基于OBE-CDIO理念的高職BIM技術(shù)人才PBL驅(qū)動跨專業(yè)協(xié)作培養(yǎng)模式的實踐探索

唐善德 陶丹

【摘要】本文分析高職短學制BIM人才培養(yǎng)研究情況，針對國內(nèi)高職院校學制短、BIM課程建設(shè)不成體系的問題，提出將結(jié)果導(dǎo)向教育OBE（Outcome- Based Education）和CDIO工程教育模式引入BIM課程教學中，以任務(wù)驅(qū)動PBL（Project-Based Learning）為載體，以體系化BIM課程建設(shè)為中心，以跨專業(yè)協(xié)作為手段，以結(jié)果為導(dǎo)向，構(gòu)建基于OBE-CDIO理念的PBL驅(qū)動跨專業(yè)協(xié)作的BIM人才培養(yǎng)框架措施，并分析實踐結(jié)果;其結(jié)論是，在短學制條件下，這種培養(yǎng)模型能有效提高學生BIM綜合應(yīng)用能力、團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新能力，為短學制高職院校的BIM教學改革提供新思路。

【關(guān)鍵詞】高職短學制 BIM技術(shù)人才 跨專業(yè)協(xié)作

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2022）03-0106-06

隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)健康發(fā)展，技能人才作為我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要一環(huán)，其需求缺口越來越大。根據(jù)教育部發(fā)布的《制造業(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南》，到2025年，僅僅制造業(yè)一項技能人才缺口就達到 2986萬人。高職教育作為一種教育類型，是建筑類技術(shù)技能人才培養(yǎng)的主要陣地之一。近年來國家陸續(xù)出臺《國家職業(yè)教育改革實施方案》《職業(yè)教育提質(zhì)培優(yōu)行動計劃（2020—2023年）》等一系列鼓勵職業(yè)教育發(fā)展的文件，力求通過多途徑提高技術(shù)技能人才培養(yǎng)質(zhì)量。

隨著建筑業(yè)信息化和工業(yè)化進程的推進，BIM（Building Information Modeling）技術(shù)依托其建筑數(shù)字化模型協(xié)調(diào)性、可視化和數(shù)字化改變了傳統(tǒng)建筑生產(chǎn)模式，極大地提高了建設(shè)效率，有效降低建設(shè)成本，成為建筑信息化改革的一個重要手段，對當今建筑行業(yè)變革產(chǎn)生了重大影響。

據(jù)統(tǒng)計有超過70%的企業(yè)認為，BIM技術(shù)人才缺少是BIM應(yīng)用實施過程中需要解決的首要問題，然而，隨著行業(yè)企業(yè)對高素質(zhì)綜合性BIM技術(shù)技能人才的要求越來越高，高職三年的短學制在BIM人才培養(yǎng)過程中表現(xiàn)出的不系統(tǒng)、不深入、協(xié)調(diào)差的問題越來越明顯。通過調(diào)研走訪和交流，超過90%的企業(yè)認為目前高職院校培養(yǎng)的BIM人才無法快速適應(yīng)企業(yè)崗位工作，并認為他們知識應(yīng)用點單一，無法做到協(xié)同工作，需要花費大量精力和時間重新培養(yǎng)。因此，需要針對國內(nèi)高職院校學制短、BIM課程建設(shè)不成體系的問題，急需將結(jié)果導(dǎo)向教育OBE（Outcome-Based Education）和CDIO（構(gòu)思Conceive、設(shè)計Design、實現(xiàn) Implement和運作Operate）工程教育模式引入BIM課程教學中，以任務(wù)驅(qū)動PBL（Project-Based Learning）為載體，以體系化BIM課程建設(shè)為中心，以跨專業(yè)協(xié)作為手段，以結(jié)果為導(dǎo)向，構(gòu)建基于OBE-CDIO理念PBL驅(qū)動跨專業(yè)協(xié)作的BIM人才培養(yǎng)框架，培養(yǎng)能快速適應(yīng)崗位工作要求，具備跨專業(yè)合作能力的BIM綜合應(yīng)用人才。

一、高職短學制BIM人才培養(yǎng)研究情況

（一）國內(nèi)外高校BIM技術(shù)教學及研究現(xiàn)狀

BIM技術(shù)最先在國外受到關(guān)注。在美國、新加坡等國家，大多數(shù)高校都將BIM課程納入其教學中。在BIM教學模式和課程結(jié)構(gòu)體系架構(gòu)方面，國外的研究者也在本科層次采用Bloom分類法和系統(tǒng)課程開放法進行了研究與實踐。

近年來，從清華大學啟動BIM標準研究課題組開始，BIM技術(shù)在中國高校也得到了廣泛的研究。部分高職院校與廣聯(lián)達、斯維爾、魯班等國內(nèi)優(yōu)秀BIM企業(yè)合作，探究培養(yǎng)BIM技術(shù)人才的方法。比如，廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學院與廣聯(lián)達聯(lián)合成立BIM工作室，共同建設(shè)BIM課程體系。國內(nèi)不少高職院校嘗試開設(shè)BIM信息化專業(yè)，將課程進行BIM化升級或開設(shè)BIM技術(shù)實訓(xùn)等多種形式的BIM教學實踐，BIM技術(shù)教學研究在高職院校正在不斷發(fā)展。

在BIM應(yīng)用研究過程當中，絕大部分研究出現(xiàn)在本科和應(yīng)用本科層次，高職短學制的BIM人才培養(yǎng)研究較少。田莉梅等提出，將計算機專業(yè)、大數(shù)據(jù)、云測繪和人文歷史等融入BIM教學中，構(gòu)建混合課程，成立教研團隊，采用學科交叉融合的途徑和方法;劉紅霞等探索了BIM技術(shù)與建筑、造價、通風空調(diào)、機電等多專業(yè)結(jié)合進行綜合實訓(xùn)的實踐可行性與操作性;張靜曉等提出Result chain for BIM的工程能力培養(yǎng)模型和以結(jié)果導(dǎo)向教育（OBE）的教學理念;林珍偉等以一體化BIM課程體系建設(shè)為中心，以結(jié)果為導(dǎo)向，構(gòu)建基于OBE-CDIO理念的BIM工程人才培養(yǎng)模型。

但是，國內(nèi)的BIM教育仍處于探索階段，高職培養(yǎng)的BIM人才遠遠不能滿足行業(yè)的需求?，F(xiàn)有BIM人才培養(yǎng)方式，主要包括開設(shè)BIM課程模式、畢業(yè)設(shè)計模式和以BIM協(xié)會參加比賽等形式。前期大多數(shù)學校將畢業(yè)設(shè)計作為BIM教學應(yīng)用的切入點，近年來越來越多的院校開設(shè)了BIM相關(guān)課程。但是從教學效果來看，各個專業(yè)單一的建模課程只能是碎片化BIM訓(xùn)練。專業(yè)之間不聯(lián)動，培養(yǎng)的學生很難適應(yīng)多專業(yè)融合的BIM應(yīng)用要求。另外，在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)院校在同一專業(yè)不同的BIM課程使用的案例項目也不相同，以軟件操作為基礎(chǔ)的簡單BIM訓(xùn)練仍然是目前的主要教學方式。整個BIM教學不成體系，與實際工程項目聯(lián)系不緊密，導(dǎo)致學生工程系統(tǒng)性概念較弱，BIM全生命周期應(yīng)用概念淡薄。同時，師資不足和軟硬件不配套等因素也限制著BIM的教學與應(yīng)用。作為BIM人才培養(yǎng)的主體，如何完善BIM技術(shù)技能人才培養(yǎng)體系是所有高職院校應(yīng)該考慮的問題。

（二）國內(nèi)建筑業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用及研究現(xiàn)狀

根據(jù)《中國建筑業(yè)BIM應(yīng)用分析報告（2020）》（吳慧娟、朱正舉、劉錦章等），目前國內(nèi)建筑企業(yè)使用BIM時間在3年以上的比例占到57.82%，越來越多未使用BIM的企業(yè)也在關(guān)注BIM技術(shù)應(yīng)用，這是未來BIM技術(shù)應(yīng)用潛在的增長點。從BIM應(yīng)用方向上看，排名前四的應(yīng)用是基于BIM的機電深化設(shè)計（占46.03%）、基于BIM的專項施工方案模擬（占42.82%）、基于BIM的碰撞檢查（占38.25）和基于BIM的投標方案模擬（占37.21%），可見，企業(yè)對人才跨專業(yè)能力有著較高的要求。企業(yè)在實施BIM應(yīng)用中遇到的阻礙因素是BIM人才的缺乏，這已經(jīng)連續(xù)4年成為最核心的問題。目前，我國建筑業(yè)復(fù)合型BIM人才培養(yǎng)缺乏體系化，高校BIM人才培養(yǎng)大多聚焦在理論層面和建模層面，沒有很好地與工程實踐進行結(jié)合，人才培養(yǎng)與市場需求匹配度比較低。

二、基于OBE-CDIO理念的PBL驅(qū)動跨專業(yè)的BIM人才培養(yǎng)框架

筆者針對高職短學制條件下BIM人才培養(yǎng)存在的課程體系不完善、培養(yǎng)模式單一、培養(yǎng)深度不足、專業(yè)間缺少聯(lián)動、人才培養(yǎng)脫離工程實際與企業(yè)需求不符等問題，借鑒國內(nèi)外有關(guān)BIM人才培養(yǎng)的理論研究與實踐，探索BIM技術(shù)人才基于OBE-CDIO理念的PBL驅(qū)動跨專業(yè)協(xié)作培養(yǎng)模式，并已經(jīng)開展了近4年的建設(shè)與實踐研究，為高職短學制條件下BIM人才培養(yǎng)探索新路徑。

我們知道，結(jié)果導(dǎo)向教育OBE已經(jīng)成為歐美國家主流教改思想，符合學生個人能力發(fā)展規(guī)律。CDIO是近年來最新的工程教育理念，分別代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate），旨在使學生在工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面達到預(yù)定培養(yǎng)目標。PBL是項目驅(qū)動學習法，以學生為中心，開展自主、合作、探究式學習解決實際工程問題，旨在培養(yǎng)學生的創(chuàng)意思維、團結(jié)協(xié)作、自主學習及批判思維的能力。

本課程從BIM課程體系構(gòu)建和教學模式改革著手，圍繞OBE制定BIM崗位技能人才培養(yǎng)目標，聯(lián)合企業(yè)，以實際工程案例進行PBL驅(qū)動學習，從而推動高職建筑類專業(yè)CDIO工程教育教學改革。搭建的OBE-CDIO理念下的PBL驅(qū)動跨專業(yè)協(xié)作人才培養(yǎng)框架如圖1所示。

三、基于OBE-CDIO理念的PBL驅(qū)動跨專業(yè)協(xié)作BIM人才培養(yǎng)模型

筆者在調(diào)查研究、了解區(qū)內(nèi)外優(yōu)質(zhì)施工、設(shè)計和房地產(chǎn)企業(yè)對BIM人才需求情況的基礎(chǔ)上，確立基于OBE理念的BIM崗位人才培養(yǎng)目標為：培養(yǎng)具有BIM信息化意識、能夠創(chuàng)建BIM模型、掌握BIM項目化應(yīng)用技術(shù)、能夠根據(jù)BIM模型反映的情況解決問題、具備分析思考能力、具備團隊協(xié)作能力且具有正確的職業(yè)態(tài)度的人才。

筆者根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標，制定BIM體系化課程，主要分為BIM理論通識課、BIM專業(yè)實踐課和BIM綜合畢業(yè)設(shè)計課，其中BIM理論通識課為新開課程、BIM專業(yè)實踐課主要為融入課程、BIM綜合畢業(yè)設(shè)計主要為跨專業(yè)工程應(yīng)用課程。所有課程圍繞同一個工程項目，形成以項目為紐帶的PBL驅(qū)動模式?；贑DIO工程教育理念，通過培養(yǎng)“雙師型”BIM教師、校企共建BIM綜合實訓(xùn)基地、開發(fā)校企工作任務(wù)式手冊、參加技能競賽和校企工作室崗位實踐等形式推進教學。以生生、師生和企業(yè)等多元評價，建立反饋改進機制。構(gòu)建的基于OBE-CDIO 理念的PBL驅(qū)動跨專業(yè)協(xié)作BIM人才培養(yǎng)模型如圖2所示。

四、基于OBE-CDIO理念的PBL驅(qū)動跨專業(yè)協(xié)作BIM人才培養(yǎng)實施

在實踐教學過程中，校企共同開發(fā)基于實際工程項目的教學案例，作為各專業(yè)各門課程共用案例，并將之貫穿整個教學過程，形成基于工程案例的BIM綜合模型平臺。如圖3所示。

（一）專業(yè)基礎(chǔ)課程中的BIM應(yīng)用教學

在一年級，BIM教學主要分為兩類。一是以BIM模型為輔助手段，開展建筑識圖、房屋構(gòu)造、工程制圖等課程的教學。利用BIM模型的可視化特點，在相應(yīng)課程中更加直觀地展示建筑構(gòu)件、詳圖及建筑三維形態(tài)，使學生更容易接受和理解建筑特點以及制圖規(guī)則，快速認知建筑構(gòu)成。二是開設(shè)BIM概論和Revit建模課程，使學生能夠系統(tǒng)了解BIM技術(shù)的概念和先進性，掌握將建筑二維圖紙變成三維模型的基本方法，掌握Revit軟件的基本操作，能夠創(chuàng)建工程項目粗略模型。

（二）各專業(yè)核心課程中的BIM應(yīng)用教學

在二年級，BIM應(yīng)用教學以將各專業(yè)核心課程教學內(nèi)容融入BIM開展項目式教學為主，其中主要分為BIM技術(shù)在施工管理方面的教學應(yīng)用、BIM技術(shù)在計量計價方面的教學應(yīng)用和BIM技術(shù)在施工技術(shù)方面的教學應(yīng)用。

1.BIM技術(shù)在施工管理方面的教學應(yīng)用

此類應(yīng)用主要利用BIM技術(shù)的可視化和模擬性，在建筑工程技術(shù)、建設(shè)工程管理等專業(yè)的《建筑工程施工組織與設(shè)計》教學中應(yīng)用。在一年級創(chuàng)建的模型基礎(chǔ)上結(jié)合BIM技術(shù)進行三維場地布置，導(dǎo)出三維漫游視頻，代替以前的CAD場布圖，直觀地解決了場地施工現(xiàn)場布置和安全模擬逃生等知識點的教學問題;利用BIM 5D軟件或者Nevisworks軟件將構(gòu)件模型與時間進度對應(yīng)，開展施工進度4D模擬，將預(yù)計進度與實際進度進行對比，將抽象的流水段劃分、工作、節(jié)點、線路、工作時差等知識點具象化，方便學生對施工現(xiàn)場進度控制的理解;各專業(yè)將建筑、結(jié)構(gòu)、機電設(shè)備模型整合到BIM模型中心，利用Nevisworks軟件模擬施工中的構(gòu)件，通過跨專業(yè)協(xié)作，提出解決辦法并進行模型優(yōu)化，解決項目管理中的溝通協(xié)調(diào)等知識點的教學問題。

2.BIM技術(shù)在計量計價方面的教學應(yīng)用

在教學中，教師通過Revit明細表統(tǒng)計或者導(dǎo)入一年級創(chuàng)建的模型至對應(yīng)的第三方算量軟件，對《建筑工程計量與計價》課程進行BIM化應(yīng)用。教師通過展示選取構(gòu)件工程計算過程，使學生更加明晰工程量的扣減與計算原則;將算量文件導(dǎo)入專業(yè)計價軟件，通過套定額形式形成計價文件;將建筑模型、計價文件、進度文件導(dǎo)入BIM 5D軟件，實現(xiàn)概算—預(yù)算—決算等工程造價知識點的直觀教學。

3.BIM技術(shù)在施工技術(shù)方面的教學應(yīng)用

建筑工程施工過程涉及安全、質(zhì)量、施工、材料等多個崗位，施工過程具有不易呈現(xiàn)、危險性大和隱蔽性等特點。傳統(tǒng)的課堂教學很難全面呈現(xiàn)實際過程，長期以來，這都是施工技術(shù)教學的痛點。在 BIM《建筑施工技術(shù)》《建筑工程質(zhì)量與安全管理》等教學過程中，教師借助虛擬仿真實訓(xùn)平臺，導(dǎo)入真實工程項目案例，讓各專業(yè)學生分別選取對應(yīng)崗位角色，進行施工全過程模擬，極大地提高了學生學習興趣，使原本不易呈現(xiàn)的施工過程具體化、可視化。利用BIM安全模架計算系統(tǒng)，直接在案例工程項目上生成模架，不僅可以直觀認知模架系統(tǒng)構(gòu)成，而且可以進行模架安全計算與調(diào)整，使原本枯燥晦澀的力學計算簡易化，便于學生接受與理解。校企合作基于案例教學過程進行質(zhì)量安全案例制作，配合VR系統(tǒng)，進行施工安全和質(zhì)量驗收VR模擬教學，增強了施工安全和質(zhì)量管理知識點的互動性、可視化，令學生身臨其境，教學效果好。

在具體實施過程中，教師將BIM技術(shù)融入各專業(yè)的基礎(chǔ)和核心課程中，以共同的PBL項目案例為驅(qū)動載體，創(chuàng)建BIM中心模型，并將各專業(yè)教學全部基于此中心模型，進行跨專業(yè)的教學和模擬。一、二年級取得的模型和成果文件全部得以保留，并作為前期基礎(chǔ)資料融入三年級的綜合畢業(yè)設(shè)計中。在畢業(yè)設(shè)計過程中，學生可在建模、計量計價、機電、施工管理等畢業(yè)設(shè)計模塊任務(wù)庫中，選取不同專業(yè)的學生進行組合，開展跨專業(yè)聯(lián)合模擬，進行建筑全生命周期的BIM應(yīng)用，有效提高學生的綜合應(yīng)用能力和溝通協(xié)調(diào)能力，提高教學效率，解決高職教學時間短的問題。

五、基于OBE-CDIO理念的PBL驅(qū)動跨專業(yè)協(xié)作BIM人才培養(yǎng)的效果

為了更全面客觀地對基于OBE-CDIO理念的PBL驅(qū)動跨專業(yè)協(xié)作BIM人才培養(yǎng)效果進行評價，筆者采取生生互評、校企雙導(dǎo)師評價等多元評價方式，利用在線課程云平臺開展過程性評價，通過平臺數(shù)據(jù)分析學生在PBL驅(qū)動模式下的學習習慣和存在問題，結(jié)合最終成果性評價對學生進行多維度全方位的客觀評價。評價對比方式，主要包括在線學習平臺多屆學生縱向?qū)W習成果對比和與未使用PBL驅(qū)動跨專業(yè)協(xié)作教學的班級進行橫向?qū)Ρ葍煞N方式。筆者通過發(fā)布調(diào)查問卷，對頂崗實習學生和畢業(yè)生進行跟蹤調(diào)查，了解OBE-CDIO理念下的PBL驅(qū)動跨專業(yè)協(xié)作BIM人才培養(yǎng)效果，以便對教學進行完善和改進。

通過縱向?qū)Ρ?017級至2019級學生在《BIM技術(shù)應(yīng)用》《建筑施工技術(shù)》《建筑工程計量與計價》《建筑工程施工組織與設(shè)計》和《建筑工程質(zhì)量與安全管理》和畢業(yè)設(shè)計等課程的優(yōu)良率，分析得出如圖4的對比結(jié)果。

由圖4可以看出，學生的優(yōu)良率和及格率逐步提升。

通過與未使用PBL驅(qū)動跨專業(yè)協(xié)作教學的班級進行橫向?qū)Ρ龋浴禕IM技術(shù)應(yīng)用》課程為例得到的對比數(shù)據(jù)如圖5所示。

從圖5不難看出，使用PBL驅(qū)動跨專業(yè)協(xié)作教學的班級在學習自主性、積極性和學習成績上都得到很大提高。

通過對2019級頂崗實習和2017級2018級畢業(yè)生進行崗位工作跟蹤調(diào)研，分析PBL驅(qū)動跨專業(yè)協(xié)作教學對BIM工程崗位工作能力影響可以發(fā)現(xiàn)，在學校讀書期間接受PBL驅(qū)動跨專業(yè)協(xié)作教學的學生在BIM技術(shù)應(yīng)用、專業(yè)技能和協(xié)調(diào)能力方面得到明顯提高，達到63.78%，而覺得BIM應(yīng)用能力沒有得到提升的比例僅為3.94%，遠低于未接受PBL驅(qū)動跨專業(yè)協(xié)作教學學生的11.36%，如圖6所示。

通過相關(guān)性分析，學生通過學習專業(yè)核心課程后，其BIM技術(shù)應(yīng)用、專業(yè)技能和協(xié)調(diào)能力得到提升的比例顯著增加，學生對崗位適應(yīng)能力顯著增強，縮短了到崗適應(yīng)時間，提升了BIM人才培養(yǎng)效果。如圖7所示。

本文基于結(jié)果導(dǎo)向OBE和CDIO工程教育模式，結(jié)合校企共同開發(fā)的實際工程案例，利用“信息技術(shù)+”在線課程平臺開展PBL驅(qū)動跨專業(yè)協(xié)作的BIM技術(shù)人才培養(yǎng)實踐，能夠讓各專業(yè)學生基于同一個項目開展建設(shè)工程BIM應(yīng)用與實踐。這種教學模式重構(gòu)了BIM教學課程體系，形成了基于BIM中心模型的底層BIM基礎(chǔ)課程通用、中層專業(yè)核心課程融入、高層畢業(yè)設(shè)計協(xié)作的教學模式。在整個教學過程中，師生可使用BIM中心模型中的公共案例，從前期學習到畢業(yè)設(shè)計都可運用，解決了高職學習時間短、BIM課程不成體系的問題?？梢姡贠BE-CDIO理念的PBL驅(qū)動跨專業(yè)協(xié)作BIM人才培養(yǎng)模式，有利于學生更加直觀地認識建筑構(gòu)件，了解工程建設(shè)的全過程，提高學生的BIM技術(shù)綜合應(yīng)用能力、溝通協(xié)調(diào)能力，能夠使學生快速適應(yīng)工作崗位，為短學制的高職院校BIM技術(shù)應(yīng)用人才培養(yǎng)提供一種新思路。

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注：本文系2018年廣西職業(yè)教育教學教改研究項目“基于BIM技術(shù)體系分專業(yè)協(xié)作的智造建筑人才培養(yǎng)模式的研究與實踐”（編號：GXGZJG2018B038）的研究成果。

作者簡介：唐善德（1988— ），安徽明光人，講師，碩士，研究方向為建筑施工技術(shù)、工程管理和BIM技術(shù);陶丹（1987— ），通訊作者，廣西興安人，講師，工程師，研究方向為土木工程、工程管理。

（責編 盧建龍）