基于BIM的《建筑工程概預(yù)算》課程實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建與實(shí)踐*

陳棉 陳晶

(河西學(xué)院土木工程學(xué)院，甘肅 張掖 734000)

0 引言

實(shí)踐教學(xué)是鞏固所學(xué)理論知識(shí)的有效途徑，是培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)新型工科技術(shù)人才的重要環(huán)節(jié)，是理論與實(shí)際相結(jié)合、培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)、提高實(shí)際動(dòng)手能力的重要手段?！督ㄖこ谈蓬A(yù)算》課程作為工程管理專業(yè)的核心課程之一[1]，具有綜合性、實(shí)用性、實(shí)踐性、政策性、區(qū)域性強(qiáng)等特點(diǎn)，尤其在培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行投標(biāo)、施工圖預(yù)算過(guò)程中，工程量的計(jì)算與復(fù)核、定額的套用等環(huán)節(jié)只有在實(shí)踐教學(xué)基礎(chǔ)上開(kāi)展，才能確保投標(biāo)報(bào)價(jià)、預(yù)算造價(jià)在合理的范圍之內(nèi)，從而強(qiáng)化理論在實(shí)踐案例中的應(yīng)用效果，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。因此，該課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)十分重要，有必要進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)改革。

1 BIM概述

建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)是一種應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)、建造、管理的數(shù)據(jù)化工具[2]，主要包括建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電(給排水、暖通、消防)、BIM 5D、場(chǎng)地布置等一系列軟件?！督ㄖこ谈蓬A(yù)算》課程中用到的主要軟件有Revit建模軟件，BIM算量軟件(土建、鋼筋)，BIM安裝算量軟件，計(jì)價(jià)軟件，BIM 5D等。例如，通過(guò)Revit建模軟件形成各專業(yè)三維模型進(jìn)行碰撞檢查，有助于找出圖樣設(shè)計(jì)沖突，及時(shí)調(diào)整和修改設(shè)計(jì)，減少實(shí)際施工中的返工，控制工程造價(jià)，保證按期完成工程任務(wù)。

建筑工程概預(yù)算課程知識(shí)量大、實(shí)踐性強(qiáng)，但是課堂教學(xué)時(shí)數(shù)有限，在教學(xué)中融入BIM技術(shù)，可通過(guò)三維模型進(jìn)行直觀、形象的展示與計(jì)算，使課堂不再枯燥乏味，能夠幫助學(xué)生更快地掌握所學(xué)知識(shí)，效果良好。基于此，總結(jié)BIM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)如下[3]：

(1)CAD圖樣三維化，更加立體、直觀。BIM技術(shù)可以將CAD(平面)圖形轉(zhuǎn)化成三維實(shí)體模型，更加可視化。這種可視化是由組件之間的交互、反饋形成的，用于效果圖顯示，并存儲(chǔ)了項(xiàng)目的重要信息。更關(guān)鍵的是，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等各個(gè)階段，各參與方進(jìn)行溝通、討論、決策等都可以在三維可視化模型的環(huán)境下開(kāi)展。

在《建筑工程概預(yù)算》課程教學(xué)中引入BIM技術(shù)，通過(guò)模型構(gòu)建與三維模型展示可以提升學(xué)生的識(shí)圖能力，通過(guò)模型更加直觀地展示輔助理解鋼筋布置、工程量計(jì)算、構(gòu)件劃分等內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)際項(xiàng)目的感知力。

(2)增強(qiáng)模型協(xié)調(diào)性，提高工程量計(jì)算的準(zhǔn)確度。碰撞檢查是目前BIM技術(shù)應(yīng)用的常用功能之一。通過(guò)對(duì)各專業(yè)設(shè)計(jì)圖樣進(jìn)行統(tǒng)一模型的構(gòu)建以及動(dòng)態(tài)和靜態(tài)碰撞檢查，可以發(fā)現(xiàn)各專業(yè)之間協(xié)同不到位導(dǎo)致的沖突點(diǎn)以及空間想象不到位、審圖疏忽等造成的碰撞點(diǎn)。針對(duì)每一個(gè)沖突點(diǎn)，采取措施進(jìn)行整合、優(yōu)化，有助于解決傳統(tǒng)二維圖樣會(huì)審效率低、耗時(shí)長(zhǎng)、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題難的弊端。

(3)全流程智能控制。智能控制是BIM技術(shù)的核心內(nèi)容，首先是進(jìn)行控制管理；其次是進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)，如設(shè)計(jì)、招投標(biāo)控制管理，成本、質(zhì)量、進(jìn)度控制，以及合同、物資管理等。通過(guò)智能控制，可以提高各專業(yè)人員的工作效率，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

(4)全流程協(xié)同工作。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段應(yīng)用BIM技術(shù)，各專業(yè)設(shè)計(jì)人員可以協(xié)同設(shè)計(jì)，從源頭減少缺項(xiàng)漏項(xiàng)、設(shè)計(jì)沖突等。在項(xiàng)目施工階段應(yīng)用BIM技術(shù)，可以有效提高各項(xiàng)工作的管理效率和各個(gè)工序的協(xié)調(diào)效率。

目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)建筑企業(yè)都有很強(qiáng)的應(yīng)用BIM技術(shù)的意識(shí)，BIM技術(shù)已經(jīng)在不同項(xiàng)目的策劃、設(shè)計(jì)、施工等各階段廣泛應(yīng)用，項(xiàng)目全過(guò)程管理中也開(kāi)始采用該項(xiàng)技術(shù)。

2 課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

2.1 課程內(nèi)容更新較快，教材相對(duì)滯后

《建筑工程概預(yù)算》的課程性質(zhì)決定了其內(nèi)容必然要緊跟當(dāng)前形勢(shì)。近年來(lái)，建筑行業(yè)發(fā)展迅速，法律、法規(guī)、相關(guān)制度得到了補(bǔ)充和完善，行業(yè)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)更新速度快，工程造價(jià)知識(shí)不斷充實(shí)，新的清單計(jì)價(jià)規(guī)范也在修訂，這些都將直接影響該課程的教學(xué)內(nèi)容[4]。需要關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題是，受出版周期長(zhǎng)等因素影響，該課程使用的教材更新不及時(shí)，滯后現(xiàn)象明顯。

2.2 課堂內(nèi)容多，課時(shí)有限

根據(jù)該課程教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)任務(wù)可知，《建筑工程概預(yù)算》課程涉及教學(xué)內(nèi)容多，與各課程之間存在交叉部分。課堂教學(xué)時(shí)數(shù)為48學(xué)時(shí)，在這有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)，既要保證教授所有內(nèi)容，又要使學(xué)生具備施工圖預(yù)算編制、投標(biāo)文件編制能力，難度較大。尤其是在實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺失、課程設(shè)計(jì)僅有一周的前提下，建模、計(jì)價(jià)軟件的教學(xué)難度更大。

2.3 理論聯(lián)系實(shí)際能力弱

該課程教學(xué)內(nèi)容涉及工程量計(jì)算、定額套用、計(jì)價(jià)原理方法等知識(shí)，對(duì)實(shí)踐能力要求較高。但是，由于教師工程實(shí)踐能力與經(jīng)驗(yàn)不足，對(duì)實(shí)踐內(nèi)容理解不到位，導(dǎo)致該課程多以理論教學(xué)為主、以實(shí)踐教學(xué)為輔，且實(shí)踐教學(xué)多浮于表面，實(shí)踐教學(xué)欠缺。因此，該課程教學(xué)結(jié)束后，學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力較差，實(shí)踐能力不足，無(wú)法獨(dú)立編制完整的工程造價(jià)文件。

2.4 學(xué)生認(rèn)知不夠，學(xué)習(xí)興趣不高

學(xué)生對(duì)于工程管理專業(yè)的認(rèn)知主要源自教師和學(xué)校的宣講，自主了解的較少，對(duì)專業(yè)課程的重要性和相關(guān)性認(rèn)識(shí)不足，在學(xué)習(xí)《建筑工程概預(yù)算》課程的過(guò)程中理論基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，對(duì)實(shí)踐教學(xué)的認(rèn)識(shí)也不足，很難將自己所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到科研、實(shí)習(xí)和課程設(shè)計(jì)中，動(dòng)手能力較差。

3 課程實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建

工程管理專業(yè)以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主要目標(biāo)，不僅要講授專業(yè)理論知識(shí)，還要進(jìn)行專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革，與時(shí)俱進(jìn)，滿足市場(chǎng)需求[5]?；诖擞斜匾槍?duì)《建筑工程概預(yù)算》課程構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)體系，如圖1所示。

3.1 教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

為了提升學(xué)生的實(shí)踐能力，提高項(xiàng)目概預(yù)算、造價(jià)控制水平，根據(jù)《建筑工程概預(yù)算》課程的教學(xué)目標(biāo)，在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)和實(shí)踐環(huán)節(jié)引入BIM技術(shù)，以實(shí)際項(xiàng)目為依托，開(kāi)展投標(biāo)文件、施工圖預(yù)算編制教學(xué)，構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容體系。

3.1.1 調(diào)整課堂教學(xué)內(nèi)容

(1)計(jì)價(jià)原理和方法。計(jì)價(jià)原理和方法是《建筑工程概預(yù)算》課程前幾章的內(nèi)容，屬于造價(jià)基本理論，傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容主要有：工程造價(jià)的構(gòu)成；工程造價(jià)計(jì)價(jià)依據(jù)(定額分類、編制原理與依據(jù))；工程量清單計(jì)價(jià)；投資估算、設(shè)計(jì)概算、施工圖預(yù)算的編制程序和方法等?；贐IM技術(shù)，在該部分教學(xué)中引入軟件展示環(huán)節(jié)，讓學(xué)生更加直觀地掌握計(jì)價(jià)基本原理。課程內(nèi)容調(diào)整為：軟件報(bào)表展示造價(jià)的構(gòu)成；軟件操作套取定額、定額換算與補(bǔ)充；綜合單價(jià)的形成與計(jì)算等。

(2)識(shí)圖。要計(jì)算項(xiàng)目造價(jià)，必須準(zhǔn)確計(jì)算工程量，必須學(xué)會(huì)識(shí)圖。因此，識(shí)圖是后續(xù)進(jìn)行手工工程量計(jì)算和軟件建模的基礎(chǔ)。識(shí)圖教學(xué)包括識(shí)讀建筑、結(jié)構(gòu)圖樣，了解土石方、樁基、砌筑、鋼筋等工程的做法，為后續(xù)量的計(jì)算和提取打好基礎(chǔ)。以鋼筋講解為例(16G101圖集)構(gòu)建識(shí)圖實(shí)踐體系，如圖2所示。

(3)工程量的計(jì)算。工程量計(jì)算是該課程的重要教學(xué)內(nèi)容。傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容主要是在掌握清單工程量、定額工程量計(jì)算規(guī)則的前提下準(zhǔn)確計(jì)算工程量，詳細(xì)內(nèi)容包括建筑面積計(jì)算、土石方工程量計(jì)算、三線一面基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算、門窗統(tǒng)計(jì)表、砌筑工程量計(jì)算、混凝土與鋼筋混凝土工程量計(jì)算等。調(diào)整后的課程內(nèi)容包括CAD圖樣識(shí)別，BIM模型(建筑、結(jié)構(gòu))中工程量的展示，工程量表與構(gòu)件三維的聯(lián)系，鋼筋部分參數(shù)設(shè)置，平法圖集的應(yīng)用等。

(4)造價(jià)管理?；贐IM的工程造價(jià)控制是造價(jià)管理行業(yè)的新思維、新方法，不僅可以處理海量數(shù)據(jù)，還可以實(shí)現(xiàn)造價(jià)管理流程再造，從管理一個(gè)點(diǎn)擴(kuò)展到一個(gè)面甚至一個(gè)矩陣。造價(jià)管理內(nèi)容重構(gòu)見(jiàn)表1。

表1 造價(jià)管理內(nèi)容重構(gòu)

3.1.2 實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

實(shí)踐教學(xué)主要是指《建筑工程概預(yù)算》課程設(shè)計(jì)，由學(xué)生自主應(yīng)用Revit軟件完成實(shí)際項(xiàng)目三維模型構(gòu)建，進(jìn)行碰撞檢查、凈高檢查，找出圖樣沖突，完成模型優(yōu)化，導(dǎo)入土建計(jì)量平臺(tái)軟件進(jìn)行工程量計(jì)算，導(dǎo)入計(jì)價(jià)軟件完成工程組價(jià)，導(dǎo)出造價(jià)文件。該課程設(shè)計(jì)歷時(shí)14天，其中1天熟悉圖樣，8天構(gòu)建三維模型，5天進(jìn)行模型優(yōu)化、定額套用、報(bào)表輸出等。

3.2 教學(xué)方法

教學(xué)方法不僅是教的方法，還是教師教的方法與學(xué)生學(xué)的方法彼此融合。傳統(tǒng)教學(xué)方法的主要目的是傳授知識(shí)，學(xué)生與教師互相交流；調(diào)整后以培養(yǎng)學(xué)生技能為主，遵循以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，培養(yǎng)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力[6]。

3.2.1 案例教學(xué)

根據(jù)教學(xué)需要，采用案例組織學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)、研究、鍛煉能力的方法叫作案例教學(xué)法[7]，主要有案例討論法、多媒體案例法、模擬案例法。案例教學(xué)以具體工程實(shí)例為分析對(duì)象，與具體工作相匹配，可以讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到所學(xué)知識(shí)的重要性，從而促使學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí)，形成良好的課堂氛圍，師生互動(dòng)，共同探討教學(xué)目標(biāo)。

3.2.2 項(xiàng)目教學(xué)

項(xiàng)目教學(xué)是指通過(guò)實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)[8]，主要內(nèi)容包括：在教師的引導(dǎo)、指導(dǎo)下，學(xué)生邊做邊學(xué)，把課堂教學(xué)所學(xué)到的、看到的與實(shí)際項(xiàng)目相結(jié)合，解決實(shí)際項(xiàng)目問(wèn)題，提高自身綜合能力。項(xiàng)目教學(xué)效果如圖3所示。

3.2.3 任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)

任務(wù)驅(qū)動(dòng)是圍繞任務(wù)的確定、完成等活動(dòng)進(jìn)行探究的一種教學(xué)方法[9]。在這一模式下，教師不是單純授課而是成為共同參與者，效果較好。

3.3 加強(qiáng)教學(xué)軟硬件建設(shè)

3.3.1 建設(shè)“雙師型”教師隊(duì)伍

教學(xué)效果的關(guān)鍵在于教師，理由如下：其一，教師素質(zhì)面臨網(wǎng)絡(luò)教學(xué)挑戰(zhàn)，要提升教師信息素質(zhì)，就必須建設(shè)完善的課程互動(dòng)平臺(tái)，幫助學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)上學(xué)習(xí)；其二，教師能力也是影響實(shí)踐教學(xué)效果的重要因素，需要培養(yǎng)“雙師型”教師，使其具備在技術(shù)思維下解決實(shí)際問(wèn)題的能力[10]。

3.3.2 建設(shè)實(shí)訓(xùn)基地，實(shí)行校企合作、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)的聯(lián)合培養(yǎng)模式

實(shí)踐教學(xué)有兩種模式：第一種是校內(nèi)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)，現(xiàn)有BIM實(shí)訓(xùn)室、建筑工程概預(yù)算實(shí)訓(xùn)室，用于進(jìn)行課堂軟件展示、案例講解、課程設(shè)計(jì)等；第二種是企業(yè)實(shí)踐基地建設(shè)，與本地企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研合作，組織本專業(yè)學(xué)生實(shí)習(xí)，全面培養(yǎng)具有創(chuàng)新觀念和實(shí)踐能力的專業(yè)人才，推動(dòng)雙方互利共贏。

4 實(shí)踐教學(xué)體系的反饋與優(yōu)化

完成實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建后需進(jìn)行效果考察。選定工程管理172班、181班進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，嚴(yán)格依據(jù)課程改革內(nèi)容執(zhí)行，課堂教學(xué)80學(xué)時(shí)，課程設(shè)計(jì)歷時(shí)14天，圓滿完成所有任務(wù)。本次效果反饋面向?qū)W生，采用問(wèn)卷調(diào)查的方式開(kāi)展。

采用Nvivo11對(duì)訪談文本進(jìn)行編碼和分析，采用自下而上的方式對(duì)文本進(jìn)行編碼，最終確定了教學(xué)實(shí)踐效果的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及其教學(xué)設(shè)施、手段這三個(gè)核心主題構(gòu)成的框架，見(jiàn)表2。

表2 實(shí)踐教學(xué)效果核心主題框架

為了保證問(wèn)卷的效度，由5名教師對(duì)問(wèn)卷進(jìn)行試填并提出修改意見(jiàn)。在正式發(fā)放問(wèn)卷前對(duì)問(wèn)卷進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果顯示，問(wèn)卷的Cronbach’sα值為0.861，具有較高的信度。通過(guò)問(wèn)卷網(wǎng)以在線形式進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，使用SPSS 23.0對(duì)問(wèn)卷量化數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段三個(gè)方面開(kāi)展，具體結(jié)果如圖4所示。

從調(diào)查數(shù)據(jù)來(lái)看，教師綜合能力滿意度為1.694，滿意度最低；識(shí)圖、計(jì)價(jià)、工程量計(jì)算等實(shí)踐教學(xué)滿意度最高(1.044)，與最低分的差距不是很大。總的來(lái)說(shuō)，學(xué)生對(duì)《建筑工程概預(yù)算》課程實(shí)踐教學(xué)的滿意度較高。

本次實(shí)踐教學(xué)效果較好，學(xué)生能夠自主查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，做到課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)，完成教學(xué)任務(wù)收集等。不能否認(rèn)的是，本次實(shí)踐教學(xué)也存在一些不足：實(shí)際案例收集不充分、難易程度差異大，深入性不夠；學(xué)生討論個(gè)別內(nèi)容效果不好；個(gè)別同學(xué)不看推薦視頻，影響課堂效果，需進(jìn)一步調(diào)整優(yōu)化。

5 結(jié)語(yǔ)

將BIM技術(shù)引入《建筑工程概預(yù)算》課程，通過(guò)實(shí)際案例進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容、方法、手段重構(gòu)，提升整體教學(xué)效果特別是實(shí)踐教學(xué)效果；通過(guò)教學(xué)改革，鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和實(shí)際動(dòng)手能力；通過(guò)與實(shí)際項(xiàng)目相結(jié)合，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高課程實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量。該教學(xué)改革符合建筑行業(yè)發(fā)展需要，可以有效提升學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)所學(xué)知識(shí)的有效利用，增強(qiáng)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。