基于BIM技术实践平台的智能建造人才培养模式探索

作者: 林王兵 林娟娟

[摘 要]BIM技术在工程建造领域的广泛应用促进建筑行业发生了深刻变革,而面向智能建造培养一大批高素质的专业创新型人才是支撑这一变革的关键。根据智能建造对工程建设与管理专业人才的新要求,南京理工大学泰州科技学院适应新形势,产教融合共建BIM技术实践中心,推动BIM技术应用与技术创新,积极探索智能建造创新型人才培养的新模式。结合建设实践,文章从建设目标、建设模式、建设内容和保障措施等方面对BIM技术实践平台建设路径进行了研究,以期为同类院校提供有价值的参考与借鉴。

[关键词]平台;人才培养;智能建造;BIM技术

[中图分类号] G64 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2023)23-0141-04

建筑业在新一轮科技革命中把握转型升级的历史性机遇,以数字化、网络化、智能化为特征的智能建造,革新了传统工程建造理念、工程建造方式和工程建造技术[1]。近年来,国家层面密集出台相关政策支持智能建造发展。技术的进步离不开人才的支撑,如何高质量培养智能建造人才成为普遍关注的问题。

当前,建筑业正在推进供给侧结构性改革,这对高校人才培养尤其是智能建造人才培养提出了更高的要求,同时地方高校也被赋予了新的战略定位,迎来新的发展良机。为解决智能建造人才供需矛盾,许多地方高校开始开展人才培养改革,担负起培育具有技术创新和具备解决工程建造过程中出现的复杂问题能力的专业创新型人才的重任。

一、BIM技术实践平台的建设蕴意

智能建造包含了“智能”和“建造”两个方面,可简单理解为以工程建造要素资源数字化为前提,假借网络化交互,在高性能计算和智能算法的支持下,为用户提供智能化的工程产品与服务[2]。实现智能建造的充分条件是数字建造,数字建造是智能建造的基础,两者相互影响形成一个统一整体。

建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)是工程建造数字化的重要技术[3],涉及建筑、结构、暖通、给排水、电气等多个学科和专业。各级各地住建部门正在大力推广BIM技术的应用与创新,上海、深圳、青岛等地已陆续发布BIM应用技术地方标准。多项政策和指导性文件的出台,显著提高了当地建设工程全生命周期信息化管理效率,提升了工程建设数字化管理水平,降低了工程风险和减少了资源浪费。

随着大数据、GIS、5G、IoT等新一代信息技术在工程建造领域的广泛应用,BIM这一新型的建造理念与数字技术、其他先进技术的深度融合,不仅是智能建造的主要探索方向,更是工程建设与管理专业教育教学改革的有效手段之一。建设BIM技术实践中心正是南京理工大学泰州科技学院(以下简称我校)适应新形势,推动BIM技术应用与技术创新,积极探索智能建造创新型人才培养的新方式。

二、BIM技术实践平台的建设必要性

在建筑业新一轮技术革新中,许多地方高校借助搭建BIM技术实践平台,发挥本校学科专业、人才资源、科技创新等特色和优势,推动产业转型升级和创新驱动发展。经过多年实践,不少地方高校在建设BIM技术实践平台时积累了一些好的做法和经验。例如,深圳大学土木工程学院BIM实验室通过BIM协同平台和虚拟仿真实训平台建设,革新了传统实验教学方式,注重培养学生的综合素质,提升学生就业竞争力[4];湖北第二师范学院构建了基于BIM技术的建筑工程虚拟仿真实训中心,中心由4个实训室组成,开设BIM一体化实训课程,培养学生解决实际问题的能力[5]。本文从课程体系重构需要和创新型人才培养要求两个方面分析BIM技术实践平台建设的必要性。

(一)是重构地方高校应用型课程体系的需要

在智能建造背景下,建筑业转型发展促使地方高校开展人才培养和实践教学方式改革。然而,部分地方高校在实践教学环节仍然存在一些问题,如教学手段单一、教学实践案例不足、应用型课程体系有待完善等。依托BIM技术实践平台建设,重构地方高校应用型课程体系,能够满足学校属性确定、虚拟建造、学科融通的需要。

1.学校属性确定:基于地方高校应用型基本属性确定的需要

地方高校是现代社会的“轴心机构”,其应用型基本属性体现在科学预测产业发展趋势,主动对接社会需求,自发拆除学校与社会之间的隔墙,加大与产业协同融合的力度上。产业链与教育链深层次融合是地方高校学生成才的重要途径,也是完善应用型人才培养体系的有效举措。

2.虚拟建造:基于BIM技术的虚拟建造的需要

随着信息技术在工程建造领域应用的不断深入,BIM技术重实践性的特质得以不断强化。地方高校须开启基于BIM技术的地方高校人才培养新范式,创设完整的沉浸式、体验式学习空间环境,开设虚拟建造仿真实训,将抽象、不可见的实践教学内容“化实为虚”,以达到“以虚强实”的目的[6]。

3.学科融通:基于融入BIM技术的学科交叉的需要

地方高校须破除学科界限、校企界限、校政界限,注重多学科交叉与融通,借用BIM技术将分散的课程模块串联成知识链条,再塑知识结构,优化教学大纲,重构面向工程项目全生命周期的应用型课程体系,弥补地方高校实践教学的短板。

(二)是培养地方建筑产业创新型人才的要求

随着地方建筑产业结构持续优化、高质量发展持续深化,创新驱动力不足的表现越发明显。在众多要素中,创新型人才是驱动建筑产业变革与创新的核心资源,因此加快BIM技术实践平台建设,培养地方建筑产业创新型人才,符合技术革新、人才培养、协同创新的要求。

1.技术革新要求

未来建筑产业迭代升级和高新技术创新的复杂性、复合性程度日益增加,创新型人才储备匮乏的现实困境迫切需要从根本上加以改变。强化BIM为代表的新技术在工程项目全生命周期中的深度应用,培养面向未来、探索新技术革新的创新型人才刻不容缓。

2.人才培养要求

解析创新型人才内涵特征,除知识技术和人文素养外,还需丰富特征元素,进一步凸显综合能力中的实践应用。反观地方高校人才培养现状,原本的单元主体培养已不符合新时代发展要求,为更好适应多元时代变革,固有培养载体的边界亟待破除。

3.协同创新要求

以政府、高校、企业等组织为代表的创新主体,应当瞄准实现BIM技术应用研究和推广创新的共同目标,统筹区域建筑行业的人力、设备、实习场所等各类创新资源,共同建设BIM技术实践平台,开展协同创新活动,共同培养和补充智能建造人才,全方位推动建筑产业高质量发展。

三、BIM技术实践平台的建设路径

(一)建设目标

我校作为一所地方高校,紧跟建筑产业发展趋势,紧扣协同育人时代命题,紧贴智能建造人才特点,探寻产教融合共建模式,构筑了“政、校、企”协同育人机制。学校围绕BIM技术应用与技术创新,结合土木工程、工程管理、数据科学与大数据技术、电气工程及自动化等学科、专业和教研平台建设需要,将建设硬件设备领先、育人环境优美、师资队伍雄厚、教培质量一流、集“实操—考培—创新—产出”于一体的开放式BIM技术实践平台,以期为学生提供更为真实的实践环境,在虚实结合的工程项目中进行多方位、全过程的实践训练。

(二)建设模式

聚焦智能建造,立足“多元共育、优势互补、资源共享、同向发展”的原则,我校采取“一个主导、两体共建、三方联动、四维共同”的产教融合共建模式。“一个主导”指政府主导、统筹规划,将BIM技术实践平台认定为地方创新体系建设的组成部分;“两体共建”指地方高校与本地头部企业为共建主体,吸纳区域内单位组成企业群参与地方建设;“三方联动”指“政、校、企”三方联动聚力,打破教条、部门、归属等体制性壁垒,搭建交流平台,集聚优势资源;“四维共同”指产教深度融合,形成校企共同办学体、校企共同利益体、校企共同发展体和校企共同文化体的四维共同体。

(三)建设内容

平台确定的智能建造人才培养目标为:定格立足建筑行业转型发展需求,基于BIM技术、多学科融合共通的培养理念,培养一大批具备项目全生命周期的BIM知识体系和实践视角、能够综合应用BIM技术解决实际问题的应用型人才,以胜任BIM构建、BIM综合应用、BIM运维管理等岗位工作。我校BIM技术实践平台从人才培养的职能要素出发,搭建“可实操”的智能建造人才培养基地,打造“可考培”的技能提升与技术交流窗口;从科学研究和社会服务的职能要素出发,建设“可创新”的BIM+协同创新平台,成立“可产出”的现代BIM工程中心[7]。

1.BIM实训中心,搭建“可实操”的智能建造人才培养基地

我校遵循“产学结合,校企共育”的原则,以实践、实训教学为主,满足学习者学习和训练的需要,搭建智能建造人才培养基地。人才培养基地由校内实训基地和校外实习基地组成[8]。校内实训基地采用校企联合共建方式,实施“双导师制”人才培养[9],学校供给必要的实训实习场所,配备校内教员全过程指导;企业投入实训基本设备,选派经验丰富的技术人员全流程跟踪。校外实习基地则分布在与学校建立了合作关系的建筑企业中,让学生置身真实工作环境中,有利于其工程能力、创新思维、职业精神等综合素质的养成。校内联系校外,理论结合实践,以项目案例为实操对象,正向提升学生的分析与解决问题能力、创新能力和团队协作能力。

2.BIM培训中心,打造“可考培”的技能提升与技术交流窗口

我校对标建筑信息模型专业技术知识更新工程和能力提升计划,依据BIM技术人才定义和知识体系,科学制订BIM技能培训方案。在方案实施过程中,加大产教融合力度,“政、校、企”三方联动,组建并考评师资、编制培训大纲、编印培训教材、录制培训视频,逐步形成技能提升为本、服务地方产业的考培特色。我校凭借地方产业优势,拓宽技术交流和学术研讨渠道,通过举办BIM工程技术峰会、组织建筑施工BIM技术应用职业技能竞赛、承办专题研讨会等,培育地方急需的理念超前的管理者、中坚技术创新人员和一线应用型技能人才,整体提升当地建筑产业BIM技术的应用水平。

3.BIM创新中心,建设“可创新”的BIM+协同创新平台

构建以产业为支撑、项目为引领的创新实践教育体系,突出BIM+协同创新平台的特点,培养兼具创新思维和实践能力的智能建造人才。从BIM技术实践中可以看出,单纯的BIM应用面越来越窄,更多的是将BIM技术与人工智能(AI)、地理信息系统(GIS)、城市信息模型(CIM)等新技术耦合,以期发挥更大的综合价值。我校应对地方产业集群科技需求,建设了BIM+AI、BIM+GIS、BIM+CIM等多个以关键性技术为解决对象的BIM+协同创新平台,倡导BIM+技术方向的创新教学实践改革,激发智能建造人才的创新思维和创新活力[10]。

4.BIM工程中心,成立“可产出”的现代BIM工程中心

树立大工程观的工程教育理念,成立融BIM工程实践能力锻炼、BIM技术应用研究、BIM审查与交付解决方案构成的“三位一体”现代BIM工程中心。学生、校内教员、企业导师组建项目团队,结合团队学习法(Team⁃Based Learning,TBL),开发BIM+协同创新平台,开展以实践能力锻炼为中心、以团队任务为导向的工程活动。项目团队介入建筑行业运行链,以行业发展需求和企业生产痛点为工作突破口,对接技术咨询服务;与企业横向合作或联合申报纵向课题,开展技术应用研究。利用BIM+协同创新平台,可以推动BIM技术在工程概预算、审图、招投标、项目管理和验收的各阶段应用,帮助学生提交BIM审查和BIM交付整体解决方案。

(四)保障措施

我校进行了跨界组织管理和开放型人才工作机制两个保障平台的建设。

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