[摘  要]BIM輕量化引擎一般指無須插件即可在手機或PC端瀏覽器打開的網頁平臺，用戶借助該平臺可以流暢地在瀏覽器中進行模型存儲與下載、查看模型、測量尺寸、剖切截面、漫游瀏覽等BIM輕量化應用。本文提出了借助BIM輕量化引擎，通過手機實現BIM應用，解決BIM技術融入專業課教學中軟硬件需求較高、學習難度較大等問題的建議，著重展示了BIM輕量化引擎在工程識圖類、建模繪圖類以及施工類專業課教學中的應用場景，為各高校在現有教學軟硬件條件下更好地培養BIM技術人才提供借鑒。

[關鍵詞]BIM  BIM輕量化引擎  土建專業課程教學

陜西省職教學會課題，職業教育“1+X”制度下土建專業群建筑信息模型（BIM）人才培養研究，編號：2021SZXYB77。

引  言

建筑信息模型（Building Information Modeling，簡稱BIM）被視為建筑工程領域繼CAD技術后的第二次革命。在不久的將來，掌握BIM技術將成為建筑行業從業人員的基本要求，擁有高水平的BIM職業技能，將構成建筑行業從業人員的核心競爭力。在這樣的背景下，如何將BIM技術融入高校土建類相關專業的人才培養中，滿足行業與企業的需求，是亟待解決的問題。對此，國內學者進行了有意義的探索。趙迪提出，BIM技術與高校專業課程對接時，應從對接程度、主要對接內容、對接課程形式及組織形式等分析現設課程，將對接程度由低到高分為三級，從植入內容、新增內容、新增課程等形式進行對接，例如，“工程制圖與識圖”可以采用植入BIM識圖內容的對接方式開展教學，“建筑構造”可以采用植入3D模型內容的對接方式開展教學，“建筑施工技術”可以采用植入施工工序、施工工藝、施工安全等BIM虛擬仿真內容開展教學。張喆等提出，高職院校可結合專業特色，融合BIM“1+X”職業技能等級標準，將BIM技術滲入原有課程重新構建課程。例如，將建筑工程制圖與識圖與建筑建模融合為工程識圖與建模課程，將施工組織設計與BIM技術應用結合為BIM施工組織設計課程等，使專業課程既能體現普適性，又與BIM職業技能標準的要求吻合。許福等分析了國內26所本科院校BIM課程體系建設的情況，發現將BIM的授課內容融入已經開設的成熟的主干課程的植入式課程體系（例如將BIM導論植入土木工程概論課程，將BIM視圖融入畫法幾何課程，將BIM建模融入房屋建筑學課程），對原培養方案影響較小，學生理論和實訓結合，有利于提高BIM和專業理論綜合素質，有利于學生的BIM能力與市場接軌。以上在土建類相關專業課程中植入BIM內容或考慮以BIM作為輔助教學手段的相關研究，為土建類專業BIM人才培養提供了較好的借鑒和參考。

BIM技術融入高校土建類相關專業課程教學存在的問題

由綜述可知，將BIM技術融入原有專業課程構建BIM植入式課程體系，是較為理想的BIM人才培養方式。然而受各方面條件制約，這種方式在實際操作時存在一定問題。

1.BIM技術的軟硬件需求高，現有教學條件無法支持

在原有專業課程中融入BIM技術不僅僅是授課內容的變化，更重要的是授課環境的變化。以工程制圖與識圖課程為例，課程原先只需要具有投影儀的一般多媒體教室即可。若是要在課程中融入BIM建模內容或利用BIM模型作為識圖的輔助教學手段，則需要裝有Revit軟件的高性能BIM機房才能滿足。近年來，國內高校雖然針對BIM人才培養需要，加大了機房建設投入，新增了高性能BIM機房，但是面對將BIM技術植入原有課程后數倍新增的機房需求，往往無法支持。以筆者所在的陜西職業技術學院建筑工程學院為例，作為“國家示范性高等職業院校建設計劃”骨干高職院校以及中國特色高水平專業群建設單位，學院現有53個教學班，2017年起新建高性能BIM機房4個，共計200臺計算機。即使每周各BIM機房均滿負荷使用40課時，共計160課時，平均每個班級也僅能使用3課時，無法滿足1門以上課程植入BIM內容的需求。

2.BIM技術學習難度高，教師進行BIM內容植入的主動意愿不高

BIM是覆蓋建筑工程全生命期的多維數據信息模型、信息集成、協同工作及可視化操作等理論和技術的綜合體，它既不是某種單一軟件也不是某種單一技術所能代表的。在專業課程中融入BIM技術需要專業課教師對主流BIM軟件，例如Revit、Tekla、Bentley、Navisworks、GTJ、BIM5D等都要有基本了解，掌握基本功能，了解其在工程中的實際應用，以此發掘融入點進行課程重構。然而專業BIM軟件功能一般比較復雜，學習難度大，較難快速掌握，這也是直至今日BIM技術都沒有像之前的CAD技術一樣迅速在行業中成為主流的原因之一，同時導致了大部分教師對BIM技術學習存在畏難情緒，對在專業課程中植入BIM內容的主動意愿不高。以陜西職業技術學院建筑工程學院為例，目前學院共有土建類專業教師60人，其中學習并在課程中融入BIM技術的教師共8人，不足15%，且進行BIM技術植入的課程主要為工程制圖與CAD、工程造價軟件應用等軟件操作類課程。

BIM輕量化引擎簡介

由之前的分析可知，目前阻礙BIM技術融入高校專業課程教學的主要原因在于BIM技術對應的專業BIM軟件需要的軟硬件條件較高，學習難度較大。為使BIM技術得到更廣泛的使用，近年來市面上誕生了許多BIM輕量化產品，其中BIM輕量化引擎就是最具發展潛力的一類。

從形式上看，BIM輕量化引擎是直接可以在手機或PC端瀏覽器打開的網頁平臺，代表性的有Autodesk公司的A360、廣聯達公司的BIMFACE和葛蘭岱爾公司的GL WebGL BIM Engine。BIM輕量化引擎以WebGL技術在網頁端渲染模型，將BIM模型最重要的展示操作（如視圖旋轉、視圖縮放、剖切、點選構件、透明、著色、測量、漫游等）、BIM數據提取等功能進行封裝，簡化學習難度。以廣聯達公司的BIMFACE為例，該平臺以BIM模型及圖紙的輕量化解析與展示為基礎，結合地理信息系統（GIS）、模型渲染與效果呈現、項目文檔管理等擴展功能，幫助用戶打造以建筑信息模型為核心的多元管理平臺。平臺登錄進入控制臺后的界面十分簡潔，常用功能均分布在左側選項欄，按照PC端常用的鼠標操作邏輯以及智能手機觸控邏輯，經過10分鐘左右的學習，用戶即可流暢地在手機或PC端瀏覽器中進行模型存儲與下載、查看模型、測量尺寸、剖切截面、漫游瀏覽等多種操作。此外，BIM輕量化引擎最具發展潛力的關鍵是開放有豐富的二次開發接口，開發者可以基于這些接口進一步發揮模型的價值，開發諸如輕量化編輯、碰撞檢查、工程量分析等輕量化應用。利用BIM輕量化引擎，通過手機即可實現BIM應用，可以大幅度降低BIM技術融入專業課程教學的軟硬件要求和學習難度。

BIM輕量化引擎在土建專業課程教學中的應用

為驗證BIM輕量化引擎在土建專業課程教學中應用的可行性，筆者所在的BIM教學團隊與其他專業課教師合作，在不改變學院現有教學軟硬件的情況下，在識圖類、建模繪圖類、施工管理類以及頂崗實習課程進行了應用。

1.BIM輕量化引擎在識圖類課程的應用

以識圖類課程中學生普遍反映較難的平法識圖課程為例，該課程的主要教學目標在于讓學生理解和掌握混凝土結構施工圖平面整體表示法（簡稱“平法”），使學生根據平法規則看懂結構施工圖，正確理解設計意圖。在教學過程中發現，由于平法表示比較抽象，且規則較多，學生對平法圖集中的柱、梁、 板、基礎、樓梯等結構構件標準構造詳圖的理解存在較大問題，不能準確理解圖紙所傳達的鋼筋構造信息，且容易將不同構件中的數字符號混淆。為了解決以上學生難以理解和掌握平法識圖的問題，有學者嘗試將BIM技術引入到平法識圖課程中，借助廣聯達BIM算量軟件創建鋼筋三維可視模型，輔助平法識圖教學，發現與傳統的課堂講解相比較，不僅提升了學生的學習興趣，同時學生的平法知識測試成績也有了明顯的提升。但是以上課程改革需要安裝有相關BIM軟件的高性能機房支持。為此筆者所在教學團隊嘗試將BIM鋼筋模型上傳至廣聯達BIMFACE平臺，利用平臺自帶的轉換功能將其轉化為可直接在手機或PC端瀏覽器查看的BIM輕量化模型，這樣在不改變現有教學軟硬件的情況下，學生在普通教室中就可以用手機查看BIM輕量化模型，更好地理解和掌握平法識圖知識。圖1展示了學生借助BIM輕量化模型進行平法識圖課程學習的情景。

可以發現，通過BIM輕量化引擎自由觀察BIM模型，學生可以在模型中找到平法圖集中構件的平法標注符號所對應的鋼筋，讓學生直觀地看到不同符號、數字所代表鋼筋不同的排布方式及規格參數，加深對知識的理解與掌握。同時，學生在觀察BIM模型的過程中也將BIM視圖操控、構件選擇、構件屬性、構件過濾、明細表統計等BIM知識技能加以掌握。

利用同樣的方法，對于工程制圖與識圖、建筑構造與識圖、建筑設備識圖等識圖類課程，教師均可以通過BIM輕量化引擎創建識圖練習圖紙所對應的BIM輕量化模型，作為重要的輔助教學資源。學生利用手機即可在線查看BIM輕量化模型，無須新增軟硬件設備，改變現有的授課環境，同時也可以增加課堂互動性與學習趣味性。

2.BIM輕量化引擎在建模繪圖類課程的應用

目前，在建模繪圖類課程的教學過程中，教師往往要進行繁瑣的課前資料準備。由于各建模繪圖類課程用到的模型及圖紙文件無法直接在手機端查看，教師需要耗費精力單獨制作PDF圖紙文件、三維效果圖片或視頻展示，以便于學生在線上學習平臺預習。同時，由于三維圖片及視頻展示的細節有限，課中練習時教師需反復向學生展示模型的各視圖及各構件細節，教師工作量較大且無法解決所有學生的問題。

以上問題借助BIM輕量化引擎可以有效解決。目前BIM輕量化引擎支持解析包括RVT、RFA、DWG、3DS、OBJ、SKP、GTJ、SLDPRT等50多種常見工程圖紙和模型，教師可以在BIM建模、建筑CAD、工程造價軟件應用等建模繪圖類課程中借助BIM輕量化引擎實現更直觀有效的教學效果。教師通過BIM輕量化引擎將每次建模或繪圖任務的標準模型文件及圖紙文件轉換為可以用手機瀏覽器自由查看的BIM輕量化模型及圖紙，從而方便學生課前預習，以及在課中練習時進行比對，及時進行自我糾錯。依托BIM輕量化引擎學生可以利用手機瀏覽器從各個視角自由瀏覽BIM模型，利用目錄樹或過濾器控制特定構件獨立顯示，放大觀察關鍵構件的細節，點選查看各構件的詳細技術信息，使學生更好地理解本節課要建模的BIM模型或繪制的圖紙，理解BIM可視化功能帶來的“所見即所得”效果對于建筑工程領域的革命性影響，達到更好的學習效果。

此外，在建模繪圖類課程教學中困擾授課教師較多的學生練習文件批閱效率低這一問題，也可以利用BIM輕量化引擎解決。在傳統的練習文件批閱過程中，教師需要將學生的練習文件從在線學習平臺或教學郵箱中逐個下載，并通過安裝有符合要求版本軟件的高性能計算機依次將練習文件打開查看，才能批閱。

借助BIM輕量化引擎，學生可以將完成的BIM模型文件或圖紙文件轉換為輕量化模型，并將輕量化模型分享鏈接作為答案提交至在線文檔，這樣教師利用手機或PC端瀏覽器即可打開分享鏈接，查看學生的練習成果并進行相應批改，如圖2所示。通過BIM輕量化引擎，教師不僅可以快速了解學生練習成果的整體完成效果，也可以精確查看練習成果中的構件數量、構件命名、構件材質、構件扣減關系、圖層設置等細節，在保證批閱質量的前提下，有效提升了批閱效率。

3.BIM輕量化引擎在施工管理類課程的應用

目前國內學者將相關BIM技術引入施工組織與項目管理、建筑施工工藝、工程質量與安全管理等施工管理類課程的主要形式是在課程引入相關BIM軟件，學生通過上機實操掌握相關BIM應用。例如引入斑馬夢龍軟件，學生通過軟件編制不同種類的施工進度計劃，根據實際需求進行工期優化、資源優化和成本優化，并且更好地掌握施工組織與項目管理的基礎知識；引入BIM施工現場布置軟件，學生通過使用軟件，設計與創建不同施工階段的施工現場布置模型，在此過程中也能更好地掌握施工場地基本組成與布置相關規范；引入BIM5D軟件，學生通過該軟件整合多專業BIM模型，基于BIM模型實現施工策劃、技術管理、生產管理、商務管理等BIM應用。通過以上BIM 技術的應用，學生雖然身在課堂，卻能得到媲美親臨施工現場的體驗，能從信息數據分析中得出現場管理的相關結論，真正理解工程項目管理的本質。然而以上BIM技術的植入對現有教學軟硬件的要求較高，因此筆者所在教學團隊嘗試在不改變現有教學軟硬件的情況下，依托BIM輕量化引擎，讓學生體驗相關BIM應用。

借助BIM輕量化引擎，教師將創建好的各階段BIM場地布置模型轉化為BIM輕量化模型分享給學生。這樣，學生可以在手機端瀏覽BIM施工場地布置模型，了解施工場地組成與布置規范；可以按設定路線進行漫游，分析施工現場存在的問題。教師將BIM輕量化模型與不同進度計劃關聯，學生可以在手機端查看不同進度計劃下的施工進度模擬，了解基于BIM模型的施工管理應用。

4.BIM輕量化引擎在頂崗實習課程的應用

頂崗實習是土建類專業人才培養的重要組成部分，是學生在完成全部校內基礎課程和專業技能課程的學習之后，到專業對口的施工單位、造價咨詢單位、檢測單位、監理單位等直接參與企業的生產過程，綜合運用本專業的知識和技能，完成一定的實習任務，并進一步獲得對本專業的認識，強化操作技能，學習企業管理，養成正確職業態度的一門綜合實踐教學課程。從統計結果來看，土建類專業學生前往頂崗實習最多的為一線施工單位。通過走訪調研發現，由于引入BIM技術需要前期的資金設備投入，同時現場施工人員信息化水平較低，大部分一線施工單位并未應用BIM技術開展精細化施工管理，與我國推進建筑行業數字化轉型、占領未來建筑業科技發展高地、打造“中國建造”核心品牌這一發展目標有著不小的差距。

為改變當下一線施工單位對BIM認識與理解不足、BIM技術應用程度不高的現狀，為培養可以為企業解決實際問題的BIM人才，筆者所在的教學團隊指導頂崗實習學生針對企業實際需要，在不改變企業現有軟硬件的前提下，借助BIM輕量化引擎，開展BIM應用。例如，針對企業進行施工場地布置規劃的需要，學生按照初步擬定的施工場地布置圖創建施工場地BIM輕量化模型，將其分享到技術負責人的手機。技術負責人通過手機進行施工現場漫游，直觀了解場地在安全、交通、材料機械二次運輸等方面存在的問題，更有效地進行方案優化。針對企業進行復雜鋼筋節點技術交底的需要，學生創建鋼筋節點的BIM輕量化模型，將其分享至施工人員的手機。施工人員通過手機查看鋼筋節點模型，可以直觀理解節點的鋼筋組成，更好地進行鋼筋綁扎與安裝。通過以上應用，學生和企業均加深了對BIM的理解，認識到BIM的價值。學生表現出對BIM技術進一步學習的興趣，企業表現出加強BIM應用投入的意愿。部分企業與筆者所在的學院簽署了BIM人才輸送協議，并安排企業員工前往學院參加BIM技能培訓。

結  語

本文總結了當前BIM技術融入高校土建類相關專業課程教學存在的問題。在此基礎上，提出借助BIM輕量化引擎，通過手機實現BIM應用，解決BIM技術融入專業課教學中軟硬件需求較高、學習難度較高等問題的建議，著重展示了BIM輕量化引擎在工程識圖類、建模繪圖類、施工類專業課以及頂崗實習課程教學中的應用場景。借助BIM輕量化引擎，可以在不改變現有教學軟硬件的情況下在專業課教學中引入BIM技術，學生既能體驗與掌握BIM技術對于精細化施工管理的重要作用，也能加深對理論知識的掌握。除了以上應用場景可供借鑒，未來隨著技術完善，BIM輕量化引擎的功能將更加豐富，各高?？山Y合自身需求開發輕量化編輯、碰撞檢查、工程量分析等輕量化應用，借助BIM輕量化引擎將BIM技術融入更多的專業課教學，以更好地開展BIM技術人才培養。

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（袁辰雨：陜西職業技術學院）