基于BIM技術(shù)的高職擴招學(xué)生土建識圖類課程教學(xué)模式的探索

堯國皇

（深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院交通與環(huán)境學(xué)院，廣東 深圳 518172）

2019年政府工作報告提出，高職院校要擴招100 萬，鼓勵更多應(yīng)屆高中畢業(yè)生和退役軍人、下崗職工、農(nóng)民工報考，這標(biāo)志著我國高等教育普及化步伐和節(jié)奏的加快[1-2]。百萬擴招計劃不是紙上談兵，說起來簡單，做起來不易，真正實施起來會面臨諸多問題。面對這些高職擴招的額外生源，足以對高職院校的招生、教學(xué)和管理帶來巨大考驗。高職院校針對傳統(tǒng)生源已經(jīng)形成較為完善的人才培養(yǎng)方案，但針對退役軍人、下崗職工以及農(nóng)民工等生源，由于高職擴招學(xué)生成長背景、從業(yè)經(jīng)歷、學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、年齡階段、認(rèn)知特點、發(fā)展愿景等都不盡相同，其培養(yǎng)方式、學(xué)習(xí)形式也會有很大不同。要實現(xiàn)人才的高質(zhì)量培養(yǎng)，這就要求對人才培養(yǎng)模式進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。

工程識圖技能是高職土建類專業(yè)學(xué)生的重要技能之一，具有實踐性強和理論學(xué)習(xí)難度等特點。王晶瑩[3]介紹了BIM（全稱 Building Information Modeling，即建筑信息模型）技術(shù)在“建筑識圖與構(gòu)造”課程中的應(yīng)用，應(yīng)用結(jié)果表明BIM技術(shù)可以充分調(diào)動學(xué)生的積極性。吳佳南和徐衛(wèi)星[4]應(yīng)用BIM三維教學(xué)識圖法、BIM三維建模繪圖法、BIM三維漫游感知法等教學(xué)方法對“建筑識圖與構(gòu)造”課程教學(xué)進(jìn)行改革，促進(jìn)了學(xué)生建筑識圖技能的提高。邢彤[5]將BIM技術(shù)應(yīng)用于“混凝土結(jié)構(gòu)平法識圖”的教學(xué)中，利用BIM技術(shù)將二維圖紙轉(zhuǎn)化成三維實體模型，能夠有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生理解結(jié)構(gòu)施工圖，提高結(jié)構(gòu)施工圖識圖能力。文獻(xiàn)[3-5]的研究成果對本文提供了參考，而針對高職擴招學(xué)生的工程識圖教學(xué)中應(yīng)用BIM技術(shù)還少見相關(guān)報道。本文以作者所在的深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職擴招建設(shè)工程管理專業(yè)為例，基于BIM技術(shù)，對高職擴招學(xué)生土建識圖類課程教學(xué)新模式進(jìn)行探索。

1 高職擴招學(xué)生學(xué)情分析

為了較為準(zhǔn)確地把握我校建設(shè)工程管理專業(yè)高職擴招學(xué)生的生源情況，對學(xué)生的學(xué)歷、年齡和目前工作崗位進(jìn)行了統(tǒng)計分析，如圖1和圖2所示。從圖1和圖2可以看出，有80%以上的學(xué)生學(xué)歷為普通高中和中職中專、年齡在30歲以上的學(xué)歷占比超過50%、有占比超過50%的學(xué)生從事與本專業(yè)完全不相關(guān)的崗位，這些生源情況給教學(xué)帶來了挑戰(zhàn)。

圖1 學(xué)生學(xué)歷和年齡情況統(tǒng)計

圖2 學(xué)生就業(yè)崗位情況統(tǒng)計

工程識圖能力是高職建設(shè)工程管理專業(yè)畢業(yè)生的核心技能之一，主要講授建筑施工圖和結(jié)構(gòu)施工圖的識讀，是學(xué)生將來從事施工員、監(jiān)理員、造價員等工程崗位的重要技能。為了更好地了解這些高職擴招學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，我們曾采用問卷調(diào)查的方式進(jìn)行相關(guān)學(xué)情調(diào)研。問卷調(diào)查設(shè)計主要是想了解與課程學(xué)習(xí)相關(guān)的內(nèi)容，如學(xué)生是否具有一定的力學(xué)知識、是否具有一定的識圖能力、是否具有一定的繪圖技能、是否對行業(yè)最新技術(shù)BIM有所了解等。通過對調(diào)查結(jié)果分析，高職擴招學(xué)生的學(xué)情總體呈現(xiàn)出年齡跨度大、工作內(nèi)容與專業(yè)相關(guān)性低和自主學(xué)習(xí)能力弱的特點。有超過50%的學(xué)生基本無工程相關(guān)的識圖技能。

2 將BIM技術(shù)引入高職擴招學(xué)生識圖類課程教學(xué)的必要性分析

隨著建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，裝配式建筑等新技術(shù)的不斷應(yīng)用，對建筑技能人才的要求也有較大變化。因此，更有必要尋求一種更適合高職擴招學(xué)生的識圖類課教學(xué)模式。高職擴招學(xué)生的學(xué)情與識圖類課程教學(xué)內(nèi)容特點均是擺在教學(xué)團(tuán)隊面前的重要難題，要讓高職擴招的學(xué)生能夠愿意聽、聽得懂并最終提升專業(yè)技能，有必要在該課程的教學(xué)過程中引入BIM技術(shù)。主要原因如下。

（1）工程圖紙是工程的語言，是工程師交流的媒介。我校建設(shè)工程管理專業(yè)開設(shè)了建筑施工圖識讀和建筑結(jié)構(gòu)施工圖識讀兩門重要專業(yè)課程，是培養(yǎng)高職學(xué)生識讀建筑和結(jié)構(gòu)施工圖紙技能的重要課程，在高職高專土建類專業(yè)課程體系中占有重要的地位。這兩門課程均具有理論性、抽象性和綜合性的特點，傳統(tǒng)生源類高職學(xué)生學(xué)習(xí)起來都有一定難度，對于高職擴招的學(xué)生更是如此。如何才能將課程的講授內(nèi)容實現(xiàn)“化抽象為具體”“從平面圖紙轉(zhuǎn)變成為三維模型”，將三維可視化，這正是BIM技術(shù)的突出優(yōu)點之一。

（2）BIM技術(shù)以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，BIM三維建筑模型不僅包括三維幾何形狀信息，還匯集了非幾何形狀信息，如工程材料和重量等信息。將BIM技術(shù)引入識圖課程，可以將平面圖紙三維化，便于學(xué)生直觀獲取圖紙信息，學(xué)生便于學(xué)習(xí)。BIM技術(shù)是一種模擬仿真、虛擬現(xiàn)實的信息技術(shù)，這種技術(shù)可以創(chuàng)造真實的學(xué)習(xí)情境，引導(dǎo)學(xué)生全身心地投入實驗探究或?qū)嵅賹嵱?xùn)，增強學(xué)習(xí)體驗[6-7]。另外，BIM模型包括材料和構(gòu)造信息，便于學(xué)生準(zhǔn)確理解建筑細(xì)節(jié)構(gòu)造和鋼筋標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造。

（3）目前，發(fā)達(dá)國家的許多高校對于BIM與工程管理中的應(yīng)用已經(jīng)擁有較為完備的教學(xué)體系，在BIM課程涵蓋范圍、教學(xué)目的及教學(xué)思路方面有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。相對于發(fā)達(dá)國家，我國高校對于BIM技術(shù)在工程管理專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用程度不高。當(dāng)前，所有建筑業(yè)的利益相關(guān)方均已身不由己地處于以BIM技術(shù)應(yīng)用為標(biāo)志的建設(shè)行業(yè)信息化浪潮之中。BIM技術(shù)是建設(shè)工程領(lǐng)域未來的發(fā)展方向，在建設(shè)工程設(shè)計、施工、監(jiān)理、運營等過程中都具有比較超前的引領(lǐng)性，因此，BIM技術(shù)引入識圖類課程的教學(xué)也是高技能人才培養(yǎng)手段的需要。

南寧師范大學(xué)鄭小軍教授在發(fā)表的關(guān)于信息化教學(xué)設(shè)計系列論文中指出[6-8]，適當(dāng)發(fā)揮信息技術(shù)優(yōu)勢，有助于直擊學(xué)習(xí)者“痛點、癢點、興奮點”。結(jié)合本專業(yè)高職擴招學(xué)生學(xué)情的實際情況，將BIM技術(shù)引入到高職擴招建設(shè)工程管理專業(yè)工程識圖類課程體系，可以進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、協(xié)作能力、專業(yè)知識能力的全面發(fā)展，不僅是課程教學(xué)本身的需要，更是培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能型專門人才的需要。

3 高職擴招學(xué)生土建識圖類課程教學(xué)模式的探索

傳統(tǒng)職業(yè)教育教學(xué)存在忽視學(xué)生動手能力和專業(yè)技能培養(yǎng)、理論學(xué)習(xí)與實踐操作脫節(jié)、教學(xué)效率低下、教學(xué)效果欠佳等問題，而“理實虛一體化”教學(xué)模式正是為了解決這些弊端而興起和發(fā)展起來的一種新型職業(yè)教育教學(xué)模式。對于土建識圖這類課程，屬于理論性強、實踐性強和應(yīng)用性強的課程，“理實虛一體化”教學(xué)模式是一種合適的教學(xué)模式。圖3所示為結(jié)構(gòu)施工圖識讀課程“理實虛一體化”教學(xué)模式。這種模式可以實現(xiàn)工程識圖類課程教學(xué)理實一體融合，符合高職擴招學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，能夠充分調(diào)動和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。下面對該教學(xué)模式在工程識圖理論教學(xué)和識圖實踐教學(xué)中的應(yīng)用分別進(jìn)行介紹。

圖3 基于BIM技術(shù)的結(jié)構(gòu)施工圖識讀課程“理實虛一體化”教學(xué)模式

3.1 基于BIM技術(shù)的工程識圖類課程理論教學(xué)模式的探索

高職擴招學(xué)生工程識圖基礎(chǔ)較弱，三維空間想象力普遍不強，較難將傳統(tǒng)二維平面圖和構(gòu)造圖集轉(zhuǎn)換為實際建筑工程三維模型。在理論課程教學(xué)過程中，借助于BIM信息化手段，指導(dǎo)學(xué)生動手操作BIM軟件進(jìn)行建筑和結(jié)構(gòu)三維建模，通過直觀可視化的三維模型，加深對建筑施工圖和結(jié)構(gòu)施工圖以及連接構(gòu)造的理解。

打造“BIM建筑模型-工程圖紙”的建筑施工圖識圖類課程閉環(huán)理論教學(xué)模式，如圖4所示。教學(xué)團(tuán)隊選定一小型別墅的真實工程項目為“載體”，建立該建筑BIM建筑信息模型，并結(jié)合實際進(jìn)行教學(xué)。案例資料不但可以在建筑BIM軟件教學(xué)課程中應(yīng)用，也可以在建筑施工圖識圖課程上應(yīng)用。通過這種“能看得見、摸得著”的建筑施工圖識圖課的教學(xué)，一方面可以提升學(xué)生的筑施工圖識圖能力，另一方面可以提升學(xué)生學(xué)習(xí)建筑BIM軟件的興趣。

圖4 “BIM建筑信息模型-工程圖紙”閉環(huán)理論教學(xué)模式

對于結(jié)構(gòu)施工圖的識圖課程教學(xué)，借助于BIM軟件，建立工程整體建筑結(jié)構(gòu)BIM模型、局部構(gòu)造模型、結(jié)構(gòu)三維鋼筋模型和局部節(jié)點的三維鋼筋模型，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，打造“BIM鋼筋三維信息模型-法圖集-工程圖紙”的結(jié)構(gòu)施工圖識圖類課程閉環(huán)理論教學(xué)模式。教學(xué)團(tuán)隊仍選定該小型別墅的真實工程項目為“載體”，建立該建筑BIM結(jié)構(gòu)信息模型，并結(jié)合實際的該項目工程圖紙進(jìn)行結(jié)構(gòu)識圖教學(xué)。

3.2 基于BIM技術(shù)的工程識圖類實踐教學(xué)模式的探索

充分利用BIM技術(shù)，打造“建筑實物-IM建筑信息模型-工程圖紙”的識圖類課程閉環(huán)實踐教學(xué)模式，如圖5所示。本教學(xué)團(tuán)隊選定我校教學(xué)樓為載體，學(xué)生在正確識讀教學(xué)樓建筑施工圖的基礎(chǔ)上，建立該教學(xué)樓建筑BIM建筑信息模型，并結(jié)合實際的該項目工程圖紙進(jìn)行實踐教學(xué)。BIM模型對應(yīng)的建筑實物就在學(xué)生身邊，對于看不懂的地方，學(xué)生可以“實地考察”。通過這種工程識圖課的實踐教學(xué)模式，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動手能力，大大提升學(xué)生BIM軟件的操作技能。

圖5 “建筑實物-BIM建筑信息模型-工程圖紙”閉環(huán)實踐教學(xué)模式

對于結(jié)構(gòu)施工圖識讀的實踐教學(xué)，充分利用校外實踐基地的教學(xué)資源，對工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)的結(jié)構(gòu)施工圖實訓(xùn)全過程做出規(guī)范性設(shè)計，使“工”與“學(xué)”的過程有機銜接。根據(jù)結(jié)構(gòu)施工圖識讀實訓(xùn)的具體特點，打造“工程圖紙—IM鋼筋三維模型—工程師現(xiàn)場講解”閉環(huán)實踐教學(xué)模式，大大提升了學(xué)生對實際工程項目中結(jié)構(gòu)鋼筋構(gòu)造的理解，增強了學(xué)生的獲得感和成就感，理論聯(lián)系實際，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。

4 小結(jié)

高職擴招專項工作是黨中央、國務(wù)院的重大決策部署，是緩解當(dāng)前就業(yè)壓力、解決高技能人才短缺的重要舉措。本文以本校建設(shè)工程專業(yè)高職擴招學(xué)生為例，從學(xué)生的實際學(xué)情出發(fā)，通過在本專業(yè)工程識圖類課程教學(xué)中引入BIM技術(shù)，將傳統(tǒng)理論教學(xué)與BIM新技術(shù)有機融合，形成了以學(xué)生為中心，圍繞安排工作任務(wù)→建立BIM模型講解→組內(nèi)學(xué)習(xí)或者現(xiàn)場學(xué)習(xí)→匯報交流→任課教師評價程序的教學(xué)模式，這種教學(xué)模式可以避免課堂教學(xué)的枯燥和高職擴招學(xué)生不善于抽象思維的弱點，讓學(xué)生帶著問題進(jìn)行學(xué)習(xí)。

本文打造的“BIM建筑信息模型-工程圖紙”閉環(huán)理論教學(xué)模式、“BIM鋼筋三維信息模型-平法圖集-工程圖紙”閉環(huán)理論教學(xué)模式、“建筑實物-BIM建筑信息模型-工程圖紙”閉環(huán)實踐教學(xué)模式、“工程圖紙-BIM鋼筋三維模型-工程師現(xiàn)場講解”閉環(huán)實踐教學(xué)模式，在“建筑構(gòu)造與建筑施工圖”“平法識圖與鋼筋計算”等課程推廣使用。根據(jù)近兩年對高職擴招學(xué)生識圖技能培養(yǎng)的效果來看，在土建識圖類課程教學(xué)中引入BIM技術(shù)，強化信息化教學(xué)手段，并加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，鼓勵采用合作探究性的學(xué)習(xí)方法，可激發(fā)高職擴招學(xué)生對識圖類課程的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂教學(xué)效果。