BIM技术下建筑学专业课程体系改革探析

BIM技术下建筑学专业课程体系改革探析

摘要:信息化时展所需具有信息思维能力、实践能力的高级应用型人才的缺乏,已成为建筑学专业迅速发展的主要障碍。以行业需求为导向、以建筑信息模型技术(BIM)为引领,对传统建筑学专业的课程体系进行改革升级。将BIM思维引入整个课程体系,借助BIM平台促进多课程知识体系融会贯通,并利用实践环节进行BIM的综合运用。改革为同类院校建筑相关专业引入BIM的课程体系提供参考。

关键词:建筑信息模型;课程体系;BIM平台;多课程协作

前言

建筑信息模型(BuildingInformationModeling,BIM)是近年来建筑业研究和实践的热点,它不是简单的几何模型,而是可以分享的数字资源[1]。它以三维数字模型为基础,运用数字仿真信息模拟建筑物的真实信息,具有可视化、模拟性、优化性、智能联动性、可出图性等特点[2]。在全球信息化发展的今天,建筑行业推进BIM技术是大势所趋。在北美全面采用BIM技术的用户超过71%[3]。国内建筑行业自2005年开始在水立方等项目应用BIM技术,此后BIM技术得到了快速发展。2016年,国家住房和城乡建设部明确提出,“十三五”时期将全面提高建筑业信息化水平,着力增强BIM等信息技术能力[4]。然而与行业日益增长的需求不匹配的是我国现有BIM技术人才的严重不足,这制约着我国BIM技术的全面推广和深度应用[5]。对于BIM技术应用型人才的培养,高校发挥着重要作用。部分院校已经开始开设BIM软件技术课程,然而只是零星的、孤立的,未能形成课程体系,高校的BIM课程体系建设大大落后了。如何培养建筑企业急需的具有BIM技术应用能力的人才,作为应用型本科院校的建筑类专业,紧跟BIM技术发展和应用的步伐,构建系统的BIM课程体系势在必行。

1本科院校建筑学BIM教育现状

随着信息化的快速推进,越来越多的院校开始意识到BIM技术的重要性。美国高校于20世纪末首先提出BIM技术,目前已经有超过70%的高等院校将BIM加入课程体系[2]。BIM的融入使得这些学生更好地将理论与实践相结合,从而可以更快地适应工作岗位。近年来,国内部分院校开始引入BIM技术,在设置相关的课程和建立BIM实验中心方面都做了有益的探索。如哈尔滨工业大学开设了“BIM技术应用”课程,介绍BIM技术及BIM技术的应用,南京大学建筑与城市规划学院从2012年起开设本科BIM技术课程[5],东南大学、大连理工大学在本科毕业设计环节设置了BIM方向,北京工业大学设置了BIM创新实践课和选修课,大连民族学院设置了BIM实验选修课程[6]。辽宁石油化工大学建立了BIM开发实验室,搭建了融入BIM技术的建筑类专业教学平台[7]。但是从整体来看,基于BIM技术的建筑学专业课程改革还只是初步的、零星的,没有形成比较系统和完整的课程体系。部分院校仅把BIM作为一个软件在教学,专业教学仍然严重滞后于行业发展需求,相关的研究成果和实践经验较少。

2BIM对建筑教育的改革

BIM不是一个软件,而是一种新的设计理念和方法。通过BIM技术平台,可以进行知识体系的整合,从而达到知识的融会贯通。BIM凭借其三维性和数字性,也为建筑课程提供了新的方法与技术,从而推动教学改革。

2.1理念与方法的改革。BIM是一种新的工作平台,一种新的工作与交互方式,基于BIM技术的课程体系改革是设计理念和方法的改革。将BIM的思维引入整个课程体系,是对专业课程体系框架的重新梳理。不管是新开设BIM相关的课程、将BIM融入现有课程,还是实践课程中的BIM应用,BIM作为一种思维方式,将被具体应用到专业课程的建设当中。通过讲座、培训、实践等各种形式,引导建筑学专业师生思维模式的根本性转变。

2.2借助BIM技术平台,进行知识体系的整合。课程体系改革改变了原来各个课程单向联系的关系,利用BIM信息集成的优势,以项目的BIM共享模型为平台,整合相关知识体系(图1)。建筑设计、建筑结构、建筑物理、建筑构造等各类相关课程的教学可以共同利用这一平台从不同角度、不同等级展开。学生接受知识的过程始终被“封装”在对这个项目的整体理解和概念中,可以迅速、直观地在知识点间建立联系、融会贯通,促进上述的知识整合和互联,形成点线面结合的体系化教学架构。

2.3BIM为建筑课程提供新的方法与技术。BIM将改变传统建筑课程的二维图片、实物模型等形式,它利用信息化的参数设计,将三维的数字化信息模型直观生动地进行展示。如在讲授建筑与构造的关系时,可以从建筑信息模型中调出某个空间节点加以说明,分析细部大样和构造做法,也可以同时切换到外部造型展示建成效果。

3基于BIM技术的建筑学专业课程体系的构建与实施

BIM技术引入建筑学专业课程体系不是单纯地增加一门BIM技术课程,而是以BIM技术为引领,系统性地重塑技术类课程体系,并借助BIM技术平台,将建筑学专业基础课、建筑技术课与专业核心课程有机地结合起来,形成一个系统的、有层次的知识体系、架构合理的课程体系。BIM引入课程的具体形式目前主要有3种:新开设BIM技术课程、在现有的课程中融入BIM技术、通过实践课程进行BIM的综合应用(图2)。

3.1新开设的BIM类课程。在建筑理论基础课程中,增加BIM概论的知识,让学生在设计低年级便形成BIM的概念,从3D、4D的角度来思考建筑设计。现有的建筑技术课程中,已经开设计算机辅助设计系列课程,如AUTOCAD、SKETCHUP、PHOTOSHOP等软件课程。需要与时俱进,增加BIM内容,系统地学习BIM相关软件。于BIM相关的软件非常多,课程教学中要有选择地教授如REVIT、ARCHICAD等软件,让学生熟练地掌握BIM软件技术,了解这些软件之间的相互关系,为以后的BIM融合与应用奠定基础。

3.2BIM技术融入单一课程。采取“BIM+某一课程”的形式由浅入深地让学生熟悉BIM软件的使用方法。在专业课程如建筑设计课程中,学生在方案构思阶段,借助BIM进行建筑模型推敲、分析建筑的场地关系、空间组织和体量关系;在方案深入阶段,学生可以使用BIM模型进行日照分析、建筑结构分析、建筑材料分析;在方案表达阶段,可以借助该模型进行出图表达。在建筑技术课程如“建筑构造”的学习中,利用BIM技术,将各个构造的信息融合在完整的建筑模型之中,当讲解到这个部分时,可以便捷又直观地通过BIM模型输出展示。部分与整体、构造和效果可以无缝切换。

3.3BIM在实践课程中的综合运用。实践课程包括BIM技术应用集中周、生产实习以及毕业设计,在实践环节整合综合运用所学到的BIM知识和技能,达到融会贯通的目的。BIM技术应用集中周是集中强化BIM建模能力及其在建筑设计中的运用。生产实习在设计单位中,通过参与实际项目加强运用BIM的能力。毕业设计中以实际项目业务案例为主线,以任务为驱动,进行团队实战。通过实践环节对BIM进行应用,综合检验学生BIM技能的掌握情况,循序渐进地提升学生的技能,由单项技能到综合技能,达到技能与知识的融合,从而全面提高BIM的应用能力。

3.4借助BIM平台,进行多课程协作。BIM为学生提供了多学科交叉的知识平台,能够促进各个课程知识的有效融合,有效缩小学校课程设计与工作实际操作的差距。多课程的协作需要多学科、多课程的教师合作,共同探讨,重组教学内容、教学方法。需要教师在上课前提前做好充足的准备,在课堂上协作教学,引导学生融会贯通,提升学生的综合运用能力。这个过程的协调和管理有一定的难度。目前多课程协作已在建筑设计、建筑构造、BIM集中周课程中尝试使用。在进行交通建筑设计环节,安排建筑构造、建筑设计的老师共同教学。交通建筑设计安排为大三的第二个作业,在开始设计之前,BIM课程教授相关的软件知识,建筑构造课堂利用BIM模型讲解交通建筑大跨度的构造知识。在交通建筑设计中,学生运用BIM软件建模,推敲方案。尤其是设计屋盖体系,利用BIM技能和学习到的构造知识,建构自己的屋盖体系模型。这个BIM模型融合了建筑设计和建筑构造、BIM模型多个知识点。设计完成后,利用BIM集中周集中出图,成果作为设计课、构造课、BIM集中周课程的共同成果。学生借助BIM技术平台,树立全面思维的模式,整合各课程的知识,促进课程之间的融会贯通。

4基于BIM技术的建筑学专业课程体系实施的保障条件

4.1师资培训,BIM技术团队建设是课程体系的基础。BIM设计体系对建筑实践能力有着很高的要求,教师不仅需要掌控BIM软件,还需要了解建筑设计、建筑结构、建筑材料、建筑物理、建筑设备等相关的知识。因而成立“多课程教师+企业教师”组成教学团队,聘请企业教师进课堂,传授最新的行业动态信息。同时积极组织现有教师参加相关培训,提高教师的BIM技能。团队借助BIM实验室形成数字化、信息化的学习环境。4.2循序渐进,BIM在课程体系中不断线应用型本科院校开展BIM的教学应该循序渐进,伴随着设计教学从感性认识到理性认识再到应用,BIM的培养由概念基础到提高应用,最后达到协同工作的能力(图3)。基于BIM技术的课程体系建设,需要贯彻BIM在建筑学5年的培养体系中不断线。在基础入门阶段就开始渗透BIM的设计理念,在建立建筑概念之初就有意识性地输入BIM的工作方法。在概论课程中增加BIM概论,让学生了解BIM的相关知识。在提高和应用阶段,开设BIM软件应用课程,让学生系统性学习和应用相关软件,并结合后续专业课程“BIM+课程”的形式,让学生熟悉掌握BIM软件的各种使用方法。在高年级的生产实习和毕业设计等实践课程中,学习BIM的综合应用和协同工作。

4.3激发兴趣,以竞赛作为BIM课程体系的有益补充。由于BIM涉及的软件多达32种[8],课时有限,除了对BIM理论和核心软件的教授之外,还有很多软件是没有办法纳入到课程体系中的。因而学校和教师应为学生提供学习的机会,采取讲座、参加竞赛、参加创新创业计划等形式,激发学生的学习兴趣,引导学生自主学习BIM知识和各类软件。目前,各种建筑信息模型大赛在全国范围内举行,其中,全国高校积极参与由中国建设教育协会主办的全国高等院校BIM应用技能比赛,各个高校的土建类专业通过比赛得到了交流与提高。我校积极组织学生参加相关比赛,也获得了不错的成绩,在2018—2020年连续三年参加的中国建设教育协会举办的全国高等院校斯维尔杯“BIM”软件建模大赛中获奖。通过组织与参加大赛,指导教师和参赛学生对BIM技术有了更加深入了解和体验,这极大地激发学生了解BIM的兴趣,许多学生开始自发学习相关软件。

5结语

基于BIM技术的建筑学专业课程体系的改革和探索,以BIM技术为引导,全面提高学生的建筑技术和信息运用能力;它借助BIM平台实现多课程的协作,提高学生对专业知识与技能的综合运用能力,达到知识体系融合贯通;它通过实践课程的综合运用,实现学校与企业单位需求的无缝连接。融入BIM技术的课程体系适应应用型培养目标指导的要求,顺应新时期的技术趋势,呼应行业需求,将为我国建筑学应用型技术人才的培养贡献自己的力量。

作者:蒋正容 刘霄峰 单位:浙江树人大学城建学院 浙江树人大学城建学院