周 詣

(長春工程學(xué)院 建筑與設(shè)計學(xué)院，長春 130021)

引言

BIM(Building Information Modeling)以其在設(shè)計、施工到運維階段的眾多優(yōu)勢，在建筑行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。與此同時，在建筑類高校中BIM也逐漸得到普及，在建筑學(xué)專業(yè)主干課《建筑設(shè)計》中，隨著BIM技術(shù)融入教學(xué)的改革不斷深入與開展，建筑設(shè)計的過程由平面的設(shè)計不斷上升為空間的設(shè)計，涉及的知識領(lǐng)域更加廣泛。對于學(xué)習(xí)建筑設(shè)計的學(xué)生而言，利用BIM進行設(shè)計，建筑空間可以直觀地在電腦中構(gòu)建，空間感增強，其立體思維，空間邏輯能力極大提高，繪圖速度也大大提升，平面、立面、剖面、空間、造型隨著設(shè)計過程的推進，同步完成，設(shè)計效率顯著提高。BIM為設(shè)計課程帶來諸多優(yōu)勢的同時，也伴隨出現(xiàn)一些問題，如：有時會禁錮學(xué)生的設(shè)計思維，學(xué)生BIM技術(shù)掌握程度不同，很多復(fù)雜造型設(shè)計不會用BIM表達，多數(shù)學(xué)生不會執(zhí)著于這一原因去主動探究BIM技術(shù)，而是選擇簡單形體的建模技術(shù)完成設(shè)計，導(dǎo)致設(shè)計作品失去了很多設(shè)計理念與創(chuàng)新性，影響了建筑設(shè)計課程的學(xué)習(xí)效率。

本研究意在找到現(xiàn)階段“基于BIM的建筑設(shè)計”課程中存在的問題以及學(xué)生學(xué)習(xí)過程中效率不佳的原因，研究如何在教法和學(xué)法上提高該課程學(xué)習(xí)效率的方法，從而使BIM技術(shù)更好地和建筑設(shè)計課程相結(jié)合。

一、基于BIM的建筑設(shè)計課程學(xué)習(xí)效率現(xiàn)狀分析

(一)學(xué)生BIM知識結(jié)構(gòu)對建筑設(shè)計學(xué)習(xí)效率的影響

“BIM建?！薄癇IM建筑及深化設(shè)計”等BIM相關(guān)課程是從大二開始進行的公共選修課程，在開設(shè)“建筑設(shè)計”課程的學(xué)生中，選修率為30%—40%，“基于BIM的建筑設(shè)計課程”是在建筑設(shè)計課程中融入了BIM技術(shù)，即在設(shè)計過程中使用BIM相關(guān)軟件進行方案探討及空間結(jié)構(gòu)等知識的講解，同時學(xué)生運用BIM進行建筑設(shè)計。對于低年級學(xué)生來講，對于BIM技術(shù)掌握不夠，老師運用BIM講解知識能夠很容易理解，但運用BIM進行設(shè)計較難。高年級學(xué)生由于僅限于公選課或自學(xué)完成BIM相關(guān)知識，所以對于運用BIM技術(shù)于建筑設(shè)計之中，學(xué)習(xí)效率明顯參差不齊。

(二)學(xué)生BIM學(xué)習(xí)資料掌握情況對學(xué)習(xí)效率影響

各建筑類高校將BIM應(yīng)用于建筑設(shè)計課程之中，還處于起步與實踐階段，尚未完成系統(tǒng)成熟的針對性教材及視頻教程，學(xué)習(xí)資料針對性弱。學(xué)生在建筑設(shè)計課程中，對BIM類學(xué)習(xí)資料，多數(shù)是采用“現(xiàn)用—現(xiàn)查找—現(xiàn)學(xué)習(xí)”的模式，通過對14級—17級的學(xué)生調(diào)查發(fā)現(xiàn)：20%學(xué)生采用書籍資料查找，20%學(xué)生詢問學(xué)長及老師，20%網(wǎng)上查找視頻資料，40%學(xué)生規(guī)避較難的BIM模型。圖1是三年級同學(xué)學(xué)習(xí)資料掌握情況與設(shè)計成績及學(xué)習(xí)效率的正態(tài)分布圖，通過實證研究發(fā)現(xiàn)：對于BIM資料掌握較好，學(xué)習(xí)效率較高，成績較好；反之亦然。所以，現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用的方式，對于簡單問題尚可，但對于中高年級的復(fù)雜設(shè)計題就直接影響了建筑設(shè)計的學(xué)習(xí)效率。

圖1 BIM學(xué)習(xí)資料掌握情況與學(xué)習(xí)效率關(guān)系

(三)學(xué)習(xí)時間分配情況對學(xué)習(xí)效率的影響情況

通過對2014—2017級同學(xué)的教學(xué)實踐、問卷及采訪發(fā)現(xiàn)：基于BIM建筑設(shè)計課程學(xué)習(xí)時間分配不同年級略有不同，低年級同學(xué)設(shè)計思維及訓(xùn)練占該課程學(xué)習(xí)時間的80%。BIM軟件學(xué)習(xí)時間為20%，由于成果圖紙中可以手繪出圖，大多數(shù)同學(xué)對于BIM的應(yīng)用僅限于模型揣摩和透視效果的參考；高年級同學(xué)多數(shù)利用假期及課余時間來學(xué)習(xí)軟件，軟件花費時間較長，軟件種類學(xué)習(xí)較多，在建筑設(shè)計課過程中，主要是用在設(shè)計草圖、繪圖及與教師溝通改圖的時間較多，總體時間比例各占50%，學(xué)習(xí)效率較高；少數(shù)高年級同學(xué)課程進行中仍采用軟件“現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用”模式進行設(shè)計，學(xué)習(xí)時間較少，設(shè)計成果無法展現(xiàn)其設(shè)計想法，學(xué)習(xí)效率較差。

(四)學(xué)習(xí)方式對學(xué)習(xí)效率的影響

學(xué)習(xí)方式是指個體在進行學(xué)習(xí)活動時所表現(xiàn)出的具有偏好性的行為方式與行為特征。反映個體學(xué)習(xí)活動中的個體差異。[1]通過教師實踐輔導(dǎo)發(fā)現(xiàn)：它對于學(xué)習(xí)效率有直接的影響。該課程的學(xué)生的學(xué)習(xí)方式主要分為：獨立型和依賴型。獨立型學(xué)習(xí)方式的學(xué)生能夠充分利用課下學(xué)習(xí)相關(guān)BIM知識，積累設(shè)計知識及設(shè)計素材，學(xué)習(xí)的主動性和積極性較高，在課程進行中學(xué)習(xí)效率也較高，這類學(xué)生以高年級學(xué)生為主，低年級占比較少。依賴型學(xué)習(xí)方式主要以教師引導(dǎo)為主，學(xué)生按教師要求進行學(xué)習(xí)，這類學(xué)生沒有主動性和自主性，依賴傾向較強，學(xué)習(xí)效率與個人智力水平成正比，能力弱者學(xué)習(xí)效率較低，能力強的，學(xué)習(xí)效率能夠達到課程要求。

二、提高基于BIM的建筑設(shè)計課程的學(xué)習(xí)效率的教法研究

(一)課程模式設(shè)置及進度目標(biāo)設(shè)定研究

根據(jù)BIM知識結(jié)構(gòu)對學(xué)生建筑設(shè)計的影響的情況，采用低年級滲入、高年級應(yīng)用活用的模式，分為高低年級不同的課程設(shè)置及進度目標(biāo)安排，低年級開設(shè)BIM理論及相關(guān)建模課程，除已開設(shè)的BIM建筑級深化設(shè)計公選課外，在低年級建筑設(shè)計課程中滲入BIM相關(guān)理論及建模相關(guān)知識，在簡單空間設(shè)計中，讓學(xué)生嘗試運用BIM技術(shù)進行設(shè)計、推敲設(shè)計等。在大三建筑設(shè)計課程中以應(yīng)用BIM為主，BIM在這一階段主要起到輔助設(shè)計的作用，學(xué)生能夠快速建模，以及在模型中探討、研究、修改設(shè)計，同時在BIM中滲入結(jié)構(gòu)、暖通、電氣等其他專業(yè)知識。高年級建筑設(shè)計課程中，對BIM的應(yīng)用不再滿足于進行單專業(yè)設(shè)計，同時還要進行多專業(yè)協(xié)同設(shè)計，并能夠利用BIM模型進行模擬分析及其他應(yīng)用。

(二)針對學(xué)習(xí)過程的教法研究

“基于BIM的建筑設(shè)計課程”學(xué)習(xí)過程主要分為三個階段，即BIM設(shè)計能力培養(yǎng)階段，BIM設(shè)計運用階段以及BIM設(shè)計拓展階段。針對三個階段不同的學(xué)習(xí)特點，采用有針對性的不同教學(xué)方法。

1.演示講解法

第一階段主要是應(yīng)對初學(xué)BIM建筑設(shè)計的學(xué)生，基于BIM的建筑設(shè)計課程先行課有：《建筑概論》《建筑設(shè)計基礎(chǔ)》以及《BIM建?；A(chǔ)》等，所以在課程之初，學(xué)生對BIM建筑設(shè)計是有一定認識的，但不具備系統(tǒng)完整的設(shè)計能力，即“有意識—無能力”狀態(tài)。第一階段課程設(shè)置中，設(shè)計任務(wù)選擇約束較少、可發(fā)揮余地較大的小型建筑，教師在課程講解中利用BIM技術(shù)及相關(guān)BIM展示為學(xué)生答疑解惑相關(guān)邏輯、空間、結(jié)構(gòu)、比例、尺度等問題。在草圖一對一輔導(dǎo)過程中，采用講解教學(xué)方法及舉例演示等方法，主要講解學(xué)生遇到的不同BIM問題以及建筑空間設(shè)計問題。針對性較強，學(xué)生接受較快，效率較高，能夠觸類旁通，對于設(shè)計能力的培養(yǎng)效果較好。由于成果不要求BIM表達，學(xué)生BIM實踐操作技能提高不顯著，但由于過程中教師利用BIM進行教學(xué)及相關(guān)展示講解，學(xué)生潛移默化對其產(chǎn)生興趣，69%的學(xué)生能夠利用課余時間進行BIM的進一步學(xué)習(xí)。

2.討論法

第二階段主要針對大三年級、對BIM技術(shù)已有一定基礎(chǔ)的學(xué)生，設(shè)計任務(wù)選擇略有難度的公共建筑如博物館、商場、圖書館，以及具有針對性代表性的居住建筑如住宅、老年公寓等。任務(wù)中限制較多，不但涉及空間、流線、功能等要求，還必須滿足規(guī)范、防火、疏散等的要求。在設(shè)計課程中主要培養(yǎng)學(xué)生解決綜合問題的能力，滿足各種條件的同時，做到最合理以及帶有個人創(chuàng)意的設(shè)計。學(xué)生的主要問題更多集中在建筑合理性及創(chuàng)意上，教師在這一階段輔導(dǎo)過程中，主要是利用BIM技術(shù)的優(yōu)勢解決設(shè)計中存在的問題，采用討論的教學(xué)方法，形成“教師—單個學(xué)生”一對一討論，學(xué)生之間“一對多”小組討論，以及“師生間”全班大討論等模式，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性和學(xué)習(xí)興趣。這一階段的學(xué)生是“有意識—有能力”階段，教師在本階段主要培養(yǎng)學(xué)生運用BIM解決設(shè)計問題的能力。46%學(xué)生會有意識地延伸學(xué)習(xí)相關(guān)輔助軟件如：lumion、V-ray等增加表現(xiàn)感的軟件，4%的學(xué)生結(jié)合VR軟件推敲空間如：Fuzor、光輝城市等，在學(xué)生有興趣和靈感驅(qū)動的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)效率顯著提高。

3.任務(wù)驅(qū)動法

第三階段主要是針對高年級學(xué)生，也是BIM設(shè)計拓展階段，學(xué)生在大四階段主要進行的是技術(shù)性較強的建筑設(shè)計，如：高層建筑、影劇院建筑、醫(yī)院建筑、相關(guān)設(shè)計競賽以及多專業(yè)的聯(lián)合設(shè)計。學(xué)生在技術(shù)性較強的建筑設(shè)計中會涉及聲學(xué)、光學(xué)、力學(xué)、節(jié)能等合理性分析，學(xué)生可以利用BIM模型即相關(guān)分析軟件進行合理性設(shè)計分析，輔助設(shè)計。這時學(xué)生是“無意識—有能力”狀態(tài)，設(shè)計素質(zhì)已經(jīng)基本具備，利用BIM解決問題能力已然形成，這一階段主要培養(yǎng)的是學(xué)生獨立“發(fā)現(xiàn)問題—解決問題”的能力，在設(shè)計任務(wù)中，能夠結(jié)合自己的創(chuàng)意，找到設(shè)計中存在的問題，自學(xué)相關(guān)解決問題的方法來解決問題。教師起到引導(dǎo)及幫助找到自身問題的作用。教師采用的是任務(wù)驅(qū)動法教學(xué)，教師布置相關(guān)設(shè)計任務(wù)，由學(xué)生自己查閱資料、總結(jié)整理，提出問題、分析問題，通過小組討論研究或個人分析研究來解決問題。對于競賽及多專業(yè)聯(lián)合設(shè)計訓(xùn)練的是合作能力、團隊意識以及交流溝通能力等。這一階段學(xué)習(xí)效果主要取決于學(xué)生自學(xué)能力及主動性。

三、提高基于BIM的建筑設(shè)計課程的學(xué)習(xí)效率的學(xué)法研究

學(xué)習(xí)效率高低不單取決于教學(xué)方法，更重要的取決于學(xué)習(xí)主體本身的主觀能動性，本研究歷經(jīng)4年，通過對開設(shè)這門課程的學(xué)生的調(diào)查問卷反饋、對成績好及不好的學(xué)生進行單獨訪談、集體討論總結(jié)出以下提高學(xué)習(xí)效率的學(xué)習(xí)方法：

(一)興趣法

對于學(xué)習(xí)“基于BIM的建筑設(shè)計”課程，興趣非常重要，通過對2014—2017級不同年級、不同班級開設(shè)這門課程的學(xué)生進行調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)成績優(yōu)秀或?qū)W習(xí)效率較高的學(xué)生100%是對建筑設(shè)計或BIM技術(shù)都有著濃厚的興趣。這類同學(xué)共同點是能夠主動學(xué)習(xí)，主動發(fā)現(xiàn)問題，并積極通過不同途徑尋求解決方案。而不及格的同學(xué)80%是對這門課沒有興趣，而導(dǎo)致沒興趣的因素主要有：(1)對圖形及設(shè)計邏輯類知識排斥；(2)設(shè)計基礎(chǔ)知識不會；(3)不喜歡創(chuàng)造性思維。

柏拉圖曾經(jīng)說過“良好的開端是成功的一半”，興趣就是最好的開始。興趣是學(xué)習(xí)效率最好的驅(qū)動，對該門課程知識感興趣，就會對相關(guān)知識點主動求解，并會做到舉一反三，精益求精，加快效率。因此對這門課程感興趣是學(xué)生提高學(xué)習(xí)效率的重要方法。

(二)借鑒法

借鑒法在學(xué)習(xí)這門課程中，主要指兩方面：(1)學(xué)習(xí)實際的建筑案例，或是大師作品及成功案例；(2)在教師對其他學(xué)生一對一輔導(dǎo)過程中，借鑒別人的優(yōu)點或缺點，優(yōu)點可以借鑒，缺點在自己的設(shè)計中不出現(xiàn)。通過教師組的教學(xué)及與學(xué)生的座談中，發(fā)現(xiàn)70%的學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中主動采用這種方法，30%處于被動采用。

借鑒法在設(shè)計課程學(xué)習(xí)中可以起到事半功倍的作用，在借鑒大師作品的學(xué)習(xí)過程中，可學(xué)到大師的設(shè)計處理手法，同時激發(fā)自己的設(shè)計能力，在大師的基礎(chǔ)上進行修改及添加自己的設(shè)計思想；對同類型已有建筑的參觀調(diào)研，可以體會建筑空間的好壞及使用中可以改進的地方。而對于課堂上老師在講解其他學(xué)生方案過程中，可以學(xué)到同一題目的解題思路以及要注意的問題。

(三)討論法

討論法分為：師生討論和學(xué)生討論。學(xué)習(xí)過程中的討論非常重要。在師生討論過程中，教師可以更清楚了解學(xué)生的疑惑，幫助他解決問題，改進其教學(xué)；學(xué)生在討論過程中能夠答疑解惑，獲得解決問題的途徑及辦法。通過對不同年級學(xué)生的調(diào)查問卷中發(fā)現(xiàn)：成績?yōu)閮?yōu)秀的學(xué)生90%選擇師生討論方法學(xué)習(xí)，成績良好的學(xué)生70%選擇師生討論，成績?yōu)橹械鹊?0%選擇學(xué)生討論，而不及格的學(xué)生，極少選擇討論方法。

討論法隨著科技的發(fā)展及手機學(xué)習(xí)軟件的應(yīng)用，不再有時間和空間的限制，學(xué)生可以通過諸如“學(xué)習(xí)通”等軟件與教師和同學(xué)進行互動討論，可以完成一對一師生討論、一對多師生討論以及集體討論的形式。在解決問題上效率較高。

(四)預(yù)習(xí)法

預(yù)習(xí)法在“基于BIM的建筑設(shè)計”課程中，主要體現(xiàn)在兩方面，即設(shè)計相關(guān)軟件熟練掌握方面，設(shè)計素質(zhì)的積累及養(yǎng)成方面。據(jù)問卷調(diào)查顯示數(shù)據(jù)，成績優(yōu)良的學(xué)生，95%都有提前學(xué)習(xí)相關(guān)軟件，學(xué)習(xí)為“中等、及格”的學(xué)生30%左右提前學(xué)習(xí)多種BIM相關(guān)軟件。提前學(xué)習(xí)相關(guān)軟件，在時間上爭取了最大的優(yōu)勢。而設(shè)計素質(zhì)積累包括：閱讀相關(guān)書籍、參觀建筑、了解建筑相關(guān)知識，培養(yǎng)自己藝術(shù)素養(yǎng)及建筑師素養(yǎng)。多數(shù)學(xué)生能夠在上學(xué)期間做到設(shè)計素質(zhì)培養(yǎng)，但程度有所不同，80%以上學(xué)生能夠隨著年級的增長，素質(zhì)不斷提高。

“工欲善其事，必先利其器”，用在學(xué)習(xí)上就是提前做好預(yù)習(xí)，預(yù)習(xí)法不但能夠鍛煉學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，還能夠有效提高課程的學(xué)習(xí)效率。

四、結(jié)語

“基于BIM的建筑設(shè)計”課程從2016年起開始分別在建筑學(xué)、城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)不同年級、班級進行實踐教學(xué)，與同年級未融入BIM的建筑設(shè)計課程班級對比優(yōu)勢顯著。在人才培養(yǎng)計劃并未有BIM相關(guān)課程加入的實際情況中，學(xué)生和教師都在不斷探索與實踐提高學(xué)習(xí)效率的方法與途徑。在研究與實踐中發(fā)現(xiàn)：師與生在教與學(xué)中，有效溝通是最好的相互提高效率的方法；而認真努力、求真務(wù)實的態(tài)度是唯一的途徑。

隨著建筑信息化不斷深入建筑行業(yè)，BIM相關(guān)課程也將不斷融入建筑學(xué)人才培養(yǎng)計劃中。該研究為現(xiàn)階段“基于BIM的建筑設(shè)計”課程提供了提高學(xué)習(xí)效率的教法與學(xué)法，同時也為將來BIM更深一步融入的教學(xué)體系中提供了實踐經(jīng)驗及參考數(shù)據(jù)。