基于BIM技术的CMA建筑设计课程体系建构

王祥雨

（皖西学院 建筑与土木工程学院，安徽 六安 237012）

随着我国建筑行业进入调整期，建筑信息模型（BIM）技术作为一种伴随建筑全寿命周期的工程技术，成为建筑设计行业创新改革转型的关键支撑点．新形势促进了社会对BIM人才的需求，而对建筑学学生进行精细化、系统化的BIM技术培养，成为BIM技术推广应用、实现全产业链协同、加快新型建筑工业化发展的一个重要部分．

建筑学作为建筑结构、给排水、暖通空调等专业中的排头兵专业，其专业属性要求学生具备较强的实践能力、多方面资源整合能力、沟通能力等．建筑设计课程作为建筑学专业龙头科目，担任着培养学生这些能力的重要责任，同时，其课程教学中涉及专业内如建筑构造等主干课程，专业外如土木工程结构与施工、建筑设备、建筑智能化等专业相关知识．BIM技术的内在属性，具有可视化、协同性、仿真性、交互性等特点，可以解决建筑设计课传统课程教学体系下所无法解决的问题．

CMA教学体系中的BIM技术介入建筑设计方案分析环节，应用动画模拟等手段从建筑不同角度对方案进行推敲，解决了传统二维图纸成果下单靠想象判断不同角度下方案设计缺陷的问题，加强了学生对方案本身的理解和对建筑设计方法的掌握．此外，在传统教学体系下的方案修正环节，通常是课程教师根据学生的图纸草图指出方案漏洞，学生根据教师反馈进行修改，这种教学方法具有单向性、不确定性和狭隘性等缺点；但在CMA教学体系下，不同专业师生多团队在同一平台下操作BIM相关软件，模拟实际工程的协同设计场景，此举不仅加强了学科联系、加强了师生互动，更重要的是降低了返工成本、整合了资源，使学生在实践模拟中提高了综合能力．

1 BIM技术在建筑设计课程教学中的应用现状

根据我国《建筑学专业建筑数字技术课程教学大纲》的精神，BIM技术已成为当今建筑设计软件采用的主流技术，在建筑数字技术课程中应当高度重视BIM的教学．逐步促进将建筑数字技术课程与建筑设计教学结合起来［1］．针对BIM技术走进建筑设计课堂，目前：张建平等［2］于2013年牵头成立中国图学学会BIM专业委员会，同年该校与广联达共建信息模型联合研究中心并开设REVIT等三维软件课程［3］，且在“CAAD课程”教学与“建筑设计课程”教学中双向渗透式学习BIM技术［4］；重庆大学在大学二年级开展“BIM+VR”的虚拟设计小课程，要求学生利用BIM技术设计小型建筑［1］；同济大学早于2011年起主办“数字未来Digital FUTURES”年度系列学术活动至今，并以开展夏令营等多种教学形式推动BIM技术与建筑设计课程的结合［1，5］．

但对一些普通地方应用型高校建筑学专业而言，BIM技术走进建筑设计课堂多停留在校内开设相关课程和校外积极参与国内外各级竞赛的行动层面．虽然这些改革对建筑设计课程体系重塑起到一定的积极作用，但是缺乏普遍性、系统性，高效性．

1.1 BIM技术在建筑设计课程中的应用缺乏普遍性

首先，由于BIM技术相关课程常以计算机建模类课程的形式在中高校年级开设，导致有低年级学生误认为BIM技术是一个或几个软件，而不是一种工作学习模式，容易产生到中高年级再学习的惰性思想，即BIM技术的应用还未成为全年级学生的普遍共识．其次，目前很多开设建筑学专业的高校在积极参与国内外各类BIM相关赛事，但是，这种方式仅能加强个别参赛学生对BIM技术的认知和相关软件的熟练应用，未能使全部学生得到实质性的能力提高．

1.2 BIM技术在建筑设计课程中的应用缺乏系统性

建筑设计是一个参与方利益及其设计要素相互比对权衡的过程，即各专业及其课程知识点融会贯通、取舍运用的过程．目前国内外部分高校建筑学专业在进行模块化教学［6］，其中有高校将BIM技术放在建筑技术模块中教学［1］，这容易导致BIM相关教学内容在模块化课程之间孤立存在，学生无法运用BIM技术将各科知识点互融共通、灵活应用．因此，建筑设计课堂教学需调整优化教学方法、手段、程式，以适应新形势新变化，即需重新审视传统课程体系并与之取长补短、打破重建，全学科、全学年一盘棋式建立系统完善的新型课堂教学体系，循序渐进式培养学生设计能力并提高其综合素质．

1.3 BIM技术在建筑设计课程中的应用缺乏高效性

目前BIM技术在建筑设计课程中的应用现状，多停留在学生个体利用BIM相关软件做方案推敲和出图，学生团队合作状态呈点状和暂时性分布，设计过程并未充分发挥BIM技术的属性优势，其主要原因在于没有成熟高效的教学体系，使学生通过对BIM技术的认知、掌握、应用，习得一种高效的工作学习模式，体会到科技应用本身带来的快乐．

针对BIM技术在建筑设计课程教学中的应用现状，结合实践项目中建筑设计行业的高周转高强度的工作模式，以BIM技术介入设计课课堂为契机，在提升教学成果的同时增强学生对设计课的积极性与参与度，创建多专业间协同、本专业内交互的实战演习教学模式，成为新形势下的自然选择．

2 基于BIM技术的CMA课程体系建设技术路径

2.1 建立BIM技术认知地图

2.1.1 BIM概念认知

横向认知BIM是什么，纵向认知BIM的历史定位和现实意义［7］．BIM概念始于美国的3D-4D-BIM计划，其中BIM中的“M”不是“model”而是“modeling”，即BIM不是一个软件，而是一个大数据技术的应用过程．英国BIM研究院认为BIM是一项综合的数字化流程，即从设计到施工建设再到运营，提供贯穿项目所有阶段的可协调且可靠的共享数据．在低年级教学中，教师以“BIM是什么”作为切入点，从“项目不同阶段—项目不同参与方—不同层次和深度的BIM应用”［7-8］三个维度剖析BIM，使学生在低年级阶段便对BIM技术建立清晰准确的概念认知．

2.1.2 建立价值认同感

可以说，继“甩图板工程”之后又一建筑设计行业技术革命便是BIM技术的应用．3D模型的模拟化、可视化、协同性优势，是任何二维制图模式所不能比拟的.教师可以在演示项目中输入指令，其后自动生成各种文件与图形，当3D模型发生改变时，文档与图形随之自动更新，一改以往纸张媒介的信息传输方式，大大减少了各专业不同进度下返工对图成本，并提高了信息管理的质量与效率．在建立价值认同感阶段，对BIM技术的脸谱刻画主要通过教师对基础导论及BIM技术优势特征的讲解，使学生建立感性认知，调动学习兴趣，增强学习信心，坚定专研决心．

2.2 更新专业教学目标

以某应用型高校为例，目前建筑学专业培养目标为“毕业生具备建筑、城市、室内、市政设计等方面的知识和专业技能，能在设计部门、房地产部门从事各项设计、策划与管理工作的通用型、复合型高级工程技术人才”．随着技术发展时代变化，建筑设计行业不仅要求设计师会设计，更要求会沟通合作，尤指在大数据系统下的专业合作．新形势下，建筑设计过程中建筑师团队各角色需确立自身身份职责、明晰分管内容与目标、掌控阶段进度、完成工作对接、实时反馈方案的调整内容等，但这些内容在传统专业教学目标中是无法体现的．

CMA教学模式是大数据时代的工作学习模式，此教学模式的目的不仅仅是提高学生设计能力，更重要的是培养学生沟通能力、合作能力以及协调解决问题的能力，从而提高其综合能力．CMA体系的核心目的并不是为学BIM而设，而是将BIM技术作为教学工具，为更好地完成教学目标提升教学质量而设．具体教学目标的表述，可结合高校自身情况具体分析．

2.3 转变教学方式

CMA体系联动教学的目的是：低年级学生简单认知（Cognitive）BIM、中年级学生掌握（Master）相关软件、到高年级能够熟练应用（Application）BIM技术完成工程项目．在教学进程中，以工程项目为依托，CMA教学体系更强调利用BIM技术提高建筑设计课程教学的课堂交互性、团队协作性、多学科交叉性．

2.3.1 课堂交互性

课堂教学中，学生在BIM相关软件中输入项目材料、造价、物理、构造等信息，多学科教师以主持人身份参与到项目中，师生可在项目进程中利用BIM平台对项目内容实现交互性操作，教师对学生实时指导、协调、监控．这就打破了传统设计课堂教学中谈造型形式、谈风格流派，“教学缺乏连贯性且脱离实际，各科课程设计单独命题，缺少与其他课程的联系”［9］等弊端，继而打破了学科内及多学科间的对话壁垒，从而营造“空间—技术—形态三位一体的工程建筑学”［10-11］，使课程设计内容更具现实意义．

2.3.2 团队协作性

建筑学专业师生“作为一个技术人员既应该具备过硬的专业素质，同时工作中的表达和团队协作能力也要过硬”［12］．CMA教学体系下，随着项目模拟检验、碰撞分析、协同设计的进行，教师可根据课程目标随时随地观察学生个体和团队状态并实时鼓励、及时纠偏，并在教师团队中建立沟通协调机制；同时学生小组之间及不同学科学生之间加强分工合作，无形中培养并提高了学生的综合协作能力．项目后期，利用BIM技术如REVIT软件中的族和明细表，可以从文件中顺利提取所需项目指标，能做到实时更新，大大提高了教学过程中项目设计的协同性．

随着VR等相关BIM技术的发展，CMA教学体系的项目设计成果以利用BIM技术得到的三、四维图像为主，从BIM模型中随意截取的、传统的二维图纸便成了设计成果的副产品，从而使团队中学生的精力主要用于空间推敲与重构、空间品质的提升设计上，节省了读图对图的时间精力，同时提高了修改设计的联动性、便利性．

2.3.3 多学科交叉性

开放多学科交叉工作室、专业内开展竞赛等，作为设计课的补充拓展课程，纵深方向发展学生应用BIM技术的熟练度，乃至鼓励学生探索尝试自主开发与修复软件相关程序，使高年级学生对BIM技术达到熟练的程度，完成CMA体系中的应用教学目标．

2.4 建设师资队伍

CMA教学体系要求教师由填鸭式教学向教学相长的交互型教学方式转变．一方面，专职教师要提高自身能力与时俱进不断学习；另一方面，企业建筑师可作为兼职客座教授［13］，以联合设计、共同培养、混合讲评等形式，增强校企联动，加快培养BIM技术人才，从而加快新型建筑工业化发展．

根据CMA体系的教学目标，建筑学高年级学生将与其他专业高年级学生一起，利用BIM技术共同完成同一课程设计课题或建筑项目；在项目协同设计过程中，不仅要求教师本专业知识水平过硬，同时要求教师具备与相关专业进行对话沟通的综合业务知识和能力.这种教学模式不仅打破了学生的专业局限性，也打破了教师队伍的线性分布现状，促进了多学科交叉研究的可能性．

2.5 调整考核方式

由于教学成果由二维图纸变成三维图像，教学方式实现了交互协同，评价考核方式也将相应调整．对于建筑学这种综合性学科而言，该体系下的教学成果评价原则为：学生综合能力提高重于知识习得多寡，专业内学科知识平衡发展重于专项技能的掌握，项目设计节点成果重于终期成果．为保证教学过程质量，期终成绩将消解于多个阶段性成果评价和多方评价中．

3 建筑设计课CMA教学目标体系建构

针对建筑学低、中、高年级的建筑设计课程，基于BIM技术的CMA课程目标体系，是一个循序渐进式的课程目标体系，是对BIM技术进行认知（Cognitive）、掌握（Master）、应用（Application）的课程目标体系［9］．建构如图1.

图1 建筑设计课程CMA教学目标体系

4 结论

CMA课堂教学目标体系中，BIM技术作为“一种途径，一种工具，一种思维方式，一种工作学习模式”［9］，服务于建筑设计课程课堂教学．通过BIM技术的应用，以课程设计或实体项目为立足点，从学生个体差异和现实条件出发，以人为本、因材施教，不忘建筑设计课程的课程目标之本，融会贯通各学科交叉点，最终达到建筑学毕业生设计水平和综合能力的提高，这是CMA课程目标体系建立的初心，也将是教学成果反馈的底层逻辑．同时，CMA课程体系的教学方式多样化还需深入挖掘并进行耦合，评价反馈机制的具体量化指标和框架搭建还需在实践中进一步调整．