BIM在建筑類(lèi)本科院校的實(shí)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(shí)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(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的空間思維，建立對(duì)建筑的整體概念.在推進(jìn)建筑業(yè)信息化進(jìn)程和可持續(xù)發(fā)展建筑設(shè)計(jì)的同時(shí)，也讓學(xué)生了解到計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的新技術(shù)，開(kāi)拓學(xué)生對(duì)建筑行業(yè)的新視野. BIM是建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，是信息時(shí)代推動(dòng)建筑業(yè)的新動(dòng)力.因此，培養(yǎng)BIM人才勢(shì)在必行，采用SPC模式對(duì)建筑類(lèi)學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng).

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

        1．前言

        現(xiàn)代高等教育，要培養(yǎng)寬廣知識(shí)面和對(duì)新事物認(rèn)知的人才，以及相應(yīng)領(lǐng)域的前沿知識(shí)和技術(shù).對(duì)建筑類(lèi)學(xué)生來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)能力、表達(dá)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(dòng)建筑行業(yè)的發(fā)展是基本責(zé)任.

        2．現(xiàn)階段建筑類(lèi)的培養(yǎng)模式

        大部分院校的對(duì)土建類(lèi)學(xué)生的培養(yǎng)方案內(nèi)容基本相似.針對(duì)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(zhuān)業(yè)的基本概念，基本表達(dá)和繪制方法.對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，識(shí)圖是一個(gè)從二維平面到三維立體的跳躍性的思維過(guò)程，沒(méi)有日積月累的經(jīng)驗(yàn)是很難有一定的識(shí)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(zhǎng)期以來(lái)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(jué)不直觀，實(shí)踐主要借助于計(jì)算機(jī)輔助制圖（AutoCAD），培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)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(jiān)實(shí)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(zhuān)業(yè)課，在這些課程中很難培養(yǎng)學(xué)生對(duì)建筑的整體概念，學(xué)習(xí)都是某些細(xì)節(jié)知識(shí)點(diǎn)，要是將這些知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用到實(shí)際工程上不知道從哪里著手，怎么著手，眼前一片茫然.中國(guó)的教育模式相對(duì)國(guó)外而言，國(guó)外更注重教學(xué)實(shí)踐的培養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，同時(shí)在學(xué)校，建筑類(lèi)的軟件學(xué)的較少，很難解決實(shí)際的工程問(wèn)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(huì)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(lèi)的教育勢(shì)在必行，與國(guó)際相接軌.

        3．建筑業(yè)發(fā)展趨勢(shì)—BIM勢(shì)在必行

        3.1 建筑信息模型

        建筑業(yè)是中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，中國(guó)“九五”期間，建筑業(yè)完成的總額占全社會(huì)固定投資總額的62.8%[1]，可見(jiàn)建筑業(yè)的發(fā)展對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的影響甚大，而且中國(guó)加入WTO以后，面臨建筑市場(chǎng)的全球化的競(jìng)爭(zhēng)，提高中國(guó)建筑業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的問(wèn)題迫在眉睫，關(guān)鍵在于必須從分利用新結(jié)束進(jìn)行建筑業(yè)信息發(fā)研究.而且長(zhǎng)期以來(lái)，主要是以AutoCAD二維圖紙為主，不能直觀體現(xiàn)建筑物的各類(lèi)信息.隨著各個(gè)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(jì)上的應(yīng)用方法并提出了建筑信息模型（Building Information Model，簡(jiǎn)稱(chēng)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(jì)、施工、管理、的方法，他將規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)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(gè)生命周期中的任何階段的工作人員在使用該模型時(shí)都能擁有精確完整的數(shù)據(jù)，幫助項(xiàng)目設(shè)計(jì)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(lái)了第二次革命，從二維圖紙到三維、四維以及五維設(shè)計(jì)和建造的革命，同時(shí)，對(duì)于整個(gè)建筑行業(yè)來(lái)說(shuō)，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(zhuān)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(mén)提供的GIS模型中獲取的規(guī)劃條件信息，從市政、勘察部門(mén)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(jì)中獲取的幾何形體信息，從結(jié)構(gòu)師的結(jié)構(gòu)計(jì)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(jì)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(shí)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(jì)咨詢(xún)到初步設(shè)計(jì)再到施工圖設(shè)計(jì)等各階段，專(zhuān)業(yè)人士通過(guò)基本模型獲取所需的信息用專(zhuān)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(guò)IFC格式交換反饋到信息模型當(dāng)中，傳遞到下一個(gè)階段以供使用和參考，這種系統(tǒng)可行性強(qiáng)，而且模型在整個(gè)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(shí)上的交換與共享標(biāo)準(zhǔn)——IFC標(biāo)準(zhǔn)[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(jì)、節(jié)能設(shè)計(jì)、水暖電等其他設(shè)計(jì)所繼承和提��；然后，節(jié)能設(shè)計(jì)、水暖電等其它設(shè)計(jì)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(duì)建筑進(jìn)行二次建模設(shè)計(jì)．整個(gè)建筑工程的設(shè)計(jì)過(guò)程就是這樣反反復(fù)復(fù)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求．這就是各個(gè)設(shè)計(jì)階段的數(shù)據(jù)信息的傳輸和流動(dòng)[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(shí)踐

        BIM是建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，是信息時(shí)代推動(dòng)建筑業(yè)的新動(dòng)力，因此，培養(yǎng)BIM人才勢(shì)在必行.為培養(yǎng)新時(shí)代建筑人才，必須把BIM引入到教學(xué)實(shí)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(shí)跳躍到感性認(rèn)識(shí)，不同年級(jí)根據(jù)培養(yǎng)方案融入不同階段的BIM知識(shí)。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(jiǎn)稱(chēng)SPC）模式對(duì)學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)，即通過(guò)對(duì)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(jì)算機(jī)讓學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的專(zhuān)業(yè)建立模型，最后各個(gè)專(zhuān)業(yè)間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，鼓勵(lì)學(xué)生參加校級(jí)、省級(jí)和國(guó)家級(jí)的BIM有關(guān)的比賽。

        如圖2所示，在“Study”的過(guò)程主要在大學(xué)的一年級(jí)和二年級(jí).根據(jù)專(zhuān)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(lái)的發(fā)展方向，在工程制圖課程讓學(xué)生理解建筑的專(zhuān)業(yè)的基本概念和識(shí)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(guò)程中主要是三年級(jí)和四年級(jí)的學(xué)生融入自己相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)獨(dú)立完成建立建筑信息模型，進(jìn)行不同專(zhuān)業(yè)間的數(shù)據(jù)交換接觸,如圖3，參與到實(shí)踐工程中去或BIM證書(shū)認(rèn)證考試等實(shí)踐活動(dòng)，進(jìn)一步對(duì)建立模型的步驟，內(nèi)容以及模型的注意事項(xiàng)有更深的了解。 “Competition”即為參加國(guó)家BIM斯維爾算量等BIM競(jìng)賽活動(dòng)，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(rèn)識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作的精神。

圖3   不同專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)交換

        5. 結(jié)語(yǔ)

        將BIM融入課堂可以通過(guò)獨(dú)立的課程實(shí)現(xiàn)，也可以融入到整個(gè)教學(xué)計(jì)劃中.對(duì)于學(xué)生和行業(yè)來(lái)說(shuō)，將BIM作為一種已解決問(wèn)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(jìn)建筑的發(fā)展，在建筑類(lèi)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(shí)在必行.