融入BIM技術(shù)的中外合作辦學(xué)工程概預(yù)算課程改革

陳聰，薛文，金韶霞

（浙江科技學(xué)院 中德工程師學(xué)院，浙江 杭州310023）

在培養(yǎng)國(guó)家儲(chǔ)備人才的重要機(jī)構(gòu)——高等教育機(jī)構(gòu)中，中外合作辦學(xué)逐漸形成了一種辦學(xué)模式［1］。中外合作辦學(xué)引進(jìn)了國(guó)外優(yōu)質(zhì)教育資源，推進(jìn)了多元文化的交流，培養(yǎng)了一批具有國(guó)際視野的復(fù)合型人才。在高等教育中外合作辦學(xué)越來越廣泛的同時(shí)，中方課程的教學(xué)模式成為了值得探討的一個(gè)問題。一些觀點(diǎn)認(rèn)為，引入國(guó)外師資和課程便能夠完成合作辦學(xué)的國(guó)際化目標(biāo)，中方課程只需在專業(yè)基礎(chǔ)課程外附加語(yǔ)言課程，而中方專業(yè)課的教學(xué)則無(wú)需改變［2］。然而，中方專業(yè)課若一直采用與普通辦學(xué)無(wú)異的傳統(tǒng)教學(xué)模式，將影響中外合作辦學(xué)的效果，無(wú)法適應(yīng)中外合作辦學(xué)隨全球化發(fā)展的趨勢(shì)。因此，有必要對(duì)中外合作辦學(xué)的中方專業(yè)課進(jìn)行改革，融合行業(yè)國(guó)際趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)中外合作辦學(xué)目標(biāo)。

在土木工程行業(yè)中，BIM 技術(shù)作為一種適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的新興技術(shù)，在美國(guó)、歐洲、日本、韓國(guó)等國(guó)家發(fā)展迅速，已經(jīng)成為了行業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)［3］。BIM 是建筑信息模型（Building Information Modeling）的簡(jiǎn)稱，是將項(xiàng)目建設(shè)過程的設(shè)計(jì)、施工、管理等相關(guān)信息進(jìn)行參數(shù)化和模型化。BIM 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)土木工程行業(yè)設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)等各專業(yè)內(nèi)及專業(yè)間的協(xié)同工作，對(duì)成本節(jié)約、進(jìn)度加快、質(zhì)量保證等各方面均有重要的促進(jìn)作用，被喻為土木工程行業(yè)的第二次“革命性”技術(shù)［4］。因此，本文基于非獨(dú)立設(shè)置中外合作辦學(xué)本科機(jī)構(gòu)——浙江科技學(xué)院中德工程師學(xué)院，針對(duì)土木工程專業(yè)中方專業(yè)課——工程概預(yù)算，結(jié)合國(guó)際土木工程行業(yè)發(fā)展大趨勢(shì)BIM 技術(shù)，進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)改革探索與實(shí)踐，為中外合作辦學(xué)中方專業(yè)課教學(xué)改革提供參考。

一、課程教學(xué)現(xiàn)狀及問題

工程概預(yù)算是一門綜合性、實(shí)用性、實(shí)踐性較強(qiáng)的土木工程中方專業(yè)核心課程，涉及了學(xué)生識(shí)圖、施工、設(shè)計(jì)計(jì)算的綜合能力［5］。目前的教學(xué)內(nèi)容以工程量的計(jì)算和規(guī)則為主，大量的課時(shí)集中于工程量計(jì)算規(guī)則的講解，然而算量規(guī)則的內(nèi)容難度淺、容易理解，算量規(guī)則也會(huì)隨著規(guī)范規(guī)定不斷更新，并且不同地區(qū)、不同國(guó)家間算量規(guī)則存在差異［6-7］，課堂上花大力氣講授的內(nèi)容也許會(huì)與學(xué)生日后實(shí)際應(yīng)用時(shí)的規(guī)則相沖突或不一致。另外，傳統(tǒng)課程教學(xué)集中于算量的計(jì)算，而忽略了價(jià)格的確定方法，學(xué)生學(xué)完課程后難以找到合適的途徑尋找價(jià)格，從而難以較好地獨(dú)立完成概預(yù)算任務(wù)。

從教學(xué)方法上看，目前課程所采用的教學(xué)方法主要包括課堂講授、課堂討論、教學(xué)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)等［8］。課堂中雖然會(huì)以實(shí)際工程為例進(jìn)行講解，但案例往往以二維平面圖的方式展示，教師的講解依賴于學(xué)生前期識(shí)圖能力基礎(chǔ)，教學(xué)效果難以把握。另外，目前的工程量計(jì)算已逐漸從手算過渡到軟件計(jì)算，計(jì)量計(jì)價(jià)軟件的應(yīng)用也較為廣泛，而由于軟件授權(quán)等原因，課程中的計(jì)量計(jì)價(jià)軟件使用只是教師的簡(jiǎn)單演示，學(xué)生對(duì)計(jì)量計(jì)價(jià)軟件的相關(guān)功能并未有真正地了解，也無(wú)法真正將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐。

工程概預(yù)算課程作為浙江科技學(xué)院中德工程師學(xué)院土木工程專業(yè)的中方專業(yè)課，雖在內(nèi)容上已與德方的《Baubetriebsplanung/Planungsmarkt》（項(xiàng)目管理概論與合同與索賠）進(jìn)行了結(jié)合，融入了國(guó)際概預(yù)算方法的講授，但并未引入德方的技術(shù)和教學(xué)方法。學(xué)生接受中德雙方的課程教育，德方課程內(nèi)容豐富、形式有趣，學(xué)生對(duì)其學(xué)習(xí)積極性高，而工程概預(yù)算作為中方專業(yè)課，對(duì)學(xué)生的專業(yè)培養(yǎng)同樣重要，因此課程教學(xué)亟待改革，改變內(nèi)容上過于單一、形式上過于陳舊的現(xiàn)狀，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，提升教學(xué)質(zhì)量。

二、融入BIM 技術(shù)的教學(xué)改革措施

（一）產(chǎn)教融合，中外合作，建立BIM 項(xiàng)目資源庫(kù)

BIM 作為土木工程行業(yè)的一大變革技術(shù)，在國(guó)外的起步較早，相關(guān)的技術(shù)也比國(guó)內(nèi)更加完善和成熟。而在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用來看，產(chǎn)業(yè)單位使用較多，高等院校則主要專注于BIM的科研，BIM 的課程教學(xué)則實(shí)施不多［9］。因此，在課程教學(xué)的前期、中期和后期，始終與產(chǎn)業(yè)界交流，與外方交流，將產(chǎn)業(yè)界優(yōu)秀的BIM 工程案例和外方先進(jìn)BIM 技術(shù)思想引入，建立BIM 項(xiàng)目資源庫(kù)，如圖1 所示，資源庫(kù)包括適合課堂穿插講授的簡(jiǎn)單構(gòu)件和工程，以及適合課程設(shè)計(jì)的綜合工程。同時(shí)，通過資源庫(kù)的課程使用和學(xué)生練習(xí)，對(duì)資源庫(kù)已有內(nèi)容不斷更新，補(bǔ)充構(gòu)件和項(xiàng)目信息，并通過產(chǎn)教融合和中外合作，不斷擴(kuò)充資源庫(kù)。

圖1 BIM 資源庫(kù)

（二）融入BIM 技術(shù)，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容

基于BIM 項(xiàng)目資源庫(kù)，課程內(nèi)容從傳統(tǒng)的概預(yù)算計(jì)量計(jì)價(jià)原理和方法，轉(zhuǎn)變?yōu)榛贐IM 的概預(yù)算教學(xué)，結(jié)合國(guó)際上先進(jìn)的沙盤模擬進(jìn)行概預(yù)算招投標(biāo)的教學(xué)，并加大BIM算量軟件的教學(xué)比重，如表1 所示，傳統(tǒng)教學(xué)中注重投資估算、設(shè)計(jì)概算、施工圖預(yù)算、竣工決算的概念和定額計(jì)價(jià)編制方法，課程改革將該部分內(nèi)容改革為項(xiàng)目實(shí)施各階段對(duì)應(yīng)的概預(yù)算編制及BIM 技術(shù)應(yīng)用，在介紹項(xiàng)目實(shí)施各階段對(duì)應(yīng)的概預(yù)算概念及傳統(tǒng)編制方法的基礎(chǔ)上，講授BIM 技術(shù)應(yīng)用的編制方法，將傳統(tǒng)授課內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)典理論與先進(jìn)技術(shù)的融合教學(xué)內(nèi)容，更好地與行業(yè)需求結(jié)合；另一方面，將招投標(biāo)部分的內(nèi)容（包括工程量清單計(jì)價(jià)方法）改革為建筑工程招投標(biāo)及沙盤模擬，利用廣聯(lián)達(dá)工程項(xiàng)目沙盤及招投標(biāo)編制軟件，對(duì)BIM 項(xiàng)目資源庫(kù)中的簡(jiǎn)單工程項(xiàng)目進(jìn)行招投標(biāo)實(shí)戰(zhàn)演習(xí)，同時(shí)將原本只有1 個(gè)課時(shí)的計(jì)算機(jī)編制概預(yù)算部分提高到10 個(gè)課時(shí)，重點(diǎn)介紹廣聯(lián)達(dá)BIM 算量軟件GTJ 應(yīng)用及與其他BIM 軟件間的轉(zhuǎn)換，并以BIM 項(xiàng)目資源庫(kù)中的簡(jiǎn)單工程項(xiàng)目進(jìn)行操作學(xué)習(xí)，將理論與實(shí)踐結(jié)合，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，提高學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力，培養(yǎng)與國(guó)際接軌的應(yīng)用型人才。

表1 教學(xué)內(nèi)容改革

（三）利用BIM 技術(shù)，改革教學(xué)方法

課堂教學(xué)中，將傳統(tǒng)的PPT 講授改革為BIM 體驗(yàn)式教學(xué)，利用BIM 技術(shù)的3D 可視化優(yōu)點(diǎn)，提供一個(gè)多感知性、沉浸性和交互性的教學(xué)環(huán)境，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。比如在施工圖預(yù)算土方工程課程中，利用BIM 的3D 展示功能，對(duì)挖土深度、基槽基坑工程量進(jìn)行3D 教學(xué)講解，給學(xué)生以直觀感受，提高教學(xué)效果；在設(shè)計(jì)階段概預(yù)算課程中，利用手機(jī)AR軟件，將傳統(tǒng)設(shè)計(jì)平面圖與三維模型結(jié)合，加強(qiáng)了學(xué)生識(shí)圖能力，同時(shí)提高了課堂活躍度；在施工圖預(yù)算砌體工程計(jì)算課程中，學(xué)生佩戴BIM VR（Virtual Reality）顯示頭盔和手柄在建筑項(xiàng)目中進(jìn)行3D 交互體驗(yàn)，不僅更好理解了各種墻體和基礎(chǔ)、墻體相交時(shí)的構(gòu)造及工程量計(jì)算等知識(shí)內(nèi)容，更提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；在施工預(yù)算課程中，利用AR 技術(shù)對(duì)施工線現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行平面和三維對(duì)應(yīng)展示，即利用相機(jī)手柄和縮放手柄在二維平面桌面上操作，使AR 大屏中展現(xiàn)三維施工現(xiàn)場(chǎng)漫游場(chǎng)景，使學(xué)生直觀地對(duì)施工預(yù)算各部分內(nèi)容有區(qū)塊認(rèn)識(shí)，對(duì)預(yù)算編制內(nèi)容能更好理解。

（四）結(jié)合BIM 模型，改變考核形式

以教學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ)，將原有的傳統(tǒng)理論考試轉(zhuǎn)變?yōu)榛贐IM 的概預(yù)算考核，學(xué)生不僅要求掌握概預(yù)算的經(jīng)典理論知識(shí)，也要求掌握融入BIM 技術(shù)的概預(yù)算方法。同時(shí)，將原先的工程量清單計(jì)價(jià)課程設(shè)計(jì)和小組匯報(bào)轉(zhuǎn)變?yōu)榛贐IM簡(jiǎn)單模型的軟件算量及計(jì)價(jià)展示，學(xué)生以小組為單位，小組成員分別為投資階段、設(shè)計(jì)階段、施工階段、竣工階段的概預(yù)算負(fù)責(zé)人，根據(jù)現(xiàn)有平面圖和三維模型的BIM 簡(jiǎn)單工程，利用BIM 軟件進(jìn)行建模，以及對(duì)不同階段展開算量計(jì)算并計(jì)價(jià)，同時(shí)與手算算量進(jìn)行比較，分析軟件計(jì)算的合理性，設(shè)計(jì)結(jié)束后以小組為單位進(jìn)行結(jié)果展示并講解，這樣的課程設(shè)計(jì)任務(wù)不僅鍛煉了學(xué)生的專業(yè)技能，更加深學(xué)生對(duì)協(xié)同工作、分工合作的理解，同時(shí)也鍛煉了學(xué)生的表達(dá)能力和自我展現(xiàn)能力。

三、中外合作辦學(xué)的課程改革要點(diǎn)

（一）中外結(jié)合，發(fā)揮“引進(jìn)來”的優(yōu)勢(shì)

工程概預(yù)算課程為中外合作辦學(xué)的中方專業(yè)課，由中方教師進(jìn)行中文教授，優(yōu)點(diǎn)是語(yǔ)言更易理解，缺點(diǎn)是缺少國(guó)際化元素。因此，在中外合作辦學(xué)工程概預(yù)算課程教學(xué)改革中，邀請(qǐng)德方教授參與課程內(nèi)容安排，參與課堂聽課，引進(jìn)德方優(yōu)質(zhì)的BIM 教學(xué)理念，探討德國(guó)先進(jìn)的土木工程BIM 技術(shù)，并于課堂教學(xué)中得以傳授，實(shí)現(xiàn)“引進(jìn)來”的辦學(xué)目標(biāo)［10］。另外，由于學(xué)生接受中德雙方的課程教育，中方專業(yè)課應(yīng)與德方專業(yè)課保持一致，甚至應(yīng)具備更豐富的教學(xué)形式，吸引學(xué)生對(duì)中方專業(yè)課的重視。因此，在工程概預(yù)算課程中運(yùn)用BIM 3D 模型、AR/VR 技術(shù)，能提高課堂活躍度，而課后實(shí)踐環(huán)節(jié)賦予每個(gè)學(xué)生各階段概預(yù)算負(fù)責(zé)人的頭銜，要求學(xué)生操作工程項(xiàng)目概預(yù)算的實(shí)際過程，加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，從而提升教學(xué)質(zhì)量。

（二）與國(guó)際接軌，以能力培養(yǎng)為主

傳統(tǒng)中方教學(xué)以理論知識(shí)為主，實(shí)踐教學(xué)占比不多，而工程概預(yù)算課程作為高年級(jí)的專業(yè)課，應(yīng)對(duì)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力做出相應(yīng)的要求，目的是培養(yǎng)學(xué)生與國(guó)際接軌的綜合應(yīng)用能力。因此在工程概預(yù)算課程改革中，通過學(xué)生對(duì)BIM AR/VR 設(shè)備的操作，使用手機(jī)AR 軟件進(jìn)行二維圖紙轉(zhuǎn)換等形式，在提高課堂參與度的同時(shí)提升學(xué)生的實(shí)踐能力，另外，通過課后的軟件算量計(jì)價(jià)課程設(shè)計(jì)，完成簡(jiǎn)單項(xiàng)目的BIM 概預(yù)算，使學(xué)生具備BIM 概預(yù)算的基本應(yīng)用能力，同時(shí)通過學(xué)生的結(jié)果自我展示，鍛煉學(xué)生的合作能力及表達(dá)能力。

（三）改革效果評(píng)價(jià)

在教學(xué)改革后對(duì)學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，調(diào)查結(jié)果如圖2 所示?？梢钥闯?，92.86%的學(xué)生覺得利用BIM 3D 模型進(jìn)行概預(yù)算知識(shí)的講解效果好，85.71%的學(xué)生對(duì)BIM VR/AR 教學(xué)感興趣，89.29%的學(xué)生對(duì)融入BIM 的課程教學(xué)內(nèi)容接受度高。總的來說，學(xué)生對(duì)于工程概預(yù)算課程融入BIM 的教學(xué)改革較為滿意。而其中10.71%學(xué)生對(duì)BIM VR/AR 教學(xué)不感興趣可能原因是課堂上VR 設(shè)備較少，該部分學(xué)生沒有體驗(yàn)到，沒有發(fā)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)的趣味性，7.14%學(xué)生對(duì)融入BIM 教學(xué)感到無(wú)所謂，究其原因可能是未清晰了解BIM 技術(shù)對(duì)于土木工程行業(yè)的變革性改變及市場(chǎng)需求，這一點(diǎn)也是在以后教學(xué)甚至其他相關(guān)課程教學(xué)中所應(yīng)該重視的。

而如圖2d 所示，在經(jīng)歷德方與中方雙方課堂后，超半數(shù)學(xué)生更愿意上中方課程，其原因包括語(yǔ)言能力、課堂新穎度等多方面因素，近30%學(xué)生對(duì)雙方課程都保持較高興趣，這其中不乏有些學(xué)生由于語(yǔ)言能力欠缺而不愿意上德方課程，但工程概預(yù)算面向大三年級(jí)開課，高年級(jí)學(xué)生語(yǔ)言能力普遍較好，能跟上德方教學(xué)，因此受語(yǔ)言能力影響的學(xué)生只占少數(shù)。可以看到，中方專業(yè)課工程概預(yù)算教學(xué)改革后，課程對(duì)于學(xué)生的吸引力增強(qiáng)，學(xué)生對(duì)于中方課程的學(xué)習(xí)興趣并不比德方課程學(xué)習(xí)興趣差。

圖2 課程學(xué)生滿意度調(diào)查

四、結(jié)論

BIM 技術(shù)為土木工程行業(yè)帶來了變革性轉(zhuǎn)變，對(duì)土木工程行業(yè)的儲(chǔ)備人才提出了更高的要求。中外合作高等院校作為國(guó)際化人才培養(yǎng)基地，要適應(yīng)行業(yè)的發(fā)展和國(guó)際化要求開展教學(xué)改革，培養(yǎng)適應(yīng)行業(yè)需求的國(guó)際化復(fù)合型人才。作為中外合作辦學(xué)的中方專業(yè)課，工程概預(yù)算通過融合BIM的教學(xué)改革，取得了較好的教學(xué)效果，為中外合作辦學(xué)中方課程的教學(xué)改革提供了思路，為推進(jìn)中外合作辦學(xué)專業(yè)課教學(xué)發(fā)展提供了參考。