是国外的高校。20世纪90年代美国的乔治亚理工学院开始对BIM技术进行研究，随后宾州州立大学和加州理工也开始开设了BIM教学内容，其中最早将BIM引入到工程管理课程当中的是阿拉巴马州奥本大学。相比国外国内高校进行BIM技术研究和探讨教学活动相对较晚，随着我国改革开放才逐步把BIM技术引入课堂，虽然取得了一定的效果。但由于起步较晚，还存在很多问题，主要表现在以下三个方面：

    （1）实践类课程目标模糊。有些学校的BIM教学主要是教会学如何操作BIM软件，而对BIM的原理和优势开展研究的很少，这就弄混了因果关系，让学生误认为BIM只是一个软件而没有了解其真正的强大之处，难以达到最初设置课程的教学要求。只有将BIM完全融入到课程体系里，通过知识点的讲解及实践教学的操作，进而熟练地操作相关软件，才能真正达到培养人才的目标。因此除了引入课程知识点中，还必须在实践教学环节进行系统化模拟和训练，达到宏观和微观相结合的目标。

    （2）实践教学效果较差。目前部分高校在实践环节已经做了很多的探索和实践，也采购了很多BIM软件，由于资金的限制很多实践平台只是模拟建设的部分过程和环节，这样就会造成实践效果不真实的情况，不能真正反应建设过程的复杂性，更不能让同学们真正领会BIM的强大优势和对以后工作的影响。因此应该将BIM技术与实践教学环节进行更深入的融合，拿已建或者在建工程用来模拟实践环节，让学生提前积累一定的工程实践经验。

    （3）人才培养深度不够。随着社会对人才的需求，一些高校为了就业，也逐渐开始重视对BIM技术方面的专业人才的培养，并且开始进行教学计划的调整。这个趋势主要集中在高校的两头，一是建筑类一流院校，另一个是高职学校。在一流院校中的应用重点主要是放在研究生培养阶段，是宏观的理论研究，对本科生的培养重视不足;在一些高职类院校中，培养重点主要是放在应用阶段的BIM软件和操作能力上面，缺少对宏观理论和概念的研究。而对于大多数普通的应用型本科院校来说，虽然也逐步认识到了BIM技术的强大优势和未来社会和企业需求的紧迫性，但由于资金和技术的限制，真正把BIM技术与课堂完全融合，把BIM理论真正融入教学计划和培养方案中还有很长的路要走。

    二、土木类实践教学的现状和存在的问题

    土木类专业具有实践性强、动手能力强等特点，其中实践教学环节的学时占比都比较大，实践环节主要包括认识实习、施工实习、毕业实习、各种课程设计和毕业设计等方面。在本科培养阶段不同的年级有不同的教学实践环节，不同的实践环节都存在一定的问题。

    （1）各种实习方面。土木工程是一个实践性要求比较高的专业，特别是认识实习、施工实习和毕业实习。传统的实习方式是在短学期，由老师带队集中找几个工地或者项目进行集中实习，由于实习人数比较多且集中，如果正赶上施工期，给现场施工带来很多的不便，并且也有安全隐患问题，所以有些实习单位不愿接收，而且在实习过程中，学生基本上是走马观花，只是粗略地看看建设过程的基本信息和工地全貌，无法把所学知识真正和现场实践联系起来，从而造成代入感差、兴趣不足、感受不深，进而影响实习效果。

    （2）各类课程设计方面。课程设计是把所学的专业知识应用工程中的重要环节，不同的课程基本都有对应的课程设计，一般的做法是根据课程性质，课程结业后做相关工程应用方面的一个大的应用题，课设基本都是由任课教师单独命题，由于课程之间是互相独立的，而课设应用的知识却是相互关联的，由于课设之间的联系很少，造成学生学习知识的碎片化;其次有些课程设计是老师自拟的一道工程题，一般不考虑工程的复杂性和关联性，到最后课设变成了一道综合计算题的计算过程，与工程实际情况严重脱节。

    （3）毕业设计方面。毕业设计是本科培养阶段最重要的实践环节，是培养学生对所学不同专业知识的综合运用能力，以前所学的专业知识如果比喻成零件，那毕业设计相当与组装加工过程，毕业设计质量的好坏是高校教学质量最好的体现方式。在毕设过程中，这三类问题比较普遍，一是设计题目单一，由于就业和考研的影响，毕设过程中学生的时间很难保障，导致最终的设计成果存在大量类似甚至抄袭现象;二是毕设题目和工程实际相比差别较大，往往是闭门造车，不能和实际吻合，达不到理论联系实际的培养目标;三是课设往往是专业各自选题，没有横向的联系，建筑、结构、水、环境和电都各自做各自的部分，不能做到专业交流，造成学生只懂自己专业的部分，不了解自己和其他专业的关联，不利于沟通和协作能力的培养。

    三、基于BIM技术的土木工程实践类教学改革探索

    （1）构建土木实践类课程教学体系。按照土木工程教育专业认证的十二项毕业要求，制定土木类专业实践类课程明确、详细的课程教学体系，把各种实习、各类课程设计、毕业设计等按类别分别明确各自的任务和拟采用的培养方案，充分考虑社会、行业、用人单位的需求和发展。对学校、学生、用人单位等利益相关方进行详细的调查研究，根据研究成果结合本专业国内外发展趋势以及学校的定位，制定切实可行的实践类课程的教学目标和培养体系。

    （2）搭建BIM综合实训平台。为了更好地满足实践教学和学生实习实训的培养需求，搭建一个基于BIM技术的综合实训平台，该平台可模拟工程建设的全过程，从模拟工程设计、招投标过程、施工现场虚拟仿真、计算工程造价到工程项目运维管理等。既有影像资料又有实践操作，为学生综合能力的培养提供有效的技术保障。

    （3）跨专业联合培养，增强团队协作能力。不同的专业联合做一个项目，这种跨专业联合和协作模式，既增强了学生的沟通能力，也培养了不同专业的团队协作精神。让学生真正面对未来工作中遇到的计划、设计、安装、施工、管理等一系列复杂问题，通过把建筑学、给排水、建环、工程管理等专业的学生组成小组解决专业难题，可以提高学生了解其他专业的专业知识、解决复杂问题以及理论知识和实践相结合的能力。

    （4）虚拟建造和工地实践相结合，提高实践效果。以往实习类的教学模式主要是工地参观和现场实践，但由于集中进行时间比较短，看到的实践环节和过程比较片面，不能完整的了解建设的全过程。通过虚拟建造，就可以充分了解工程项目从立项到竣工的全过程，了解各种工法的施工要点，了解施工过程中如何进行有效的组织和管理。然后通过定期去施工工地实习，建立起实际施工和虚拟建造之间的联系，从而提高实习的效果。

    （5）依托BIM大赛和双创，不断提高学生创新创业能力。很多软件公司为了推广自己研发的BIM软件，每年都举办了各种不同的BIM竞赛。随着赛事积累和参与院校越来越多，影响及参与的范围也越来越大。可以组织学生参加到相关比赛当中。另外大学生创新创业比赛也开展的如火如荼，首先建立校内BIM大赛和双创大赛机制，通过校内选拔组建BIM研究小组，选拔优秀学生参加各种BIM技术应用技能大赛，利用示范效应，提高学生的学习主动性和积极性，进一步推动BIM技术在专业教学中的应用研究。通过学科竞赛和创新创业机制，不仅可以调动学生学习BIM技术的积极性，同时也可以通过比赛了解行业动态，锻炼教师队伍，促进双师型教师的培养。

    四、结语

    随着我国BIM技术的不断深入发展和应用，彻底改变了传统的建造模式。随着信息技术和5G的融合，设计、施工、管理方法也进入了一个全新的历史阶段。社会的快速变化造成了BIM技术专业人才缺口严重，人才培养严重滞后于社会发展需求。这就给高校教育提出了新課题。对于高校而言大力培养适应社会需求的BIM技术人才迫在眉睫。应该首先从专业培养计划调整开始，把学科导向变为产业需求导向，把适应社会服务转向专而优技术支撑引领，结合我国BIM发展规划，进一步深化和改革土木工程教学模式和教学方法，不断培养学生的整体思维能力和动手创新能力，不断贴合适应市场和社会的需求，培养适应社会发展和企业需求的应用型、实用性的技术人才。

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