線上線下混合教學(xué)模式在BIM 技術(shù)課程教學(xué)中的探索與實(shí)踐

李政道，甄 宇，張麗梅，肖 冰

(1.深圳大學(xué) 土木與交通工程學(xué)院，廣東 深圳 518060；2.澳大利亞西悉尼大學(xué) 工程、設(shè)計與建筑環(huán)境學(xué)院，澳大利亞 新南威爾士州NSW2751)

科技革命使得我國高等教育進(jìn)入新的發(fā)展階段，為推動教育高質(zhì)量發(fā)展，進(jìn)一步提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和職業(yè)技能，構(gòu)建復(fù)合型人才培養(yǎng)體系。探索創(chuàng)新性課程建設(shè)與改進(jìn)策略是目前深入推進(jìn)高校課程的重中之重。2020 年，以“互聯(lián)網(wǎng)+”為時代背景，受新冠肺炎疫情影響，教育部提出“停課不停學(xué)”的號召為導(dǎo)線，迎來了史上最大規(guī)模的線上教學(xué)熱潮。在此期間，多數(shù)教師與學(xué)生都體會到線上教學(xué)的高效便捷以及無壓力互動教學(xué)的好處。為專業(yè)課程體系的完善及教育模式的改革提供了新視角，線上線下混合教學(xué)模式已成為教學(xué)改革的新趨勢。

BIM(Building Information Modeling)技術(shù)實(shí)踐的不斷深入和應(yīng)用價值的不斷顯現(xiàn)，其應(yīng)用范圍逐漸涵蓋了建筑工程的全生命周期，成為AECO(Architecture，Engineering，Construction，and Operation)行業(yè)最新的“工程大腦”。企業(yè)在實(shí)際工程中的BIM 應(yīng)用困難重重，其中綜合型BIM 人才缺乏的問題尤為突出。因此，高校對BIM 人才培養(yǎng)方式的改革成為亟須解決的重要問題之一。

對于工程管理專業(yè)而言，合格的BIM 人才需要同時兼顧建筑工程能力與BIM 技術(shù)能力，更需要理解建筑項(xiàng)目全生命周期不同階段的溝通需求以及實(shí)際應(yīng)用。在裝配式建筑盛行的當(dāng)下，BIM 技術(shù)的教學(xué)也應(yīng)緊隨行業(yè)發(fā)展的潮流，與實(shí)際裝配式建筑工程實(shí)踐相結(jié)合。在有限的課時條件下，線上線下混合教學(xué)模式可極大程度地提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。以滿足教學(xué)容量的需求，從而提高工程管理專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐動手能力，提升專業(yè)綜合競爭力。

一、BIM 技術(shù)課程混合教學(xué)的必要性

如圖1 所示，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，我國企業(yè)在BIM 技術(shù)應(yīng)用的過程中遇到眾多阻礙因素，缺乏BIM 人才已經(jīng)連續(xù)四年成為眾多企業(yè)共同面臨的核心問題，在《中國建筑業(yè)BIM 應(yīng)用分析報告》(2020)的統(tǒng)計中顯示，其占比已達(dá)到57.02%。

圖1 我國BIM 應(yīng)用中的阻礙因素

BIM 技術(shù)課程內(nèi)容涉及合同管理、施工組織設(shè)計和項(xiàng)目管理等多門課程知識的綜合，同時應(yīng)緊隨行業(yè)發(fā)展潮流，課程內(nèi)容實(shí)時更新。因此，具有較強(qiáng)的理論綜合性和答案不唯一性特點(diǎn)，且與工程實(shí)踐緊密結(jié)合。而傳統(tǒng)的教學(xué)是以教師課堂講授為主導(dǎo)。由于課時的原因，課程內(nèi)容主要聚焦于BIM 理論，或者BIM 軟件建模，缺乏與建筑工程實(shí)踐結(jié)合，培育與市場需求匹配度比較低。

BIM 人才培養(yǎng)不能與市場需求脫鉤，也離不開企業(yè)人才發(fā)展機(jī)制和行業(yè)對于職業(yè)發(fā)展的認(rèn)同。因此，線上線下混合教學(xué)模式，從教育、學(xué)習(xí)和就業(yè)等多重角度進(jìn)行考慮，推進(jìn)了教學(xué)模式與學(xué)習(xí)方式的重構(gòu)。在教學(xué)過程中，可將BIM 理論以及BIM 軟件建模教學(xué)安排于線上教學(xué)或視頻網(wǎng)課的自主學(xué)習(xí)，而在線下課程中增添BIM 研究領(lǐng)域新興技術(shù)與研究熱點(diǎn)的探討，以及工程實(shí)際案例的教學(xué)分析。同時，根據(jù)我國建筑業(yè)發(fā)展的趨勢，增添BIM 技術(shù)在裝配式建筑工程中應(yīng)用的教學(xué)內(nèi)容?；诨旌辖虒W(xué)模式對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理的優(yōu)化，既能保證學(xué)習(xí)進(jìn)度與教學(xué)質(zhì)量，又能拓展學(xué)生的知識領(lǐng)域，進(jìn)而滿足我國BIM 市場人才培養(yǎng)的需求。

二、線上線下混合教學(xué)模式構(gòu)建

為將線上線下混合教學(xué)模式更好地融入BIM 技術(shù)的課程教學(xué)，針對該課程知識點(diǎn)繁雜，知識體系內(nèi)在邏輯框架難以構(gòu)建導(dǎo)致學(xué)習(xí)效率低下的問題；現(xiàn)行學(xué)習(xí)架構(gòu)下課程理論知識與工程實(shí)踐結(jié)合不夠緊密，知識的靈活應(yīng)用程度較低的問題；現(xiàn)有學(xué)生學(xué)習(xí)能力評價方式較為單一，教學(xué)效果的評價簡單地以分?jǐn)?shù)來衡量導(dǎo)致系統(tǒng)性不夠強(qiáng)的問題?，F(xiàn)以“新工科背景下的‘BIM 及虛擬現(xiàn)實(shí)可視化技術(shù)’課程建設(shè)的實(shí)踐與思考”項(xiàng)目實(shí)踐為依據(jù)，從以下五個方面提出改革建議。

(一)教學(xué)理念重構(gòu)

線上線下混合教學(xué)模式的興起，使得授課的方式和教育主客體關(guān)系發(fā)生重大變化。作為新時代的老師，應(yīng)更新教學(xué)觀念，自主構(gòu)建新型師生關(guān)系。以“教”為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴皩W(xué)”為中心。教師由課程的執(zhí)行者，轉(zhuǎn)變?yōu)檎n程的領(lǐng)導(dǎo)者。借助線上教學(xué)的互聯(lián)共享和個性化，增強(qiáng)專業(yè)知識、工程實(shí)踐與BIM 技術(shù)的交叉，增強(qiáng)系統(tǒng)課程，理論與技術(shù)實(shí)操兼顧，幫助學(xué)生學(xué)以致用，使高校畢業(yè)生更快地融入行業(yè)。

(二)課程體系改革

構(gòu)建BIM 技術(shù)課程思維導(dǎo)圖知識框架體系。思維導(dǎo)圖呈現(xiàn)的是一個思維過程，可以幫助學(xué)生理清思維脈絡(luò)，掌握整個知識架構(gòu)，從而利于形成直覺思維，促進(jìn)知識的遷移并提升發(fā)散思維能力。

BIM 技術(shù)課程知識點(diǎn)比較廣、章節(jié)之間具有內(nèi)在的系統(tǒng)性和邏輯性，具有工程背景的結(jié)構(gòu)框架。但是對于初學(xué)者來說，由于課程問題的工程具象往往不能清晰掌握，導(dǎo)致課程知識點(diǎn)間的聯(lián)系對初學(xué)者難于把握，顯得比較離散，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中容易理不清頭緒?？紤]到BIM 技術(shù)課程的上述特征，為了讓學(xué)生能夠?qū)φn程知識有個清晰的認(rèn)識，做到心中有數(shù)，在對BIM 技術(shù)進(jìn)行教學(xué)改革時借助思維導(dǎo)圖的直覺思維特征，將本課程的所有知識點(diǎn)構(gòu)建思維導(dǎo)圖框架體系。

BIM 技術(shù)課程思維導(dǎo)圖知識框架體系擬包括以下八個部分內(nèi)容：BIM 理論及Revit 軟件學(xué)習(xí)；BIM 國內(nèi)外應(yīng)用發(fā)展情況；BIM4D 可視化；BIM5D 可視化；基于BIM 的裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；基于BIM 的裝配式建筑施工組織設(shè)計；工程項(xiàng)目管理綜合信息平臺；BIM 在運(yùn)營維護(hù)中的應(yīng)用。

整個思維導(dǎo)圖知識框架從這八個部分來構(gòu)建。在教學(xué)過程中，將思維導(dǎo)圖知識框架體系貫穿整個教學(xué)過程。這樣學(xué)生可以清晰了解目前所學(xué)知識，前后相關(guān)知識的關(guān)系，便于清晰掌握教學(xué)內(nèi)容。同時將知識靈活應(yīng)用于工程實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)工學(xué)結(jié)合，以提高學(xué)生BIM 技術(shù)的應(yīng)用能力。

(三)教學(xué)資源升級

1.線上教學(xué)平臺

本課程選擇的線上教學(xué)平臺為“超星學(xué)習(xí)通”，學(xué)習(xí)通是基于微服務(wù)架構(gòu)打造的課程學(xué)習(xí)，知識傳播與管理分享平臺。其包括PC 版、網(wǎng)頁版和手機(jī)版等多種版本供學(xué)生選擇。根據(jù)思維導(dǎo)圖知識框架設(shè)置適于線上課程學(xué)習(xí)的章節(jié)內(nèi)容。如圖2 所示，在該平臺已建立BIM 技術(shù)的相關(guān)視頻課程。同時還包括布置任務(wù)、線上討論、布置作業(yè)和資料分享等多項(xiàng)功能，可保證完成線上教學(xué)的學(xué)習(xí)任務(wù)。

圖2 超星學(xué)習(xí)通平臺教學(xué)頁面

2.課程實(shí)踐平臺

BIM 技術(shù)是一門與工程實(shí)踐緊密結(jié)合的課程，課程內(nèi)容在學(xué)習(xí)時只有通過工程實(shí)踐結(jié)合才能將知識具化，否則將較為枯燥且難于理解。為了達(dá)到學(xué)以致用的學(xué)習(xí)目的，本專業(yè)在課程教學(xué)改革中注重學(xué)生的活學(xué)活用能力和綜合工程思維能力的培養(yǎng)。

本課程改革讓學(xué)生以一個項(xiàng)目經(jīng)理的角色，建立項(xiàng)目經(jīng)理角色設(shè)計及項(xiàng)目管理平臺進(jìn)行BIM 項(xiàng)目管理實(shí)踐，使學(xué)生將離散知識點(diǎn)通過項(xiàng)目經(jīng)理角色設(shè)計及項(xiàng)目管理平臺串聯(lián)成體系，給予學(xué)生足夠的自主性進(jìn)行課堂知識的活學(xué)活用，從而從本質(zhì)上理解了所學(xué)知識的管理本質(zhì)與應(yīng)用方法，避免了在傳統(tǒng)教學(xué)過程中學(xué)生是基于指定的練習(xí)題，機(jī)械地掌握課堂知識，不能達(dá)到融會貫通、靈活應(yīng)用的目的。

3.教學(xué)參考書

該課程改革前選取的教學(xué)參考書目包括：《實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用思維課堂》《建設(shè)工程項(xiàng)目VR 虛擬現(xiàn)實(shí)高級實(shí)例教程》《基于BIM 技術(shù)的施工組織設(shè)計》。為與建筑行業(yè)發(fā)展潮流同步，現(xiàn)增添筆者主編的書目《裝配式建筑數(shù)字化管理實(shí)踐》，該書共包括十章內(nèi)容，分為基礎(chǔ)理論介紹階段、技術(shù)學(xué)習(xí)階段、技術(shù)應(yīng)用階段三個階段融入于教學(xué)任務(wù)之中。

(四)教學(xué)模式構(gòu)建

BIM 技術(shù)課程知識點(diǎn)繁多，教學(xué)任務(wù)量大。傳統(tǒng)教學(xué)過程中，通常采用教師主導(dǎo)的課堂教學(xué)對知識點(diǎn)進(jìn)行講授，輔以部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)。但是，課堂教學(xué)信息量較大，與工程實(shí)踐結(jié)合較少，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)比較枯燥乏味。

現(xiàn)結(jié)合混合教學(xué)和小組學(xué)習(xí)擬對教學(xué)模式進(jìn)行構(gòu)建，即：

(1)將選課學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)興趣組成不同的學(xué)習(xí)小組，每組約3～5 人。(2)在課堂教學(xué)上，將各章節(jié)知識點(diǎn)進(jìn)行離散處理，盡力離散為相對獨(dú)立的知識點(diǎn)進(jìn)行講解。(3)根據(jù)課程性質(zhì)，將BIM 技術(shù)課程思維導(dǎo)圖知識框架體系分為線下線上教學(xué)兩部分。其中BIM 理論及Revit 軟件學(xué)習(xí)，BIM 國內(nèi)外應(yīng)用發(fā)展情況，裝配式建筑概念、分類及優(yōu)缺點(diǎn)，裝配式建筑發(fā)展歷程，我國裝配式建筑現(xiàn)狀，裝配式建筑未來發(fā)展趨勢等內(nèi)容在課前使用“學(xué)習(xí)通”APP 進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，完成“學(xué)習(xí)通”APP 中相應(yīng)章節(jié)的作業(yè)任務(wù)。上課的過程中會根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，在“學(xué)習(xí)通”APP 發(fā)起話題討論；另一部分，BIM4D 可視化、BIM5D 可視化、基于BIM 的裝配式建筑施工組織設(shè)計、工程項(xiàng)目管理綜合信息平臺、BIM 在運(yùn)營維護(hù)中的應(yīng)用、裝配式建筑與新一代信息技術(shù)融合應(yīng)用、裝配式建筑項(xiàng)目數(shù)字化管理系統(tǒng)構(gòu)建、裝配式建筑數(shù)字化設(shè)計、裝配式建筑數(shù)字化生產(chǎn)管理系統(tǒng)、裝配式建筑數(shù)字化運(yùn)輸管理系統(tǒng)、裝配式建筑數(shù)字化裝配管理系統(tǒng)等理論知識的講解及技術(shù)的應(yīng)用，將會在線下課程中進(jìn)行。關(guān)于線下課程，在課前會使用“學(xué)習(xí)通”APP 提前下發(fā)相關(guān)資料；上課的過程中根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，在“學(xué)習(xí)通”APP 發(fā)起提問討論話題；課后針對課上討論話題，課后學(xué)習(xí)小組自主深入研究，進(jìn)行小組匯報。

(五)考核方式重構(gòu)

對課程進(jìn)行達(dá)成度評價時采取多種評價方式相結(jié)合的方式，即除了傳統(tǒng)的平時作業(yè)加期末考試的評價方式外，應(yīng)增加更多的過程性考核以達(dá)到對學(xué)生能力的過程性形成評價。

BIM 技術(shù)擬在課程評價時進(jìn)行多渠道多方式相結(jié)合的改革思路，具體為：(1)以小組為單位的平時作業(yè)，在布置平時作業(yè)時，要求以小組為單位提交作業(yè)，作業(yè)的形成是以小組討論后的最終版本提交，同時在提交作業(yè)時要求注明小組成員的具體分工與貢獻(xiàn)，這樣在平時作業(yè)中既可以讓學(xué)生在討論中加深對知識點(diǎn)的理解，又可以鍛煉學(xué)生的溝通與協(xié)作能力。(2)課堂隨堂測驗(yàn)，即在每節(jié)課開始之前會安排五分鐘的時間，老師隨堂提出一個上節(jié)課的微知識點(diǎn)，讓學(xué)生利用3～4 分鐘的時間現(xiàn)場作答并提交，用以動態(tài)掌握學(xué)生對前述知識點(diǎn)的掌握情況。(3)小組為單位的大作業(yè)，由于每個大作業(yè)均是多個知識點(diǎn)的綜合，同時與工程實(shí)踐相近，可以綜合提高學(xué)生的理論與實(shí)踐結(jié)合能力。在大作業(yè)完成后要求注明小組每個成員的貢獻(xiàn)，老師依據(jù)學(xué)生的貢獻(xiàn)來分配最終成績。(4)小組為單位的課堂演講，當(dāng)所有課程講述完成之后，留有兩節(jié)課的時間，以小組為單位，老師設(shè)置了不同的知識點(diǎn)專題，每個小組依照自己的興趣選取其中一個專題，準(zhǔn)備約10～15 分鐘的ppt 演講，對全班同學(xué)進(jìn)行專題知識點(diǎn)演講，老師進(jìn)行現(xiàn)場考評。(5)期末考試。這種多渠道考核評價方式中，期末考試占據(jù)總評成績的40%，過程性考核成績占據(jù)總評成績的60%，更加強(qiáng)調(diào)了學(xué)生知識的理解力與應(yīng)用能力，同時鍛煉學(xué)生的溝通與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

三、混合教學(xué)模式的實(shí)踐基礎(chǔ)

1.舉辦學(xué)生走進(jìn)BIM 實(shí)驗(yàn)室活動：利用擔(dān)任本科生新生導(dǎo)師和給新生講授BIM 課程的機(jī)會招募一批感興趣的學(xué)生，在給學(xué)生提供BIM 實(shí)訓(xùn)的同時清晰地掌握學(xué)生在BIM 技術(shù)課程學(xué)習(xí)過程中的疑難點(diǎn)。

2.開設(shè)課下研究短課：在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目實(shí)施期間，開設(shè)科學(xué)研究短課“裝配式建筑項(xiàng)目風(fēng)險動態(tài)測度及智能決策研究”，招募多位感興趣的學(xué)生，進(jìn)行BIM智能建造及運(yùn)維相關(guān)研究的學(xué)習(xí)和討論，在課堂組織、團(tuán)隊(duì)合作、分組討論和集中討論方面積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。

3.競賽指導(dǎo)：2018 年5 月-2018 年12 月期間教改項(xiàng)目成員老師指導(dǎo)參賽學(xué)生參加首屆粵港澳大灣區(qū)高校學(xué)生BIM-CIM 創(chuàng)新大賽，取得優(yōu)秀論文及優(yōu)秀作品一等獎。在不同年級學(xué)生團(tuán)隊(duì)組建、學(xué)生指導(dǎo)思路和方法上面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，為更好地指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)BIM技術(shù)及實(shí)踐奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.任課教師實(shí)時關(guān)注BIM 技術(shù)研究及應(yīng)用領(lǐng)域的前沿動態(tài)和發(fā)展趨勢，積累了豐富的BIM 技術(shù)研究及應(yīng)用技術(shù)前沿知識。在以往所主持、參與的多項(xiàng)國家、省市級科研項(xiàng)目中，均涵蓋有BIM 技術(shù)課程相關(guān)基礎(chǔ)理論及知識點(diǎn)的應(yīng)用。

5.主持“新工科背景下的‘BIM 及虛擬現(xiàn)實(shí)可視化技術(shù)’課程建設(shè)的實(shí)踐與思考”教改項(xiàng)目和“BIM 技術(shù)驅(qū)動的裝配式建筑精益建造與運(yùn)營集成管理機(jī)制及關(guān)鍵技術(shù)研究”國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目，讓學(xué)生參與其中，以開闊視野，提升科研能力，實(shí)現(xiàn)科研項(xiàng)目協(xié)同育人的目標(biāo)。

四、結(jié)束語

本研究通過對我國各大企業(yè)的BIM 技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在BIM 人才培養(yǎng)與市場需求脫鉤，缺乏對新興技術(shù)的了解與BIM 應(yīng)用的工程實(shí)踐。因此，高校對BIM 人才培養(yǎng)體系的改革是必要的?！督逃畔⒒臧l(fā)展規(guī)劃(2011-2020)》中提出關(guān)于“促進(jìn)教育公平、實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育資源共享”的訴求，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”與移動技術(shù)的高速發(fā)展，在BIM 技術(shù)課程教學(xué)過程中引入在線優(yōu)質(zhì)課程，實(shí)現(xiàn)線上線下教學(xué)資源混合、環(huán)境混合、活動混合、評價混合的多元混合教學(xué)模式。在對線上線下混合教學(xué)模式構(gòu)建的過程中，本研究從教學(xué)理念、課程體系、教學(xué)資源、教學(xué)模式、考核方式等五個方面進(jìn)行了重構(gòu)與優(yōu)化。經(jīng)過3 年多相關(guān)教學(xué)的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)教學(xué)改革成效顯著。通過線上線下混合教學(xué)，解決了課時不足，課程內(nèi)容枯燥的問題，實(shí)現(xiàn)了BIM 技術(shù)課程理論與實(shí)踐并行的教學(xué)目標(biāo)。能創(chuàng)新性地做好教育信息化要求，優(yōu)化教育質(zhì)量。