基于“BIM ”的土木建筑类专业群数字化建设探索与实践.pdf

建筑行业对“数字化”、“信息化”专业人才的需求，对高校人才培养提出了挑战。西华大学建筑与土木工程学院以数字化全寿命周期土木建筑类专业人才为目标，设计了土木建筑类专业群“屋型”人才培养体系。从 BIM 技术的理论课程体系建设、BIM 技术的实践课程体系建设、“BIM+”综合实践与创新平台建设三个方面融合总结了“屋型”人才培养体系的实现路径。该培养体系于 2020 年实施，在激发学生兴趣、培养信息化创新能力、接触行业前沿技术等方面显现良好效果。关键词：数字化转型；路径；BIM+；土木建筑；专业群 引言 随着我国“一路一带”、“互联网+”、“中国制造 2025”等战略的实施与推进，建筑行业面临着深化产业、加快行业转型的问题。特别是随着智慧城市、智慧工程、智能建造等多专业深度融合的“新基建”的兴*基金资助：中国高等教育学会“2022 年度高等教育科学研究规划课题”重点项目（22SZH0310）；2022年度教育部高等学校给排水科学与工程专业教学指导分委员会教育教学改革研究项目（GPSJZW2022-07）；四川省教育厅高等教育人才培养质量和教学改革项目（JG2021-920）；西华大学研究生教育教学改革与实践项目（重点项目）（YJG202305）。-21-www.ivypub.org/erf 起，迫切需要高校培养“数字化”、“信息化”的专业人才1。以 BIM（Buliding Information Modeling）为代表的新一代信息技术极大推动了建筑业的技术变革和转型升级，对人才培养提出了挑战。土木建筑类专业群面对“三新”（智能建造时代开启的行业新需求、土木建筑类专业群人才培养的新定位、信息融合建筑领域的新技术），应该积极响应，以 BIM 技术融合为主线，实现土木建筑类各专业的数字化人才培养的转型升级，培养适应行业发展需要的数字化土木建筑类人才。1 数字化转型升级中存在的问题 西华大学建筑与土木工程学院专业门类齐全（图 1），拥有 3 个学科 8 个专业。依据学科组建 3 大专业群。根据建设项目全寿命周期的阶段划分，具备多专业融合，贯通决策、设计、施工、运维，跨专业协同培养复合型人才的基础。图 1 西华大学建筑与土木工程学院专业设置 三大专业群在同步引入信息化，实现跨学科跨专业融合培养的教改过程中，主要解决以下问题：（1）学生信息化素养和创新性思维的培养问题。如何将数字技术引发的行业转型升级理念融入学生的培养过程，解决建筑行业对信息化、智能化人才的需求？（2）如何将传统的单专业教学向多专业融合的教学模式转型？高校的专业教育如何适应项目建设实践中多专业联合的实际情况？（3）解决传统的碎片化教学和零散式学习的困境。如何通过课程重构让学生掌握信息化技术在不同阶段的应用与管理，实现学生信息化技术连续性和系统性学习？2“屋形”人才培养体系的设计思路 从数字时代土木建筑类专业群专业的能力与素养出发，基于 OBE理念，通过自顶向下，上下结合，设计实现“屋型”人才培养体系（见图 2）。图 2 数字化全寿命周期土木建筑类专业群“屋型”人才培养体系 -22-www.ivypub.org/erf（1）遵循新文科建设理念，以数字化全寿命周期土木建筑类专业人才为目标，系统构建由内及外三层次的专业能力-素养模型（见图 3），形成“屋型”人才培养体系的“坡屋顶”。图 3 土木建筑类专业群专业能力-素养模型（2）建立融合理论课程与实践课程的“BIM+综合实践与创新平台”，构成“屋型”的“横梁”。平台是培养专业能力、提升专业素养的核心载体，以校企、校地、校协（协会）等多元协同为手段，开展以学为中心的赛、创、学、教、研实践，提升学生实践能力和创新创业能力。（3）从能力素养模型出发，基于 OBE理念，通过目标分解，采用自顶而下和上下结合的方式，完成融合 BIM技术的理论课程体系和阶梯式实践课程体系设计，构成“屋型”的“两柱”，对人才培养目标实现强力支撑。（4）利用学院专业门类齐全的优势，以 BIM为融合手段，搭建多专业参与，贯通决策、设计、招投标、施工、运维全寿命周期各阶段的协同培养“基础”（见图4）。图 4 融合 BIM 的建设项目全寿命周期跨专业协同培养 3 融合 BIM技术的理论课程体系建设 基于 ADDIE 模型和知识分类理论，依据建设项目阶段，建立分阶段跨专业的融合 BIM 的理论课程体系，实现课程内容有效衔接，通过 BIM 技术连续性和系统性学习，让学生掌握其在不同阶段的应用，防止-23-www.ivypub.org/erf 碎片化教学、零散式学习的教学困境。（1）BIM 技术与课程融合 将 BIM 知识体系进行分解，建立其与课程内容的对应关系，成立了如 MOOCs 视野下信息技术与土木建筑类专业群深度融合校级团队等，保证课程体系的搭建和教学目标的实施。（2）层叠式 BIM教学案例设计 在构建通用 BIM 模型原型的基础上，将各专业课程教学内容在 BIM 模型上层层叠加，以渐进、连贯的方式实现从简单项目到复杂工程的教学设计，形成典型案例；将典型案例贯穿到建设项目不同阶段的课程学习中。（3）基于 BIM的多课程联合教学 系统规划融合 BIM 的课程体系与课程大纲（表 1），统筹安排，通过团队建设，加强教学计划、内容、案例等衔接，优化教师专业知识结构。表 1 因素水平表 4 融合 BIM技术的实践课程体系建设（1）阶梯式实践教学课程体系 实践教学阶梯式深入，逐步提高学生实践创新能力和就业竞争力2。围绕所需 BIM 能力，提炼核心知-24-www.ivypub.org/erf 识，采用传统滞后课程 BIM 化、BIM 融入专业课程、新增 BIM 课程等方式3，注重虚拟仿真与实践教学的有效融合，进行设计、造价、施工、项目管理、运维管理一体化实践（图 5）。图 5 阶梯式实践教学课程体系（管科专业群示例）（2）基于 BIM 的实践教学实施路径 按照培养需求，从实践教学目标、分解实施、成果三方面正反循环迭代设计，确定了基于 BIM 的实践教学实施路径 4 4（图6）。图 6 面向数字化的实践教学实施路径（3）跨专业联合毕业设计 -25-www.ivypub.org/erf 不同专业学生基于同一 BIM 模型不断迭代和升级（管科类专业群学生全程参与，见图7），提升学生团队协作能力和知识复合能力。图 7 联合毕业设计工作体系 5“BIM+”综合实践与创新平台建设（1）打造“BIM+”综合实践与创新平台 整合学生方、教师方、校内平台、校外平台四方资源（图 8），打造基于 BIM 技术应用的实践创新平台，以学为中心，以校内、校企、校地多元协同为手段，通过赛、创、学、教、研实现了一二课堂有机结合，提升了学生实践能力和创新创业能力，成为实践育人的重要阵地。图 8“BIM+”综合实践与创新平台和“四方联动”育人模式 -26-www.ivypub.org/erf“BIM+”平台支撑了三个层次的实践教学（表2），一是以验证为主的课程教学类基础实践；二是以综合设计为主的开放项目类综合实践；三是以课外科技活动、学科竞赛、创新创业为主的科技创新类科创实践。表 2“BIM+”平台的实践教学层级分类（2）“BIM+”科技创新，实现教思赛创结合 一是结合“红色筑梦之旅”、“三下乡”等青年社会实践活动，通过学科竞赛开展项目训练，打造精品团队。校级教学团队“融合 BIM行业技术变革的土木建筑类专业群专业创新教学团队”牵头负责全校 BIM 类学科竞赛，成立了包括工程造价、建筑学、土木工程、给排水等专业教师和企业兼职教师组成的竞赛委员会，组建跨专业学生竞赛团队，以专业交叉的优势，增强了解决复杂问题的能力。二是坚持科创结合，打造创新创业团队。发挥各类科技实践活动对大学创新创业教育的推动作用，打造如“快乐居家”、“智创建筑信息管理”、“汇众西华”等创新创业团队，通过创新俱乐部、大学科技园孵化，团队学生成员还创建了自己的创业公司。2015年以来，基于 BIM技术的装配式建筑能耗预测模型等16个项目获得国家、省级大创项目立项。（3）“BIM+”产学研结合，创造多元协同育人途径 一是建立国家级实习基地、校外学生基地、“千人百校”培育基地，与软件开发公司共建 BIM 联合实验中心、人才和师资培养培训基地，共同开发 BIM案例教学资源。二是与软件开发公司开展实践基地、师资培训、课堂教学改革等产学研合作，依托教育部产学研合作协同育人项目将企业资源5、科研项目积极转化实践性教学资源，不断改革教学方法、更新教学内容，持续改进培养过程6。三是与行业协会合作，打造双师双能型教师队伍。与企业开展复杂项目集成交付管理研究、大型工程案例研究、数据分析研究等科研合作和联合师资培训。6 培养体系应用过程及效果 该“屋形”人才培养体系已经在建筑与土木工程学院展开实施了两学年，70%的教师已通过 Revit 专业认证，为人才培养改革提供了师资保障。联合毕业设计开展了一届，还需要不断完善细化。2020 年在成都举行的“探索产教融合模式，共建企业人才生态”论坛上进行了产学研深度融合，助力智能时代复合人才培养的主题报告。第十四届建筑经济高峰论坛上进行了基于“BIM+”数字化新技全过程管理“产教研”融合实践专题报告。以项目为纽带实现了企业和学校、行业与专业的协同培养，促进科研反哺教学，提升学生全过程造价管理的实践能力及创新能力。学生通过课程设计、毕业设计、科技创新活动等培-27-www.ivypub.org/erf 养环节深度参与了西华大学宜宾校区(二期)智慧工地、“川藏联网”地材资源分布研究等各类项目的全过程实践体验。7 结语 在分析土木建筑类专业群建设数字化转型升级存在的问题的基础上，以数字化全寿命周期土木建筑类专业人才为目标，进行土木建筑类专业群“屋型”人才培养体系的设计。从融合 BIM 技术的理论课程体系建设、融合 BIM 技术的实践课程体系建设、“BIM+”综合实践与创新平台建设三个方面总结了“屋型”人才培养体系的实现路径。未来，研究将继续以 BIM 贯穿各专业群协同培养为主导思想，通过整合、重构、创新不同专业群的课程体系、信息化教学资源，深化与企业协同合作，培养适合行业发展需要的数字化土木建筑类人才。参考文献 1 柴天佑.创新型自动化工程科技人才培养模式研究与实践J.高等工程教育研究,2019(3):1-4 2 王晓琴.新时代背景下民办高校土木工程专业人才培养综合改革与实践研究J.西南师范大学学报（自然科学版）,2020,45(1):175-180 3 张恒,郑兵云,唐根丽,丁华军.面向智能建造的工程管理专业 BIM 实践教学J.高等工程教育研究,2021(3):54-60 4 张尚,段红霞,Shane Galvin.工程管理专业学生竞争力提升的探讨基于校企合作的多元模式J.工程经济,2019,29(5):70-76 5 吴秦,宋晓宁,杨金龙.新工科时代“人工智能”课程教学模式探讨J.教育教学论坛,2021(34):131-134 6 刘欣,黄家才,盛云龙,刘燕.新工科背景下的“金课”建设以数据库原理及应用课程为例J.中国现代教育装备.2021(375):86-88【作者简介】【作者简介】1李海凌（1976-），女，汉，博士，教授，项目管理，西南交通大学项目管理专业博士。Email: 2刘克剑（1974-），男，汉，硕士，副教授，计算机，电子科技大学工学博士。Email: 3郭丹丹（1987-），女，汉，博士，讲师，工程造价管理，四川大学水文学专业博士。Email: 4卢永琴（1972-），女，汉，硕士，讲师，工程造价管理，重庆大学建筑与土木工程专业硕士。Email: 5肖光朋（1987-），男，汉，硕士，讲师，工程造价管理，西华大学结构工程专业硕士。Email: