教育教学论坛

一、引言

建筑信息模型（Building information modeling,简称BIM）是通过创建三维建筑模型，结合数字技术保障项目设计、建设、运营、管理等，最终实现项目周期全过程在技术、方法或过程的信息化。BIM是一种建筑行业信息化方案，是继CAD（计算机辅助设计）技术后出现的建筑土木工程领域又一重要的计算机应用技术。它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等特点。

在土木工程的高等教育中，学生作为受教育的主体，必须掌握先进技术的使用技能，他们才会成为行业的领导者和先行者。《计算机辅助设计》作为土木工程专业不可或缺的重要课程，需要融合BIM技术，不仅局限于传统CAD技术的教学，还要逐步融入针对BIM技术及其支撑理论的教学，优化《计算机辅助设计》课程，强化教学内容与体系改革。因此，如何实现《计算机辅助设计》中BIM课程的教学是亟待解决的关键问题。

二、BIM技术在土木工程专业课程教学中的应用现状

自20世纪90年代以来，土木工程领域在规划、设计和施工等阶段广泛应用CAD技术，主要通过图形信息交换格式进行数据交流。对应于土木工程专业《计算机辅助设计》课程内容的安排上，多以专业设计绘图分析软件PKPM、AutoCAD和Sap2000等为主要教学软件。随着建设项目越来越复杂以及现代计算机图形技术的发展，二维图纸、设计施工的分工的缺点表现出来，造成不同阶段不同应用系统间数据信息共享困难。在这种背景下，BIM技术应运而生。欧美国家率先将BIM课程引入到高等教育中。20世纪90年代，美国的乔治亚理工学院成立了BIM建筑学院，提供了相关的课程，专注于对特定的行业进行BIM软件开发。2003年大部分美国高校开始引进BIM课程，截止2012年，将近有103所高校开设了BIM课程。

相对于国外，BIM 技术作为是一门新兴的建筑模型信息技术，国内高校还处于探索阶段。如：2012年华中科技大学开设了第一个BIM工程硕士专业。一些高校引进项目沙盘虚拟工程技术，以BIM 技术为平台，强化建筑设计教学研究、开展造价体系电算化研究。东南大学土木工程学院从2017至2018学年开始，对土木工程专业《计算机辅助设计》课程进行改革，加入BIM课程教学。

三、改革的内容

《计算机辅助设计》是一门理论性和实践性很强的科目。大量计算机科学和土木工程专业的内容在本课程中产生交集，采用传统讲授为主的授课方式往往效果不佳。过去几年中，课程逐步采用了案例教学的方式，引导同学们根据所学知识对案例进行剖析，达到既巩固所学知识，又能提高解决实际问题的能力。同时通过讨论、互动的方式，营造良好的学习氛围，激发学生的学习热情。主要改革内容如下：

1.调整教材和课件。注重采用教材《Revit2015中文版基础教程》（李恒，孔娟等编著，清华大学出版社），同时结合Revit软件，对现有的教学知识体系进行改良和扩充。在《计算机辅助设计》课程内容设置上，低年级学生主要学习BIM的初级知识，包括BIM的发展历史和趋势、BIM的定义和概念等。而对应高年级学生需要将Revit软件和专业知识体系整合起来，把BIM植入到不同的专业课程里，使学生更加全面深刻的掌握BIM知识。

2.重视和加强工程实例教学。将理论和实践紧密结合才能更深刻的领会理论，建立并完善《计算机辅助设计》教学案例库是本次教学改革的重点。重点构建BIM技术在土木工程领域的应用案例，以国内外重点工程为实例，包括北京水立方、墨尔本Eureka大厦等。本次改革将在以往案例收集的基础上，通过运用专业知识对案例的深入分析，培养学生对《计算机辅助设计》中BIM技术认识，以及分析、解决专业问题的能力，并激发他们的学习兴趣。同时，本课程还将继续收集海外工程的相关案例资料培养他们对基础BIM软件的应用能力。

3.通过专题讲座提升学生的求知欲。通过BIM技术的专题讲座，多方位补充欧美等发达国家的BIM技术在土木工程领域应用的相关专业知识，特别是选取BIM技术应用的热点问题进行介绍，包括建筑三维的可视化、构件材料信息的数字化、模拟建筑工程的施工过程、对工程进行动态成本管理、多专业管线的三维碰撞检测等，激发学生的求知欲。

4.通过小组讨论增强学生的参与感。于前述的工程实例分析和专题讲座，针对不同题目，通过对学生分组进行小组讨论，让学生自己去认识和运用工程结构BIM知识，鼓励他们陈述自己的观点。

5.通过合理的作业安排巩固教学效果。本次课程改革中，将主要采用大作业的方式。每次大作业都以一实际工程为背景，布置六到七个问题，教师给出一定的建议，但以学生自己动手查阅相关资料为主，增加学生自己查阅资料和解决实际问题的能力。这样，让同学们运用所学知识进行查阅资料、计算分析，可以更好的巩固教学效果，为将来从事实际工程设计打下坚实的基础。

四、改革的方案思路

1.初步进行改革。①在2017-2018学年第三学期对2015级土木工程专业学生开始试行改革，主要是《Revit2015中文版基础教程》教材的推广和土木工程BIM技术课件的完善、增设土木工程BIM技术专题讲座、少量安排小组Revit2015软件基础绘图作业，并对理论教学情况进行总结和反馈，分析现有案例采用的效果；②根据2017-2018学年教学工作的总结和反馈意见，分析存在问题的原因，并在此基础上继续完善课题的相关工作，在2018-2019学年第一和第二学期开展新案例的收集工作，筛选国内外重点工程BIM技术的应用案例，为下阶段的工作开展奠定基础。

2.深化改革。①在2018-2019学年第三学期继续《Revit2015中文版基础教程》教材的推广和土木工程BIM技术课件的完善（增加重点工程BIM应用案例）、增加土木工程BIM技术讲座数量、精心设计和适量安排小组讨论，并在期末考核中增加Revit2015软件操作考试内容。对理论教学情况进行总结和反馈，分析新补充案例的效果。②根据2018-2019学年教学工作的总结和反馈意见，对前两届学生的反映，分析土木工程BIM技术讲座、小组讨论和BIM技术案例分析的合理比例，在此基础上完善教学大纲。同时，在2019-2020学年第一和第二学期继续开展土木工程BIM技术新案例的收集工作，进一步筛选和增加专题讲座学生们感兴趣的部分。

3.进一步巩固改革效果。①在2019-2020学年第三学期对2017级土木工程专业学生全面进行《计算机辅助设计》BIM技术教学，并探求未来新开设BIM技术课程的可行路径，通过教材结合Revit2015软件实践操作、专题讲座、一定数量的小组讨论、Revit2015软件绘图作业的考核来组织教学，增强教学效果。②对2017-2020三个学年的教学工作进行总结，提取反馈意见，分析存在问题的原因，为《计算机辅助设计》课程的进一步提高创造良好的基础，撰写和发表相关教学论文，将学生的成果整理成集，将国内外重点工程BIM技术应用案例汇总构建案例库，整理土木工程BIM技术课件，完成项目结题相关工作。

五、结语

土木工程专业《计算机辅助设计》课程中应用BIM技术，是从设计人材培养的初期就将多信息、多领域的计算机辅助技术引进，具有较高的实用价值与可行性。本次课程改革可使课程教学紧密联系工程实际和科学研究最前沿，不但让学生具备扎实的理论功底，还具有过硬的工程实践能力和广阔的知识视野。可以推行新的土木工程BIM技术教学知识体系；紧贴工程实际，提高学生运用知识和实践能力；通过对国内外重点土木工程BIM技术的案例教学，拓展学生视野，学生的知识范围得到进一步的拓展。

参考文献

[1]邓朗妮，等.基于BIM的土木工程专业制图教学改革应用与研究[J].价值工程,2017,138-140

[2]杨波,孙卉林.新常态下土木工程专业BIM 技术人才培养探讨[J].人才资源开发,2016,(16):56