地方本科院?；趯W科競賽的融合式BIM教學體系研究
——以百色學院為例

顏世強

（1.百色學院，廣西百色 533099；2.馬來西亞沙巴大學，馬來西亞沙巴州亞庇 89000）

建筑信息模型（Building Information Modeling，以下簡稱BIM）是指在工程建設(shè)項目的規(guī)劃設(shè)計、建造施工、運行維護等各個階段，利用數(shù)字化手段，實現(xiàn)物理模型、工程信息、材料屬性、工期及成本等要素的集成統(tǒng)一，從而實現(xiàn)項目設(shè)計、工程管理、虛擬建造、工程計量計價、運行維護管理等的信息化、可視化、協(xié)同性、模擬性與智能化。[1]2020年，我國新建項目中集成應用BIM的項目比率達到90%以上。[1]研究表明，缺少BIM人才是推進BIM應用中的最大困難。[2]高校BIM人才培養(yǎng)水平和效率低下是造成BIM人才緊缺的主要原因，而造成我國高校BIM人才培養(yǎng)水平和效率低下的主要原因有：BIM課程學時與學分占比偏低、專業(yè)教師短缺、師生重視程度偏低、軟硬件配套不足、BIM課程融合性差、實踐教學脫離實際和校企合作流于形式等。[3-4]受到區(qū)位、經(jīng)費等各種因素的影響，地方本科院校在BIM人才培養(yǎng)過程中面臨的師資不足和軟件不全問題更加嚴重。

一、地方本科院校BIM人才培養(yǎng)問題分析與策略設(shè)計

（一）地方本科院校BIM人才培養(yǎng)問題

地方本科院校缺乏具有實踐經(jīng)驗的BIM專業(yè)教師。地方本科院校的教師大多數(shù)未接受過系統(tǒng)培訓，沒有BIM工作經(jīng)驗，對BIM的了解僅局限于軟件操作層面，缺乏項目實踐和對BIM發(fā)展趨勢的全面認識。薄弱的師資力量不利于提升BIM教學的整體水平。地方本科院校的BIM軟件體系不完整。BIM是一個由多款軟件共同支撐的復雜系統(tǒng)工程。以工程管理為例，BIM在這個領(lǐng)域的軟件有廣聯(lián)達、Smartcost、Easyplan、Autodesk Revit等。這些軟件的學習周期長，版權(quán)費用高。地方本科院校大多數(shù)沒有配套完整的BIM軟件系統(tǒng)。

（二）地方本科院校BIM人才培養(yǎng)策略

以學科競賽為抓手發(fā)展校企合作，充分利用校外培訓資源，加強地方本科院校BIM人才培養(yǎng)體系的對外交流，可補充地方本科院校相對薄弱的師資力量，暫時提高軟件配套水平。廣聯(lián)達BIM畢業(yè)設(shè)計大賽（以下簡稱“畢設(shè)大賽”）是廣聯(lián)達公司舉辦的面向全國在校生的BIM專業(yè)技能競賽。“畢設(shè)大賽”由土建施工BIM建模與應用、機電BIM建模與應用、BIM全過程造價管理與應用、BIM招投標管理與應用、BIM裝飾設(shè)計創(chuàng)意與應用創(chuàng)新、BIM建設(shè)工程項目管理應用、裝配式建筑BIM設(shè)計與建造、智能建造與管理創(chuàng)新和BIM正向設(shè)計應用創(chuàng)新9個模塊構(gòu)成。每個參賽單位在每個模塊可以派出2支參賽隊伍。在備賽期間，廣聯(lián)達公司為參賽隊伍提供軟件云加密鎖、線上課程、師資培訓等競賽支持。通過參加“畢設(shè)大賽”，高校不僅可以獲得軟件和培訓資源，還可以加強與校外BIM團隊的合作交流。以“畢設(shè)大賽”為校企合作契機，整合校內(nèi)外BIM教學資源，重構(gòu)BIM教學體系可以有效提高地方本科院校的BIM人才培養(yǎng)水平。

二、BIM教學體系的構(gòu)建

教學體系是為完成特定教學使命而構(gòu)建的包含教師、學生和軟硬件設(shè)施等實體要素和知識、技能、機制、流程等虛擬要素的科學系統(tǒng)。BIM教學體系構(gòu)建是明確其培養(yǎng)目標，劃分教學模塊，構(gòu)建教學平臺的過程。

（一）分析BIM崗位能力要求，凝練應用型BIM人才培養(yǎng)目標

BIM人才培養(yǎng)目標是對該專業(yè)畢業(yè)生在畢業(yè)5年左右能夠達到的職業(yè)和專業(yè)成就的總體描述。[5]設(shè)立培養(yǎng)目標的重要依據(jù)是企業(yè)對畢業(yè)生的崗位能力要求。BIM崗位能力要求學生要“懂理論、能操作、知來由、會應用”。[6]4個能力要素相互作用，共同構(gòu)成應用型BIM人才崗位能力體系（見圖1）。

圖1 BIM崗位能力要素關(guān)系

如圖1所示，“會應用”是崗位能力的最終要求。該要求具體表現(xiàn)為掌握運用BIM技能解決工程實際問題的能力和獨立執(zhí)行中等難度項目的能力。滿足上述要求的學生不僅要掌握扎實的理論基礎(chǔ)、過硬的實操能力、良好的溝通能力和應變能力，還要在專業(yè)情境下靈活運用上述能力以滿足崗位要求，勝任崗位工作。

“能操作”是“會應用”在實踐層面的體現(xiàn)。操作是明確工作目標之后，以具體專業(yè)行為達成工作目標的過程，其關(guān)鍵點是操作內(nèi)容和操作對象。BIM的操作內(nèi)容包括模型構(gòu)建、三維展示、碰撞檢查、虛擬施工、工程量統(tǒng)計、成本計劃編制與成本追蹤、進度計劃編制與進度追蹤。BIM的操作對象涉及多款軟件，具體如表1：

表1 BIM主要軟件

“知由來”是“會應用”在認知層面的體現(xiàn)。為了緊跟BIM技術(shù)發(fā)展趨勢，學生不僅要掌握當下的主流操作技能，還要了解BIM技術(shù)的發(fā)展歷史和未來趨勢，為技能更新打下認知基礎(chǔ)，實現(xiàn)應用型BIM人才的可持續(xù)發(fā)展。

“懂理論”是“能操作”和“知由來”的知識基礎(chǔ)。為了具備BIM實操技能，了解BIM發(fā)展的趨勢，學生必須掌握BIM技能和BIM發(fā)展歷程的相關(guān)理論知識。

綜上分析，可以將BIM崗位能力指標確定為以下3個層面的5個培養(yǎng)目標：

（1）理論層面。目標1：BIM相關(guān)軟件基礎(chǔ)知識，即為了熟練運用BIM相關(guān)軟件，學生應理解和掌握各款軟件的基本情況和功能。目標2：專業(yè)理論知識，即要求學生掌握建設(shè)工程項目的主要技術(shù)和管理方法，以支撐其對BIM技術(shù)的運用。目標3：BIM發(fā)展歷程知識，即要求學生了解BIM的發(fā)展歷史和未來發(fā)展趨勢。

（2）技能訓練層面。目標4：三維制圖，即要求學生掌握運用BIM相關(guān)軟件進行三維制圖和立體展示的能力。

（3）實踐操作層面。目標5：信息共享、可視化及優(yōu)化，即要求學生掌握運用軟件對項目進行方案優(yōu)化、工程量統(tǒng)計、可視化展示、碰撞檢查的能力。

（二）整合教學活動，推動BIM教學模塊化

教學模塊是一種整體的教學視野，即主題單元。是把具有較強內(nèi)在聯(lián)系的、具有共同主題的內(nèi)容所構(gòu)成的一個整體。[7]教學模塊的劃分是對教學活動系統(tǒng)化、規(guī)范化整合的過程。將紛繁復雜的專業(yè)知識和技能以共同主題為導向整合為教學模塊，有利于學生將基礎(chǔ)知識、專業(yè)知識和專業(yè)技能融會貫通，形成專業(yè)能力。

BIM并非自成體系的新學科，而是對建設(shè)工程相關(guān)專業(yè)的信息化賦能。構(gòu)建應用型BIM人才培養(yǎng)體系是對原有土木工程類專業(yè)人才培養(yǎng)體系的改進。對原人才培養(yǎng)體系進行BIM化改進需要完成以下工作：

（1）開發(fā)新課程。新課程由BIM教師團隊主持開發(fā)，以講授BIM理論知識、軟件操作和綜合實操技能為新課程核心內(nèi)容。

（2）舊課改造。BIM技術(shù)的應用對建設(shè)工程領(lǐng)域的影響是全方位的，因此必須對專業(yè)核心課程進行改進以實現(xiàn)建設(shè)工程管理知識、技術(shù)知識與BIM的融合。舊課改造應由BIM教師團隊牽頭，專業(yè)老師共同推進，根據(jù)各專業(yè)核心課程與BIM技術(shù)的融合情況酌情改進授課內(nèi)容或增加章節(jié)。

（3）第二課堂。第二課堂是在傳統(tǒng)課堂之外組織學生進行課后復習、技能操練和實踐活動的教學形式。應用型BIM人才培養(yǎng)的核心能力要求是“會應用”，即獨立運用BIM技術(shù)分析和解決專業(yè)問題。組織學生在專業(yè)情景中對BIM技術(shù)進行有計劃重復訓練可有效提升學生綜合運用BIM知識和技術(shù)解決實際工作問題的能力。有計劃重復訓練是在科學計劃指導下的長時間反復技能訓練過程。一般而言，這類教學活動的長期性導致其無法在課堂上得到充分執(zhí)行，其計劃的周密性和科學性導致其無法在學生自發(fā)的學習過程中得到有效貫徹。為了有效避免這種情況，在BIM教師團隊指導下，由專業(yè)學生社團主持開展的BIM技術(shù)在第二課堂可以將BIM技術(shù)培訓工作的長期性和科學性有機結(jié)合。在第二課堂中，專業(yè)學生社團通過舉辦小組學習、研討會、講座、知識分享會和專業(yè)比賽等方式，組織學生開展對BIM知識和技能的課外訓練和實踐任務(wù)。

在系統(tǒng)改造、全面升級建設(shè)工程相關(guān)核心專業(yè)課程的基礎(chǔ)上，以培養(yǎng)目標為主題單元，可將應用型BIM人才培養(yǎng)的教學活動整合為BIM理論知識模塊、建設(shè)工程專業(yè)理論知識模塊、建模與三維展示模塊、虛擬施工模塊和信息共享與云操作模塊。具體如下：

（1）BIM理論知識模塊是以培養(yǎng)目標“BIM相關(guān)軟件基礎(chǔ)知識”和“BIM發(fā)展歷程知識”為主題單元，整合BIM理論教學活動而成的教學模塊。該模塊由BIM理論教學課程和相關(guān)課外活動構(gòu)成。

（2）建設(shè)工程專業(yè)理論知識模塊是以培養(yǎng)目標“專業(yè)理論知識”為主題單元整合建設(shè)工程管理相關(guān)專業(yè)課程和施工相關(guān)專業(yè)課程教學活動而成的教學模塊。該模塊由建設(shè)工程核心專業(yè)課程和相關(guān)第二課堂教學活動構(gòu)成。

（3）建模與三維展示模塊是以培養(yǎng)目標“三維制圖”為主題單元整合BIM建模相關(guān)教學活動而成的教學模塊。該模塊的主要內(nèi)容包括Autodesk Revit、廣聯(lián)達土建算量和廣聯(lián)達鋼筋算量軟件的教學以及相關(guān)的第二課堂練習與實訓。

（4）中文虛擬施工模塊是以培養(yǎng)目標“工程管理可視化及優(yōu)化”為主題單元整合BIM建模相關(guān)教學活動而成的教學模塊。該模塊的主要內(nèi)容為fuzor和Navisworks軟件教學。

(5）信息共享與云操作模塊是以培養(yǎng)目標“信息共享、可視化及優(yōu)化”為主題單元整合BIM功能性軟件教學而成的教學模塊。該模塊的主要內(nèi)容是Smartcost、Easyplan、廣聯(lián)達土建算量和廣聯(lián)達鋼筋算量軟件的教學以及相關(guān)的第二課堂練習與實訓。

（三）整合教學資源，構(gòu)建BIM教學平臺

教學平臺是依據(jù)教學內(nèi)容的共性特點而整合教學資源、支撐教學活動的課程、軟件、硬件復合體。如前所述，應用型BIM人才培養(yǎng)包括理論培養(yǎng)、技能訓練和實踐操作3個層面。每個層面的培養(yǎng)工作都涉及多門課程，需要師生在傳統(tǒng)課堂和第二課堂的聯(lián)動機制下合作完成。以3個教學層面為依據(jù)，可將教學資源整合為理論學習平臺，技能訓練平臺和實踐操作平臺。

理論學習平臺的主要作用是支撐BIM理論知識模塊和建設(shè)工程專業(yè)理論知識模塊的教學活動。該平臺由BIM理論課程、畢業(yè)設(shè)計大賽理論題庫和多媒體教室構(gòu)成。

技能訓練平臺的主要作用是支撐建模與三維展示模塊、虛擬施工模塊和工程管理云操作模塊的教學活動。該平臺由BIM軟件課程、BIM專項技能訓練題庫和BIM實驗室構(gòu)成。

實踐操作平臺的主要作用是在理論學習和技能操作都已達到培養(yǎng)要求的基礎(chǔ)上，支撐學生以實際項目為案例，以畢業(yè)設(shè)計大賽為牽引的綜合實操。該平臺由BIM項目庫和BIM工作室構(gòu)成。

三、基于學科競賽的BIM教學體系的閉環(huán)運行機制

為了在有限條件下實現(xiàn)科學高效的應用型BIM人才培養(yǎng)，本文引入閉環(huán)式培養(yǎng)理念[6]，以“畢設(shè)大賽”為抓手，將百色學院校內(nèi)教學資源和廣聯(lián)達競賽支撐資源結(jié)合起來，構(gòu)建以競賽為驅(qū)動的應用型BIM教學體系閉環(huán)運作機制。應用型BIM教學體系閉環(huán)運作機制包括理論和技能學習、理論討論和技能操練、項目綜合實訓和競賽4個環(huán)節(jié)（圖2）。

圖2 BIM教學閉環(huán)體系

理論和技能學習環(huán)節(jié)的主要功能是幫助學生獲取與掌握BIM理論知識。BIM理論知識包括BIM基本理論、建設(shè)工程管理與建造相關(guān)理論和BIM相關(guān)軟件的基本操作。學生在理論學習平臺上，通過專業(yè)核心課程的學習獲取BIM理論知識，初步構(gòu)建BIM知識體系。

理論討論和技能操練環(huán)節(jié)的主要功能是幫助學生對理論和技能學習環(huán)節(jié)所習得的知識進行梳理、強化和查缺補漏。該環(huán)節(jié)的學習以第二課堂為主要形式。在專業(yè)學生社團的組織下，通過開展小組式學習、互助式學習、軟件實操、軟件專項技能比賽等形式強化學生的理論知識和軟件操作能力。上述活動的有序開展，形成了以BIM相關(guān)課程為基礎(chǔ)，以課程實訓為加強，以第二課堂為補充，以專項技能競賽為牽引的循環(huán)式理論知識加強和軟件技能訓練模式。

項目綜合實訓環(huán)節(jié)的主要作用是通過項目實操，幫助學生將理論基礎(chǔ)和實操技能轉(zhuǎn)化為專業(yè)實踐能力。經(jīng)過理論討論和技能操練環(huán)節(jié)的強化，學生們已經(jīng)掌握了扎實的BIM理論功底和熟練的軟件操作技能。在此基礎(chǔ)上，學生們以BIM軟件實訓為主要課程載體，采用專業(yè)教師指導，專業(yè)學生社團組織的方式，在技能訓練平臺上以畢業(yè)設(shè)計大賽的評分標準為評價標準，以畢業(yè)設(shè)計大賽的范例項目為案例開展全過程的BIM技能實訓。

競賽環(huán)節(jié)的主要作用是整合校外資源，促進BIM教學體系對外交流。該環(huán)節(jié)由賽前培訓、參賽隊伍選拔、參賽和賽后總結(jié)4個活動構(gòu)成。賽前培訓是以“畢設(shè)大賽”為牽引的面向全體學生的理論知識和實操技能的強化過程。通過舉辦賽前培訓，在學生中掀起以畢業(yè)設(shè)計大賽的學習資料為核心，以備賽為目的的學習熱潮。參賽隊伍選拔是通過舉辦“畢設(shè)大賽”校內(nèi)預賽選拔參賽隊伍的過程。其作用是激發(fā)學習興趣，選拔參賽選手。賽前集訓是為提高參賽選手成績而開展的最終培訓。參賽是師生接受校外標準考核和接觸校外BIM團隊的機會。在這個活動中，參賽師生不僅要認真參賽，還要廣泛與企業(yè)、外校BIM團隊進行交流，并對參賽情況進行記錄和總結(jié)。賽后總結(jié)是參賽師生依據(jù)參賽期間獲得的經(jīng)驗和收獲對各個環(huán)節(jié)進行反思和調(diào)整，促進BIM教學體系不斷改進和發(fā)展的過程。

四、基于融合式BIM教學體系實踐探索

（一）教學基本情況

百色學院是位于廣西百色的地方本科院校。自2017年啟動應用型BIM人才培養(yǎng)改革以來，百色學院土木建筑工程學院先后建成了BIM綜合應用實驗室、BIM基礎(chǔ)訓練實驗室，與廣西火天信工程管理咨詢有限公司合作建設(shè)了校企合作BIM工作室、成立了BIM教師團隊，組建了專業(yè)學習學生社團建筑與土木工程協(xié)會。在建設(shè)本文提出的融合式BIM教學體系后，百色學院土木建筑工程學院取得了顯著的教學成效。

（二）教學模塊劃分

如表2所示，百色學院土木建筑工程學院通過開設(shè)“BIM技術(shù)原理與應用”和“Autodesk Revit”等新課程、改進“施工技術(shù)”“房屋建筑學”等原有核心專業(yè)課程和創(chuàng)辦以專業(yè)學生社團為組織核心的第二課堂等方式，將BIM元素融合到原教學體系中，并將教學活動整合為BIM理論知識模塊、建設(shè)工程專業(yè)理論知識模塊、建模與三維展示模塊、虛擬施工模塊和信息共享與云操作模塊。

表2 BIM教學模塊匯總

（三）教學平臺構(gòu)建與教學閉環(huán)機制運轉(zhuǎn)

如表3所示，百色學院土木建筑工程學院將傳統(tǒng)課堂和第二課堂結(jié)合起來，充分利用BIM綜合應用實驗室、BIM基礎(chǔ)訓練實驗室、火天信校企合作BIM工作室等硬件資源構(gòu)建出理論學習平臺、技能訓練平臺和實踐操作平臺。

表3 BIM教學平臺信息

百色學院土木建筑工程學院根據(jù)自身教學模塊劃分和教學平臺建設(shè)情況，賦予閉環(huán)運作機制中每個環(huán)節(jié)以新的內(nèi)涵和意義，開發(fā)了符合百色學院應用型BIM人才培養(yǎng)特點的四循環(huán)閉環(huán)BIM教學機制，如圖3所示。

圖3 百色學院應用型BIM人才閉環(huán)培養(yǎng)機制

四循環(huán)閉環(huán)BIM教學機制由理論學習、技能訓練、項目實操和競賽4個子循環(huán)構(gòu)成：

理論學習子循環(huán)依托理論學習平臺，采用課上教學和課后互動式學習、小組式學習相結(jié)合的方式，以課堂教學為基礎(chǔ)，以“畢設(shè)大賽”知識題庫為補充，以知識競賽和課程考試為牽引，以知識分享和專項研討為主要方式推動BIM理論知識的循環(huán)式學習。

技能訓練子循環(huán)依托技能訓練平臺，采用學練結(jié)合的方式，以課程實訓和“畢設(shè)大賽”軟件技能培訓為基礎(chǔ)，以實訓考核和技能競賽為牽引，推動基礎(chǔ)軟件和專項軟件的循環(huán)式學習。

項目實操子循環(huán)以實踐操作平臺為依托，以“假題真做”方式用企業(yè)提供的舊項目和新校區(qū)圖紙、資料等為素材，在專業(yè)情境下采用由易到難的方式鍛煉學生的實踐操作能力。

競賽子循環(huán)以“畢設(shè)大賽”為牽引，以賽前培訓和選拔為主要方式，激勵學生進一步提高BIM技能水平。上述四循環(huán)系統(tǒng)是開放式系統(tǒng)。學生可以根據(jù)自己對專業(yè)知識和專業(yè)技能的掌握程度，自由選擇進入哪個環(huán)節(jié)學習。而建筑與土木工程協(xié)會也會定期通過普查式的考核方式，篩選出基礎(chǔ)不牢的學生重新回到四循環(huán)系統(tǒng)中反復練習，以確保學生培養(yǎng)質(zhì)量。

（四）教學效果評估

推行以“畢設(shè)大賽”為依托的BIM閉環(huán)教學體系以來，百色學院土木建筑工程學院先后培養(yǎng)學生900余人，其中100余人取得中國圖學學會頒發(fā)的BIM等級證書。百色學院土木建筑工程學院多次派學生代表隊參加“畢設(shè)大賽”，并取得優(yōu)異成績。結(jié)果表明以“畢設(shè)大賽”為依托的BIM閉環(huán)教學體系可以顯著提高百色學院BIM人才培養(yǎng)水平和培養(yǎng)效率。

五、結(jié) 論

本文以百色學院為例，通過整合“畢設(shè)大賽”提供的教學資源，認為BIM閉環(huán)教學體系有效地緩解了地方本科院校應用型BIM人才培養(yǎng)所面臨的師資力量薄弱、軟件配套不全等問題，提高了BIM人才培養(yǎng)的效率和水平。具體如下：

（1）BIM崗位能力的指標化明確了BIM教學的具體目標。

（2）BIM教學體系三大平臺的建設(shè)有效地整合了教學資源，支撐了BIM教學活動的開展。

（3）BIM教學體系的閉環(huán)機制不僅為學生提供了從理論、技能到綜合應用能力的系統(tǒng)化培養(yǎng)，還以參賽為契機對校內(nèi)外BIM培養(yǎng)體系進行了融合，實現(xiàn)了地方本科院校BIM教學體系的可持續(xù)發(fā)展。

（4）開放式的BIM教學體系為學生提供了較大的學習自由度，以實現(xiàn)對學生崗位能力的夯實和強化，確保沒有學生掉隊，保證了該體系的培養(yǎng)質(zhì)量。