1. 引言
随着工程建设对信息化和精细化管理的要求不断提高，BIM (Building Information Modeling)技术在土建类专业教育中变得愈加重要[1]。作为一种先进的建筑管理手段，BIM技术已被广泛应用于建筑工程的各个阶段。然而，传统的BIM课堂教学存在教学内容单一和实践环节不足等问题，这限制了学生的全面发展[2]。
在产教融合背景下，将BIM技术引入课堂教学并结合实际项目实践，不仅能够提高学生的专业能力，还能为建筑行业培养出更多高素质的应用型人才[3] [4]。BIM技术在理论教学中发挥着重要作用，同时也在实际项目中展现出巨大的价值[5]。通过具体案例分析，探讨BIM技术在课堂教学与项目实践中的应用方法和效果，可以更好地优化教学方式，提升学生的综合能力。
本文旨在探讨如何在产教融合背景下，通过优化BIM技术的课堂教学与项目实践，提高学生的综合能力。具体内容包括：通过引入实际工程案例，将理论知识与实际操作结合，使学生能够在真实情境中应用BIM技术，提升他们解决实际问题的能力；增加教学内容的多样性，涵盖BIM技术在建筑设计、施工管理、风险评估、成本控制等各个阶段的应用。借此希望帮助学生全面了解BIM技术的广泛应用，强化实际操作和项目实践环节，使学生毕业后能够快速融入行业，促进毕业生创业与就业[6]，以优秀人才推动相关企业BIM数智化转型，发展新质生产力[7]。
2. 土建类BIM课堂教学研究现状
近年来，建筑信息模型BIM技术在土建类工程中的应用越来越广泛，成为工程建设、管理和维护的重要工具。然而，当前的BIM课堂教学模式仍存在诸多问题，难以充分发挥BIM技术在教育中的潜力。传统的BIM课堂教学主要集中在理论知识的讲授上，学生在课堂上主要学习BIM的基本概念、软件操作等基础内容。由于缺乏实际工程项目的参与，学生难以将所学知识应用到实际中，导致学习效果不理想。此外，教师在教学过程中也面临着资源有限、教学方法单一等问题。具体而言，传统教学模式存在以下几个主要问题。
(1) 教学内容陈旧：传统BIM课堂教学中使用的教材和教学资源往往更新滞后，难以反映BIM技术的最新发展和应用[8]。BIM技术是一个快速发展的领域，新的软件版本、技术标准和应用案例层出不穷。如果教学内容不能及时更新，学生将无法掌握最新的技术和应用方法，导致其知识结构和实际工程需求脱节。例如，目前很多院校仍使用几年前出版的教材，内容主要集中在基础概念和软件的基本操作上，缺乏对最新BIM技术应用案例的介绍。这样的教材内容不仅不能激发学生的学习兴趣，还可能误导学生对BIM技术的认识，使其在实际工作中难以应对不断变化的技术要求。
(2) 实践环节薄弱：BIM技术的核心价值在于其在实际工程项目中的应用能力。然而，传统BIM课堂教学中，由于教学设备和工程项目的限制，学生缺乏实际操作的机会，导致理论与实践脱节。尽管一些学校已开始在计算机教室中安装BIM软件供学生练习，但这些练习大多是基于虚拟案例，缺乏真实工程项目的背景。学生在缺乏实际工程环境的情况下进行BIM软件操作，难以深刻理解BIM技术在项目管理、协同工作中的实际应用。此外，学校往往缺乏足够的资金和资源来购买最新的BIM软件和硬件设备，这进一步限制了学生的实践机会和能力提升。
(3) 教学方法单一：目前，许多BIM课堂教学仍以讲授为主，教学方法单一，缺乏互动性和参与性[9]。教师在课堂上主要通过PPT演示和软件操作演示进行教学，学生则处于被动接受的状态。这种教学方法难以激发学生的主动性和创新能力，也不利于培养学生的团队合作和解决实际问题的能力。互动性和参与性不足使得学生在学习过程中缺乏积极性，难以对BIM技术产生深刻的理解和兴趣。此外，教师在课堂上往往忽视了学生的个体差异，无法根据学生的不同需求和兴趣进行个性化教学，这也影响了教学效果。
(4) 教师专业素质有待提高：BIM技术的发展对教师的专业素质提出了更高的要求。教师不仅需要掌握扎实的BIM理论知识，还需要具备丰富的实际工程经验和BIM软件操作能力。然而，当前许多教师的BIM专业素质仍有待提高[10]。一方面，由于教师自身工作任务繁重，缺乏时间和精力进行专业进修和实践锻炼，导致其专业水平难以跟上BIM技术的发展步伐。另一方面，学校在教师培训和继续教育方面的投入不足，也限制了教师专业素质的提升。这不仅影响了教学质量，还制约了BIM技术在教育中的推广和应用。
为了解决上述问题，提高BIM课堂教学效果，需要采取多方面的改进措施。首先，学校应加大对BIM教材和教学资源的投入，及时更新教学内容，确保学生掌握最新的BIM技术和应用方法。其次，增加实际工程项目的参与机会，通过校企合作、实习实践等方式，让学生在真实工程环境中进行BIM操作，提升其实践能力和应用水平。此外，教师应积极探索多样化的教学方法，增强课堂的互动性和参与性，激发学生的学习兴趣和主动性。最后，加强教师培训和继续教育，提高教师的BIM专业素质，确保教学质量和水平[11]。
3. BIM技术产教融合思路
随着建筑信息模型(BIM)技术在建筑行业的广泛应用[12]，BIM人才的培养成为高校教育的重要任务。产教融合作为一种创新的教育模式，通过校企合作、项目驱动等方式，将实际工程项目引入课堂，能够有效提升学生的实践能力和就业竞争力[13] [14]。
3.1. 校企合作
(1) 共同制定教学计划和项目内容：校企合作的关键在于双方共同参与制定教学计划和项目内容[15]。高校应根据企业的实际需求，调整课程设置和教学内容，使其更具针对性和实用性。例如，在BIM课程中加入企业实际项目的案例分析，使学生能够接触到最新的技术和行业动态。
(2) 企业提供实际工程项目：企业可以提供实际工程项目作为教学案例，供学生进行实践学习。这不仅能让学生在真实的工程环境中学习和应用BIM技术，还能帮助学生了解企业的工作流程和管理模式[16]。通过这种方式，学生在毕业前就能够积累丰富的实际操作经验，为进入职场打下坚实基础。
(3) 学校负责理论教学和项目指导：学校在校企合作中主要负责理论教学和项目指导。教师应具备丰富的理论知识和实际工程经验，能够在教学过程中有效地将理论与实践结合起来。同时，教师还应指导学生在项目中的具体操作，帮助他们解决遇到的问题，提高实践能力。
3.2. 项目驱动
(1) 以具体工程项目为驱动：项目驱动的教学模式通过具体的工程项目作为教学载体，让学生在实践中学习和应用BIM技术。例如，学校可以选择一个正在进行的建筑工程项目，让学生从设计、施工到运营维护的各个环节进行实际操作。这种方式让学生全面了解BIM在工程项目中的应用，掌握相关的操作技能。
(2) 学生在项目中学习和应用BIM技术：在这种教学模式下，学生不仅是知识的接受者，更是知识的创造者。他们在实际项目中学习和应用BIM技术，更好地理解和掌握其应用方法和技巧。例如，通过参与项目的建模、仿真和优化等工作，学生可以学习如何使用BIM软件进行设计和分析，提高技术水平。
(3) 激发学生的学习兴趣：项目驱动的教学方式能够激发学生的学习兴趣和主动性。相比传统课堂教学，参与实际项目使学生能够看到自己的劳动成果，从而极大地增强他们的成就感和自信心。此外，项目实践还培养了学生的团队合作和解决问题的能力，为未来的职业发展打下良好基础。
3.3. 资源共享
(1) 共享教学资源和工程资源：在产教融合模式下，学校与企业应互相共享教学资源和工程资源，形成良性的互动机制[17]。企业可以向学校提供最新的BIM软件和硬件设备，帮助学校更新教学设施。同时，学校可以开放实验室和其他教学资源，供企业进行培训和研究。
(2) 提供更多实践机会和设备支持：通过资源共享，学校可以获得更多的实践机会和设备支持。例如，企业可以安排学生到施工现场进行实习，体验真实的工作环境[18]；学校可以利用企业提供的设备进行教学和科研，提升教学质量和科研水平。
(3) 企业参与教学获得人才储备和技术支持：企业通过参与高校的教学工作，可以提前发现和培养优秀的人才，为自身的人才储备奠定基础。同时，企业还可以利用学校的科研力量，解决实际工程中的技术难题，提升自身的技术水平和竞争力。
4. BIM技术课堂教学与项目实践应用
4.1. BIM技术课堂教学
4.1.1. 理论知识教学
BIM技术的课堂教学首先应重视理论知识的传授。这包括对BIM基础知识的理解，如BIM的定义、发展历程、主要功能以及在建筑生命周期中的应用。此外，还应详细讲解BIM的核心技术，如三维建模、参数化设计、协同工作以及信息管理等。通过理论教学，学生可以全面了解BIM技术的基本概念和应用场景，为后续的实践操作打下坚实基础。
4.1.2. 软件操作训练
BIM技术的应用离不开相关软件的操作。在课堂教学中，应安排大量时间进行BIM软件的操作训练，如Revit、广联达(BIM 5D平台)、AutoCAD、Midas Gts Nx等。通过实际操作，学生可以掌握BIM软件的基本功能和使用技巧，如创建三维模型、进行参数化设计、协同工作、进行冲突检测等。此外，通过模拟实际项目场景，进行BIM软件的综合应用训练，可以提高学生的实战能力。
4.1.3. 综合案例教学
在理论知识和软件操作的基础上，综合案例教学是BIM技术课堂教学的重要环节。通过典型项目案例的分析与实践，学生可以更好地理解BIM技术在实际项目中的应用过程和效果。例如，可以选择一个实际的建筑项目，从项目策划、设计、施工到运维的全过程，进行详细的BIM应用分析和操作实践。通过案例教学，学生可以更直观地了解BIM技术的实际应用价值，增强学习的兴趣和动力。
4.2. BIM技术项目实践
4.2.1. 项目背景与需求分析
在项目实践中，首先要进行项目背景和需求分析。这包括对项目的基本情况、建设目标、技术要求、施工条件等进行全面了解和分析。通过对项目背景和需求的深入理解，可以为BIM技术的应用制定科学合理的方案，确保BIM技术在项目中的有效应用。
4.2.2. BIM技术应用方案制定
根据项目背景和需求，制定详细的BIM技术应用方案。这包括确定BIM应用的具体目标和范围，如三维建模、参数化设计、施工模拟、进度管理、成本控制等。同时，还要确定BIM应用的具体步骤和方法，如建立BIM模型、进行模型优化、开展协同工作、进行冲突检测等。通过科学合理的BIM技术应用方案，可以有效提升项目的管理水平和施工效率。
4.2.3. BIM模型建立与优化
在项目实践中，BIM模型的建立与优化是BIM技术应用的核心环节。这包括对项目的各类信息进行全面采集和整理，如建筑设计图纸、施工方案、材料清单等[19]。通过BIM软件，建立项目的三维模型，并进行参数化设计和优化，确保模型的准确性和实用性。此外，通过BIM模型进行施工模拟和冲突检测，提前发现和解决施工中的潜在问题，提高施工质量和效率。
4.2.4. BIM技术的协同工作与信息管理
在项目实践中，BIM技术的协同工作与信息管理是确保项目顺利进行的重要手段。通过BIM平台，各专业团队可以进行实时协同工作，共享项目数据和信息，确保各环节的协调统一。同时，通过BIM平台进行信息管理，可以实现项目数据的集中管理和高效利用，提升项目的管理水平和施工效率。
4.2.5. BIM技术的效果评估与改进
在项目实践的各个阶段，应进行BIM技术的效果评估和改进。这包括对BIM技术应用的实际效果进行评估，如施工进度、成本控制、质量管理等方面的效果。通过效果评估，发现BIM技术应用中的不足之处，并及时进行改进和优化，确保BIM技术在项目中的有效应用。
4.3. 产教融合实践案例分析
4.3.1. BIM技术在深基坑工程中的应用
为了更好地理解BIM技术在项目实践中的应用价值，本文依托基坑工程实际项目进行产教融合下的本科生BIM实践教学案例。BIM技术的应用贯穿了整个施工过程，体现了其在施工方案优化、成本管理、质量管理等方面的重要价值。主要工作如下。
(1) 施工方案优化是BIM技术应用的重要环节。学生利用BIM技术对施工方案进行优化模拟，通过在Revit软件中建模并进行施工模拟来预测可能出现的问题，并提出解决方案。图1为某深基坑Revit建模模型。
Figure 1. Revit modeling model of deep foundation pit under different construction stages
图1. 不同工况下的深基坑Revit建模模型
(2) 结构方案风险评估是BIM技术的重要用途，学生利用BIM技术对结构方案进行风险评估。通过数值分析建模软件对深基坑支护结构进行内力、变形分析，通过数值分析结果对支护结构体系进行风险评估，提出优化意见[20]，向企业工程专家进行学习并进行优化方案探讨，确保基坑支护结构的工程安全。图2为某深基坑FLAC建模模型及计算分析结果。
Figure 2. Numerical calculation model and results of deep foundation pit
图2. 深基坑数值计算模型与计算结果
(3) 成本管理是项目管理的重要组成部分[21]，学生使用BIM技术进行成本管理，学生通过广联达软件建立BIM模型，将施工成本与BIM模型关联，实现对材料、设备、人工等成本的精细化管理，提高了成本控制的精度和效率。对施工过程中的每一个环节进行质量控制，利用BIM的可视化和信息集成优势，发现并纠正施工中的质量问题，确保施工质量符合设计要求。图3为深基坑清单算量模型。
Figure 3. Bill of quantities calculation model of deep foundation pit
图3. 深基坑清单算量模型
4.3.2. 产教融合的实践成效
通过产教融合，学生的专业能力得到了显著提升。首先，他们借助实际工程项目，将课堂所学的理论知识应用到实际操作中，增强了解决实际问题的能力。其次，在项目中与企业工程专家的互动，使他们了解了行业最新的技术和管理方法，拓宽了视野。最后，通过团队合作和项目管理，学生的沟通和组织协调能力也得到了提升。
通过BIM技术在这些大型深基坑工程的全程应用，不仅提高了工程质量和效率，还为学生提供了宝贵的实践平台。项目的顺利完成，也部分得益于学生在指导老师、产业教授、企业专家的支持下，综合运用BIM技术进行全方位管理。参与项目的学生顺利完成了校级(校企合作)和国家级两项大学生创新创业项目结题工作。产教融合模式极大地提升了学生的专业素养和实践能力，为他们的未来职业发展打下了坚实基础。
5. 结语
通过产教融合模式的BIM技术课堂教学与项目实践，可以有效提升学生的实际操作能力和综合素质，为工程建设培养高素质的人才。同时，校企合作的深化也有助于教学资源的优化配置，推动教育质量的持续提升。这样的方式将确保学生掌握最新的知识和实践经验，未来，我们将进一步探索产教融合的新模式，推动BIM技术教学的不断创新和发展。
基金项目
中国交通教育研究会2022~2024年度教育科学研究课题(项目编号：JT2022YB205)、南通大学教改课题(项目编号：2022B16)资助。