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BIM时代的建筑专业计算机课程教学改革探讨

Webmaster: ArtDesign | Time: 三月 13, 2018

摘    要:BIM技术给建筑业带来了新的动力,在BIM技术迅速发展的今天,学校教育对于BIM人才的培养,起到至关重要的作用。基于对BIM人才能力的分析、当前计算机软件使用现状,以及当前学校课程体系中对于培养BIM人才的主要问题,提出课程改革设想,希望能为BIM时代的高校建筑专业计算机类课程的教学改革提供参考和借鉴

 

关键词:BIM;建筑学;计算机;教学改革

检    索:www.artdesign.org.cn

中图分类号:G642.0        文献标志码:A        文章编号:1008-2832(2017)11-0150-03

 

一、研究背景

BIM(Building Information Modelling)——“建筑信息模型”是指包含了建筑全部信息的计算机模型,BIM能够自动生成工程所需要的各种图形和文档,比如施工图、门窗表、各种材料统计图等,而且各种图纸始终是与模型相互关联的,当模型发生变化时,与之对应的图形和文档也将自动更新。比如窗户是与墙体相关的,墙体的更改或删除,窗户也将发生改变或删除。BIM的这些特性,为项目建设中各项目标的有效实现发挥了重要作用。

十多年来,BIM 技术得到了比较大的发展。无论是在国际上还是在国内,都陆续发布了相关的BIM标准,BIM应用也在逐渐增多。2012年的时候,BIM技术的采用是在我国住房和城乡建设部所颁布的《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》中明确提出的一个特别关键的重点内容。实际上,随着住建部“十二五”信息化规划的出台,在我国大量的实际工程项目当中,无论是业主方,还是建筑承包商,包括建筑设计院等设计单位或者建设承包单位在内,对于BIM这个理论、方法和相关的技术,都得到了大量的应用。例如广州的东塔项目施工,就采用了BIM技术,极大的提高了生产效率。

综上可以看出,BIM已经成为建筑业不可阻挡的潮流,社会上急需大量的BIM人才,BIM技术课程在国外的许多高等院校的建筑相关专业都得到了积极的开设,与国外相比,目前我国的相当多的高等院校,在其建筑、景观或室内等相关专业的课程设置方面,都没有将BIM(建筑信息化模型)技术纳入进课程体系,从而限制了BIM人才的培养规模。在《中国工程建设BIM应用研究报告2012》中有指出,超过一半的受访者认为企业没有使用BIM软件的原因是因为BIM人才的缺乏。

很显然,在校学生是BIM技术的储备人才,更是BIM技术应用和发展的希望所在。要想实现BIM人才大规模的培养,只有在大学课程中讲授BIM技术才能够真正实现。而BIM技术教学,离不计算机课程,因此,研究适应BIM时代的高校建筑专业计算机课程教学改革具有十分重要的意义。

二、BIM人才能力要求

BIM技术人才的能力要求,离不开BIM相关职业化标准的制定实施。根据住房和城乡建设部颁发的《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》,与建筑信息化相关的BIM技能职业化标准体系也正在逐渐形成,主要体现在以下两个方面。

其一是,按照《纲要》的要求,多家著名的房地产开发企业,已经开始在搭建基于BIM 技术的多专业协同工作平台,运用BIM的可出图、相互关联以及三维可视化设计等技术,例如万达自2012年起,开始在万达广场的开发建设中应用BIM技术。

另一方面,人力资源和社会保障部也与中国图学学会共同商定开展了“全国BIM 技能等级考试”职业培训,制定出了《BIM技能等级考评大纲》。该大纲对于BIM技能的定义主要是指对BIM的应用能力。

BIM的应用能力主要包含创建模型和利用模型解决工程相关问题两个方面,这两个方面也是BIM应用最核心最基础的两类活动。创建模型的能力:指根据工程项目在不同阶段的所需,能够利用BIM软件(如Revit)建立建筑、结构、设备等不同专业,用途也不同的三维可视化模型的能力。

应用BIM模型解决工程实践中有关问题的能力,主要是指:使用已有的BIM(建筑信息模型)对工程项目在勘测、设计、施工和运维等阶段的各种任务进行分析、模拟、优化的能力,比如建筑物的通风采光分析,可持续(绿色)分析,施工模拟等。

三、建筑学专业计算机课程教学问题研究

(一)当前建筑学专业计算机课程软件的使用现状

当前建筑学专业计算机类课程软件基本上是围绕工程图学来设置的,最普遍的是二维绘图软件AutoCAD,用于绘制工程施工图,在目前情况下,施工图仍然是我国工程建设行业在设计、施工、运营维护等方面所依据的法律文件,所以AutoCAD软件不可或缺。但随着BIM技术的长足发展,只要把BIM模型按要求创建完成,二维施工图就已经生成,是不需要专门的软件与之配合的。

同时,目前的AutoCAD虽然普遍使用,但也有它本身的局限,比如一些异形建筑,如果只用二维图纸的方式来表达的话具有相当大的难度。而BIM就不一样了,基于BIM技术的三维空间模型,都是三维可视化的,直观,完全超越了二维图纸的表达方式。

除去二维绘图软件之外,还有用于建筑可视化的软件3DSMAX,这个软件配合VRAY渲染器和photoshop是当前制作建筑效果图的主流搭配。效果图的制作流程大致如下:利用AutoCAD绘制平面图,导入3DSMAX中建模,进行材质和灯光的设置,利用VRAY渲染器进行渲染,在photoshop处理。从流程可以看出,当前建筑可视化的过程是与前期的AutoCAD割裂开来的,这样所带来的问题是,当设计方案需要调整的时候,整个可视化流程都要重新来过。而有了BIM模型之后,建筑可以在项目的任何阶段给客户展示可视化效果。

还有一类软件是面向设计过程的,有操作简单,几何造型能力强的特点,这一类软件的代表是Sketchup。在BIM时代依然适用,因为在方案设计的初期阶段,往往要进行建筑体的体量研究,使用这一类软件会更方便、更高效。当然,更重要的一点,这一类软件所生成的模型可以直接导入BIM核心建模软件中进行深化出图,所以说这一类软件在BIM时代依然适用。

(二)当前课程体系中的主要问题

大部分院校的对建筑专业学生的培养方案教学计划大同小异。大一主要是制图识图专业课,让学生了解相关专业的基本概念,基本表达和绘制方法。其中,建筑识图能力是核心能力,对学生来说,识图是一个从二维平面到三维立体的跳跃性的思维过程,要有空间想象力,需要有日积月累的经验才能有一定的识图能力,由于CAD二维图纸模式的局限性,是很难提高学生的空间想象和思维能力,学生的感觉不直观,能够通过AutoCAD平面的图纸想象出建筑体的形态是课程比较困难的环节。

大二、大三的学生逐渐涉及到的课程有建筑装饰材料、建筑设计、景观设计等专业课,特别是在专业设计课程当中,主要强调的还是空间的造型,真正的结构分析;可持续(绿色)分析等等都谈不上,如果在课程当中有BIM建模软件,配合BIM结构分析、可持续(绿色)分析、BIM方案设计软件的应用,情况将会发生根本的改变。

由于缺乏实践锻炼机会,同时又没有学习BIM技术,所以刚毕业的学生很难解决实际的工程问题,这也是一些企业不愿意接受新毕业的学生的原因。因此,建筑类的计算机类课程体系改革势在必行。

四、基于BIM的计算机课程教学改革设想

(一)BIM课程教学目标

由于高等院校在发展过程中,各自会形成自己的办学特色和不同的专业定位,所以,各高校的建筑类专业所设置的BIM课程教学目标也会各自有所不同,以美国为例,有以让学生更好地理解建筑细节、进行工程量计算为目标的,如加州州立大学工程管理专业;有以强调协作精神,通过团队共同完成项目为目的的,如宾州州立大学的建筑工程系;有以通过设置BIM课程拓宽学生的行业视野为目的,并提供了BIM的网络视频课程,如佐治亚大学的BIM课程。开课的形式也多种多样,有直接开课的,设置专门的BIM课程,也有通过讲座的方式来进行的,如聘请行业内有经验的BIM专业人员来进行专题讲座,并可把讲座内容和课程设计相互结合。

通过以上的分析,可见院校BIM课程的教学目标各自有所不同,有的院校通过模拟项目或实施过程,为的是提高教学质量;有的教学目标是增强学生的协作精神;也有为提高增强学生的实践能力而开设课程的等。这与BIM人才的专业能力要求是一致的。

(二)BIM课程教学目标实现的途径与方法

首先,把BIM课程嵌入教学计划,开设出相应的BIM课程。
对于建筑BIM人才的培养,必须从源头抓起。在明确专业目标定位的前提下,将建筑BIM纳入人才培养方案,嵌入人才培养体系之中。BIM课程嵌入人才培养体系,主要可以通过两个方面来进行:一是在现有课程中新植入BIM的相关内容、二是新开设BIM课程(设计)。比如建筑建模课程,就可以一改以前单一的为了建筑表现而设置的3DMAX、Sketchup内容,增加BIM技术内容,学分保持不变;这种在现有课程中植入BIM内容的方法,可能是在这场教学改革中难度最小的。

其次,根据专业的定位选定适用的软件。
BIM不是一个软件,甚至不是一类软件,何关培先生在在其“BIM和BIM相关软件”一文中,把BIM软件分成以BIM核心建模软件为中心的十四类软件。其中核心建模软件又可以分为四个门派,Autodesk公司的REVIT系列软件,在民用建筑市场占有非常大的优势,其他门派有Bentley系列,在工厂设计和基础设施领域有无可争辩的优势;CATIA在航天、航空、汽车等领域市场地位接近垄断,适宜异形结构复杂的形体;ArchiCAD只面向建筑专业有一定的优势。进而建议对于软件的选择考虑以下几个基本原则:民用建筑用revit;在厂房设计和市政基础设施方面适合用Bentley;单专业则revit、ArchiCAD、Bentley都是可以的;项目完全异形结构复杂的用CATIA会比较合适一些。所以普通高校传统建筑学专业多用revit。

第三,加大优秀BIM师资的引入和培养,注重BIM技术的教学团队建设。
2011年,在华中科技大学成立了中国首个BIM工程中心,2014年9月份中国BIM大师论坛在西安建筑科技大学举行,这在一定程度上促进了高校BIM 专业教师队伍的建设工作。高校教学人才的培养应更加注重校企合作、实践为主的方式,而不能局限于学校自身,不能为实践教学而教学。因此,高校应将现有教学人员推入市场中锻炼,积累BIM 专业的实践能力,使之成为合格BIM 专业教学人才。

第四,建立BIM实训室。
BIM 实训室应该具有典型的项目工作环境,包括软硬件的相应配置以及模拟实际项目运作时候的项目负责人的培养。硬件处理能力更强,传统CAD时代,实验室的硬件要求,用现在较低配置的电脑都能达到,但由于BIM这一类的软件产品,如Revit,CATIA,ArchiCAD等,对计算机的中央处理器CPU、内存容量和显卡都有很高的要求,硬件的性能高低也决定了电脑最终所能完成的项目的规模大小和复杂程度。同时多人或多工种的协作需要优良的网络环境,协作精神的培养是必不可少的。

当然,除了以上所述的电脑硬件配置和网络环境外,在BIM实训室中,BIM工程项目的项目负责人也是相当重要的,实训室应该建立项目负责制,整个项目的运转依靠项目负责人,其在整个BIM项目团队起着举足轻重的作用,决定着项目的成功与否,因为项目负责人要负责执行、指导和协调项目所有的工作,例如:在项目实施之前,根据项目的具体类型,建筑规模,专业设计特点,BIM项目实施深度目标,BIM项目时间进度节点,等具体情况,负责制定出BIM实施计划。对于实训室所有和BIM项目相关的事项,项目负责人需要提供及时、完整的记录和反馈。

 

五、结语

为了培养出顺应BIM时代背景的建筑设计人才,改革高校建筑设计专业计算机类相关课程势在必行,将BIM技能要求纳入人才培养计划,通过相应师资的培养和引进,实训室的建设等措施,学校和社会一起努力,培养出合格的BIM技能人才。■(范旺辉   广州大学 华软软件学院)

 

 

参考文献:

[1] 张建平,余芳强,李丁.面向建筑全生命期的集成BIM建模技术研究[J].土木建筑工程信息技术,2012,3(01): 6-13.

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[4] 姜曦. 企业BIM 人才培养模式初探[J].山西建筑,2013,7(21):246-248.

[5] 甘荣飞,曹文龙,孙靖立.BIM在建筑类本科院校的实践探索[J].土木建筑工程信息技术,2014(03).

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