产教融合背景下基于BIM、GIS、物联网等新技术的水利水电工程智能管理专业实践教学体系构建研究

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摘要：《国家职业教育改革实施方案》明确职业教育发展之路：产教融合校企“双元”育人。国家“十四五”数字经济发展规划、水利部数字孪生流域建设工作的推进。随着BIM、GIS、物联网等新技术的兴起，水利行业产业升级正在加速进行中，如何更好地对接产业升级，执行职业教育产教融合的政策，本文尝试构建水利水电工程智能管理专业实践教学体系，以期为类似专业提供一种思路。

关键词：产教融合、BIM技术、VR、AR、GIS、物联网、水利水电工程智能管理专业、实践教学体系

一、研究背景

2019年2月13日国务院印发《国家职业教育改革实施方案》职教20条，明确了提出将促进产教融合校企“双元”育人，多措并举打造“双师型”教师队伍。【1】

2021年12月12日国务院发布《“十四五”数字经济发展规划》，提出十四五期间重点发展发展数字经济。【2】2021年12月23日水利部召开了推进数字孪生流域建设工作会议。  BIM技术是水利工程数字化的基础。BIM（Building Information Modeling）是一种技术，是一种理念，帮助所有的工程技术人员提供了一种解决问题的思路。随着VR、AR、GIS、物联网技术的兴起与逐渐成熟，水利行业产业升级在即。

二、水利水电工程智能管理专业发展状况

水利水电工程智能管理专业，高职专业，代码450204，原专业名称水利水电工程管理，代码550203，2021年改名。“智能”二字正是专业发展的方向。目前，改名后新的教学标准还在编制阶段。按照原教学标准，水利水电工程智能管理专业是所属专业大类水利工程建设与管理，水利水电工程管理实现智能管理的基础是数字化和网络化。

水利水电工程管理专业培养面向水利管理业的河道水库管养人员、农田灌排工程建设管理维护人员等职业群，能够从事水利水电工程运行管理、水利水电工程安全监测、水利水电工程项目管理等工作的高素质复合型技术技能人才。

按照《建设工程项目管理规范 GBT 50326-2017》中建设工程项目和建设工程项目管理的定义，结合水利水电工程基本项目管理程序，我们可以理解水利水电工程项目管理主要包括初步设计至工程验收阶段（即立项至工程保修期结束，项目实施阶段）。因此水利水电工程智能管理专业面向的岗位主要集中在实施阶段（项目管理PM）和运维阶段（设施管理FM）。

BIM技术的成熟发展引领项目管理向全寿命周期项目管理发展，系统性的思维方式逐渐受到越来越多人的重视，标志着工程管理的发展方向必然是全寿命周期的工程项目管理，即工程管理=工程项目管理，水利水电工程项目是工程项目的一类，发展方向必然与工程项目管理一致，即水利水电工程管理=水利水电工程项目管理。这就是说水利水电工程管理除了实施阶段项目管理PM、运维阶段设施管理FM，还要包括决策阶段开发管理DM。

三、BIM技术与水利水电工程智能管理专业课程体系的联系

一）、《建筑信息模型应用统一标准》 GB/T51212-2016对BIM的定义，

1.BIM是一个设施（建设项目）物理和功能特性的数字表达；

2.BIM是一个共享的知识资源，是一个分享有关这个设施的信息，为该设施从建设到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程；

3.在项目的不同阶段，不同利益相关方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业。[11]

通过BIM定义，我们发现BIM贯穿于水利水电工程项目的全生命周期（从有（有建设意图）到无（报废拆除）），项目的不同参与方均需要使用BIM（BIM是一个共享的知识资源），并负责各自部分BIM的建设，协同作业。

二）、根据现行专业国家标准，水利水电工程智能管理专业专业课程主要由专业基础课和专业课两部分组成。

三）、BIM技术与水利水电工程智能管理专业课程体系的联系

BIM技术的本质是全寿命周期工程项目管理技术，使用BIM技术可以得到两个资产，一个数字资产，一个实物资产，数字资产是虚拟的，先得到，可以避免真实损失，大大提高了工程进度、节省了开支。建成后数字资产与其他数字资产通过物联网技术、GIS技术等连入互联网可以实现智慧城市、智慧水利等，大大提高了城市治理水平、水利治理水平等，进而提高整个国家的治理水平。BIM技术最核心技术是三维建模技术，专业基础课是BIM三维模型建立的基础，学不好专业基础课没办法正确表达BIM三维模型，没有三维模型，一切都是空谈。专业课运用三维模型实现智能管理、智慧管理，所以BIM技术是专业课的工具，专业基础课是BIM技术实现的基石。BIM技术并没有改变专业的学科、知识体系，仅仅是改变了我们的思维方式，通过虚拟的三维项目将水利水电工程项目的全寿命周期紧紧的联系在一起，解决了传统设计、施工割裂的问题。

四、水利水电工程智能管理专业实践教学体系现状

目前绝大多数学校水利水电工程智能管理专业按课程设置不同的实训室，各个实训室单独设立，实训内容也毫无关联，不连贯；校内外实训没有联动机制；整个实训一盘散沙。

同类型学校各自为政，在实训建设方面严重缺少合作，存在资源低质重复建设的问题。

五、基于“互联网+”、BIM技术和产教融合的新教学实践体系构建

1、专业实践教学划分为专业基础课实训、专业课实训、综合实训三部分

1、以项目为载体，虚实结合，将各个实训环节联通

为了节省开发数字资源的时间和成本，以使用了BIM技术的在建水利工程项目和已建成水利工程项目等典型工程项目（经过整合、加密处理）为载体，构建水利水电工程智能管理专业实训平台。

（1）建立BIM三维模型资源库

首先，使用BIM建模技术建立工程项目三维模型（可以通过在建项目和已建项目获取，不足的自行建设，水利部数字流域建设项目中有海量数字水利工程项目，可以考虑引入），这些三维模型应包括实训基地、实训场等（含校内和校外），应包括水利工程所有类型，枢纽工程、引水工程、河道工程等，至于采用Bentley、Revit还是采取其他平台软件不必计较。三维模型的建立可以由点及线及面逐步开展，可以从常用的水利工程开始，设置一个建设周期，不宜过长。

（2）利用已建BIM项目资源、开展专业基础课程专项训练，培养学生BIM建模能力

结合已建BIM模型在专业基础课水利工程建筑材料、水利工程测量（无人机、北斗技术）、水利工程制图、工程力学与结构、工程地质与土力学、工程水文学与水力计算、水工建筑物中，开展专项训练，使学生系统掌握基本知识和技能，初步具备BIM建模的能力。

（3）利用BIM三维模型资源库、项目管理类软件、BIM插件，使用VR、AR技术开展专业课程实训

在BIM平台中利用已建好的BIM三维模型，结合P6等项目管理软件，BIM插件，使用VR、AR技术，开展水利工程施工技术、水利水电工程项目管理、水利工程经济评价、水利水电工程造价、水利工程维修养护、水利工程安全监测等课程实训。

（4）运用GIS、物联网技术等实现虚拟实训基地、实训场、实训室与真实实训基地、实训场、实训室联动，实现实训智能化管理

使用GIS创建学校实训场、实训基地、实训室的地理信息模型，在校内外实训基地、实训场、实训室各个重要节点布置传感器，使用物联网技术，连入实训管理平台，不但可以有效地实施监测、对工程进行智能监测管理，还能同步用于教学，同时也可以实现对实训进行智能化管理。

六、实现新实践教学体系的保障措施

1、建立健全专业建设制度

专业建设是学校发展的基石，专业资金应该由专业建设负责人统筹安排，以确保专业建设资金的使用发挥最大的作用。

专业建设采用项目负责制可以调动专业建设团队的积极性。

2、和水行政主管部门、行业工程类咨询、设计、施工、运行管理等单位合作

依托学院、学校的支持，主动与水行政主管部门对接，在行业主管部门的支持下与行业工程类咨询、设计、施工、运行管理等单位合作，聚焦行业发展动态、紧随行业发展，目前水利部正在进行的数字流域建设项目，应在此处多下功夫。

2、和软件公司合作

基于BIM建模平台类软件有很多应用插件类软件，这些软件公司开发软件是希望客户购买使用的，和学校合作，是推广普及应用的最快方式，目前，国家对产教融合型企业的税收优惠政策业已出台；而对于高校而言实训设施建设可以节省大笔资金，教师培训也能够得到解决，学生也有了实训场所，双方的合作互惠互利，可持续。

3、师资队伍建设

BIM技术融入专业建设的关键的关键是专业带头人，专业带头人应该有行业一线工作经验，同时具备较高的学术素养，对专业发展有一定的前瞻性，专业带头人的学习能力较强。但是不能依赖于专业带头人的自我成长，学校、学院应出台一系列政策予以专业带头人提升的支持。

实现BIM技术进课堂的关键就是教师，本专业的所有任课教师都应该了解、熟悉BIM技术，专业教师（专业基础课、专业核心课）还应该掌握BIM技术在课程中涉及到的具体知识点、技能点，全部依靠教师自学提升，是办不到的，只有依托学校、学院的支持，采用外培、内训的方式逐步解决。

4、教学资源库的建设

实训资源以BIM项目为轴，由专业负责人统筹安排，按照课程开设的顺序，逐步将资源建设完备。

和同类型院校开展合作，可以大大提高资源建设的速度，大家成本共担，成果共享，也提高了资源的使用率。

5、社会培训及服务

由水利水电工程智能管理专业团队负责，改变过去两张皮的做法（教学、科研、社会服务脱离），协调好教学、科研、社会服务之间的关系。

团队建成后相对稳定，可以改变以前专业教师单兵作战的劣势，有利于快速提高教学、科研、社会服务的水平。容易在社会上形成良好的口碑，继续更好地完成类似工作、更多地承揽到类似工作，更快地将成果应用于教学、科研中。

七、结束语

BIM技术应用与普及是行业发展的必然趋势，越早使用越早受益，不但可以提升我们的技术水平，最重要的是可以改变我们的思维方式，注重整体的利益。

数字经济是国家发展的大事所趋，产教融合是职业教育发展的必由之路，紧跟国家发展的步伐，把握水利行业发展的潮流，掌握专业发展的前景，有必要在产教深度融合的背景下，将BIM等新技术深度融合到水利水电工程智能管理专业发展之中。

参考文献：

[1]《国家职业教育改革实施方案》

[2]《“十四五”数字经济发展规划》

[3]李良志.虚拟现实技术及其应用探究[J].中国科技纵横，2019，（3）：30-31

[4]吴海霞.校企共建实训基地，培养BIM工程造价复合型人才[J].现代职业教育，2021（51）：176-177.

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[8]增强现实技术综述   ．万方数据知识服务平台

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[11]《建筑信息模型应用统一标准》 GB/T51212-2016

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[13]杜欢欢，林志豪，张津津.基于BIM技术的实训教学模式和方法研究[J].科技风，2021（17）：65-67.DOI：10.19392/ j.cnki.1671-7 341. 202117028.

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[15]唐栋，蒋中明，李毅，鲍海艳.水利类专业BIM实训教学模式探讨及实践[J].科技风，2020（33）：195-196.DOI：10.19392 /j.cnki.1671- 7341.202033094.

[16]江海丹.基于BIM的《工程项目管理》专业教学实训平台的构建研究[J].现代职业教育，2018（07）：192.

基金项目：2018年湖南省教育厅科研课题《BIM技术融入高职水利工程类专业建设对策研究》，18C1510；

2019年湖南省十三五规划课题（一般资助课题）《湖南水利职业教育产教深度融合校企“双元”育人策略研究》，XJK19BZY024。

作者简介：张静，湖南水利水电职业技术学院，副教授、高级工程师，主要研究方向：职业教育、水利水电工程管理