BIM在建筑類本科院校的實踐探索

        中文摘要：以二維形式引導(dǎo)教學(xué)，難以讓學(xué)生建立空間思維模型以及掌握建筑的整體概念，把建筑信息化模型BIM引入教學(xué)實踐，利用建筑信息化模型BIM的三維化、參數(shù)智能化等優(yōu)點，培養(yǎng)學(xué)生的空間思維，建立對建筑的整體概念.在推進建筑業(yè)信息化進程和可持續(xù)發(fā)展建筑設(shè)計的同時，也讓學(xué)生了解到計算機輔助建筑設(shè)計領(lǐng)域的新技術(shù)，開拓學(xué)生對建筑行業(yè)的新視野. BIM是建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢，是信息時代推動建筑業(yè)的新動力.因此，培養(yǎng)BIM人才勢在必行，采用SPC模式對建筑類學(xué)生進行培養(yǎng).

        關(guān)鍵詞：建筑信息模型；教學(xué)實踐；SPC模式

        1．前言

        現(xiàn)代高等教育，要培養(yǎng)寬廣知識面和對新事物認知的人才，以及相應(yīng)領(lǐng)域的前沿知識和技術(shù).對建筑類學(xué)生來說，設(shè)計能力、表達能力和空間思維能力是基本要求， 掌握建筑的整體概念是基本素質(zhì)，帶動建筑行業(yè)的發(fā)展是基本責(zé)任.

        2．現(xiàn)階段建筑類的培養(yǎng)模式

        大部分院校的對土建類學(xué)生的培養(yǎng)方案內(nèi)容基本相似.針對大學(xué)一年的工程制圖而言，是培養(yǎng)的學(xué)生的空間思維和讓學(xué)生了解相關(guān)專業(yè)的基本概念，基本表達和繪制方法.對學(xué)生來說，識圖是一個從二維平面到三維立體的跳躍性的思維過程，沒有日積月累的經(jīng)驗是很難有一定的識圖能力的，想象出物體的形狀那也是最困難的環(huán)節(jié).而且，長期以來采用的是老師在黑板上講或借助CAD的方法講述，方法單一，學(xué)生的感覺不直觀，實踐主要借助于計算機輔助制圖（AutoCAD），培養(yǎng)學(xué)生的計算機制圖能力，但由于CAD主要是建立2D模型的局限性，很難提高學(xué)生的空間思維能力.因此，很難打下堅實的基礎(chǔ)，導(dǎo)致學(xué)生厭學(xué).大二、大三的學(xué)生涉及到課程有力學(xué)、房屋建筑學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等專業(yè)課，在這些課程中很難培養(yǎng)學(xué)生對建筑的整體概念，學(xué)習(xí)都是某些細節(jié)知識點，要是將這些知識點應(yīng)用到實際工程上不知道從哪里著手，怎么著手，眼前一片茫然.中國的教育模式相對國外而言，國外更注重教學(xué)實踐的培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，同時在學(xué)校，建筑類的軟件學(xué)的較少，很難解決實際的工程問題，導(dǎo)致一些企業(yè)不愿意接受新畢業(yè)的學(xué)生，這讓學(xué)生很難適應(yīng)社會發(fā)展，很難適應(yīng)建筑業(yè)的環(huán)境，很難掌握建筑業(yè)的房展方向.因此，建筑類的教育勢在必行，與國際相接軌.

        3．建筑業(yè)發(fā)展趨勢—BIM勢在必行

        3.1 建筑信息模型

        建筑業(yè)是中國國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)，中國“九五”期間，建筑業(yè)完成的總額占全社會固定投資總額的62.8%[1]，可見建筑業(yè)的發(fā)展對國民經(jīng)濟的影響甚大，而且中國加入WTO以后，面臨建筑市場的全球化的競爭，提高中國建筑業(yè)競爭力的問題迫在眉睫，關(guān)鍵在于必須從分利用新結(jié)束進行建筑業(yè)信息發(fā)研究.而且長期以來，主要是以AutoCAD二維圖紙為主，不能直觀體現(xiàn)建筑物的各類信息.隨著各個領(lǐng)域數(shù)字化信息技術(shù)的飛躍發(fā)展，研究信息技術(shù)在建筑設(shè)計上的應(yīng)用方法并提出了建筑信息模型（Building Information Model，簡稱BIM）.《2011-2015年建設(shè)業(yè)信息化發(fā)展綱要》中表明要加快建設(shè)信息模型（BIM）新技術(shù)在工程中的應(yīng)用，建筑信息模型（BIM）是一種全新的建筑設(shè)計、施工、管理、的方法，他將規(guī)劃、設(shè)計、建造、運營等各階段的數(shù)據(jù)資料全都包含在3D之中，讓建筑物整個生命周期中的任何階段的工作人員在使用該模型時都能擁有精確完整的數(shù)據(jù)，幫助項目設(shè)計師提升決策的效率與正確性.因此，建筑信息模型（BIM）給建筑領(lǐng)域帶來了第二次革命，從二維圖紙到三維、四維以及五維設(shè)計和建造的革命，同時，對于整個建筑行業(yè)來說，建筑信息模型（BIM）也是一次真正的信息革命.建筑信息模型是建筑行業(yè)的新工具.

        3.2 各專業(yè)間BIM關(guān)系

        理想的建筑信息模型本身應(yīng)包含的信息有從規(guī)劃部門提供的GIS模型中獲取的規(guī)劃條件信息，從市政、勘察部門提供的數(shù)字化模型中獲取的地理環(huán)境現(xiàn)狀信息，從建筑師的建筑造型與空間設(shè)計中獲取的幾何形體信息，從結(jié)構(gòu)師的結(jié)構(gòu)計算中獲取的結(jié)構(gòu)尺寸與受力等信息，從電氣、暖通工程師的設(shè)計中獲取的電氣與暖通管道布置等信息，從建筑相關(guān)廠商提供的數(shù)字化模型中獲取的建筑材料與構(gòu)造信息，所有這些信息均包含于3D模型中[2]，總之，任何在實際建筑工程中遇到的情況，都在建筑信息模型中有相應(yīng)的描述．從設(shè)計咨詢到初步設(shè)計再到施工圖設(shè)計等各階段，專業(yè)人士通過基本模型獲取所需的信息用專業(yè)工具做他們自己的那部分如圖1所示.然后把他們的成果通過IFC格式交換反饋到信息模型當(dāng)中，傳遞到下一個階段以供使用和參考，這種系統(tǒng)可行性強，而且模型在整個生命周期中可以充分利用．他們之間的數(shù)據(jù)交換是目前建筑業(yè)事實上的交換與共享標(biāo)準——IFC標(biāo)準[3].建筑模型居于頂端的支配地位，由其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息分別被結(jié)構(gòu)設(shè)計、節(jié)能設(shè)計、水暖電等其他設(shè)計所繼承和提��；然后，節(jié)能設(shè)計、水暖電等其它設(shè)計階段又繼承和提取結(jié)構(gòu)模型產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，對建筑進行二次建模設(shè)計．整個建筑工程的設(shè)計過程就是這樣反反復(fù)復(fù)，直至達到設(shè)計要求．這就是各個設(shè)計階段的數(shù)據(jù)信息的傳輸和流動[4]如圖1所示.

圖1   模型數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆磸?fù)

        4.BIM在教學(xué)中的實踐

        BIM是建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢，是信息時代推動建筑業(yè)的新動力，因此，培養(yǎng)BIM人才勢在必行.為培養(yǎng)新時代建筑人才，必須把BIM引入到教學(xué)實踐中，讓學(xué)生從根本抓起，建立建筑系統(tǒng)概念，從理論知識跳躍到感性認識，不同年級根據(jù)培養(yǎng)方案融入不同階段的BIM知識。讓學(xué)生在四年中形成完整的BIM體系，了解建筑的整體.采用SPC（Study-Practice-Competition簡稱SPC）模式對學(xué)生進行培養(yǎng)，即通過對學(xué)生的教育學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握基本的技能，再借助計算機讓學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的專業(yè)建立模型，最后各個專業(yè)間進行數(shù)據(jù)傳輸，鼓勵學(xué)生參加校級、省級和國家級的BIM有關(guān)的比賽。

        如圖2所示，在“Study”的過程主要在大學(xué)的一年級和二年級.根據(jù)專業(yè)概論課程讓學(xué)生了解BIM的作用和在建筑業(yè)的重要地位以及其未來的發(fā)展方向，在工程制圖課程讓學(xué)生理解建筑的專業(yè)的基本概念和識圖能力，以及培養(yǎng)學(xué)生熟練使用BIM相應(yīng)軟件的基本操作和命令。在“Practice”的過程中主要是三年級和四年級的學(xué)生融入自己相關(guān)專業(yè)知識獨立完成建立建筑信息模型，進行不同專業(yè)間的數(shù)據(jù)交換接觸,如圖3，參與到實踐工程中去或BIM證書認證考試等實踐活動，進一步對建立模型的步驟，內(nèi)容以及模型的注意事項有更深的了解。 “Competition”即為參加國家BIM斯維爾算量等BIM競賽活動，既豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)生活，也培養(yǎng)學(xué)生的建筑體系的認識和團隊合作的精神。

圖3   不同專業(yè)數(shù)據(jù)交換

        5. 結(jié)語

        將BIM融入課堂可以通過獨立的課程實現(xiàn)，也可以融入到整個教學(xué)計劃中.對于學(xué)生和行業(yè)來說，將BIM作為一種已解決問題為向?qū)У膶W(xué)習(xí)工具是有益的.為了使建筑業(yè)擺脫缺少合格人才的困擾，行業(yè)和學(xué)校必須共同合作，培養(yǎng)和教育下一代建筑人才.為滿足業(yè)主的需求，促進建筑的發(fā)展，在建筑類本科院校設(shè)立BIM課程體系具有重要意義，培養(yǎng)建筑人才也是實在必行.