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高职院校建筑类专业课程教学中BIM技术应用探索

2018-05-14李晓岚

好日子(下旬) 2018年1期
关键词:课程建设BIM技术人才培养

摘 要:在建筑领域有着很强应用价值的建筑信息建模(BIM)技术在高校培养人才时同样具有极大的应用空间。文章以高职院校为例,从土木工程制图、钢结构、房租建筑学、工程管理、毕业设计五大方面论述了BIM技术在教育教学中的应用,近些年高校在将BIM技术与建筑类专业课相互融入的时候出现了很多困难,在这里我们给出了完美的解决方案,也介绍了在研究过程中取得的阶段性成果。经过研究表明:BIM技术不单单能够融入高校建筑类专业的专业课教学中,而且也发展成为一种趋势,在高校教育教学的过程中取得了明显的效果。

关键词:BIM技术;建筑类课程;课程建设;人才培养;教学改革

建筑信息模型BIM(Building Information Modeling)技术的产生被誉为建筑业变革的革命性力量,它作为数据化工具的一种广泛应用于工程设计、建造管理 [1-3]。不管是在项目策划、运行还是在维护的整个周期过程中BIM都可以进行数据共享和传递,将得来的数据进行参数模型整合,以便于工程技术人员对收集来的建筑信息数据做出正确的理解和高效率的决策[4-5]。建筑业内对BIM技术的发展与应用得到了广泛的认可,因为它不仅能够缩短工期、提高生产效率,还可以为设计院、开发商、施工单位等各个建筑主体提供协同工作的基础。

面对BIM技术这么多的优点高职院校建筑类专业应该如何将BIM技术融入日常的专业课的教学中呢?面对于高校课程改革BIM技术的发展对高职院校的建筑专业课程改革是一个完美的契机,面对高职学生起点不高的问题,如果以当前的教学方式来进行人才培养,在高难度的专业知识掌握水平上,难以满足现有建筑行业的要求,当然原因也的多方面的。新型数字教学技术走进课堂,符合现代教育的特点,所以我们可以利用BIM技术的可视化、模拟性、协调性、优化整合性的特点,将BIM技术引入高职院校的建筑专业课堂中,使得生涩、难懂的专业课变得生动,培养学生对专业课的学习兴趣。一个生动的画面取代原有冗杂的文字也便于学生对知识的理解记忆[6-8]。

不管从哪个角度分析BIM技术融入建筑专业课程都是一件非常有益的事,可是如何融入却是一件值得探索的事。将BIM技术引入专业课程教学中,对教学本身是一件非常有益的事,但如何将BIM技术融入目前的专业课程教学过程中,还需要进行探索。本文以高职院校作为案例,详细阐述了BIM技术在建筑类高职专业课程教学中的应用,论述了在改革实践中的经验、教训及心得体会。

一、在土木工程制图课程中BIM技术的应用

作为具有很强实践性课程的土木工程制图,它的学习内容并不是特别的困难,既不需要去死记硬背大量的公式也不用去理解特别深奥的理论。教师拓展好学生的思路是教好这门课程的关键,教师就应该着重培养学生的立体思维,发挥空间想象力,进而提高学生在实践中的因供应用能力。

在BIM未进入高职院校之前,所有的大学都采用近乎一样的教学媒介,都是将讲课的内容与AutoCAD相结合,但是在使用AutoCAD的过程中也显露了出很多弊病,土木工程制图主要的为了培养学生的空间思维想象能力和学习国家制图标准。可是AutoCAD在建模的过程中耗时过长、精准度不够高,学生在绘制图纸的过程中仅仅呈现的是一个二维平面图,不能够发挥学生的空间想象能力,也使得课程的讲授枯燥乏味。通过对在校建筑专业的学生进行问卷调查后发现,学生对借助于AutoCAD教学方法训练后简单平面图阅读能力不强,如果遇到稍微复杂的平面图纸学生不能够在头脑中建立复杂而又清晰的三维立体图。

枯燥的讲授让学生对学习产生了厌倦,苏霍姆林斯基说过“要想让学生充分体会到学习的快乐就要最大限度的激发他们的兴趣”。因此目前高校都在积极做BIM技术的研究和开发,有针对性的对讲授相关专业课程的教師进行培养,然后开展研讨会并制定出土木工程制图课程教学的改革方案,最后逐渐地将BIM建模技术引入到土木工程制图课程教学中。从授课质量方面来说,从建模过程看,Revit的三维建模软件比AutoCAD软件的可操作性高,而且在精准建模的角度来看,用Revit建模与模型二维平面图恰好吻合,这样就转变了以往二维图纸枯燥生涩使其变得生动。综上所述,要想培养好学生的空间思维想象力,让学生对试图建模的学习效率提高,将BIM建模技术引入土木工程制图课程教学中是明智之举,也可以对教学起到辅助作用。

二、在房屋建筑学课程中BIM技术的应用

研究建筑设计、构造的基本原理和方法是房屋建筑学,包含了房屋的构造方法以及各个组成部分的组合。作为土木工程专业的一门基础专业课知识点零散繁多、内容抽象复杂对学生的学习造成一定困难,面对高职学校中学生起点普遍不高的情况,学校大都将这门课的开课时间定为大学二年级,经过一年的学习学生的专业储备知识稍稍有了一些提高,但是要想把整节课的知识点全部消化吸收对于学生来说还是有一定的困难的。

房屋建筑学课程的主要内容包含了课堂教学和课程设计两大方面。在课堂对知识的讲授主要是授课教师依照课本编排他体例按部就班的进行讲授,就授课内容的时间顺序来讲是复合建筑的建造顺序的。在授课的同时配合电脑多媒体辅助,这样有助于学生对知识的理解,有助于当堂内容当堂消化。可是,这种授课模式的最大缺点就是教师在授课过程中一直使用平面二维图进行讲授知识,但是这门课程是需要学生在头脑中建立出立体的三维模式,这对本身专业知识较少的学生就是一个非常困难的事儿而且这门课程的教学时间都非常短,在这样的情况下短时间完成高质量的授课学习对老师和学生来说都是一个非常苦难的事儿。

所以近些年高职院校进行教学改革在房屋建筑学课程教学中融入BIM技术,从取得的实际效果看,课堂上出现的一些问题都得到了很好的解决,原本课堂上教师的二维平面图被教师借助Revit建模软件转化成了三维立体模型得到呈现,不仅便于学生对所学的课堂知识的理解和记忆,也便于学生高质量地顺利地完成课程设计,完成教学目的中规定的课程内容,以课堂上对房屋建筑学相关知识为基础,借助Revit的操作使用,在房屋建筑学中引入BIM技术进行教学,取得了显著的教学效果,也提高了课堂的时效性。

三、在BIM技术在钢结构课程中的应用

钢结构设计原理和钢结构设计是高职院校有关钢结构的课程的两门课程。设置钢结构设计原理课程的目的是为使学生全面系统掌握钢结构材料、构件和连接的基础知识,充分理解钢结构分析的原理。作为以钢结构设计课程为基础的钢结构设计原理课程是让学生掌握钢结构设计的方法和手段的一门课程。

可以说土木工程专业课程中钢结构课程是难度较大,有些高职院校钢结构设计原理课程的为46学时,这门课程的教学内容涉及材料力学、结构力学等力学的基本知识也与设计相关的规范联系紧密。在教学进度的安排上比比混凝土相关课程少了十几个学时。

在BIM技术没有与建筑专业相结合的时候,这门课程的主要教学方法板书与多媒体相结合的方式。上文也曾多次提高过这种教学方式的弊病,这里不再过多叙述。大部分高职院校也采用现场教学的方式配有专业人士讲解同时安排学生去当地的钢结构施工现场实地学习。采用这种方法可以使学生将所学的知识同实际相互结合,对学生学好这门课程起到了较好的辅助作用。但是这种教学方式存在着很大的隐患,首先就是学生进入工地会有很大的危险性,所以在组织这种观摩教学时教师的任务量就会加大,其次就是工地距离学校的路程,有些工地距学校很远,这样学生每年去的次数也就有限大多是一到两次,而且人数也有限制。所以,现场教学的这种方式对于这门课程的学习很难达到理想的效果。

之所以将BIM技术融入建筑专业课堂可以说它的好处不是停留在某一方面的而是整体突出。例如,应用Revit软件进行钢结构教学,建立标准钢结构框架和型钢部分构建的模型相当迅捷。而且软件之间的连接性特别好,在Revit软件构建的模型,还可以无损导入同属Autodesk公司的Navis works、Manage等软件,便于实现4D施工模拟。这种便于操作的性能就相当于带领课堂中的学生走进了现实中的施工现场进行参观,保证了教学的高效率也达到了现场参观教学的效果。在建模的过程中,学生不仅可以看到钢结构的构件如何按照规范建立起来,而且并了解构件的各部分名称,乃至在整个模型中所起到的作用。从2015年开始,BIM技术已经走进了绝大多数高职院校并应用到专业课程的教学过程中。经过这种改革后课程的教学时数没有变化,但是教学效果却取得了事半功倍的效果,无论多么繁杂的教学内容多么复杂的钢结构建模都能够得心应手。

四、在BIM技术在工程管理课程中的应用

做为工程管理专业的核心基础课程工程项目管理。设置这门课程的目的是要求学生能够绘制出工程流水施工以及网络计划,合理选择施工方案,编制施工进度计划表,阅读施工现场平面图等,培养学生对工程项目管理的理论和方法,能绘制培养学生发现、分析、研究、解决建设工程项目管理实际问题的基本能力,把学生培养成为具有从事建设工程项目管理能力的优秀毕业生。因此,工程项目管理课程在本科教学中是一门具有较强实践应用性的课程。高职院校对该课程教学非常重视。

从专业知识学习的角度来看,工程项目管理是一门偏向管理类的学科,培养学生的实践能力和应用能力显得尤为重要。传统教学方式是按照课本编排的顺序,主要以板书的形式讲授知识点,过分偏重学生对理论细节的掌握。加上该课程教材文字较多,多为叙述讲解。经过调查发现,学生对该课程学习兴趣不大,积极性不高。为此,学校将工程项目管理课程教学与当代计算机技术相结合,创新改革教学方法,即应用计算机技术辅助教学,这样一方面可以让学生了解掌握工程管理相关的软件,如Revit,P3等。另一方面,这些软件可以构建三维可视化动态仿真工程,可以模拟各种工程案例,将原本“枯燥无味”的课堂教学变得生动起来,从而激发学生的学习热情,加深学生对工程管理课程的理解。学校把BIM技术引入工程项目管理课程教学中,应用BIM技术实现了施工可视化仿真教学,使学生能身临其境般地感受现场施工的氛围。同时,将施工进度安排,以及各部分的工程造价在构建的BIM模型中体现出来。采用这种教学方法,学生能更加深刻地理解工程项目管理的运作理念,引导学生将所学的知识与工程实践结合起来,起到了非常好的教学效果。

五、在土木工程专业毕业设计环节中BIM技术的应用

土木工程专业学生最后一门课程也是耗時最长的课程就要算毕业设计。开设的主要目的在于培养学生应用所学知识对工程遇到中的实际问题去解决,设计的内容主要包括了工程制图、结构设计、理论分析等。通过毕业设计,学生会对土建设计和施工内容、施工全过程有一个全面整体性的认识,不仅熟悉了这个过程中的相关规范准则,也为日后的独立工作奠定基础。所以说,因此,毕业设计的真正意义在于提升学生解决实际问题的能力水平,有助于培养学生踏实细致、严肃认真的工作态度。

毕业设计开始的时间一般都安排在12月末1月初乃至于整个大三下学期,在这个时间段内学生很难完全坐下板凳来进行毕业设计,因为有的要升本有的要参加工作。这就需要学校在安排毕业设计教学上做出一些调整,甚至要根据学生的实际情况做出较大的改变。面对三年的学习大三的学生对BIM技术已经有了深度的理解和熟练的操作,并且对立体建模已经不再生疏,所以一般的高职院校都采用将毕业实习与毕业设计相结合,用BIM技术将施工流程与实习的具体过程相结合,呈现出完整的施工流程。此外,在论文答辩的过程中将BIM技术与答辩环节想增加,提高BIM技术相关问题的比重。

在计算机技术与毕业设计有机的整合起来,能够系统的帮助学生在短时间内掌握土木过程学科的知识,培养学生的创新精深与合作意识,也为教师的教学提供了一条新路径。

六、结束语

BIM技术应用到相关专业课程教学过程中,能够对提高课程教学效果起到了积极的作用,通过建立可视化的三维模型将课堂教学与计算机技术相结合,辅助学生将所学的专业课知识得到应用,做到模拟实践的效果可以产生事半功倍的效果,教师应用BIM技术将书本上抽象的专业知识内容具体化,便于学生理解。

参考文献

[1]Ming SUN.UK national BIM strategy and its implementation[R].ICCREM,2016.

[2]王玉山.BIM的深层内涵与未来趋势[J].土木建筑信息技术,2016:106-108.

[3]何关培.BIM总论[M].北京:北京建筑工业出版社,2015.

[4]赵红红.信息化建筑设计——Auto desk Revit[M].北京:北京建筑工业出版社,2015.

[5]陈玉梅,李素英.国内外建筑信息模型BIM理论与实践研究综述[J].城市,2017(10):72-76.

作者简介:

李晓岚(1979-),女,四川成都人,本科助教,现从事工程管理系建筑工程管理专业教学工作。

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