PDCA-BIM模式的土木工程交叉融合畢業設計實踐

賈彩虹 孫遜

摘要：畢業設計是培養學生運用綜合能力解決復雜問題的實踐性課程，傳統的土木工程專業畢業設計存在選題類型單一、缺乏多專業交叉融合、新技術應用少，重結果輕過程的普遍現狀。應用PDCA-BIM模式的交叉融合畢業設計教學，依托實際工程項目，以?PDCA為指導思想，以?BIM技術為平臺紐帶，從縱向和橫向兩個維度進行PDCA循環，優化畢業設計流程，豐富畢業設計內容。通過對PDCA-BIM?教學實踐實例進行分析，驗證了該教學模式的可行性。從近五年的實施效果來看，畢業設計教學質量得到了持續改進。

關鍵詞：PDCA-BIM；交叉融合；畢業設計；持續改進

中圖分類號：G642?????文獻標志碼：A

畢業設計是檢驗學生綜合學習和實踐能力的重要環節，是學生從校園步入社會或繼續深造的最后一步，起承上啟下的作用。建筑設計可視化、生產工廠化、施工裝配化、管理信息化、應用智能化，是土木工程專業未來發展的方向，土木工程作為系統工程，為更好地滿足新工科人才培養要求，需要增強對專業協同交叉融合的要求。

一、傳統畢業設計模式存在的問題

畢業設計是四年來學生專業知識和素質能力的綜合展現，通常在最后一個學期進行，一般為15周左右，通過對近五年畢業設計資料的整理和分析，現將傳統畢業設計存在的問題總結如下：

（一）題目類型單一，內容重復，缺乏新意

土木工程專業畢業設計主要有分類：如結構設計類、施工技術與組織類、工程造價類、工程管理類、試驗論文類等，畢業設計題目一般由指導老師提供，同一類型，設計內容重復，題目沿用多年，學生早已摸清套路，有的學生借用往屆學長的畢設或參考本組學生的畢設，只需要修改個別數據，不需要掌握來龍去脈，在很短的時間內就能完成畢業設計。

（二）過程管理流于形式，重結果輕過程

畢業設計與學生考研復試、考公考編、找工作等重疊時段較長，學生在做畢業設計期間心猿意馬，有的學生全部精力都放在考研復試上，第5周以后才能進入畢設狀態，年年存在畢業設計進程前松后緊，進度嚴重滯后，最后抄襲，甚至出現網上購買畢業設計成果等惡劣現象[1]。畢設質量控制主要是學校和學院對于成果格式的檢查，對于畢設實施過程學生實際的質量不易檢查到位。

（三）交叉融合意識薄弱，缺乏交叉融合的工程實踐平臺

畢業設計缺少橫向聯系，只重視本專業理論知識的學習和訓練，忽視相關專業知識的拓展，學生缺乏整體的建筑觀[2]。為應對未來新技術和新產業國際競爭的挑戰，必須轉變傳統單一學科專業“單兵作戰”的發展模式，采取多學科交叉融合教育。

（四）新信息技術應用少

傳統的畢業設計中學生的畢設成果以二維CAD來呈現，采用最新的BIM相關軟件較少。隨著新技術的廣泛應用，?BIM?技術涉及到項目規劃與勘察、建筑與結構設計、建筑施工、項目運維與健康監測等各個方面，土木工程專業需要利用BIM平臺將相關專業和學科聯系起來，實現畢業設計的信息技術化。

二、PDCA-BIM教學理念

面對日益綜合化和復雜化的工程問題，需要多學科、多層面、多方位的學科交叉融合形成綜合解決方案[3]，未來工程科技人才必須具有多學科視野和解決復雜問題的能力。

土木工程作為一門涉及多學科、多領域的綜合性學科，將不同學科背景、不同專業的學生吸納到一起學習、相互交流，通過對BIM技術的興趣和愛好，碰撞出創新思維的火花，促進多學科交叉融合，突破人才培養單一化的瓶頸?[4]。

（一）PDCA質量管理法

畢業設計質量管理在畢業設計教學工作中尤為重要，采用PDCA質量管理法，采用四個階段八個步驟，通過周而復始不斷循環的閉環系統，實現畢業設計質量的持續改進。

（二）BIM技術

BIM技術，把二維平面轉換成三維建模，并進一步拓展到4D、5D，其可視化、多專業協同協調、建筑物全生命周期管理、信息共享等特點[5]，為多專業交叉融合畢業設計提供了平臺和有效途徑。通過不同專業的全面合作交流，大量利用信息化技術，發揮信息共享的作用，加深學生對工程項目全過程管理的理解。

通過引入PDCA?指導思想和?BIM?技術，開展PDCA-BIM?模式的交叉融合畢業設計，基于實際工程項目，以解決實際問題為目標、培養學生的溝通協作能力和全局意識，促進學生跨界跨學科綜合能力的提升，實現畢設質量的持續改進。

三、交叉融合畢業設計教學架構與實踐

PDCA-BIM模式的土木工程交叉融合畢業設計教學架構如下圖所示。該模式以?PDCA?為指導思想，依托實際工程項目，以?BIM?技術為紐帶和平臺，開展專業協同，交叉融合，從縱向和橫向兩個維度進行PDCA循環，實現畢業設計流程和質量的持續改進。

（一）計劃（Plan）

目前我校土木工程交叉融合畢業設計主要為兩大類，第一類是設計的多專業交叉融合，第二類是招投標與建造管理的多專業交叉融合。實施過程中采用第二類的較多，下面以《某綜合樓基于BIM技術的綜合應用》來說明實踐過程，該選題是基于已有施工圖紙的基礎上，進行BIM的應用，案例項目是位于江蘇省南京市的商業樓，建筑總面積為16804平方米，地上7層，地下1層。設計內容主要包括BIM建模與應用、招標投標文件編制、5D項目管理應用等，要求學生能夠根據進行項目全過程模擬。畢設任務模塊及要求如下表所示。

指導教師由相關專業的專任教師擔任，土木工程專業教師為組長，同時聘請部分企業?BIM?技術專職人員參與指導工作，組長負責總體統籌協調，在畢業設計正式啟動之前首先規劃好小組成員的任務計劃。建立畢設小組QQ群，上傳畢設指導資料，在明確各成員分工之后，指導教師采取線下為主線上為輔的方式開展指導工作，學生先進行匯報，提出問題，教師以畢設成果為導向，以學生為中心，從解決實際問題出發進行指導。

由指導教師負責人確定畢設團隊總目標，各專業教師在此基礎上考慮各專業不同的教學目標和專業特點，結合實際工程，收集相關資料，分別制定各專業設計任務書，明確各專業設計內容及成果要求，對設計內容、BIM?模型、出圖標準、計算說明等做較為詳細的規定[6]。

（二）實施（Do）

結合實際工程，學生按各自任務書的要求，編制開題報告，熟練掌握相關軟件和專業規范，深刻理解各自任務書的要求，并在規定時間內完成相關工作。

土木工程專業學生A為組長，負責BIM模型的瀏覽器、標高、軸網統一設置，以及構件命名、材質設定等，以便于不同模型之間的傳遞和整合。

指導教師每周最少指導學生4個學時，可通過線上線下的方式進行，學生在畢設系統每周填寫1次周進展記錄，填寫2次指導日志，指導教師及時審核。

（三）檢查（Check）

小組內部每周2次線下或線上小組討論會，每名學生對照任務書中成果和時間節點的具體要求，用PPT或相應軟件逐項匯報自己的完成情況和整改結果，主要包括已完成的內容，計劃完成的事項，進度提前或滯后的原因分析，出現的問題及解決的辦法等，指導老師進行點評及解答，并明確下一周的工作任務和要求。

（四）處理（Action）

1.整理各個階段的模型成果，編制畢業設計說明書，形成畢業設計成果。

2.小組成員以座談會的形式開展經驗交流，暢所欲言，聚焦各項任務的時間安排如何更合理，疑難問題如何解決，分析不足之處的原因，提出改進提高的措施等，小組負責人進行匯總整理。指導教師對畢業設計完成情況與預期目標進行比對，找出問題并且分析原因，研究糾正措施，形成書面總結報告，放到新一輪的PDCA管理法中，實現良性循環[7]。

四、教學效果與思考

（一）教學效果

BIM技術的應用使團隊間的交流更加直觀、便捷和精準，不會出現信息偏差，能一針見血地發現問題，有的放矢地解決問題，交叉融合協同合作達到優質高效。

自2019年至2023年實施的五年中，每年選拔學生團隊參加全國高校BIM畢業設計創新大賽。與BIM相關畢業設計的質量在逐年提高。

（二）思考

1.選題宜小而精，不宜大而粗

畢設選題應基于PDCA的思想，在確定之前先簡單演練。不同專業的指導教師和學生要進行多輪討論，確保選題的合理性和科學性，BIM相關軟件較多，學生的時間有限，題目要像麻雀一樣，個頭雖小五臟俱全。

2.對學生的管理要認真細致耐心

PDCA-BIM模式的交叉融合畢業設計中，每個學生的模型都是獨一無二的，任務也是不同的，學生不僅需要主動學習，遇到問題想辦法克服解決，還要花費較多的時間來自學。學生的壓力較大，指導老師要除了專業知識的指導外，還要擅于思想引導，提供情緒價值。

3.要將PDCA的思想潛移默化

PDCA思想要內化于心，外化于行，周而復始，螺旋上升，通過每周的循環往復，在提高學生和教師能力的同時不斷提升畢設質量。

結語

PDCA-BIM模式的交叉融合畢業設計，引入了PDCA質量管理理念和BIM技術，從交叉融合的角度出發，通過對實際工程項目的訓練，讓學生綜合運用所學基礎理論知識工程素養，熟悉解決工程問題的步驟、方法和思路，鍛煉了學生的團隊協作能力和工程素養，拓寬了指導教師的知識面，實現了畢設質量的持續改進，為適應智慧建造時代的到來做足準備。

參考文獻：

[1]張耀軍，徐宗美，周翠玲，等.土建類專業聯合畢業設計教學改革與探索[J].中外建筑，2019（11）：76-78.

[2]佘艷華，曾磊，黃文雄，等.工程教育認證標準下土建類專業畢業設計改革與實踐[J].教育教學論壇，2018，360（18）：162-163.

[3]高穎儀.新工科建設背景下高校教師工程實踐能力研究[D].南昌大學，2020.

[4]田莉梅，等.基于BIM的多學科交叉融合應用型人才培養模式探索［J］．廊坊師范學院學報（自然科學版），2020，20（4）：100-107．

[5]崔德芹，等.基于?BIM?技術的應用型本科土建類專業實踐教學路徑研究［J］．吉林農業科技學院學報，2018，27（1）：?80-83．

[6]劉方成，何杰，鄭輝，等.基于?BIM?應用的土木工程小組協同畢業設計實踐[J].當代教育理論與實踐，2019，11（1）：80-84.

[7]李?敏，顧春華，等.PDCA模式下本科畢業設計（論文）質量監控體系構建[J].輕工科技，

2020，36（5）：159-160.

基金項目：?江蘇省高校哲學社會科學研究課題“課程思政視域下高校教師師德師風建設路徑研究”（2021SJA0450）；江蘇省教育科學規劃課題“中國式現代化視域下應用型本科院校辦學特色創新研究”（B/2022/01/72）；南京工程學院教學改革與建設項目“土木工程專業基于BIM的多學科交叉融合培養模式研究”（JXGG2021023）；南京工程學院高等教育研究課題“新工科背景下基于BIM的多學科交叉融合應用型人才培養模式研究”（2021YB06）

作者簡介：?賈彩虹（1976—），女，江蘇南京人，碩士，副教授，主要從事土木工程專業的教學與科研工作。