论文部分内容阅读
摘 要 文章以广东石油化工学院为例，通过将BIM技术与土木工程毕业设计教学相结合，论述了其应用模式和具体改革措施，并取得了一定的成效。教学改革结果表明，以全国BIM毕业设计大赛为背景，将BIM技术融入到土木工程专业毕业设计教学中是一种全新的模式，对BIM人才的培养具有一定参考价值。
关键词 BIM 毕业设计 土木工程 教学改革
中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2017.10.027
0 引言
BIM（Building Information Modeling）即建筑信息化模型，该技术利用三维模型平台整合工程项目从策划、设计、施工到运维各阶段相关信息并进行资源传递和共享，为工程各参与方在提供协同技术支持、节约资源成本、提高工作效率等方面发挥着积极的推动作用。
随着电子信息化的不断更新，以互联网+为标志的大数据时代结合BIM信息化技术正在推动着建筑行业快速发展并带来革命性的变化。但是国内BIM应用型人才的缺乏是阻碍BIM技术发展和推广的重要原因。①因此，作为人才培养基地的高校有必要将BIM引入到专业教学当中，这其中就包括了毕业设计模式。②毕业设计是本科教学最后阶段对学生专业知识掌握和理解程度的一次检驗，安排在第八学期，在此阶段融入BIM教学体系，以实际工程案例为导向，无需对专业人才培养方案做大规模改动，是一种较适宜的培养实施模式；对于学生来说BIM毕业设计又是一次转折点，可以提高学生就业面，增加就业能力，适应行业需求。③因此，文章以广东石油化工学院土木工程专业BIM毕业设计为例，提出毕业设计改革意见和策略，为同类院校提供借鉴和指导作用。
1 我校土木工程专业毕业设计现状
1.1 毕业设计选题内容单一、深度广度不够
毕业设计涵盖了土木工程专业课程的所有知识理论体系，以我校土木工程（工程管理方向）专业毕业设计为例，学生要通过15周左右时间完成教师制定的毕业设计内容，通常的做法是教师布置毕业设计任务（包括施工方案和工程预算），学生通过软件进行三维建模，利用模型导出工程量完成相关资源的配置并编制施工方案，然后绘制施工平面图及横道图、网络图，同时还要完成预算文件编制，最后进行答辩。这其中存在的主要问题是学生在校完成毕业设计，并没有去到实际的工程现场，由于学生缺乏相关实际工程经验，导致毕业设计内容脱离实际、施工方案编制不合理。
1.2 毕业设计缺少团队沟通协作，学生积极性较低
以往毕业设计学生都是以个人为单位，每人独立完成施工方案和报价文件编制，这样做最大的问题就是每位指导教师所指导的学生之间缺乏交流协作，施工方案制定和工程预算编制没有结合起来，设计内容相互脱节，只是完成了教师制定的设计任务，为了毕业而进行毕业设计，学生的主动性和成果质量较低。
1.3 毕业设计要适应行业发展需求
对于普通本科院校的土木工程专业毕业生，大多数学生的就业方向主要是在施工现场和咨询单位从事一线工作，只有极少数学生会从事设计工作。这就要求学生要具有一定的实践技能和良好的沟通、协作、控制能力并且能熟练运用现代化技术手段来执行相关任务。强化学生的应用能力，适应行业的变革。
2 毕业设计改革模式及其优势
BIM人才培养是推动BIM教学改革亟待解决的问题。目前的培养模式主要形式有以下三种：④⑤（1）将BIM技术融合到现有专业课程教学和毕业设计中，如采用BIM软件进行土木工程施工课程的教学，模拟实际施工过程，使学生更直观的了解施工方法、工艺；（2）单独开设BIM课程，如我校准备开设的“BIM应用技术”课程，通过实操让学生掌握Revit、Navisworks、BIM5D等BIM建模和应用软件；（3）建立BIM工作室，结合教师实际工程项目、大学生创新创业项目以及相关BIM应用技能大赛，促进学生BIM技能的提升。
而我校在三种模式下都做了一定的努力和尝试，本次毕业设计改革主要针对第一种融合模式，目的是使学生摆脱传统的毕业设计，利用网络在线课堂学习BIM技术相关软件操作，不受普通课堂的束缚，将学习方式由被动灌输转化为主动学习，激发学习积极性，减轻指导教师的负担，提高毕业设计成果质量。
除此之外，土木工程BIM毕业设计还具有以下优势和特点：
（1）BIM毕业设计中的重点是多专业协同，需要的是团队内的配合作业。学生可以根据自己兴趣爱好进行选择毕业设计模块，包括BIM土建工程建模、BIM安装工程建模、BIM施工方案布置、BIM模架稳定性分析、BIM5D施工模拟等，不但扩大毕业设计选题范围，使学生从中学习到与土木工程相关专业的基本知识理论，而且增加了团队协作意识、组织能力和知识分享，提高学生学习积极性。
（2）毕业设计充分利用互联网资源教学平台。大数据时代的网络线上教学主要优势是不受地点、时间限制，学习方式较为灵活，通过在“建筑课堂”、“腾讯课堂”等网络教学平台共享BIM教学资源，以自由灵活的方式进行自主学习，同时还可以利用网络平台进行师生之间的答疑解惑，体现了信息化教学的优势，更好地促进完成毕业设计任务。
（3）面对学校教学改革中出现的专业课程授课课时不断压缩减少以及土木工程专业教师短缺的不利情况，采用BIM技术进行教学，可以在有限的课时量条件下，减轻教师教学负担，提高教学效率和质量。
综上所述，BIM技术所具有的虚拟仿真性和协同性能高效地使学生所欠缺的能力得到锻炼，学生和老师都能够从中获益，这与毕业设计最终目标相契合。因此，将BIM技术和土木工程毕业设计相结合意义重大。
3 毕业设计改革措施
BIM毕业设计试点改革项目由2名专业教师作为指导老师，以“项目经理”身份负责整个项目的规划、协作、监督工作；学生分为两个小组共9人，根据成员能力、职责以及要求安排不同任务和角色，包括“BIM建模工程师”、“BIM招投标工程师”、“BIM协同工程师”、“BIM施工技术员”、“BIM施工技术负责人”、“BIM安全工程师”等。 毕业设计时间从第七学期12月开始到第八学期5月结束，时间跨度为6个月。通过基础知识考核、BIM软件学习、工程设计、招投标、施工建造模拟、毕业设计答辩共六阶段完成任务，并按照时间节点要求阶段性提交毕业设计成果。具体流程如图1所示。
（1）基础知识考核阶段。具备BIM基础知识是顺利完成毕业设计任务的前提保障，因此特安排“BIM基本技能”学习及考核环节。本阶段共两个模块，即BIM施工仿真和BIM项目管理沙盘，学生要完成基本技能知识的考核，总分须达到合格要求才可进行BIM毕业设计。
通过本阶段学习，可加强巩固学生的专业基础知识，为BIM毕业设计成果做积累，并加深BIM毕业设计技能的专业应用。
（2）BIM软件学习阶段。每位成员制定学习计划任务，利用互联网共享的教学资源，学习BIM软件（包括Revit和Magicad建模软件、广联达造价系列软件、BIM模架安全性分析软件、三维场布软件、进度计划编制软件以及Navisworks和BIM5D虚拟仿真软件）。以小组为单位，定期提交自学进度报告，指导教师进行监督，并定期进行答疑，督促小组成员自学。
（3）工程设计阶段。根据“项目经理”要求及小组成员自身特点和优势进行工作任务划分，确定建模深度、制定建模命名规则、模型传导规则以及协同交互流程。利用Revit和Magicad分别建立土建和安装工程模型，导入广联达建模软件进行修改完善，通过BIM审图进行模型碰撞检查，出具碰撞报告，优化模型。
（4）工程招投标阶段。招投标小组利用BIM模型完成钢筋、土建、安装工程量计算，施工方案小组确定三维施工平面布置及进度计划，与招投标小组协同作业，完成技术标和经济标的编制，完善工程量清单的同时给出最优投标方案。在此过程中，利用BIM三维可视化技术展示施工方案，在提高投标分数的同时，也体现了协同工作的优势。
（5）工程施工建造阶段。利用BIM模架分析软件对高支模及腳手架体系进行安全稳定性分析，完善施工方案。同时基于BIM5D或Navisworks平台将三维模型和施工进度以及资源量进行挂接，完成5D施工模拟，可以随着工程进度实时调取人材机及资金消耗量，同时可以将现场发现的施工及质量问题即时反馈到BIM模型中，提高工程各方的沟通效率。
（6）毕业设计答辩。由专业教师及企业专家组成答辩小组，根据每个阶段表现、最终毕业设计成果、评阅教师和指导教师意见以及现场答辩情况给出每位成员的最终分数。
4 毕业设计改革成果
毕业设计采取以赛促学的方式，参加了第三届全国BIM毕业设计大赛。通过比赛，学生对BIM技术的应用有了更加深入的理解，同时不同院校之间也通过这一平台进行沟通、交流、学习。我校也在此次大赛中取得了优异的成绩，两个团队分别获得二、三等奖项，为学生以后在BIM方向上的发展提供了很好的平台，也为就业带来了更多的机遇。
5 建议及结论
本文以广东石油化工学院为例，提出将BIM技术应用到土木工程毕业设计中，以BIM工程应用为导向，制定实施过程方案，为了更好推广BIM在普通本科院校土木工程专业中的应用，提出以下几点建议：
（1）加大BIM在高校教学中的应用，鼓励师生参加BIM技能培训、竞赛和相关实践项目来提升BIM知识储备能力和专业水平。
（2）BIM与毕业设计结合只是众多培养模式中的一种，制定适合自己院校特点的方案目标才可以事半功倍，起到真正推动BIM发展的作用。
（3）BIM技术是以建模为基础、理论为支撑、协同应用为导向的新型技术手段，切记不要被软件所束缚，专业知识的应用才是关键。
随着BIM技术在土木工程行业中的应用及推广不断深入，想要掌握新型技术手段就要不断学习、提高，我校将BIM技术应用到土木工程专业毕业设计中就是为了更好地适应行业发展需求，提升学生就业技能水平而做出的变革，具有一定的借鉴和指导作用。
注释
① 李世蓉，吴承科，李骁.基于BIM的工程管理专业毕业设计改革——以重庆大学为例[J].工程经济，2016.26（8）.
② 陈秀丽，胡绍兰，刘月君.建筑类本科院校BIM协同毕业设计探索研究[J].价值工程，2016.14.
③ 李童.BIM 技术在土建专业教学中的应用现状及建议[J].住宅与房地产，2016（27）.
④ 张静晓，赵陈影，李慧，李殿维.工程管理BIM毕业设计组织管理框架与案例分析[J].工程管理学报，2017.31（2）.
⑤ 王建超，张丁元，周静海.BIM 技术在建筑类高校专业课程教学中的应用探索[J].高等建筑教育，2017.26（1）.
关键词 BIM 毕业设计 土木工程 教学改革
中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2017.10.027
0 引言
BIM（Building Information Modeling）即建筑信息化模型，该技术利用三维模型平台整合工程项目从策划、设计、施工到运维各阶段相关信息并进行资源传递和共享，为工程各参与方在提供协同技术支持、节约资源成本、提高工作效率等方面发挥着积极的推动作用。
随着电子信息化的不断更新，以互联网+为标志的大数据时代结合BIM信息化技术正在推动着建筑行业快速发展并带来革命性的变化。但是国内BIM应用型人才的缺乏是阻碍BIM技术发展和推广的重要原因。①因此，作为人才培养基地的高校有必要将BIM引入到专业教学当中，这其中就包括了毕业设计模式。②毕业设计是本科教学最后阶段对学生专业知识掌握和理解程度的一次检驗，安排在第八学期，在此阶段融入BIM教学体系，以实际工程案例为导向，无需对专业人才培养方案做大规模改动，是一种较适宜的培养实施模式；对于学生来说BIM毕业设计又是一次转折点，可以提高学生就业面，增加就业能力，适应行业需求。③因此，文章以广东石油化工学院土木工程专业BIM毕业设计为例，提出毕业设计改革意见和策略，为同类院校提供借鉴和指导作用。
1 我校土木工程专业毕业设计现状
1.1 毕业设计选题内容单一、深度广度不够
毕业设计涵盖了土木工程专业课程的所有知识理论体系，以我校土木工程（工程管理方向）专业毕业设计为例，学生要通过15周左右时间完成教师制定的毕业设计内容，通常的做法是教师布置毕业设计任务（包括施工方案和工程预算），学生通过软件进行三维建模，利用模型导出工程量完成相关资源的配置并编制施工方案，然后绘制施工平面图及横道图、网络图，同时还要完成预算文件编制，最后进行答辩。这其中存在的主要问题是学生在校完成毕业设计，并没有去到实际的工程现场，由于学生缺乏相关实际工程经验，导致毕业设计内容脱离实际、施工方案编制不合理。
1.2 毕业设计缺少团队沟通协作，学生积极性较低
以往毕业设计学生都是以个人为单位，每人独立完成施工方案和报价文件编制，这样做最大的问题就是每位指导教师所指导的学生之间缺乏交流协作，施工方案制定和工程预算编制没有结合起来，设计内容相互脱节，只是完成了教师制定的设计任务，为了毕业而进行毕业设计，学生的主动性和成果质量较低。
1.3 毕业设计要适应行业发展需求
对于普通本科院校的土木工程专业毕业生，大多数学生的就业方向主要是在施工现场和咨询单位从事一线工作，只有极少数学生会从事设计工作。这就要求学生要具有一定的实践技能和良好的沟通、协作、控制能力并且能熟练运用现代化技术手段来执行相关任务。强化学生的应用能力，适应行业的变革。
2 毕业设计改革模式及其优势
BIM人才培养是推动BIM教学改革亟待解决的问题。目前的培养模式主要形式有以下三种：④⑤（1）将BIM技术融合到现有专业课程教学和毕业设计中，如采用BIM软件进行土木工程施工课程的教学，模拟实际施工过程，使学生更直观的了解施工方法、工艺；（2）单独开设BIM课程，如我校准备开设的“BIM应用技术”课程，通过实操让学生掌握Revit、Navisworks、BIM5D等BIM建模和应用软件；（3）建立BIM工作室，结合教师实际工程项目、大学生创新创业项目以及相关BIM应用技能大赛，促进学生BIM技能的提升。
而我校在三种模式下都做了一定的努力和尝试，本次毕业设计改革主要针对第一种融合模式，目的是使学生摆脱传统的毕业设计，利用网络在线课堂学习BIM技术相关软件操作，不受普通课堂的束缚，将学习方式由被动灌输转化为主动学习，激发学习积极性，减轻指导教师的负担，提高毕业设计成果质量。
除此之外，土木工程BIM毕业设计还具有以下优势和特点：
（1）BIM毕业设计中的重点是多专业协同，需要的是团队内的配合作业。学生可以根据自己兴趣爱好进行选择毕业设计模块，包括BIM土建工程建模、BIM安装工程建模、BIM施工方案布置、BIM模架稳定性分析、BIM5D施工模拟等，不但扩大毕业设计选题范围，使学生从中学习到与土木工程相关专业的基本知识理论，而且增加了团队协作意识、组织能力和知识分享，提高学生学习积极性。
（2）毕业设计充分利用互联网资源教学平台。大数据时代的网络线上教学主要优势是不受地点、时间限制，学习方式较为灵活，通过在“建筑课堂”、“腾讯课堂”等网络教学平台共享BIM教学资源，以自由灵活的方式进行自主学习，同时还可以利用网络平台进行师生之间的答疑解惑，体现了信息化教学的优势，更好地促进完成毕业设计任务。
（3）面对学校教学改革中出现的专业课程授课课时不断压缩减少以及土木工程专业教师短缺的不利情况，采用BIM技术进行教学，可以在有限的课时量条件下，减轻教师教学负担，提高教学效率和质量。
综上所述，BIM技术所具有的虚拟仿真性和协同性能高效地使学生所欠缺的能力得到锻炼，学生和老师都能够从中获益，这与毕业设计最终目标相契合。因此，将BIM技术和土木工程毕业设计相结合意义重大。
3 毕业设计改革措施
BIM毕业设计试点改革项目由2名专业教师作为指导老师，以“项目经理”身份负责整个项目的规划、协作、监督工作；学生分为两个小组共9人，根据成员能力、职责以及要求安排不同任务和角色，包括“BIM建模工程师”、“BIM招投标工程师”、“BIM协同工程师”、“BIM施工技术员”、“BIM施工技术负责人”、“BIM安全工程师”等。 毕业设计时间从第七学期12月开始到第八学期5月结束，时间跨度为6个月。通过基础知识考核、BIM软件学习、工程设计、招投标、施工建造模拟、毕业设计答辩共六阶段完成任务，并按照时间节点要求阶段性提交毕业设计成果。具体流程如图1所示。
（1）基础知识考核阶段。具备BIM基础知识是顺利完成毕业设计任务的前提保障，因此特安排“BIM基本技能”学习及考核环节。本阶段共两个模块，即BIM施工仿真和BIM项目管理沙盘，学生要完成基本技能知识的考核，总分须达到合格要求才可进行BIM毕业设计。
通过本阶段学习，可加强巩固学生的专业基础知识，为BIM毕业设计成果做积累，并加深BIM毕业设计技能的专业应用。
（2）BIM软件学习阶段。每位成员制定学习计划任务，利用互联网共享的教学资源，学习BIM软件（包括Revit和Magicad建模软件、广联达造价系列软件、BIM模架安全性分析软件、三维场布软件、进度计划编制软件以及Navisworks和BIM5D虚拟仿真软件）。以小组为单位，定期提交自学进度报告，指导教师进行监督，并定期进行答疑，督促小组成员自学。
（3）工程设计阶段。根据“项目经理”要求及小组成员自身特点和优势进行工作任务划分，确定建模深度、制定建模命名规则、模型传导规则以及协同交互流程。利用Revit和Magicad分别建立土建和安装工程模型，导入广联达建模软件进行修改完善，通过BIM审图进行模型碰撞检查，出具碰撞报告，优化模型。
（4）工程招投标阶段。招投标小组利用BIM模型完成钢筋、土建、安装工程量计算，施工方案小组确定三维施工平面布置及进度计划，与招投标小组协同作业，完成技术标和经济标的编制，完善工程量清单的同时给出最优投标方案。在此过程中，利用BIM三维可视化技术展示施工方案，在提高投标分数的同时，也体现了协同工作的优势。
（5）工程施工建造阶段。利用BIM模架分析软件对高支模及腳手架体系进行安全稳定性分析，完善施工方案。同时基于BIM5D或Navisworks平台将三维模型和施工进度以及资源量进行挂接，完成5D施工模拟，可以随着工程进度实时调取人材机及资金消耗量，同时可以将现场发现的施工及质量问题即时反馈到BIM模型中，提高工程各方的沟通效率。
（6）毕业设计答辩。由专业教师及企业专家组成答辩小组，根据每个阶段表现、最终毕业设计成果、评阅教师和指导教师意见以及现场答辩情况给出每位成员的最终分数。
4 毕业设计改革成果
毕业设计采取以赛促学的方式，参加了第三届全国BIM毕业设计大赛。通过比赛，学生对BIM技术的应用有了更加深入的理解，同时不同院校之间也通过这一平台进行沟通、交流、学习。我校也在此次大赛中取得了优异的成绩，两个团队分别获得二、三等奖项，为学生以后在BIM方向上的发展提供了很好的平台，也为就业带来了更多的机遇。
5 建议及结论
本文以广东石油化工学院为例，提出将BIM技术应用到土木工程毕业设计中，以BIM工程应用为导向，制定实施过程方案，为了更好推广BIM在普通本科院校土木工程专业中的应用，提出以下几点建议：
（1）加大BIM在高校教学中的应用，鼓励师生参加BIM技能培训、竞赛和相关实践项目来提升BIM知识储备能力和专业水平。
（2）BIM与毕业设计结合只是众多培养模式中的一种，制定适合自己院校特点的方案目标才可以事半功倍，起到真正推动BIM发展的作用。
（3）BIM技术是以建模为基础、理论为支撑、协同应用为导向的新型技术手段，切记不要被软件所束缚，专业知识的应用才是关键。
随着BIM技术在土木工程行业中的应用及推广不断深入，想要掌握新型技术手段就要不断学习、提高，我校将BIM技术应用到土木工程专业毕业设计中就是为了更好地适应行业发展需求，提升学生就业技能水平而做出的变革，具有一定的借鉴和指导作用。
注释
① 李世蓉，吴承科，李骁.基于BIM的工程管理专业毕业设计改革——以重庆大学为例[J].工程经济，2016.26（8）.
② 陈秀丽，胡绍兰，刘月君.建筑类本科院校BIM协同毕业设计探索研究[J].价值工程，2016.14.
③ 李童.BIM 技术在土建专业教学中的应用现状及建议[J].住宅与房地产，2016（27）.
④ 张静晓，赵陈影，李慧，李殿维.工程管理BIM毕业设计组织管理框架与案例分析[J].工程管理学报，2017.31（2）.
⑤ 王建超，张丁元，周静海.BIM 技术在建筑类高校专业课程教学中的应用探索[J].高等建筑教育，2017.26（1）.