基于协同创新和产教融合模式下的特色教材的研究与实践——以《建筑设备工程BIM技术应用》为例

王 松

（河南建筑职业技术学院，河南 郑州 450000）

基于协同创新和产教融合模式下的特色教材的研究与实践
——以《建筑设备工程BIM技术应用》为例

王 松

（河南建筑职业技术学院，河南 郑州 450000）

协同创新和产教融合是深化职业教育教学改革的关键，编写具有这一特色的教材是实现此目标的重要措施。本文着重介绍了《建筑设备工程BIM技术应用》特色教材对丰富建筑设备各专业教学、提高学生兴趣起到了很大的作用，通过BIM技术的应用，提升了学生的能力，满足了社会需求。

建筑设备；BIM；职业教育

1 引言

实现协同创新和深化产教融合，要进行职业教育教学改革。而教材建设是职业教育教学改革的基础，是教学的重要资源，是教学内容的主要载体。专业优化设置、课程体系建设，都需要通过教材建设来实现。2015年5月国务院办公厅《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》（国办发【2015】36号），把高校创新创业教育改革提升为国家战略，促进高等教育与科技、经济、社会发展紧密结合，积累建设创新型国家所需战略性人力资本。2015年7月为贯彻落实全国职业教育工作会议精神和《国务院关于加快发展现代职业教育的决定》（国发【2014】19号）要求，深化职业教育教学改革，全面提高人才培养质量，突出强调要推进深度产教融合。推进专业教学紧贴技术进步和生产实际，调整课程结构，更新课程内容，深化多种模式的课程改革。同时国家和地方各级政府也在大力推动BIM技术在建筑领域的发展。

我院构架了建筑设备专业群，涵盖了建筑设备工程技术专业、建筑电气工程技术专业、给排水工程技术专业、供暖通风与空调工程专业、楼宇智能化技术专业、消防工程技术专业、物业设施管理专业等。由于建筑设备类管道数量多、类型复杂、节点多、施工难度大，教师在进行授课时比较困难，简单的图片也难以表达，所以有必要开发一门教材解决以上难题。

同时我院建立了数百台的云机房，购买安装了BIM正版软件，经过数年的培训努力，拥有各专业BIM培训讲师，这些都为BIM课程的开设奠定了有利的基础，所以我们和其他院校、百川伟业（天津）建筑科技股份有限公司、浙江东南建筑设计有限公司等单位合作，共同开发了基于实际工程案例的建筑设备工程BIM技术应用、建筑工程BIM技术应用等系列教材。

2 BIM技术的优势

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是在CAD等技术基础上发展起来的多维模型信息集成技术，是对建筑工程物理特征和功能特性信息的数字化承载和可视化表达。BIM能够应用于工程项目的规划、勘察、设计、施工、运营维护等各个阶段，实现建筑全生命周期内各参与方在同一多维建筑信息模型基础上的数据共享。为项目全过程的方案优化和科学决策提供依据，支持各专业协同工作、项目的虚拟建造和精细化管理，为建筑业的提质增效、节能环保创造条件。如图1所示为BIM模型与CAD图纸的比较，表1为BIM主要软件及其特点。

建筑产业现代化呼唤BIM技术人才的快速成长，因此，将BIM技术融入到高职建筑设备类各专业，培养一批具有创新意识、掌握创新工具的新型工程技术人才，这不仅为教学改革提供了新思路，同时也顺应了行业市场需求和发展，经济新常态为探索BIM技术在教育领域的发展与应用提供了一个很好的契机。

图1 BIM模型与CAD图纸的比较

表1 BIM主要软件及其特点

3 本教材特色

本书使用Revit 2014作为建模软件，采用项目驱动教学法，以案例做引导，把机电各专业细分为一个个项目进行实施，“以学生为主体，教师为主导”，强调学生人人主动参与项目过程的设计、开发和动手操作，让学生能够在独立完成项目的过程中发现知识，并且解决问题，从而提高动手实践操作技能。

采用十个项目驱动，分为BIM技术引入、建筑工程模型创建、通风系统工程模型创建、暖通水系统模型创建、建筑给排水模型创建、建筑电气照明系统模型创建、管线综合与碰撞检查、族的基本概念和创建、协同工作、Navisworks功能介绍等，每个部分使用工程图纸为案例，采用案例驱动教学法，并结合专业课程的介绍，做到建模过程学专业知识，学专业知识同时增强建模能力，这些都有助于培养学生BIM技术综合应用的能力发展。

在专业建设和课程体系建设上，结合建筑设备类专业特点，构建基于BIM系列教材为基础，融合专业课程，相互融会贯通，协调发展，分述如下。

3.1 建筑设备与识图课程+建筑设备工程BIM技术应用

建筑设备类专业多，课程多，建筑设备与识图作为一门普及课程，学生对本专业之外的知识难以理解，所以将BIM技术应用到建筑设备与识图课程中，借助三维可视化的模型，更易于理解专业知识，加深对施工图纸的理解。

3.2 建筑设备类专业理论课程+建筑设备工程BIM技术应用

目前，建筑、暖通、给排水、消防、强弱电等各专业工程由于受施工现场、专业协调、技术差异等因素的影响，存在诸多难以预见的问题。通过BIM软件的可视化，可以进行多专业碰撞检查和精确预留预埋，从而大大增强了学生的综合实践能力。

3.3 建筑设备类施工技术课程+建筑设备工程BIM技术应用

建筑设备类施工技术课程的主要任务是使学生熟悉和掌握施工流程和特点，掌握施工各工种之间的技术、施工的工艺原理以及施工组织。借助BIM软件，建筑设备类施工课程可以在一定程度上实现“教师就是企业的项目经理，学生就是企业的员工”的环境模拟。利用BIM4D模型（形成X、Y、Z三个坐标轴+时间轴的4维模型）进行虚拟建造，对施工过程进行预模拟，包括施工场地的布置、施工现场配合、竣工模型交付等，形象直观地提供建设相关各方的协调沟通、施工组织模拟、施工进度模拟。通过BIM施工管理软件，动态模拟施工阶段过程施工工艺，将多种施工及工艺方案的可实施性进行比较，提升学生对施工现场各施工区域的了解，确保施工进度，优化施工方案。

3.4 安装工程计量与计价课程+建筑设备工程BIM技术应用

安装工程计量与计价课程是高职建筑设备类专业的主干课程，主要培养学生给排水、消防、采暖、燃气、通风空调、刷油绝热、电气安装等工程的识图、工程量计算、工程量清单计价能力。资源及成本计划控制是安装工程计量与计价的重要部分，基于BIM技术的成本控制需建立5D建筑信息模型，也就是在4D基础上集成清单定额等就是5D，利用BIM5D建筑信息模型，学生在进行虚拟建造的同时又能够对应施工阶段自动生成各施工阶段的人工、材料、机械等的需用量，从而建立资源需求量计划等。同时，根据工程进度，利用5D模型自动计算完成月度工程报量。在施工过程中，及时将材料消耗、机械结算及劳务分包的实际支出进行统计核算，将实际成本、预算成本、合同收入进行三算对比分析，从而有针对性地采取措施，有效实现成本动态分析控制。

4 教材解决主要难题

4.1 管线综合应用和碰撞检查

不同专业、不同系统之间的错漏碰缺将严重影响到施工进程和成本。一般情况下，CAD二维图纸往往不能全面反映个体、各专业、各系统之间碰撞的可能，因此我们可以利用BIM的可视化功能进行管线的碰撞检测，将碰撞点尽早地反馈给设计人员，为实际解决问题提供信息参考，在第一时间尽量减少现场的管线碰撞和返工现象，以最实际的方式体现降本增效，践行低碳施工的理念。

4.1.1 下图的碰撞中橙色管道为喷淋管；红色管道为消火栓管；绿色管道为生活给水管。碰撞原因为管道与风管标高有交叉导致碰撞。如下图2为管线发生了碰撞，图3为碰撞解决后。

图2 管线碰撞

图3 碰撞解决后

一般来说，如果项目管线复杂，遵循以下原则：

（1）尽量利用梁内空间：梁与梁之间会有一定空隙，一般管线上下翻位置设置于此处以保证管线下方的净空。

（2）有压管避让无压管：无压管一般为重力排水管，因为设置了坡度并且无法上下翻，所以在进行管线修改时必须优先考虑无压管，因此当有压管和无压管碰撞时，应首先考虑更改有压管的标高。

（3）小管径管道避让大管径管道，冷水管避让热水管。

4.1.2 图4存在的问题：1.消火栓管道与风管碰撞，桥架与风管碰撞，且桥架与消火栓位置重叠；2.消火栓管与喷淋管与风管碰撞；3.消火栓管道与梁碰撞。

解决方法如图5所示：1.桥架往右侧移动与消火栓管道并行，消火栓管上翻避让风管，桥架下翻避让风管以及上侧桥架；2.消火栓管与喷淋管上翻避开风管，桥架分两部分略微偏移为管道上下翻提供空间，其中一段桥架上翻避开水管；3.降低消火栓管的标高。为了管线的整齐美观可将各类管线的上下翻进行对齐，并将水管与桥架分别排列避免交叉。

图4 管线碰撞

图5 碰撞解决后

4.2 协同工作

BIM的协同工作，不仅有助于专业知识的提高，更有助于培养学生团队精神，提高协调能力，相互认真负责的态度。协同设计可以提高绘图效率，随着建筑功能性要求的增强，需要参与的专业种类也越来越多。在运用BIM技术设计过程中，协同设计更加直观，降低了专业之间的行业门槛，提高沟通效率。在Revit软件中按照写作方式不同可以分为使用工作集协作和使用链接协作。

5 结语

综上所述，开发基于协同创新和产教融合的特色教材，建筑设备工程BIM技术应用教材是人才培养模式的改革的基础，是建筑施工企业实现跨越式发展对高职建筑设备工程技术各专业提出的必然要求。BIM作为应用于建设领域的一项新技术，是未来建设领域技术应用的大趋势。作为培养技能型人才、应用型人才的高职建筑设备类专业必须紧跟市场导向，积极开设BIM课程，提升学生专业技术能力、为建筑业输送合格的专业人才，从而推进我国建筑业信息化的健康发展。

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2017-08-22