基于BIM的工程能力培養課程體系建設與探索

鞠全勇 高素美 牟福元

摘? 要：將BIM技術貫穿于工程項目全生命周期，完成各項工程任務是當今建筑行業發展的需求。就高校土木類專業構建基于BIM的人才培養體系，把BIM技術系列化地融入所有的專業課程中作為基礎性技術，實現人才培養的深層次變革的問題，闡述以目標為導向的BIM技術應用能力培養體系的建設路徑，給出以BIM為主線，深化教學方法改革，優化實踐教學模式，并對專業實踐課程體系建設效果作出評價。

關鍵詞：BIM；課程體系；人才培養；專業建設；建設路徑

Abstract： BIM technology runs through the whole life cycle of engineering projects and is used to complete various engineering tasks. It is the demand of the development of today's construction industry. For civil engineering majors in colleges and universities， a BIM-based talent training system should be built， and BIM technology should be serialized into all professional courses as a basic technology. This paper expounds the construction path of goal-oriented BIM technology application ability training system， gives BIM as the main line， deepens the reform of teaching methods， optimizes practical teaching mode， and evaluates the effect of professional practice curriculum system construction.

Keywords： BIM; curriculum system; talent training; specialty construction; construction path

BIM技術是繼計算機輔助設計（CAD）之后，工程建設領域的又一次革命性技術創新。BIM的應用貫穿了整個建筑工程全生命周期，即設計-招投標-施工-運維的全過程，是一種高效的項目管理思維模式，是實現項目精細化、信息化、高效化管理的重要手段[1]。

將BIM技術貫穿于工程項目全生命周期、完成各階段工程任務是當今建筑行業發展的趨勢。設計階段包括所涉及的建筑、結構、給排水、暖通空調、電氣、消防及技術經濟等工作任務，施工階段包括項目管理、施工計劃、施工技術及工程造價人員等工作任務，運維階段包括運營、維護和應急管理，運用與運維數據實時關聯的BIM模型數據信息分析資產狀態和環境評價[2]。以BIM技術為工程項目生命周期的主線，通過構建完整的工程信息模型支撐，可以有效解決建設項目各階段由不關聯的單一部門管控的現象，從而實現工程項目協同優化。

目前高校土木工程類專業在應用BIM技術方面已經有了很多途徑和方法，購置BIM軟件、開設BIM課程、修訂人才培養計劃，優化實驗實習課程體系等[3]。但當前亟需要做的是構建基于BIM的人才培養體系，把BIM技術系列化地融入所有的專業課程中作為基礎性技術，從而實現土木類人才培養的深層次變革，將BIM技術應用體現在教學內容、教學模式、教學手段、實踐活動各個環節。

一? 專業課程體系建設存在的問題

總體來看，高校在圍繞BIM技術，提升工程能力培養方面，土木類專業課程體系建設仍存在諸多問題，主要表現在以下幾個方面。

1）現行的課程體系與基于BIM進行項目全生命周期管理的知識體系的差別。其體現在工程設計、建設施工以及運維管理在教學過程中被人為地割裂，各個環節的工程信息未能相互協調融通，未真正將項目的全生命周期進行串聯。學生的工程技術視野受到限制，綜合解決復雜工程問題的能力不足，培養的專業人才尚不能完全滿足企業發展的需求并引領企業發展。

2）專業課程教學內容、教學方式及評價機制等沒有與時俱進，真正融入最新前沿技術。隨著建筑行業信息技術的發展，與專業相關的供配電與照明設計、建筑電氣控制、建筑消防、安防系統設計、綜合布線系統設計、樓宇自動化技術、智能系統工程預決算課程設計及施工組織與管理等越來越多采用 BIM 技術，而且成為必然趨勢。但目前土木類專業的課程中，BIM 技術等還未得到充分系統引入，導致BIM技術教學效果還不夠理想。

3）專業實踐信息化水平、服務水平總體需要提高。近幾年來，學校對實踐實訓教學基礎設施的資金投入雖有較大提高，但總體仍然不足。同時，專業實訓課程教學軟、硬件設施的信息化管理水平、服務水平未能同步提升，導致軟硬件設施使用率低，實踐教學效率、實訓課程教學效果有待同步提升。

4）課程教學師資水平不足，且缺乏針對性工程實踐訓練。目前專業課程教學工作均由專業課老師承擔，而很多專業課老師都是從高校到高校，缺乏實際企業工作經驗，自身動手能力不強，職業能力不高，急需通過培訓等方式來進行提升，使其具備BIM等最新工程技術應用能力。與此同時補充聘請來自企業一線的工程技術人員擔任兼職教師。

由以上分析可以看出，現階段土木類專業基于BIM的課程教學還存在較多問題，如何順應社會經濟發展對新型工程人才的客觀需求，如何結合學?，F行應用型人才培養模式、專業發展特色，構建基于提升學生創新實踐能力為重點的課程教學體系，是當前提高土木類應用型人才培養質量的關鍵所在。

二? 構建以目標為導向的BIM技術應用能力培養體系

BIM技術貫穿于土木類專業課程教學是一項創新的系統性工作，有利于培養學生先進高效的工程思維模式?；贑DIO理念的BIM技術應用能力培養體系，不能僅通過增設一門或兩門BIM課程來解決，還需要系統地將BIM技術主要知識點與專業課程體系進行深度融合[4]。金陵科技學院建筑電氣與智能化專業，在原有應用型人才培養課程體系的基礎上，將系列化的BIM技術知識按“工程項目”進展，遞進式融入課程教學各環節，人才培養的全過程，構建以目標為導向的BIM技術應用能力培養體系（圖1）。

人才的培養從低到高梯次提升，從會軟件、會建模到會應用、綜合集成，畢業后能夠快速適應基于BIM的技術應用。進入企業，經過項目實踐鍛煉后，快速成為能夠勝任職業崗位的高級BIM技術管理人員。

（一）? 構建系統化融入BIM技術的課程體系

為了使BIM技術知識由淺入深、循序漸進地進入教學體系，專業人才培養方案開設了一系列嚴密的相關課程，以BIM技術應用能力培養為主線，構筑建筑電氣與智能化專業學生的課程體系與實踐體系。

課程體系通過BIM概論課和相關專題講座，宣傳BIM技術、CIM技術的基礎知識、基本思路，使學生初步具備對BIM、CIM的感性認知。接著，在各專業課程教學內容中將BIM技術知識有機融入，為專業學習提供支撐，這是BIM技術知識促進人才培養目標達成的關鍵環節。其過程包括專業課程的理論教學、實踐教學，以及課程設計和畢業設計等各個環節。此外，為便于BIM技術方向的師生對BIM技術深入學習應用，建立了BIM技術創新中心，持續開展技術研發，跟蹤其發展動態，滿足社會經濟發展對技術與人才的需求。BIM技術創新中心滿足了對BIM技術有濃厚興趣的師生開展實踐創新活動和技術服務工作的需要。在開展生產實踐活動和技術服務的過程中，輔以與BIM技術相關的第二課堂實踐活動、各類BIM技術大賽等，使學生深入學習掌握相關的BIM技術。

（二）? 以CDIO工程教育理念，實現BIM技術應用能力培養體系的構建

BIM技術植入課程體系中最核心的階段是BIM技術融入各課程教學的內容，貫穿于項目應用實踐[5]。在專業主干課程各教學環節植入BIM應用技術，奠定學生應用BIM技術解決工程問題能力的基礎。在專業教學的過程中，針對不同領域，強化BIM技術的相關應用。綜合實踐課程如：結構設計、建筑施工、設備裝調、建筑智能化工程概預算、建筑供配電與照明、安全防范系統、建筑消防系統、建筑設備自動化系統和建筑物信息設施系統等課程的教學，都是由經過工程項目歷練，熟練掌握BIM技術的教師和企業一線工程技術人員擔任，圍繞畢業要求有的放矢地進行課程教學與實踐。以上措施保障了建筑智能化工程BIM技術信息化、一體化建設的要求，以及在專業課程教學中的體現。

在專業綜合實習、課程設計、畢業設計等環節，將BIM技術知識系統化地進行實踐應用?；贐IM的子系統設計開展的各門專業課程的設計，為最終的畢業設計奠定了堅實的基礎。培養方案將基于BIM技術的復雜工程設計項目作為畢業設計選題，從而達到以BIM技術為主線的建筑電氣與智能化專業人才目標。

課程設計和畢業設計兩個環節直接關系到BIM技術的實際教學成效，在這兩個環節中，專業教學組織以建筑智能化建模-建筑智能化工程管理與概預算-建筑智能化系統集成為主線，培養學生的BIM綜合應用能力、協同設計集成能力、工程施工技能、現場協調組織能力及項目概預算等方面的能力。將專業課程知識潛移默化地轉化為應用BIM技術解決工程問題的崗位技能。系統培養學生建立一體化的信息模式的技術方法與手段，為BIM技術的實際應用打下堅實基礎（圖2）。

（三）? 產教融合、校企合作，組建“雙師”型BIM技術教學團隊

師資隊伍的組建是將BIM技術深入應用課程教學的關鍵。建筑電氣與智能化專業采取校企合作、產教融合，“走出去、請進來”的方式構建一支雙師型的教師隊伍。首先，積極鼓勵教師下企業參加BIM技術的相關工程頂崗鍛煉。BIM技術是建筑工程信息技術的集合，涉及的專業技術知識比較綜合。教師通過先進企業崗位的頂崗鍛煉，有利于全面深入掌握BIM技術的系統應用。其次，聘請企業一線工程師擔任課程兼職教師，引入實際工程項目進課堂，指導學生工程實訓。共建BIM技術研發交流中心，提升師生工程技術能力。最后，BIM技術涉及建筑設計、結構施工、機電安裝、管理及經濟等多個專業技術領域，吸納建立一支建筑工程、工程管理、電氣工程等多專業集合的教學團隊，是行之有效地開展BIM技術教育的保障條件。為培養具有BIM技術的土木類專業人才奠定了堅實師資基礎。

三? 以BIM為主線，深化教學方法改革，優化實踐教學模式

深化教學方法改革，優化實驗教學模式。為培養學生解決復雜工程問題能力，提升創新創業能力，建筑電氣與智能化專業以BIM為主線構建專業課程群，堅持產學合作、理論與實踐相結合，重新整合課程教學內容，優化專業課程體系，實現各學科專業的交叉融合。更新傳統教學手段，深化教學方法改革，創新教學模式；應用先進技術創建“時間、空間、內容”全開放的實驗教學系統，實現實驗準備、網上實驗預約、現場實際操作、設備自動管理和過程全程開放式管理，優化教學管理。

1）注重不同學科和專業的交叉與融合，建立面向建筑電氣與智能化專業學生的工程化教學平臺。以BIM為主線，貫穿系統認知、系統設計、系統開發和系統集成各環節，構建分層式、模塊化的工程教育新體系。

2）構建六大基本能力模塊，即計算機基本應用能力、建筑圖紙閱讀與繪制能力、建筑電氣設備檢測和維護能力、建筑電氣設備安裝能力、建筑安裝工程預算能力和資料檢索與讀寫能力；培養四大核心應用能力，即建筑電氣設備系統集成能力、建筑電氣設備控制能力、建筑電氣設備設計能力和建筑智能化設計能力。

3）凝練和建立體現個性化教育和自主學習的教學新模式，在教學內容、教學方法與手段、考核方式和技術創新等方面都有所突破，通過建筑電氣與智能化專業課程的學習和實踐訓練，培養學生自主學習興趣、開拓學生個性潛力、激勵學生科技創新，達到開闊學生知識視野、陶冶學生思想情操、培養學生自主學習能力。

4）學生從認知性實踐開始，循序漸進地構建起自己的BIM技術知識體系，通過基礎實驗層、拓展與提高實驗層、綜合應用實驗層和科技創新實驗層，相互關聯、層層遞進，逐步提升到工程應用與科技創新能力。

5）引入OBE教育理念，革新傳統實驗教學模式，轉變教師和學生在實驗教學中扮演的角色，要求學生自主設計和完成實驗內容，實現從被動接受教育到學生自主創新、設計和實施的轉變。力求把“知識型學生”轉化為“具有創新思維的學生”，培養具備一定專業技能和良好綜合素質，具有創新思維、能力的學生，提高學生建筑智能工程應用能力。

6）依托開放實驗教學管理系統，建立多級開放的管理模式，學生根據自身需要，網上預約實驗時間、實驗地點、實驗項目和實驗指導教師，實現以學生為主體、學生自我訓練為主的實踐教學模式（圖3）。

四? 專業實踐課程體系建設成果

以金陵科技學院江蘇省一流專業“建筑電氣與智能化專業”為研究對象，以學院已建設的省級實驗教學示范中心和產業學院為依托，以廣聯達科技有限公司提供的軟硬件資源為支撐，以BIM為核心技術，改革現有實踐課程的教學體系、教學內容、教學方法、師資隊伍和質量監控模式等。構建供配電與照明設計、建筑電氣控制、建筑消防、安防系統設計、綜合布線系統設計、樓宇自動化技術及智能系統工程預決算課程設計實訓為一體的BIM綜合實訓課程系統。同步建設BIM創新中心實踐平臺，做到理、實、虛相結合，實踐課程以真實實際項目為主體，實現建筑電氣與智能化專業的構思、設計、施工、計量計價實訓和維保實訓為一體的BIM綜合實踐，完成了建筑電氣與智能化專業基于BIM技術的綜合實訓教學改革方案。項目的實施取得的主要成果如下。

1）圍繞建筑電氣與智能化專業人才培養的四大核心應用能力，即建筑電氣設備系統集成能力、建筑電氣設備控制能力、建筑電氣設備設計能力、建筑智能化設計能力，開展基于BIM技術對建筑電氣與智能化專業實訓課程體系進行改革。四年人才培養過程中，以一個完整真實的實際工程項目為主體，任務驅動，實現建筑電氣與智能化專業的供配電與照明設計、建筑電氣控制、建筑消防、安防系統設計、綜合布線系統設計、樓宇自動化技術、智能系統工程預決算課程設計實訓為一體的BIM綜合實訓，有效提升了建筑電氣與智能化專業實訓課程教學效果，提升學生解決復雜工程問題的能力和創新創業能力。

2）通過對BIM技術應用領域的分析，在校內搭建全開放自學習的BIM創新中心實踐平臺，提出了基于BIM技術的人才培養標準，并按照能力培養逐層遞進的思路，重構多層次實踐教學平臺和教學體系。以BIM技術為主線，結合VR技術和其他仿真技術，建立體現個性化教育和自主學習的實踐教學新模式，在教學內容、教學方法與手段、考核方式和技術創新等方面都有所突破。

3）建立了以職場環境為背景的育人模式。建立校企協同、產教融合、共性培養與個性指導相結合的全方位育人新機制，校企共建智能樓宇產業學院。在解決實際工程問題中完成對學生的跨學科綜合能力培養。以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，培養未來多元化、具有創新能力和適應變化能力的復合型工程人才。

4）通過構建建筑電氣與智能化專業基于BIM技術的綜合實踐教學改革方案，對專業的實訓課程教學模式開展改革與實踐，探索適合金陵科技學院實際情況的專業實習實訓教學模式，形成示范帶頭效應，促進兄弟院校建筑電氣與智能化專業及其他工科專業的實踐課程改革。

五? 專業課程體系建設效果評價

金陵科技學院建筑電氣與智能化專業，針對行業企業對技術發展需求，應用BIM技術對專業教學實行一體化綜合設計，建立了多階段不斷線、層次化遞進的多維一體的建筑電氣與智能化專業BIM課程教學體系。以BIM為核心技術，改革現有專業課程的教學內容、教學體系、教學方法、質量監控模式和師資隊伍等。構建供配電與照明設計、建筑電氣控制、建筑消防、安防系統設計、綜合布線系統設計、樓宇自動化技術、智能系統工程預決算課程設計實訓為一體的BIM綜合實踐系列課程體系；同時組建BIM創新中心，做到理、實、虛相結合，實踐課程以真實工程項目為主體，實現建筑電氣與智能化專業的構思、設計、施工、計量計價實訓、維保實訓為一體的BIM綜合實踐，完成建筑電氣與智能化專業基于BIM技術的綜合實訓教學改革方案，實現建筑電氣與智能化專業知識與BIM技術的有機結合，培養滿足和引領當代建筑行業發展的建筑電氣與智能化專業人才，為加快建筑行業BIM技術應用作出貢獻。

基于BIM的實踐教學體系，課程設置主要特點如下。

1）依據工程項目的實施流程，分階段、分層次、遞進式地將BIM技術的知識點嵌入各專業課程的教學內容中。

2）通過綜合設計各教學環節，串聯各階段的BIM應用知識，對教學內容整合貫通。以工程案例為對象，開展針對BIM技術的工程訓練，提升學生應用BIM技術解決工程問題的能力。

3）在校企雙導師的指導下，以學生為主體，鼓勵每個學生依據自身特點、興趣愛好和未來職業規劃，在完成專業核心課程的基礎上，選學適合自己的專業課程和訓練項目，參加學科競賽、科技創新活動。

4）加強產教融合和校企合作，讓學生深入企業頂崗鍛煉，參與實際工程項目的設計、施工，提高學生解決復雜工程問題的綜合能力。

六? 結束語

“六位一體”的以BIM為主線的全過程融合式專業教學，已在金陵科技學院建筑電氣與智能化專業進行了教學實踐與探索。就教學的實際成效，我們在學生中進行了調查研究，總體來看，學生的反映是一致的，對BIM技術有著濃厚的興趣，在按照培養方案完成學習計劃后，能夠很好地掌握BIM的技術要點，初步具備了融BIM技術于開發—設計—施工—運行—管理建筑工程全生命周期的工程應用能力。

參考文獻：

[1] 陳興文，安泓達，崔志先，等.基于BIM應用的工程能力培養體系的研究與實踐[J].教育教學論壇，2019（35）：155-156.

[2] 黃達，陳宣東，戴成元，等.工程管理專業基于BIM課程體系的改革與實踐[J].教育觀察，2018（21）：87-90.

[3] 韓銳，劉大平，邵丹，等．基于BIM的多專業協同建筑設計教學模式探索[J].實驗室研究與探索．2017，36（4）：174-178.

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