馬文剛，李成濤，朱玉琴，胡世翔

(南京工程學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，江蘇南京，211167)

一、研究背景

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，單純的二維圖像信息已經(jīng)不能滿足人們的需要，尤其是在進(jìn)行建筑信息處理的過程中，許多非圖形信息比單純的圖形信息更為重要。目前，建筑信息模型(BIM)技術(shù)以其獨(dú)有的可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性，被廣泛應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等領(lǐng)域。近年來，隨著BIM技術(shù)在建筑工程各相關(guān)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，BIM的相關(guān)研究逐漸增加。2013年，深圳市建筑設(shè)計(jì)院承擔(dān)的住建部關(guān)于保障性住房應(yīng)用 BIM 技術(shù)的研究課題，在為期兩年的研究過程中取得了豐碩成果；2013年，中國建筑標(biāo)準(zhǔn)研究院聯(lián)合北京市建筑設(shè)計(jì)院等十余家國內(nèi)一線甲級設(shè)計(jì)院共同撰寫并出臺(tái)了《建筑信息模型技術(shù)試用規(guī)范》，為日后BIM在國內(nèi)建筑工程領(lǐng)域的普及提供了共識(shí)性操作藍(lán)本。同時(shí)，學(xué)者對BIM技術(shù)上的研究已不再停留在最初的碰撞檢測等基本功能的開發(fā)和使用階段。例如，劉自昂等人探討了在BIM平臺(tái)上裝配式建筑成本的采集與歸集方式，將BIM與掙值法結(jié)合，對成本進(jìn)行偏差分析，并提出糾偏措施。[1]徐劍等人闡述了BIM協(xié)同管理平臺(tái)在地鐵車輛段項(xiàng)目管理中的關(guān)鍵應(yīng)用點(diǎn)和具體功能，為后續(xù)類似的超大型、復(fù)雜型建設(shè)項(xiàng)目提供了BIM技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)。[2]楊麗娟從族的創(chuàng)建、模型的拼接及 Revit 出圖效果等方面分析 BIM 三維正向設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)及優(yōu)勢，并指出族庫的豐富程度決定建模的效率，族參數(shù)的詳盡程度決定出圖的效果和對構(gòu)件的動(dòng)態(tài)控制。[3]劉大洋等人以大型橋隧集群智能運(yùn)營維護(hù)為背景，研究了BIM在大型橋梁隧道集群運(yùn)維中的關(guān)鍵技術(shù)。[4]

在運(yùn)營管理及造價(jià)管理方向，BIM的相關(guān)研究也是百花齊放。王恒玉闡述了綜合管廊項(xiàng)目造價(jià)管理的特點(diǎn)以及BIM在綜合管廊項(xiàng)目造價(jià)管理中的應(yīng)用優(yōu)勢。[5]胡正宇分析了BIM技術(shù)在成本管理中的優(yōu)勢，闡述了 BIM 在成本管理中的具體應(yīng)用，從而說明了建筑施工企業(yè)應(yīng)用 BIM 技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目成本管理的必要性。[6]張志偉等人分析了利用BIM軟件和 Dynamo軟件創(chuàng)建樁基模型、進(jìn)行樁基編碼和生成樁基放樣數(shù)據(jù)的方法，介紹了智慧工地平臺(tái)的主要功能和應(yīng)用場景。[7]曹婷以具體項(xiàng)目工程審計(jì)為例，剖析了BIM的具體應(yīng)用情況，為 BIM技術(shù)在建筑施工企業(yè)工程審計(jì)中的應(yīng)用提供了參考。[8]

隨著智慧城市建設(shè)的推進(jìn)與運(yùn)營管理，BIM技術(shù)的應(yīng)用得到了進(jìn)一步的推廣，而Revit作為使用最廣泛的BIM軟件之一，已在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工程管理、工程造價(jià)、建筑設(shè)計(jì)等領(lǐng)域中得到了普及。同時(shí)，Revit建模技術(shù)本身發(fā)展迅速，行業(yè)需求持續(xù)旺盛，高校努力培養(yǎng)能夠熟練應(yīng)用Revit的人才已是建筑設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)的大勢所趨。但是，基于Revit建模技術(shù)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革還處于探索階段，仍然有大量的問題需要高校教師思考和解決。因此，Revit建模技術(shù)的引入是對當(dāng)今土木相關(guān)專業(yè)教育的挑戰(zhàn)，更是完善應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的機(jī)遇。

二、Revit建模課程改革的整體設(shè)計(jì)

為滿足企業(yè)對BIM技術(shù)人才的需求，各高校相繼開設(shè)相關(guān)的課程。為使學(xué)生更好地掌握BIM相關(guān)軟件的應(yīng)用方法，力求緊貼企業(yè)的實(shí)際需求，相關(guān)的教學(xué)研究工作也在持續(xù)開展。韓銳等人基于BIM 的集中式實(shí)驗(yàn)室教學(xué)，有機(jī)地融合多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)理念，通過建筑工程項(xiàng)目實(shí)例的遞進(jìn)式設(shè)計(jì)制作提升學(xué)生在專業(yè)技能、協(xié)調(diào)組織和設(shè)計(jì)全過程管理等方面的掌控能力。[9]蔣博雅將 BIM 技術(shù)應(yīng)用于預(yù)制裝配虛擬仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)，基于該建設(shè)實(shí)踐，探討了虛擬工業(yè)化裝配仿真教學(xué)線下“實(shí)踐面——工地現(xiàn)場施工技術(shù)”與線上“應(yīng)用面——協(xié)同仿真建造實(shí)驗(yàn)”相結(jié)合的教學(xué)研究。[10]張紹志等人將BIM技術(shù)和VR技術(shù)結(jié)合在一起，應(yīng)用于暖通空調(diào)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)了暖通空調(diào)課程教學(xué)的數(shù)字化，提高了學(xué)生的知識(shí)綜合應(yīng)用水平。[11]張靜曉等人借助調(diào)查問卷，對BIM畢業(yè)設(shè)計(jì)的影響因素進(jìn)行了分析，提供了針對BIM教學(xué)的考核模式。[12]

在實(shí)際的教學(xué)過程中，Revit建模課程與其他軟件應(yīng)用類課程相似，具有知識(shí)點(diǎn)繁多、應(yīng)用靈活多變等特點(diǎn)。學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時(shí)，入門容易，但難以掌握，更難靈活應(yīng)用，加之傳統(tǒng)的課程教學(xué)模式難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)效果不佳，進(jìn)而出現(xiàn)學(xué)生看不懂圖紙、不會(huì)操作軟件及建立的Revit模型不達(dá)標(biāo)等問題。由于本課程只有32學(xué)時(shí)，每周2個(gè)課時(shí)，時(shí)間跨度大，學(xué)生很容易忘記上節(jié)課堂學(xué)習(xí)的知識(shí)，進(jìn)而出現(xiàn)知識(shí)斷層，無法銜接，也就無法系統(tǒng)地掌握運(yùn)用Revit的方法。同時(shí)，雖然目前已有較多Revit相關(guān)的線上教程，但都大同小異，只是進(jìn)行軟件操作流程的演示，很少講解操作細(xì)節(jié)，很難解決學(xué)生在實(shí)際操作中遇到的具體問題，甚至?xí)绊憣W(xué)生的學(xué)習(xí)信心和興趣。因此，Revit建模課程應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力為導(dǎo)向，綜合應(yīng)用多種教學(xué)手段，提高學(xué)生學(xué)習(xí)Revit的積極性，進(jìn)而提高學(xué)生應(yīng)用Revit的能力。

基于應(yīng)用型本科教學(xué)的辦學(xué)定位思路[13]，結(jié)合Revit建模課程的特點(diǎn)，南京工程學(xué)院(以下簡稱我校)以提高學(xué)生實(shí)操能力為目標(biāo)，以線上線下混合教學(xué)為載體，對接行業(yè)需求，展開了本課程的教學(xué)改革研究。我校Revit建模課程教學(xué)改革內(nèi)容如下。第一，教師將學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中反饋的重點(diǎn)、難點(diǎn)制作成短視頻，并上傳教學(xué)平臺(tái)，方便學(xué)生課前預(yù)習(xí)及課后復(fù)習(xí)時(shí)隨時(shí)觀看學(xué)習(xí)，讓學(xué)生更好地掌握本課程的教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)對部分知識(shí)點(diǎn)采取學(xué)生課前自學(xué)，教師在課堂上操作、講解、點(diǎn)評的翻轉(zhuǎn)形式。第二，教師利用線上教學(xué)平臺(tái)的討論、信息發(fā)布等功能，及時(shí)推送Revit建模相關(guān)信息、案例及長期從事BIM應(yīng)用與研究工作的行業(yè)專家講座，讓學(xué)生從新的視角了解Revit建模技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用情況，有效拉近課堂與實(shí)際工程應(yīng)用之間的距離。第三，由于本課程包括部分實(shí)訓(xùn)教學(xué)，教師要以實(shí)際工程圖紙為依據(jù)，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行建模，實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的訓(xùn)練呼應(yīng)課堂教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)與練習(xí)同步進(jìn)行，切實(shí)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力。第四，指導(dǎo)學(xué)生參與基于Revit建模的國內(nèi)比賽，實(shí)現(xiàn)“以賽評教，以賽促改”，持續(xù)改進(jìn)教學(xué)模式。具體教學(xué)過程如圖1所示。

圖1 教學(xué)過程流程圖

三、基于應(yīng)用能力培養(yǎng)的進(jìn)階式Revit建模課程混合教學(xué)設(shè)計(jì)

軟件課程的教學(xué)實(shí)施混合教學(xué)具有天然優(yōu)勢。一方面，軟件的教學(xué)側(cè)重點(diǎn)應(yīng)在于應(yīng)用，通過教師在課堂中的引領(lǐng)，使學(xué)生掌握相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)；另一方面，軟件操作一般會(huì)有許多細(xì)節(jié)問題，借助線上的微視頻，學(xué)生可以反復(fù)學(xué)習(xí)，直至完全理解、掌握。

教師在合理確定Revit建模課程教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，還要進(jìn)一步完善授課計(jì)劃，對教學(xué)知識(shí)點(diǎn)依據(jù)其難易程度進(jìn)行分類。第一，知識(shí)型知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重基本概念、基本規(guī)定及基本操作，如梁、柱等基本構(gòu)建的繪制。第二，能力型知識(shí)點(diǎn)，主要學(xué)習(xí)各種構(gòu)件之間的組合，如老虎窗的建模，側(cè)重操作細(xì)節(jié)。第三，素質(zhì)型知識(shí)點(diǎn)，包括理解軟件的內(nèi)在邏輯，如各種構(gòu)件族的構(gòu)建。不同的知識(shí)點(diǎn)服務(wù)于學(xué)生軟件學(xué)習(xí)的不同階段，遵循由簡單到繁雜的原則，形成進(jìn)階式的教學(xué)過程。

(一)引領(lǐng)入門

學(xué)習(xí)軟件課程的入門階段很重要，它是學(xué)生建立學(xué)習(xí)信心、產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)。Revit建模課程的教學(xué)內(nèi)容是項(xiàng)目化教學(xué)的一部分，學(xué)生初識(shí)Revit軟件，一般始于工程制圖與識(shí)圖課程的教學(xué)。為幫助學(xué)生更好地理解制圖課的知識(shí)，同時(shí)為后續(xù)的教學(xué)埋下興趣的種子，教師在學(xué)生大一時(shí)就可以將Revit軟件融入制圖課，借助軟件的平面視圖、立體查看、全景漫游等功能提升制圖課的教學(xué)效果，同時(shí)在學(xué)生心中為Revit軟件埋下伏筆。

在Revit建模課程的入門階段，教師通過三維演示、動(dòng)畫漫游等形式，向?qū)W生展示他們所熟悉的建筑物的模型，如教學(xué)樓等，使學(xué)生對軟件有進(jìn)一步的了解。在此基礎(chǔ)上，教師再將模型導(dǎo)入lumion等第三方軟件進(jìn)行渲染等操作，拉近學(xué)生與看似復(fù)雜的渲染圖的距離，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)利用課余時(shí)間，邀請項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)豐富的工程人員以遠(yuǎn)程報(bào)告的形式介紹Revit在實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用，分析BIM目前的使用狀況及未來的前景，進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)的信心和動(dòng)力。入門階段以知識(shí)型知識(shí)點(diǎn)為主線，輔以課堂練習(xí)和指導(dǎo)，同時(shí)將基本的操作錄制對應(yīng)的視頻上傳學(xué)習(xí)平臺(tái)方便學(xué)生課后復(fù)習(xí)，確保學(xué)生掌握基本知識(shí)點(diǎn)和基本操作。

(二)以應(yīng)用能力為支點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

能力型知識(shí)點(diǎn)融合了諸多基本知識(shí)點(diǎn)和基本操作，每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)都涉及各種細(xì)節(jié)。傳統(tǒng)的教師詳細(xì)講述每一步操作，學(xué)生逐步操作的教學(xué)方式會(huì)占用較多的授課時(shí)間，影響教學(xué)進(jìn)度。因此，采用以學(xué)生自學(xué)為主導(dǎo)，教師課中對學(xué)生遇到的問題進(jìn)行精講的翻轉(zhuǎn)模式，既節(jié)約了課中的時(shí)間，又培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和習(xí)慣。對有一定難度的知識(shí)點(diǎn)，教師在前一次授課結(jié)束前，結(jié)合實(shí)際工程案例提出與該知識(shí)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的問題，要求學(xué)生在課后查閱資料了解相關(guān)的解決方法及建模操作；新授課前一天，教師以隨機(jī)抽查的形式，指定學(xué)生在課上介紹自己的解決辦法，并現(xiàn)場演示建模過程(M1)。之后，教師錄制對應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的操作步驟并上傳學(xué)習(xí)平臺(tái)，并要求學(xué)生結(jié)合自己前期查找的資料進(jìn)行相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的自主學(xué)習(xí)。課堂上，教師結(jié)合學(xué)生的演示過程及M1模型，對學(xué)生的操作進(jìn)行點(diǎn)評，選取問題進(jìn)行精講。具體的教學(xué)過程如圖2所示。

圖2 能力性知識(shí)點(diǎn)教學(xué)過程

對教師提出的問題，學(xué)生經(jīng)過查閱資料、自主學(xué)習(xí)、課堂演示及在課堂上對建模過程中的細(xì)節(jié)問題進(jìn)行討論，可以將知識(shí)點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來，不僅掌握操作流程，還掌握各步驟間的邏輯關(guān)系，為能力的進(jìn)一步拓展奠定基礎(chǔ)。

(三)以比賽為契機(jī)，鼓勵(lì)學(xué)生深挖素質(zhì)型知識(shí)點(diǎn)

“以賽促學(xué)”是高校教學(xué)與社會(huì)實(shí)踐有機(jī)結(jié)合的切入點(diǎn)之一，是激勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步深挖知識(shí)點(diǎn)的著力點(diǎn)，也是檢驗(yàn)教學(xué)效果的重要方式。在課程教學(xué)最初，教師就以歷年參賽學(xué)生所取得的成績?yōu)榘駱?，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，并在主要課程內(nèi)容教學(xué)完成后，鼓勵(lì)學(xué)生參加相關(guān)的比賽。教師在組織并指導(dǎo)學(xué)生參加基于Revit建模的全國比賽的過程中，要充分發(fā)揮BIM社團(tuán)的作用，以BIM社團(tuán)為基地廣泛宣傳相關(guān)的比賽，鼓勵(lì)學(xué)生參加。同時(shí)，教師還要積極發(fā)揮BIM社團(tuán)的組織能力，組織已參賽的學(xué)生分享經(jīng)驗(yàn)，培訓(xùn)準(zhǔn)備參賽的同學(xué)，進(jìn)而形成高年級帶動(dòng)低年級的良性循環(huán)。在學(xué)生自愿組隊(duì)的基礎(chǔ)上，教師利用歷年比賽的題目組織學(xué)生進(jìn)行建模，發(fā)現(xiàn)并解決此過程中的問題，并對比賽中涉及的素質(zhì)型知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生利用課余時(shí)間進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。

值得一提的是，為提高學(xué)生的參賽積極性，在參加全國賽之前，教師可以要求學(xué)生先參加校內(nèi)賽，并將參賽成績計(jì)入本課程的平時(shí)成績，以比賽成績檢驗(yàn)學(xué)生對相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)和掌握情況。

(四)及時(shí)反饋，持續(xù)改進(jìn)

為總結(jié)教學(xué)過程中的不足，教師要對期末成績與過程成績進(jìn)行對比分析，結(jié)合兩者的相關(guān)性總結(jié)教學(xué)成果。同時(shí)，為收集學(xué)生對課程的真實(shí)反饋，教師可以在成績提交后，對學(xué)生進(jìn)行關(guān)于教學(xué)過程的問卷調(diào)查，認(rèn)真分析、總結(jié)學(xué)生反饋的教學(xué)過程中的不足，以及學(xué)生反映的學(xué)習(xí)過程中容易出錯(cuò)的知識(shí)點(diǎn)，為后續(xù)的持續(xù)改進(jìn)提供依據(jù)。

四、結(jié)語

BIM技術(shù)在實(shí)際工程中的廣泛應(yīng)用改變了工程行業(yè)對人才的要求，高校的教學(xué)應(yīng)以提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力為目標(biāo)，緊密銜接行業(yè)的需求。在實(shí)施混合式教學(xué)之后，為了解學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)效果，教師從學(xué)生期末成績分析和問卷調(diào)查兩方面入手，對教學(xué)過程及教學(xué)效果進(jìn)行了評價(jià)。實(shí)踐證明，基于應(yīng)用能力導(dǎo)向的混合式教學(xué)方法是一種有效的學(xué)習(xí)方式，線上線下的混合促進(jìn)了傳統(tǒng)教學(xué)模式的變革，有效提升了學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力。本課程改革項(xiàng)目以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和信心為起點(diǎn)，以不同知識(shí)點(diǎn)為依據(jù)，采用多種教學(xué)手段，在教授學(xué)生知識(shí)的同時(shí)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。在將來的教學(xué)中，Revit建模要繼續(xù)以行業(yè)比賽為契機(jī)，努力實(shí)現(xiàn)“以賽促教，以賽促學(xué)，以賽促改”的教學(xué)模式，不斷總結(jié)教學(xué)過程中的不足并持續(xù)改進(jìn)，形成“教學(xué)—反饋—改進(jìn)”的不斷更新模式。