[摘  要]BIM轻量化引擎一般指无须插件即可在手机或PC端浏览器打开的网页平台，用户借助该平台可以流畅地在浏览器中进行模型存储与下载、查看模型、测量尺寸、剖切截面、漫游浏览等BIM轻量化应用。本文提出了借助BIM轻量化引擎，通过手机实现BIM应用，解决BIM技术融入专业课教学中软硬件需求较高、学习难度较大等问题的建议，着重展示了BIM轻量化引擎在工程识图类、建模绘图类以及施工类专业课教学中的应用场景，为各高校在现有教学软硬件条件下更好地培养BIM技术人才提供借鉴。

[关键词]BIM  BIM轻量化引擎  土建专业课程教学

陕西省职教学会课题，职业教育“1+X”制度下土建专业群建筑信息模型（BIM）人才培养研究，编号：2021SZXYB77。

引  言

建筑信息模型（Building Information Modeling，简称BIM）被视为建筑工程领域继CAD技术后的第二次革命。在不久的将来，掌握BIM技术将成为建筑行业从业人员的基本要求，拥有高水平的BIM职业技能，将构成建筑行业从业人员的核心竞争力。在这样的背景下，如何将BIM技术融入高校土建类相关专业的人才培养中，满足行业与企业的需求，是亟待解决的问题。对此，国内学者进行了有意义的探索。赵迪提出，BIM技术与高校专业课程对接时，应从对接程度、主要对接内容、对接课程形式及组织形式等分析现设课程，将对接程度由低到高分为三级，从植入内容、新增内容、新增课程等形式进行对接，例如，“工程制图与识图”可以采用植入BIM识图内容的对接方式开展教学，“建筑构造”可以采用植入3D模型内容的对接方式开展教学，“建筑施工技术”可以采用植入施工工序、施工工艺、施工安全等BIM虚拟仿真内容开展教学。张喆等提出，高职院校可结合专业特色，融合BIM“1+X”职业技能等级标准，将BIM技术渗入原有课程重新构建课程。例如，将建筑工程制图与识图与建筑建模融合为工程识图与建模课程，将施工组织设计与BIM技术应用结合为BIM施工组织设计课程等，使专业课程既能体现普适性，又与BIM职业技能标准的要求吻合。许福等分析了国内26所本科院校BIM课程体系建设的情况，发现将BIM的授课内容融入已经开设的成熟的主干课程的植入式课程体系（例如将BIM导论植入土木工程概论课程，将BIM视图融入画法几何课程，将BIM建模融入房屋建筑学课程），对原培养方案影响较小，学生理论和实训结合，有利于提高BIM和专业理论综合素质，有利于学生的BIM能力与市场接轨。以上在土建类相关专业课程中植入BIM内容或考虑以BIM作为辅助教学手段的相关研究，为土建类专业BIM人才培养提供了较好的借鉴和参考。

BIM技术融入高校土建类相关专业课程教学存在的问题

由综述可知，将BIM技术融入原有专业课程构建BIM植入式课程体系，是较为理想的BIM人才培养方式。然而受各方面条件制约，这种方式在实际操作时存在一定问题。

1.BIM技术的软硬件需求高，现有教学条件无法支持

在原有专业课程中融入BIM技术不仅仅是授课内容的变化，更重要的是授课环境的变化。以工程制图与识图课程为例，课程原先只需要具有投影仪的一般多媒体教室即可。若是要在课程中融入BIM建模内容或利用BIM模型作为识图的辅助教学手段，则需要装有Revit软件的高性能BIM机房才能满足。近年来，国内高校虽然针对BIM人才培养需要，加大了机房建设投入，新增了高性能BIM机房，但是面对将BIM技术植入原有课程后数倍新增的机房需求，往往无法支持。以笔者所在的陕西职业技术学院建筑工程学院为例，作为“国家示范性高等职业院校建设计划”骨干高职院校以及中国特色高水平专业群建设单位，学院现有53个教学班，2017年起新建高性能BIM机房4个，共计200台计算机。即使每周各BIM机房均满负荷使用40课时，共计160课时，平均每个班级也仅能使用3课时，无法满足1门以上课程植入BIM内容的需求。

2.BIM技术学习难度高，教师进行BIM内容植入的主动意愿不高

BIM是覆盖建筑工程全生命期的多维数据信息模型、信息集成、协同工作及可视化操作等理论和技术的综合体，它既不是某种单一软件也不是某种单一技术所能代表的。在专业课程中融入BIM技术需要专业课教师对主流BIM软件，例如Revit、Tekla、Bentley、Navisworks、GTJ、BIM5D等都要有基本了解，掌握基本功能，了解其在工程中的实际应用，以此发掘融入点进行课程重构。然而专业BIM软件功能一般比较复杂，学习难度大，较难快速掌握，这也是直至今日BIM技术都没有像之前的CAD技术一样迅速在行业中成为主流的原因之一，同时导致了大部分教师对BIM技术学习存在畏难情绪，对在专业课程中植入BIM内容的主动意愿不高。以陕西职业技术学院建筑工程学院为例，目前学院共有土建类专业教师60人，其中学习并在课程中融入BIM技术的教师共8人，不足15%，且进行BIM技术植入的课程主要为工程制图与CAD、工程造价软件应用等软件操作类课程。

BIM轻量化引擎简介

由之前的分析可知，目前阻碍BIM技术融入高校专业课程教学的主要原因在于BIM技术对应的专业BIM软件需要的软硬件条件较高，学习难度较大。为使BIM技术得到更广泛的使用，近年来市面上诞生了许多BIM轻量化产品，其中BIM轻量化引擎就是最具发展潜力的一类。

从形式上看，BIM轻量化引擎是直接可以在手机或PC端浏览器打开的网页平台，代表性的有Autodesk公司的A360、广联达公司的BIMFACE和葛兰岱尔公司的GL WebGL BIM Engine。BIM轻量化引擎以WebGL技术在网页端渲染模型，将BIM模型最重要的展示操作（如视图旋转、视图缩放、剖切、点选构件、透明、着色、测量、漫游等）、BIM数据提取等功能进行封装，简化学习难度。以广联达公司的BIMFACE为例，该平台以BIM模型及图纸的轻量化解析与展示为基础，结合地理信息系统（GIS）、模型渲染与效果呈现、项目文档管理等扩展功能，帮助用户打造以建筑信息模型为核心的多元管理平台。平台登录进入控制台后的界面十分简洁，常用功能均分布在左侧选项栏，按照PC端常用的鼠标操作逻辑以及智能手机触控逻辑，经过10分钟左右的学习，用户即可流畅地在手机或PC端浏览器中进行模型存储与下载、查看模型、测量尺寸、剖切截面、漫游浏览等多种操作。此外，BIM轻量化引擎最具发展潜力的关键是开放有丰富的二次开发接口，开发者可以基于这些接口进一步发挥模型的价值，开发诸如轻量化编辑、碰撞检查、工程量分析等轻量化应用。利用BIM轻量化引擎，通过手机即可实现BIM应用，可以大幅度降低BIM技术融入专业课程教学的软硬件要求和学习难度。

BIM轻量化引擎在土建专业课程教学中的应用

为验证BIM轻量化引擎在土建专业课程教学中应用的可行性，笔者所在的BIM教学团队与其他专业课教师合作，在不改变学院现有教学软硬件的情况下，在识图类、建模绘图类、施工管理类以及顶岗实习课程进行了应用。

1.BIM轻量化引擎在识图类课程的应用

以识图类课程中学生普遍反映较难的平法识图课程为例，该课程的主要教学目标在于让学生理解和掌握混凝土结构施工图平面整体表示法（简称“平法”），使学生根据平法规则看懂结构施工图，正确理解设计意图。在教学过程中发现，由于平法表示比较抽象，且规则较多，学生对平法图集中的柱、梁、 板、基础、楼梯等结构构件标准构造详图的理解存在较大问题，不能准确理解图纸所传达的钢筋构造信息，且容易将不同构件中的数字符号混淆。为了解决以上学生难以理解和掌握平法识图的问题，有学者尝试将BIM技术引入到平法识图课程中，借助广联达BIM算量软件创建钢筋三维可视模型，辅助平法识图教学，发现与传统的课堂讲解相比较，不仅提升了学生的学习兴趣，同时学生的平法知识测试成绩也有了明显的提升。但是以上课程改革需要安装有相关BIM软件的高性能机房支持。为此笔者所在教学团队尝试将BIM钢筋模型上传至广联达BIMFACE平台，利用平台自带的转换功能将其转化为可直接在手机或PC端浏览器查看的BIM轻量化模型，这样在不改变现有教学软硬件的情况下，学生在普通教室中就可以用手机查看BIM轻量化模型，更好地理解和掌握平法识图知识。图1展示了学生借助BIM轻量化模型进行平法识图课程学习的情景。

可以发现，通过BIM轻量化引擎自由观察BIM模型，学生可以在模型中找到平法图集中构件的平法标注符号所对应的钢筋，让学生直观地看到不同符号、数字所代表钢筋不同的排布方式及规格参数，加深对知识的理解与掌握。同时，学生在观察BIM模型的过程中也将BIM视图操控、构件选择、构件属性、构件过滤、明细表统计等BIM知识技能加以掌握。

利用同样的方法，对于工程制图与识图、建筑构造与识图、建筑设备识图等识图类课程，教师均可以通过BIM轻量化引擎创建识图练习图纸所对应的BIM轻量化模型，作为重要的辅助教学资源。学生利用手机即可在线查看BIM轻量化模型，无须新增软硬件设备，改变现有的授课环境，同时也可以增加课堂互动性与学习趣味性。

2.BIM轻量化引擎在建模绘图类课程的应用

目前，在建模绘图类课程的教学过程中，教师往往要进行繁琐的课前资料准备。由于各建模绘图类课程用到的模型及图纸文件无法直接在手机端查看，教师需要耗费精力单独制作PDF图纸文件、三维效果图片或视频展示，以便于学生在线上学习平台预习。同时，由于三维图片及视频展示的细节有限，课中练习时教师需反复向学生展示模型的各视图及各构件细节，教师工作量较大且无法解决所有学生的问题。

以上问题借助BIM轻量化引擎可以有效解决。目前BIM轻量化引擎支持解析包括RVT、RFA、DWG、3DS、OBJ、SKP、GTJ、SLDPRT等50多种常见工程图纸和模型，教师可以在BIM建模、建筑CAD、工程造价软件应用等建模绘图类课程中借助BIM轻量化引擎实现更直观有效的教学效果。教师通过BIM轻量化引擎将每次建模或绘图任务的标准模型文件及图纸文件转换为可以用手机浏览器自由查看的BIM轻量化模型及图纸，从而方便学生课前预习，以及在课中练习时进行比对，及时进行自我纠错。依托BIM轻量化引擎学生可以利用手机浏览器从各个视角自由浏览BIM模型，利用目录树或过滤器控制特定构件独立显示，放大观察关键构件的细节，点选查看各构件的详细技术信息，使学生更好地理解本节课要建模的BIM模型或绘制的图纸，理解BIM可视化功能带来的“所见即所得”效果对于建筑工程领域的革命性影响，达到更好的学习效果。

此外，在建模绘图类课程教学中困扰授课教师较多的学生练习文件批阅效率低这一问题，也可以利用BIM轻量化引擎解决。在传统的练习文件批阅过程中，教师需要将学生的练习文件从在线学习平台或教学邮箱中逐个下载，并通过安装有符合要求版本软件的高性能计算机依次将练习文件打开查看，才能批阅。

借助BIM轻量化引擎，学生可以将完成的BIM模型文件或图纸文件转换为轻量化模型，并将轻量化模型分享链接作为答案提交至在线文档，这样教师利用手机或PC端浏览器即可打开分享链接，查看学生的练习成果并进行相应批改，如图2所示。通过BIM轻量化引擎，教师不仅可以快速了解学生练习成果的整体完成效果，也可以精确查看练习成果中的构件数量、构件命名、构件材质、构件扣减关系、图层设置等细节，在保证批阅质量的前提下，有效提升了批阅效率。

3.BIM轻量化引擎在施工管理类课程的应用

目前国内学者将相关BIM技术引入施工组织与项目管理、建筑施工工艺、工程质量与安全管理等施工管理类课程的主要形式是在课程引入相关BIM软件，学生通过上机实操掌握相关BIM应用。例如引入斑马梦龙软件，学生通过软件编制不同种类的施工进度计划，根据实际需求进行工期优化、资源优化和成本优化，并且更好地掌握施工组织与项目管理的基础知识；引入BIM施工现场布置软件，学生通过使用软件，设计与创建不同施工阶段的施工现场布置模型，在此过程中也能更好地掌握施工场地基本组成与布置相关规范；引入BIM5D软件，学生通过该软件整合多专业BIM模型，基于BIM模型实现施工策划、技术管理、生产管理、商务管理等BIM应用。通过以上BIM 技术的应用，学生虽然身在课堂，却能得到媲美亲临施工现场的体验，能从信息数据分析中得出现场管理的相关结论，真正理解工程项目管理的本质。然而以上BIM技术的植入对现有教学软硬件的要求较高，因此笔者所在教学团队尝试在不改变现有教学软硬件的情况下，依托BIM轻量化引擎，让学生体验相关BIM应用。

借助BIM轻量化引擎，教师将创建好的各阶段BIM场地布置模型转化为BIM轻量化模型分享给学生。这样，学生可以在手机端浏览BIM施工场地布置模型，了解施工场地组成与布置规范；可以按设定路线进行漫游，分析施工现场存在的问题。教师将BIM轻量化模型与不同进度计划关联，学生可以在手机端查看不同进度计划下的施工进度模拟，了解基于BIM模型的施工管理应用。

4.BIM轻量化引擎在顶岗实习课程的应用

顶岗实习是土建类专业人才培养的重要组成部分，是学生在完成全部校内基础课程和专业技能课程的学习之后，到专业对口的施工单位、造价咨询单位、检测单位、监理单位等直接参与企业的生产过程，综合运用本专业的知识和技能，完成一定的实习任务，并进一步获得对本专业的认识，强化操作技能，学习企业管理，养成正确职业态度的一门综合实践教学课程。从统计结果来看，土建类专业学生前往顶岗实习最多的为一线施工单位。通过走访调研发现，由于引入BIM技术需要前期的资金设备投入，同时现场施工人员信息化水平较低，大部分一线施工单位并未应用BIM技术开展精细化施工管理，与我国推进建筑行业数字化转型、占领未来建筑业科技发展高地、打造“中国建造”核心品牌这一发展目标有着不小的差距。

为改变当下一线施工单位对BIM认识与理解不足、BIM技术应用程度不高的现状，为培养可以为企业解决实际问题的BIM人才，笔者所在的教学团队指导顶岗实习学生针对企业实际需要，在不改变企业现有软硬件的前提下，借助BIM轻量化引擎，开展BIM应用。例如，针对企业进行施工场地布置规划的需要，学生按照初步拟定的施工场地布置图创建施工场地BIM轻量化模型，将其分享到技术负责人的手机。技术负责人通过手机进行施工现场漫游，直观了解场地在安全、交通、材料机械二次运输等方面存在的问题，更有效地进行方案优化。针对企业进行复杂钢筋节点技术交底的需要，学生创建钢筋节点的BIM轻量化模型，将其分享至施工人员的手机。施工人员通过手机查看钢筋节点模型，可以直观理解节点的钢筋组成，更好地进行钢筋绑扎与安装。通过以上应用，学生和企业均加深了对BIM的理解，认识到BIM的价值。学生表现出对BIM技术进一步学习的兴趣，企业表现出加强BIM应用投入的意愿。部分企业与笔者所在的学院签署了BIM人才输送协议，并安排企业员工前往学院参加BIM技能培训。

结  语

本文总结了当前BIM技术融入高校土建类相关专业课程教学存在的问题。在此基础上，提出借助BIM轻量化引擎，通过手机实现BIM应用，解决BIM技术融入专业课教学中软硬件需求较高、学习难度较高等问题的建议，着重展示了BIM轻量化引擎在工程识图类、建模绘图类、施工类专业课以及顶岗实习课程教学中的应用场景。借助BIM轻量化引擎，可以在不改变现有教学软硬件的情况下在专业课教学中引入BIM技术，学生既能体验与掌握BIM技术对于精细化施工管理的重要作用，也能加深对理论知识的掌握。除了以上应用场景可供借鉴，未来随着技术完善，BIM轻量化引擎的功能将更加丰富，各高校可结合自身需求开发轻量化编辑、碰撞检查、工程量分析等轻量化应用，借助BIM轻量化引擎将BIM技术融入更多的专业课教学，以更好地开展BIM技术人才培养。

参考文献：

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[2]张喆，杨谦.1+X证书制度下BIM技术融于土建类专业的教学改革与实践研究[J].陕西教育（高教），2021（3）：26-27.

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[4]刘佳，张庆彬，梁秋丽.BIM模型的轻量化展示平台研究[J].建筑技术，2019，50（7）：791-793.

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[6]李楠楠，徐晗.BIM技术在“施工组织管理”课程教学信息化中的应用[J].常州工学院学报，2021，34（3）：96-100.

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（袁辰雨：陕西职业技术学院）