BIM技術(shù)在房屋建筑與裝飾工程計量與計價課程的混合式教學(xué)應(yīng)用

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，包頭 014109)

1 引言

BIM(建筑信息模型)作為建筑行業(yè)中的一種先進技術(shù)，已經(jīng)得到了越來越多企業(yè)的認可，隨著BIM技術(shù)的不斷深入應(yīng)用，建筑行業(yè)的信息化時代已經(jīng)來臨了[1-2]。面對著行業(yè)信息技術(shù)革命性的改革，教育信息技術(shù)也在緊隨其后不斷地發(fā)展，近年來，在相關(guān)政策的推動下，高職教育正在進行著慕課、微課、翻轉(zhuǎn)課堂、云課堂、雨課堂、移動課堂等一系列的信息化教學(xué)改革[1]。建筑行業(yè)信息化給建筑類課程信息化改革帶來了新的契機。

房屋建筑與裝飾工程計量與計價課程是工程造價專業(yè)的主干核心課程，其涵蓋的知識面廣，內(nèi)容繁雜，不僅要求學(xué)生對構(gòu)造、材料等基礎(chǔ)知識熟練掌握，還要求對施工工藝、施工技術(shù)有較深入的認識和理解。該課程在長期的課堂教學(xué)中，由于學(xué)生工程實踐經(jīng)驗不足，加上傳統(tǒng)教學(xué)方法的弊端，往往造成理論與實踐脫節(jié)，教學(xué)效果不佳，學(xué)生畢業(yè)后很難直接上手完成建筑與裝飾工程概預(yù)算，因此，課程教學(xué)改革迫在眉睫。筆者認為，BIM技術(shù)的出現(xiàn)與當前信息化教學(xué)模式改革不謀而合，可以利用BIM技術(shù)所形成的可視化、虛擬化、精確化的信息資源再結(jié)合多種信息化的教學(xué)方法，探索出一條基于BIM技術(shù)的多種信息化教學(xué)方式相結(jié)合，適應(yīng)房屋建筑與裝飾工程計量與計價課程的混合式教學(xué)改革新道路[3]。

2 房屋建筑與裝飾工程計量與計價課程中BIM資源建設(shè)

根據(jù)BIM的技術(shù)特點，我們可以總結(jié)出房屋建筑與裝飾工程計量與計價課程設(shè)計的幾點要求和條件：案例可以是真實、復(fù)雜的現(xiàn)實問題；要由信息技術(shù)所創(chuàng)建；要有豐富的學(xué)習(xí)資源；要圍繞BIM技術(shù)進行教與學(xué)；要求教師轉(zhuǎn)換角色；要有多元化的考核、評價等[4]。那么，如何建設(shè)BIM課程資源，使之應(yīng)用到教學(xué)實踐中，滿足這些要求和條件，達到教學(xué)效果，實現(xiàn)教學(xué)目標，是混合式教學(xué)方法能否成功應(yīng)用到課堂教學(xué)的關(guān)鍵[5-6]。

2.1 構(gòu)建BIM模型數(shù)據(jù)庫

近年來，受高職學(xué)生素質(zhì)整體下降，基礎(chǔ)知識不牢，識圖讀圖能力差，空間想象能力不強等影響，部分學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)興趣下降。BIM技術(shù)的出現(xiàn)，為解決了這一教學(xué)難題提供了新思路，通過構(gòu)建BIM模型族的方式，建立一些典型的建筑、結(jié)構(gòu)以及復(fù)雜節(jié)點構(gòu)造的模型庫，這個模型庫可以供課堂引用，并可以根據(jù)課程知識的側(cè)重點不同添加新的信息[7]。例如，我們可以通過BIM技術(shù)構(gòu)建不同類型的三維樓梯模型，并可以從任意角度三維地展現(xiàn)，還可以從任意角度剖切，從而使學(xué)生能夠快速地理解不同樓梯的構(gòu)造、算量規(guī)則，準確算量。還可以在這些模型上添加屬性、市場價、生產(chǎn)廠商等信息，直接將三維構(gòu)件模型作為課程實例，通過修改模型參數(shù)，實時指導(dǎo)學(xué)生計量與計價。

2.2 構(gòu)建真實復(fù)雜工程的BIM模型

對于房屋建筑與裝飾工程計量與計價課程教學(xué)，筆者認為最理想的教學(xué)效果是將真實復(fù)雜的建設(shè)項目作為案例引入課堂，與實際接軌[8]。過去要將如此復(fù)雜的建設(shè)項目引入課堂幾乎是不可能的，然而，BIM技術(shù)的出現(xiàn)為解決此問題提供了可能性。通過校企合作的方式與企業(yè)BIM中心對接，合作共建不同結(jié)構(gòu)形式的典型工程BIM模型，將這些模型作為課程資源融入到課程教學(xué)中。例如，在講授構(gòu)造柱的工程量計算時，直接將案例模型構(gòu)造柱部分三維展現(xiàn)給學(xué)生，使學(xué)生快速理解不同的構(gòu)造柱類型，直接用實際工程來講授構(gòu)造柱的算量過程。突破了傳統(tǒng)的教學(xué)依賴于教材或參考書上的簡單二維圖紙算量模式，更貼近于實際工程，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

2.3 構(gòu)建基于BIM的VR施工模型

房屋建筑與裝飾工程計量與計價課程綜合性較強，目前的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生不僅僅受識圖、施工工藝等基礎(chǔ)知識薄弱的限制，更主要的問題是工程實踐經(jīng)驗不足，很多高校也認識到這一點，大多通過實踐教學(xué)環(huán)節(jié)(如實驗、實習(xí)、設(shè)計等)來提高學(xué)生的實踐能力，但受校外工程現(xiàn)場實習(xí)存在重大安全隱患，企業(yè)不愿意接受大規(guī)模實習(xí)，且各工程的規(guī)模、進度、管理模式不一，校內(nèi)實踐教學(xué)條件有限等因素的影響，學(xué)生無法完成工程各階段全過程的實習(xí)，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)效果不理想。BIM技術(shù)的到來，給學(xué)生的施工生產(chǎn)實習(xí)開拓了一條新的思路，借助BIM平臺(如葛蘭岱爾)，利用BIM技術(shù)的模擬性、可視化再現(xiàn)不同類型工程建設(shè)項目的實現(xiàn)過程[9]。錄制復(fù)雜工程施工現(xiàn)場或分項工程的施工流程的VR視頻，這些視頻可以作為課程線上資源，利用信息化的教學(xué)手段實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂。

3 BIM技術(shù)在房屋建筑與裝飾工程計量與計價課程混合式教學(xué)設(shè)計

混合式教學(xué)模式是將傳統(tǒng)教學(xué)方式的優(yōu)勢和基于BIM技術(shù)的信息化教學(xué)方法有機地結(jié)合起來，既要發(fā)揮教師在教學(xué)過程中的主導(dǎo)作用，又要將行業(yè)前沿科技引入到教學(xué)過程中，調(diào)動學(xué)生的積極性、主動性和創(chuàng)造性。混合式教學(xué)模式將課程教學(xué)大致分為三段，即課前準備階段、課堂互動階段、課后提升階段[10](圖1)。

圖1 房屋建筑與裝飾工程計量與計價課程混合式教學(xué)設(shè)計圖

3.1 課前準備階段

課前準備是完成混合式教學(xué)的基礎(chǔ)，教師要提供足夠的課程信息資源，制定合理的考核方式，來引導(dǎo)學(xué)生進行課前知識的學(xué)習(xí)。由于BIM所包含的信息量較大，信息種類完整、系統(tǒng)，因此，我們可以利用BIM技術(shù)來呈現(xiàn)整個建設(shè)項目，也可以呈現(xiàn)某個構(gòu)件；既可以呈現(xiàn)三維動態(tài)視頻、動畫，又可呈現(xiàn)二維識圖及各種靜態(tài)圖形圖像、文本等。

根據(jù)我們所建立的BIM模型資源，以BIM為載體，以其相關(guān)軟件為工具，制作課程相關(guān)知識點的視頻、動畫、圖片、文字等微課、慕課資源，在課程教學(xué)的不同階段，利用云課堂(如建筑云課)、雨課堂等信息化教學(xué)方式上傳這些資源，課前將相關(guān)知識點用云端推送給學(xué)生，學(xué)生登錄云平臺后可以查閱資料，教師可以隨時關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，從而達到課前對課程知識的初步認識，為課堂教學(xué)活動的開展奠定知識和技能基礎(chǔ)。例如，在講授地基處理及基坑支護工程中地下連續(xù)墻工程計算規(guī)則時，同學(xué)對地下連續(xù)墻的施工工藝、施工過程不熟悉，導(dǎo)致在講解地下連續(xù)墻的計算規(guī)則時學(xué)生無法理解，那么，可以利用BIM施工模擬、虛擬漫游制作地下連續(xù)墻的施工小視頻，課前線上推送給學(xué)生，讓學(xué)生課前就可以對地下連續(xù)墻的施工有所了解，這樣在講解該項工程的計量與計價時就會比較容易理解[11-13]。

3.2 課堂互動階段

課堂互動教學(xué)是混合式教學(xué)模式的核心，混合式教學(xué)模式的課堂教學(xué)環(huán)節(jié)要“以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為中心”，房屋建筑與裝飾工程計量與計價課程中主要應(yīng)用任務(wù)驅(qū)動、理實一體化教學(xué)法，學(xué)生圍繞真實工程項目造價任務(wù)的完成過程來實現(xiàn)教學(xué)目標。具體包括“情境引入—知識學(xué)習(xí)—互動學(xué)習(xí)—總結(jié)評價”等四個主要教學(xué)活動和教學(xué)環(huán)節(jié)。

(1)情境引入

在房屋建筑與裝飾工程計量與計價課堂教學(xué)內(nèi)容引入時，教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容在收集或自己創(chuàng)建的BIM造價信息模型庫中選擇合適的教學(xué)載體，通過BIM工具軟件，三維展現(xiàn)一個建設(shè)項目、某一節(jié)點構(gòu)造或某一構(gòu)件，甚至施工流程、材料特性等，給學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個真實的學(xué)習(xí)情境，啟發(fā)學(xué)生獲取新知的聯(lián)想。

(2)知識學(xué)習(xí)

混合式教學(xué)模式雖然在課前進行了一系列的線上知識儲備，但是課堂上教師的主導(dǎo)地位不容忽視，教師通過情境的引入，講解對應(yīng)分部分項工程或構(gòu)件的計算規(guī)則等知識點和技能點，同時利用BIM模型資源作為實例輔助學(xué)生對計算規(guī)則的理解，更能夠直觀地展示節(jié)點構(gòu)造及扣減關(guān)系，讓學(xué)生真實地掌握各分部分項工程量的計算。

(3)互動學(xué)習(xí)

混合式教學(xué)模式的課堂教學(xué)要體現(xiàn)雙向互動教學(xué)，傳統(tǒng)的教學(xué)模式主要以教師為主體，而基于BIM技術(shù)的混合式教學(xué)模式的目標是通過教師的引導(dǎo)使學(xué)生跟隨學(xué)習(xí)，到學(xué)生為主體的過程，學(xué)生獲得新知后，教師可以創(chuàng)設(shè)真實復(fù)雜工程的任務(wù)給學(xué)生。基于BIM技術(shù)的房屋建筑與裝飾工程計量與計價課程可以創(chuàng)設(shè)不同結(jié)構(gòu)類型的真實項目為任務(wù)，以BIM模型和二維圖紙為載體，通過線上考核系統(tǒng)(如廣聯(lián)達測評考試系統(tǒng))推送相關(guān)問題。學(xué)生以小組的形式分組討論，組內(nèi)成員分解任務(wù)，規(guī)定時間內(nèi)線下完成對應(yīng)構(gòu)件的計量工作，通過考核系統(tǒng)上傳答案，查看成績。相比傳統(tǒng)任務(wù)中，受復(fù)雜工程識圖時間的限制，往往任務(wù)都是相對較簡單的工程，導(dǎo)致學(xué)生畢業(yè)后無法直接勝任實際工作，而通過BIM技術(shù)以建筑模型作為任務(wù)，再結(jié)合二維圖紙，既可以提高讀圖的速度，又能夠提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效地提高了課堂效率，與企業(yè)需求對接，解決了很多傳統(tǒng)教學(xué)難點。

(4)總結(jié)評價

任務(wù)完成后，教師通過考核系統(tǒng)查看學(xué)生任務(wù)完成情況，成績分布情況，對結(jié)果進行對比分析，發(fā)現(xiàn)任務(wù)實施中的錯誤和典型問題，與學(xué)生互動討論解決問題。綜合評價各組任務(wù)完成情況、理論與實踐知識的掌握情況，為課后分層次提升的任務(wù)安排提供依據(jù)[14-15]。

3.3 課后提升階段

課后根據(jù)學(xué)生對知識掌握程度的不同，分層次安排學(xué)生利用云課堂輔助復(fù)習(xí)課上相關(guān)知識點，應(yīng)用考核系統(tǒng)下發(fā)課后作業(yè)及實戰(zhàn)任務(wù)，對于BIM軟件掌握較好的同學(xué)，可以安排BIM算量，通過將BIM模型流轉(zhuǎn)到算量軟件完成計量與計價任務(wù)，既節(jié)省了建模的時間，又實現(xiàn)了在有限的時間內(nèi)培養(yǎng)學(xué)生BIM應(yīng)用能力及實戰(zhàn)項目的計量與計價能力。

4 結(jié)語

基于BIM的房屋建筑與裝飾工程計量與計價課程混合式教學(xué)模式，充分利用BIM建筑信息化的特點，將真實復(fù)雜的建設(shè)項目作為情境引入課堂，并與信息化的教學(xué)手段相結(jié)合，利用BIM所包含豐富的學(xué)習(xí)資源，通過在BIM平臺上創(chuàng)建學(xué)習(xí)共同體，使得學(xué)生能夠充分利用線上線下BIM資源，通過協(xié)商探討不斷提出問題，解決問題；通過對該課程的混合式教學(xué)模式改革，促進了教師角色轉(zhuǎn)變，更能夠真實、全面地評價學(xué)生，較好地解決了理論與實踐脫節(jié)的問題。