基于BIM成果的臨場式教學(xué)改革研究

岳巍

摘? 要 全面提高建筑業(yè)信息化水平，是一項(xiàng)充滿不確定性和極具探索空間的系統(tǒng)工程，為職業(yè)教育教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式開辟了廣闊空間。BIM技術(shù)既是教學(xué)成果，又是教學(xué)手段，通過設(shè)定項(xiàng)目目標(biāo)，借助VE項(xiàng)目分析、VR學(xué)習(xí)體驗(yàn)與VR項(xiàng)目匯報(bào)，基本形成OBE教育模式的雛形，豐富了臨場式教學(xué)模式，為破解課程教學(xué)中存在的一些難題提供了借鑒。

關(guān)鍵詞 BIM技術(shù);臨場式教學(xué)改革;室內(nèi)燈光設(shè)計(jì);VR

中圖分類號(hào)：G712? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2019）04-0092-03

Abstract To comprehensively improve the informationization levelof the construction industry is a systematic project full of uncertainty and great exploration space， which opens up a broad space for the teaching content and teaching mode of vocational education. BIM technology is not only a teaching achievement but also a teaching method. By setting project objectives， using VE project analysis， VR learning experience and VR project reporting， the formation of the OBE education model has been basically formed， enriching the on-the-spot teaching mode and providing a reference for solving someproblems in vocational education.

Key words BIM technology; teaching reform in field; interior ligh-ting design; VR

1 前言

《2016—2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》指出，發(fā)展目標(biāo)是要在“十三五”時(shí)期全面提高建筑業(yè)信息化水平，著力增強(qiáng)BIM、大數(shù)據(jù)、智能化、移動(dòng)通信、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)集成應(yīng)用能力。在建筑業(yè)信息化進(jìn)程中，人才是第一資源。隨著BIM技術(shù)革命裹挾著大數(shù)據(jù)、人工智能、VR等一系列新技術(shù)呼嘯而來，BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)逐漸被越來越多的人認(rèn)可，對(duì)于BIM技術(shù)人才的需求呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。BIM技術(shù)既成為職業(yè)院校教學(xué)的目標(biāo)，又成為一種教學(xué)手段而不斷地被挖掘。

2 教學(xué)改革背景：BIM時(shí)代的啟示與探索

黨的十九大報(bào)告指出，要推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合。伴隨著國家經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，傳統(tǒng)行業(yè)正在發(fā)生日新月異的變化，建筑業(yè)自然也包含在內(nèi)，與信息化的結(jié)合是必然結(jié)果。高等職業(yè)教育長期以來就是以專業(yè)對(duì)接行業(yè)，人才的培養(yǎng)方式和培養(yǎng)目標(biāo)也緊緊圍繞行業(yè)的發(fā)展需求。在全面提高建筑業(yè)信息化水平的進(jìn)程中，BIM技術(shù)是無法繞開的一個(gè)內(nèi)容，將BIM技術(shù)應(yīng)用作為高等職業(yè)教育的基礎(chǔ)課程也是必然需求。

在信息化時(shí)代，高職學(xué)生不僅需要掌握信息化基礎(chǔ)理論和運(yùn)用能力，還應(yīng)該深入學(xué)習(xí)信息化軟件操作能力和融合能力。在信息化時(shí)代，學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)思維也在發(fā)生改變，主動(dòng)或被動(dòng)地在推動(dòng)課程教學(xué)手段的不斷創(chuàng)新且越來越深入地對(duì)接生產(chǎn)。深入挖掘信息化在課程改革中的著力點(diǎn)，不斷改革教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式，以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)課程與信息化的深度融合，成為課程改革的基本方向。

3 臨場式教學(xué)改革的基本思路

BIM的英文全稱是Building Information Modeling，國內(nèi)較為一致的中文翻譯為建筑信息模型?？梢暬?、模擬性、可出圖、參數(shù)化等是BIM技術(shù)的基本特征。臨場式教學(xué)即將課程內(nèi)容項(xiàng)目化，把BIM技術(shù)中的VE（IES ）和VR（Virtual Reality）運(yùn)用到教學(xué)內(nèi)容中，作為一種教學(xué)手段去完成項(xiàng)目，再通過VR進(jìn)行項(xiàng)目匯報(bào)（考核）。臨場式教學(xué)通過最終成果為基礎(chǔ)的反向設(shè)計(jì)，把課程和教學(xué)聚焦在整個(gè)學(xué)習(xí)成果中，在某種意義上是OBE教育模式的一種體現(xiàn)。美國學(xué)者斯派帝在《基于產(chǎn)出的教育模式：爭議與答案》一書中把OBE教育模式定義為“清晰地聚焦和組織教育系統(tǒng)，使之圍繞確保學(xué)生獲得在未來生活中獲得實(shí)質(zhì)性成功的經(jīng)驗(yàn)”。按照這個(gè)邏輯，學(xué)生自學(xué)習(xí)開始便知道學(xué)習(xí)后所能夠?qū)崿F(xiàn)的預(yù)期或得到的結(jié)果，學(xué)習(xí)的成果是學(xué)生通過使用這些知道的、學(xué)到的知識(shí)或者技能確實(shí)能夠干什么[1]。

1）基于學(xué)情分析。以建筑室內(nèi)設(shè)計(jì)（中澳聯(lián)合培養(yǎng)）專業(yè)學(xué)生為例，他們具備一定的識(shí)圖制圖能力、收集資料能力和審美水平，但是理論基礎(chǔ)不扎實(shí)，不具備建模能力，學(xué)習(xí)動(dòng)力不強(qiáng)，知識(shí)篩選及整合能力較弱。

2）兌現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。以室內(nèi)燈光設(shè)計(jì)課程為例，教學(xué)目標(biāo)是：加強(qiáng)學(xué)生對(duì)燈光設(shè)計(jì)理論知識(shí)的理解;依托信息化手段，提高學(xué)生燈光設(shè)計(jì)能力，增強(qiáng)學(xué)生燈光設(shè)計(jì)的實(shí)踐操作技能;培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，提高溝通交流能力，加深學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)行業(yè)的了解，掌握行業(yè)風(fēng)向標(biāo)。

為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，確保課程內(nèi)容不走樣，明確課程改革思路的同時(shí)，必須制定系統(tǒng)的課程教案、科學(xué)的任務(wù)目標(biāo)書、清晰的課程進(jìn)度表。

4 臨場式教學(xué)改革的主要內(nèi)容

以室內(nèi)燈光設(shè)計(jì)課程為例，燈光照明設(shè)計(jì)是室內(nèi)設(shè)計(jì)的重要組成，該門課程也被明確為該項(xiàng)目的核心課程，具有理論性高、實(shí)操性強(qiáng)的特點(diǎn)。在教學(xué)中，采用課堂教學(xué)、小組研討和實(shí)訓(xùn)教學(xué)相結(jié)合的方法，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)燈光種類、布局、照度、色彩等理論知識(shí)的理解，通過VE項(xiàng)目分析和VR教學(xué)體驗(yàn)，讓知識(shí)可感知、可觸摸、可量化，增強(qiáng)教學(xué)效果。

課前準(zhǔn)備? 做好前期準(zhǔn)備，將信息化、規(guī)范化融合到每項(xiàng)工作，主要包括：制作并發(fā)布課程任務(wù)書;搜集行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)規(guī)范、技術(shù)資料等;師生共建項(xiàng)目模型。在課堂中，壓縮灌輸式講授的比重，提高對(duì)VE和VR的運(yùn)用和實(shí)際操作比例，以提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

VE項(xiàng)目分析

1）創(chuàng)建模型。建模的過程既是對(duì)軟件應(yīng)用能力的鍛煉，又是對(duì)相關(guān)知識(shí)學(xué)習(xí)平臺(tái)的搭建。有兩種方法可以實(shí)現(xiàn)。方法一：利用IES 的手動(dòng)建模能力，建立三維物理模型。IES 作為建筑性能分析的專業(yè)軟件，本身具有建立模型的功能。手動(dòng)建模技術(shù)被廣泛應(yīng)用到規(guī)整型、樓層可復(fù)制的一般建筑，但在異形建筑中的應(yīng)用成本極高，且難度較大。方法二：從AutoCAD中讀入DXF格式的平面圖，自動(dòng)生成三維模型。AutoCAD是在建筑信息化領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用的基本制圖軟件之一，彌補(bǔ)了IES 在異形建筑建模中適用的不足。通過將建筑的CAD平面圖導(dǎo)入IES 中，利用IES 特有的模型生成路徑，可快捷實(shí)現(xiàn)異形建筑建模。

2）日照模擬。完成建筑模型后，在IES 軟件中選定建筑模型的地理位置及建筑朝向，利用軟件通過數(shù)據(jù)庫分析特定時(shí)間段內(nèi)目標(biāo)地理位置的均光照數(shù)據(jù)，模擬出建筑模型日照變化軌跡，以用來分析建筑全年任意時(shí)刻的日照狀況，將建筑內(nèi)外的日照效果同時(shí)表現(xiàn)出來。

3）采光分析。在LightPro軟件中，通過素材庫選擇不同照度、不同型號(hào)的燈光，布置照明位置。照明位置布置完成后，在FlucsPro軟件中定量展示照度、光通量、日光因數(shù)等，模擬室內(nèi)光照效果，讓理論知識(shí)更直觀地呈現(xiàn)出來。

4）能耗模擬。完成建模后，根據(jù)項(xiàng)目需求，設(shè)定人員活動(dòng)情況、水電使用情況、建筑材料配備情況、圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)等，結(jié)合氣象參數(shù)等因素，生成共用化數(shù)據(jù)包。根據(jù)數(shù)據(jù)包，借助IES 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)定，進(jìn)行動(dòng)態(tài)負(fù)荷模擬、CIBSE負(fù)荷計(jì)算、ASHRAE負(fù)荷計(jì)算，讓軟件來匯報(bào)動(dòng)態(tài)負(fù)荷、設(shè)計(jì)負(fù)荷、能耗水平、舒適指示、通風(fēng)換氣、二氧化碳排放等內(nèi)容。

VR教學(xué)體驗(yàn)? 學(xué)生拿到任務(wù)書后，將項(xiàng)目的CAD圖紙導(dǎo)入Revit中進(jìn)行建模，細(xì)化模型內(nèi)部，完善家具、軟裝等細(xì)節(jié)。準(zhǔn)備到位后，在細(xì)化好的模型中布置燈光，根據(jù)前期所講的理論知識(shí)，合理選擇燈光的種類、風(fēng)格、數(shù)量及擺放位置等。將完成燈光設(shè)計(jì)后的模型導(dǎo)入VR，學(xué)生借助VR技術(shù)實(shí)際體驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)效果，找到優(yōu)化提升的空間。同時(shí)，教師借助VR軟件進(jìn)行實(shí)例分析、講解。完成以上教學(xué)內(nèi)容后，還可以在課后利用QQ、微信等社交軟件進(jìn)行討論，借助VR帶領(lǐng)學(xué)生參觀優(yōu)秀樣板間設(shè)計(jì)案例，進(jìn)行課后提升。

優(yōu)化考核方式? 對(duì)傳統(tǒng)的知識(shí)考試進(jìn)行升級(jí)優(yōu)化，考核內(nèi)容分考試、階段性考核和項(xiàng)目匯報(bào)，其中考試占比30%，階段性考核占比30%，項(xiàng)目匯報(bào)占比40%。

OBE教育模式還強(qiáng)調(diào)學(xué)生的個(gè)性化評(píng)價(jià)，即根據(jù)學(xué)生個(gè)體之間的差異，制定相應(yīng)的評(píng)定等級(jí)和培養(yǎng)方式，能夠及時(shí)對(duì)教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行修正。從這個(gè)理念出發(fā)，將考核分為三個(gè)部分。

1）考試的內(nèi)容側(cè)重于基礎(chǔ)理論知識(shí)和行業(yè)前沿知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注最新技術(shù)成果和行業(yè)動(dòng)向，確保學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備扎實(shí)到位。

2）將日常練習(xí)納入考核，逐一匯報(bào)成果并評(píng)價(jià)定檔。將課堂項(xiàng)目訓(xùn)練和考勤作為平時(shí)考核的構(gòu)成內(nèi)容，提高學(xué)生日常學(xué)習(xí)動(dòng)力。

3）以項(xiàng)目成果為學(xué)期考核內(nèi)容，教師借助VR進(jìn)入學(xué)生設(shè)計(jì)的模擬場景，進(jìn)行整體評(píng)價(jià)，直接對(duì)標(biāo)教學(xué)目標(biāo)。項(xiàng)目匯報(bào)占比最高，確保學(xué)生能夠通過該門課程的學(xué)習(xí)，掌握一定的建模能力、知識(shí)應(yīng)用與整合能力，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

教學(xué)成果延伸? 臨場式教學(xué)的核心是將課程內(nèi)容項(xiàng)目化，把VE和VR運(yùn)用到教學(xué)內(nèi)容中去完成項(xiàng)目。階段性的教學(xué)任務(wù)成果不止理論學(xué)習(xí)，還是一個(gè)完成的項(xiàng)目成果。根據(jù)職業(yè)教育培養(yǎng)方式方法創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)“學(xué)”“練”“賽”“考”相結(jié)合，以賽促學(xué)。當(dāng)前，該門課程改革成果已多次參加VR比賽，在全國及省級(jí)比賽中獲得優(yōu)異成績。

5 臨場式教學(xué)改革的效果評(píng)估

黨的十九大提出“辦好人民滿意的教育”新目標(biāo)。2017年1月，國務(wù)院印發(fā)的《國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》明確指出，“加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育”“把適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展作為評(píng)價(jià)教育質(zhì)量的根本標(biāo)準(zhǔn)”“改進(jìn)高校人才培養(yǎng)質(zhì)量評(píng)價(jià)，構(gòu)建科學(xué)的職業(yè)教育評(píng)價(jià)制度”。我國高等職業(yè)教育有著較為曲折的發(fā)展過程，但發(fā)展速度和取得的成績有目共睹，肩負(fù)著傳承技術(shù)技能、培養(yǎng)“大國工匠”的重要職責(zé)[2]。

類似的探究式教學(xué)模式創(chuàng)新，提到其有助于學(xué)生獲取“非確定性知識(shí)”。這種學(xué)習(xí)模式能夠改變短促單一的、以教師為中心的教學(xué)方法，它強(qiáng)調(diào)長期的、跨學(xué)科的教學(xué)，并結(jié)合現(xiàn)實(shí)問題與實(shí)踐[3]。基于BIM成果的臨場式教學(xué)改革，以傳承技術(shù)技能、培養(yǎng)“大國工匠”為職責(zé)，同樣著眼于跨學(xué)科的理論與實(shí)踐相結(jié)合，著眼于應(yīng)用技術(shù)，著眼于非確定性的知識(shí)和問題，力圖加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育。為確保改革是有效的、科學(xué)的，對(duì)于該項(xiàng)改革內(nèi)容進(jìn)行面向相關(guān)學(xué)生的問卷調(diào)查，學(xué)生滿意率達(dá)96%。

6 結(jié)語

信息化深入融合傳統(tǒng)課程教學(xué)還有很大的發(fā)展空間，室內(nèi)燈光設(shè)計(jì)課程作為一個(gè)示范，提供了可供參考、復(fù)制的經(jīng)驗(yàn)。學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)思維發(fā)生一定改變，倒逼課程教學(xué)手段的不斷創(chuàng)新，在教師的引導(dǎo)下也能夠越來越深入地對(duì)接生產(chǎn)。當(dāng)然，基于BIM成果的臨場式教學(xué)改革還只是圍繞燈光設(shè)計(jì)課程進(jìn)行的微觀探索，還需要進(jìn)一步圍繞“辦好人民滿意的教育”的新目標(biāo)不斷改革，培養(yǎng)更多高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

參考文獻(xiàn)

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[2]李永健，李夢(mèng)玲，黃東顯.“人民滿意”的高職教育辦學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系詮釋與構(gòu)建[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2018（13）：77-83.

[3]胡文龍.基于CDIO的工科探究式教學(xué)改革研究[J].高等工程教育研究，2014（1）：163-168.