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【摘要】随着技术的不断成熟和研究的不断深入，未来建设行业使用BIM技术会进一步增多，给排水工程专业应用人才的社会需求会进一步加大，如何在专业教学中设置BIM课程是值得思考的问题。可通过理论课程与实践教学进行结合，创建实验室平台，在教学中融入BIM 技术，以衔接高校人才培养与社会用人需求，增强学生的竞争力。
【关键词】建筑信息模型 BIM 课程 实践教学
【中图分类号】G420 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）02-0235-02
在当今建筑行业信息化标准建设背景下，建筑信息模型（ Building Information Modeling，BIM）受到了广泛的关注，多项建筑的设计与施工使用了BIM技术，如水立方、上海迪士尼奇幻童话城堡、北京奥林匹克公园瞭望塔等。然而，缺乏具有BIM技术的人员已经阻碍了该技术的应用[1]。考虑BIM技术在建筑行业广阔的发展前景，国内外很多学校的建筑和土木院系已进行了教学和研究[2-3]，通过课程设计和毕业设计等环节应用了BIM技术。如何在给排水科学与工程专业中开设相关课程、在专业教学中推进BIM技术的学习、使学生掌握该技能是教学中值得思考的问题。本文通过国内外高校BIM 技术的教学现状，结合给排水专业的培养要求，对BIM 课程的设置进行了探讨。
1.BIM 在国内外高校的教学现状
20 世纪末，BIM技术首先由美国提出，随后在欧洲、日本等国家迅速发展。美国的一项对研究机构开设课程情况的调查显示，70% 的学校已将BIM融入课程中。奥本大学将BIM纳入施工管理课程，伍斯特理工学院将BIM 应用到土木和环境工程专业的一些课程中[4]。科罗拉多州立大学采用产学结合方式，面向施工管理专业学生开发教学模型[5]。宾州州立大学进行了基于集成管理模式的跨专业BIM教学改革。佐治亚大学的BIM课程主要针对工程管理专业的学生，提供了BIM的网络视频课程[6]。可以看出，美国很多高校在建筑或工程管理专业中开设了相关课程。
我国从2003年开始引进BIM技术，国家“十二五”建筑信息化发展纲要将其纳入发展规划中[7]。近年来，针对不断扩大的市场需求，国内高校积极开设相关课程，培养行业所需的BIM技术人才。建筑学专业开设BIM应用软件课程较早，目前大部分建筑类专业的本科高校都开设了相关课程，或结合专业课程进行实践应用。在土木工程专业中，部分高校将工程的结构设计、配套安装设计及施工现场布置等创建信息模型，建立实践教学平台。华中科技大学土木工程与力学学院于2012年率先开设国内首个BIM方向工程硕士课程，培养BIM综合管理人才[8]。此外，还有的学校以BIM来虚拟工程项目管理或强化建筑工程造价管理课程体系的实践能力培养。可以看出，绝大多数建筑工程类院校对BIM技术有浓厚的兴趣，逐渐在教学中融入相关内容，但是对于建筑行业中必不可少的设备专业来说，在本科教学中开展BIM教学的较少。
2.专业培养要求与教学现状
本校给排水科学与工程专业培养目标在于（部分）：培养从事城市给水排水、工业给水排水、建筑给水排水以及水资源综合利用与保护，水污染控制工程规划、设计、施工、管理等方面工作的高级工程技术人才。毕业生能力要求中包括（部分）：具有较强的计算机应用能力，较熟练使用计算机工具解决工程中的有关问题；能够从事相关的工程可研编制和施工图设计工作；能够进行给排水工程的施工组织与管理等。根据培养计划，给排水专业课程设置包括通识教育、学科基础、专业教育和自主项目（课内和课外）四方面，要求修满各类课程160学分。
目前一年级上学期开设了《土木工程图学及BIM》，属基础必修课，重點在于立体几何的投影关系和表达手法，利用二维图纸来表达三维工程图纸。受限于学时和学生的知识水平，课堂上仅能简短地介绍BIM技术发展历史和使用软件等内容。三年级上学期开设了《CAD基础》，课程重点为AutoCAD软件在专业绘图中的使用，理论8课时和上机24课时，课程中可穿插介绍BIM 软件与AutoCAD软件在专业设计上的异同。但由于学校公共机房的设备配置普遍较低，受硬件及软件系统限制，相关软件无法安装和使用，学生不能在机房中进行上机学习和练习。此外，新修订培养方案中《CAD基础》课程调整为理论8课时和上机8课时，课时压缩后BIM 的相关内容在该课程中不能继续讲解。
在实践教学环节，每届有4～8名给排水专业的毕业生参加学校的跨专业团队毕业设计。设计基于建筑设计院模式，每个团队完成一栋小高层公共建筑的建筑、结构和水暖电的设计，在团队设计中采用BIM技术。这部分学生通过参加大学生创新大赛或设计院实习自学了BIM软件的使用，通过团队设计平台进一步提升了实际应用能力，对BIM设计理念有了更深的理解。由于名额限制，大部分学生不能在该环节进行学习和实践BIM技术。
3.基于BIM 技术的教学改革
为了在给排水专业中开展基于BIM 技术的教学改革，可以从以下几个方面进行实践：
（一）课程设置
课程主要有两种设置方法：新开设BIM 课程和在现有课程中植入BIM内容。由于BIM 技术的应用与BIM软件密不可分，可开设一门软件选修课。市场上主要的BIM软件分属三家公司（Autodesk、Bentley和Graph iSOFT），其中Autodesk公司的Revit系列包含了面向建筑、结构和水暖电的专业软件，使用广泛，因此可考虑开设基于Revit系统的课程。课程设置在三年级下学期，通过工程训练、认识实习和专业基础等课程的学习后，学生对专业知识有了一定的了解。在学习专业课程的同时学习软件操作，可与专业实践联系起来，学生易于接受。当开设一门新的BIM 课程比较困难时，比如缺乏师资或学时限制等，可以让学生根据自身发展需要选修本校土木工程专业开设的BIM 基础类课程，掌握软件基本操作方法。 BIM 技术已被用于建筑给水排水、污水构筑物、市政管线综合等设计和施工管理中，可在《建筑给水排水工程》、《水工程施工》《给水排水管道系统》等课程中植入相关内容。例如BIM 可以实现动态、完整的施工模拟和演示建筑设备安装的过程，在《水工程施工》课程中向学生展示BIM 平台下检查冲突，让学生完成施工工序分析、编制施工作业组织图、计划表等，以提高学生学习的兴趣[9]。在专业课程教学中结合BIM 技术对教师的要求较高，可通过与设计院或软件公司的合作聘请精通BIM 技术的专业人员来授课，解决师资力量不足问题。
（二）BIM 实验室建设
软件的学习过程中需要大量的实践，如果仅设置理论课程，学生只能学会软件的操作而不会进行应用。可建立教学专业实验室，开发基于BIM 技术统筹安排设备、电气和给排水系统的教学素材和模块，为学生提供利用建筑信息模型的平台，让更多的学生参与学习与交流。在学生动手操作过程中引导他们BIM 技术不只是学习软件和三维设计，而是建筑设计的全过程体现，是一种设计理念。与企业合作，定期开展BIM 技术入门和应用的讲座，为学生创造实践氛围。此外，学生可以依托实验平台，自主设计题目，与其他专业学生组队参加国家级、省级学科竞赛，通过实践任务的形式模拟解决实际问题，以培养创新思维，提高专业技能和动手能力。
（三）实践教学
实践性教学环节包括课程设计、实习和毕业设计等。在认识、生产和毕业实习中，可通过讲座和参观的形式增加BIM内容。团队毕业设计需要在跨专业之间进行师资力量、教学内容等方面的协调，全面实施教学改革的难度较大，不能大范围开展跨专业的联合团队毕业设计。可在给水工程、排水工程和建筑给排水设计三个方向的毕业设计中入小范围应用BIM技术，比如简单的水处理构筑物三维设计、水泵房管道布置等，以培养学生应用BIM知识的能力。
4.结语
作为一项新技术，BIM正深刻地影响着工程建筑行业的发展，会逐渐成为设计、施工和管理采用的主流技术。为了培养BIM建设人才，推动BIM在工程建筑业更广泛更深入的应用，需要教授学生BIM的相关知识和应用技能，在本科教学中及时进行课程改革，逐步开展BIM 人才的规范化培养。可通过开设相关课程、建设专业实验室、搭建实验平台和引入实践教学等，将科学理论应用于实际，培养一批适应市场竞争的工程师，衔接高校人才培养与社会用人需求。
参考文献：
[1]郝丽.BIM技术融入高校工程类专业教学的應用研究[J].土木建筑工程信息技术，2015，7（4）：108-111.
[2]王述红，刘婉婷，赵文，等.基于BIM 技术的岩石力学实验教学课程改革研究[J].高等建筑教育，2016， 25（4）：137-141.
[3]马良栋，张吉礼，梁若冰，等.建设BIM研究与实践创新基地的探索[J].高等建筑教育，2016，25（1）：150-154.
[4]克里斯托弗·帕韦尔科，阿兰·D·切西.当今大学本科课程中的BIM 课程[J].建筑创作，2012，18（12）：20-29.
[5]卡洛琳娜·M·克莱温格尔，史蒂芬妮·卡雷.产学结合：开发以BIM为基础的设备、电气、给排水和消防专业协同教学单元[J].建筑创造，2012，18（10）：48-57.
[6]张尚，任宏，Albert P.C. Chan.BIM的工程管理教学改革问题研究[J].建筑经济，2015，36（1）：113-116.
[7]邵光华.BIM技术在建筑设计中的应用研究[D].青岛理工大学硕士学位论文，2014.
[8]吴光东，唐春雷.BIM 技术融入高校工程管理教学的思考[J].高等建筑教育，2015，24（4）：156-159.
[9]李孔清，邹声华，张坻.BIM对建筑环境与能源应用专业的教学影响[J].当代教育理论与实践，2015，7（8）：67-70.
【关键词】建筑信息模型 BIM 课程 实践教学
【中图分类号】G420 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）02-0235-02
在当今建筑行业信息化标准建设背景下，建筑信息模型（ Building Information Modeling，BIM）受到了广泛的关注，多项建筑的设计与施工使用了BIM技术，如水立方、上海迪士尼奇幻童话城堡、北京奥林匹克公园瞭望塔等。然而，缺乏具有BIM技术的人员已经阻碍了该技术的应用[1]。考虑BIM技术在建筑行业广阔的发展前景，国内外很多学校的建筑和土木院系已进行了教学和研究[2-3]，通过课程设计和毕业设计等环节应用了BIM技术。如何在给排水科学与工程专业中开设相关课程、在专业教学中推进BIM技术的学习、使学生掌握该技能是教学中值得思考的问题。本文通过国内外高校BIM 技术的教学现状，结合给排水专业的培养要求，对BIM 课程的设置进行了探讨。
1.BIM 在国内外高校的教学现状
20 世纪末，BIM技术首先由美国提出，随后在欧洲、日本等国家迅速发展。美国的一项对研究机构开设课程情况的调查显示，70% 的学校已将BIM融入课程中。奥本大学将BIM纳入施工管理课程，伍斯特理工学院将BIM 应用到土木和环境工程专业的一些课程中[4]。科罗拉多州立大学采用产学结合方式，面向施工管理专业学生开发教学模型[5]。宾州州立大学进行了基于集成管理模式的跨专业BIM教学改革。佐治亚大学的BIM课程主要针对工程管理专业的学生，提供了BIM的网络视频课程[6]。可以看出，美国很多高校在建筑或工程管理专业中开设了相关课程。
我国从2003年开始引进BIM技术，国家“十二五”建筑信息化发展纲要将其纳入发展规划中[7]。近年来，针对不断扩大的市场需求，国内高校积极开设相关课程，培养行业所需的BIM技术人才。建筑学专业开设BIM应用软件课程较早，目前大部分建筑类专业的本科高校都开设了相关课程，或结合专业课程进行实践应用。在土木工程专业中，部分高校将工程的结构设计、配套安装设计及施工现场布置等创建信息模型，建立实践教学平台。华中科技大学土木工程与力学学院于2012年率先开设国内首个BIM方向工程硕士课程，培养BIM综合管理人才[8]。此外，还有的学校以BIM来虚拟工程项目管理或强化建筑工程造价管理课程体系的实践能力培养。可以看出，绝大多数建筑工程类院校对BIM技术有浓厚的兴趣，逐渐在教学中融入相关内容，但是对于建筑行业中必不可少的设备专业来说，在本科教学中开展BIM教学的较少。
2.专业培养要求与教学现状
本校给排水科学与工程专业培养目标在于（部分）：培养从事城市给水排水、工业给水排水、建筑给水排水以及水资源综合利用与保护，水污染控制工程规划、设计、施工、管理等方面工作的高级工程技术人才。毕业生能力要求中包括（部分）：具有较强的计算机应用能力，较熟练使用计算机工具解决工程中的有关问题；能够从事相关的工程可研编制和施工图设计工作；能够进行给排水工程的施工组织与管理等。根据培养计划，给排水专业课程设置包括通识教育、学科基础、专业教育和自主项目（课内和课外）四方面，要求修满各类课程160学分。
目前一年级上学期开设了《土木工程图学及BIM》，属基础必修课，重點在于立体几何的投影关系和表达手法，利用二维图纸来表达三维工程图纸。受限于学时和学生的知识水平，课堂上仅能简短地介绍BIM技术发展历史和使用软件等内容。三年级上学期开设了《CAD基础》，课程重点为AutoCAD软件在专业绘图中的使用，理论8课时和上机24课时，课程中可穿插介绍BIM 软件与AutoCAD软件在专业设计上的异同。但由于学校公共机房的设备配置普遍较低，受硬件及软件系统限制，相关软件无法安装和使用，学生不能在机房中进行上机学习和练习。此外，新修订培养方案中《CAD基础》课程调整为理论8课时和上机8课时，课时压缩后BIM 的相关内容在该课程中不能继续讲解。
在实践教学环节，每届有4～8名给排水专业的毕业生参加学校的跨专业团队毕业设计。设计基于建筑设计院模式，每个团队完成一栋小高层公共建筑的建筑、结构和水暖电的设计，在团队设计中采用BIM技术。这部分学生通过参加大学生创新大赛或设计院实习自学了BIM软件的使用，通过团队设计平台进一步提升了实际应用能力，对BIM设计理念有了更深的理解。由于名额限制，大部分学生不能在该环节进行学习和实践BIM技术。
3.基于BIM 技术的教学改革
为了在给排水专业中开展基于BIM 技术的教学改革，可以从以下几个方面进行实践：
（一）课程设置
课程主要有两种设置方法：新开设BIM 课程和在现有课程中植入BIM内容。由于BIM 技术的应用与BIM软件密不可分，可开设一门软件选修课。市场上主要的BIM软件分属三家公司（Autodesk、Bentley和Graph iSOFT），其中Autodesk公司的Revit系列包含了面向建筑、结构和水暖电的专业软件，使用广泛，因此可考虑开设基于Revit系统的课程。课程设置在三年级下学期，通过工程训练、认识实习和专业基础等课程的学习后，学生对专业知识有了一定的了解。在学习专业课程的同时学习软件操作，可与专业实践联系起来，学生易于接受。当开设一门新的BIM 课程比较困难时，比如缺乏师资或学时限制等，可以让学生根据自身发展需要选修本校土木工程专业开设的BIM 基础类课程，掌握软件基本操作方法。 BIM 技术已被用于建筑给水排水、污水构筑物、市政管线综合等设计和施工管理中，可在《建筑给水排水工程》、《水工程施工》《给水排水管道系统》等课程中植入相关内容。例如BIM 可以实现动态、完整的施工模拟和演示建筑设备安装的过程，在《水工程施工》课程中向学生展示BIM 平台下检查冲突，让学生完成施工工序分析、编制施工作业组织图、计划表等，以提高学生学习的兴趣[9]。在专业课程教学中结合BIM 技术对教师的要求较高，可通过与设计院或软件公司的合作聘请精通BIM 技术的专业人员来授课，解决师资力量不足问题。
（二）BIM 实验室建设
软件的学习过程中需要大量的实践，如果仅设置理论课程，学生只能学会软件的操作而不会进行应用。可建立教学专业实验室，开发基于BIM 技术统筹安排设备、电气和给排水系统的教学素材和模块，为学生提供利用建筑信息模型的平台，让更多的学生参与学习与交流。在学生动手操作过程中引导他们BIM 技术不只是学习软件和三维设计，而是建筑设计的全过程体现，是一种设计理念。与企业合作，定期开展BIM 技术入门和应用的讲座，为学生创造实践氛围。此外，学生可以依托实验平台，自主设计题目，与其他专业学生组队参加国家级、省级学科竞赛，通过实践任务的形式模拟解决实际问题，以培养创新思维，提高专业技能和动手能力。
（三）实践教学
实践性教学环节包括课程设计、实习和毕业设计等。在认识、生产和毕业实习中，可通过讲座和参观的形式增加BIM内容。团队毕业设计需要在跨专业之间进行师资力量、教学内容等方面的协调，全面实施教学改革的难度较大，不能大范围开展跨专业的联合团队毕业设计。可在给水工程、排水工程和建筑给排水设计三个方向的毕业设计中入小范围应用BIM技术，比如简单的水处理构筑物三维设计、水泵房管道布置等，以培养学生应用BIM知识的能力。
4.结语
作为一项新技术，BIM正深刻地影响着工程建筑行业的发展，会逐渐成为设计、施工和管理采用的主流技术。为了培养BIM建设人才，推动BIM在工程建筑业更广泛更深入的应用，需要教授学生BIM的相关知识和应用技能，在本科教学中及时进行课程改革，逐步开展BIM 人才的规范化培养。可通过开设相关课程、建设专业实验室、搭建实验平台和引入实践教学等，将科学理论应用于实际，培养一批适应市场竞争的工程师，衔接高校人才培养与社会用人需求。
参考文献：
[1]郝丽.BIM技术融入高校工程类专业教学的應用研究[J].土木建筑工程信息技术，2015，7（4）：108-111.
[2]王述红，刘婉婷，赵文，等.基于BIM 技术的岩石力学实验教学课程改革研究[J].高等建筑教育，2016， 25（4）：137-141.
[3]马良栋，张吉礼，梁若冰，等.建设BIM研究与实践创新基地的探索[J].高等建筑教育，2016，25（1）：150-154.
[4]克里斯托弗·帕韦尔科，阿兰·D·切西.当今大学本科课程中的BIM 课程[J].建筑创作，2012，18（12）：20-29.
[5]卡洛琳娜·M·克莱温格尔，史蒂芬妮·卡雷.产学结合：开发以BIM为基础的设备、电气、给排水和消防专业协同教学单元[J].建筑创造，2012，18（10）：48-57.
[6]张尚，任宏，Albert P.C. Chan.BIM的工程管理教学改革问题研究[J].建筑经济，2015，36（1）：113-116.
[7]邵光华.BIM技术在建筑设计中的应用研究[D].青岛理工大学硕士学位论文，2014.
[8]吴光东，唐春雷.BIM 技术融入高校工程管理教学的思考[J].高等建筑教育，2015，24（4）：156-159.
[9]李孔清，邹声华，张坻.BIM对建筑环境与能源应用专业的教学影响[J].当代教育理论与实践，2015，7（8）：67-70.