BIM技术在房屋建筑与装饰工程计量与计价课程的混合式教学应用

(内蒙古农业大学职业技术学院，包头 014109)

1 引言

BIM(建筑信息模型)作为建筑行业中的一种先进技术，已经得到了越来越多企业的认可，随着BIM技术的不断深入应用，建筑行业的信息化时代已经来临了[1-2]。面对着行业信息技术革命性的改革，教育信息技术也在紧随其后不断地发展，近年来，在相关政策的推动下，高职教育正在进行着慕课、微课、翻转课堂、云课堂、雨课堂、移动课堂等一系列的信息化教学改革[1]。建筑行业信息化给建筑类课程信息化改革带来了新的契机。

房屋建筑与装饰工程计量与计价课程是工程造价专业的主干核心课程，其涵盖的知识面广，内容繁杂，不仅要求学生对构造、材料等基础知识熟练掌握，还要求对施工工艺、施工技术有较深入的认识和理解。该课程在长期的课堂教学中，由于学生工程实践经验不足，加上传统教学方法的弊端，往往造成理论与实践脱节，教学效果不佳，学生毕业后很难直接上手完成建筑与装饰工程概预算，因此，课程教学改革迫在眉睫。笔者认为，BIM技术的出现与当前信息化教学模式改革不谋而合，可以利用BIM技术所形成的可视化、虚拟化、精确化的信息资源再结合多种信息化的教学方法，探索出一条基于BIM技术的多种信息化教学方式相结合，适应房屋建筑与装饰工程计量与计价课程的混合式教学改革新道路[3]。

2 房屋建筑与装饰工程计量与计价课程中BIM资源建设

根据BIM的技术特点，我们可以总结出房屋建筑与装饰工程计量与计价课程设计的几点要求和条件：案例可以是真实、复杂的现实问题；要由信息技术所创建；要有丰富的学习资源；要围绕BIM技术进行教与学；要求教师转换角色；要有多元化的考核、评价等[4]。那么，如何建设BIM课程资源，使之应用到教学实践中，满足这些要求和条件，达到教学效果，实现教学目标，是混合式教学方法能否成功应用到课堂教学的关键[5-6]。

2.1 构建BIM模型数据库

近年来，受高职学生素质整体下降，基础知识不牢，识图读图能力差，空间想象能力不强等影响，部分学生对该课程的学习兴趣下降。BIM技术的出现，为解决了这一教学难题提供了新思路，通过构建BIM模型族的方式，建立一些典型的建筑、结构以及复杂节点构造的模型库，这个模型库可以供课堂引用，并可以根据课程知识的侧重点不同添加新的信息[7]。例如，我们可以通过BIM技术构建不同类型的三维楼梯模型，并可以从任意角度三维地展现，还可以从任意角度剖切，从而使学生能够快速地理解不同楼梯的构造、算量规则，准确算量。还可以在这些模型上添加属性、市场价、生产厂商等信息，直接将三维构件模型作为课程实例，通过修改模型参数，实时指导学生计量与计价。

2.2 构建真实复杂工程的BIM模型

对于房屋建筑与装饰工程计量与计价课程教学，笔者认为最理想的教学效果是将真实复杂的建设项目作为案例引入课堂，与实际接轨[8]。过去要将如此复杂的建设项目引入课堂几乎是不可能的，然而，BIM技术的出现为解决此问题提供了可能性。通过校企合作的方式与企业BIM中心对接，合作共建不同结构形式的典型工程BIM模型，将这些模型作为课程资源融入到课程教学中。例如，在讲授构造柱的工程量计算时，直接将案例模型构造柱部分三维展现给学生，使学生快速理解不同的构造柱类型，直接用实际工程来讲授构造柱的算量过程。突破了传统的教学依赖于教材或参考书上的简单二维图纸算量模式，更贴近于实际工程，提高学生学习兴趣。

2.3 构建基于BIM的VR施工模型

房屋建筑与装饰工程计量与计价课程综合性较强，目前的教学过程中发现很多学生不仅仅受识图、施工工艺等基础知识薄弱的限制，更主要的问题是工程实践经验不足，很多高校也认识到这一点，大多通过实践教学环节(如实验、实习、设计等)来提高学生的实践能力，但受校外工程现场实习存在重大安全隐患，企业不愿意接受大规模实习，且各工程的规模、进度、管理模式不一，校内实践教学条件有限等因素的影响，学生无法完成工程各阶段全过程的实习，实践教学环节效果不理想。BIM技术的到来，给学生的施工生产实习开拓了一条新的思路，借助BIM平台(如葛兰岱尔)，利用BIM技术的模拟性、可视化再现不同类型工程建设项目的实现过程[9]。录制复杂工程施工现场或分项工程的施工流程的VR视频，这些视频可以作为课程线上资源，利用信息化的教学手段实现翻转课堂。

3 BIM技术在房屋建筑与装饰工程计量与计价课程混合式教学设计

混合式教学模式是将传统教学方式的优势和基于BIM技术的信息化教学方法有机地结合起来，既要发挥教师在教学过程中的主导作用，又要将行业前沿科技引入到教学过程中，调动学生的积极性、主动性和创造性。混合式教学模式将课程教学大致分为三段，即课前准备阶段、课堂互动阶段、课后提升阶段[10](图1)。

图1 房屋建筑与装饰工程计量与计价课程混合式教学设计图

3.1 课前准备阶段

课前准备是完成混合式教学的基础，教师要提供足够的课程信息资源，制定合理的考核方式，来引导学生进行课前知识的学习。由于BIM所包含的信息量较大，信息种类完整、系统，因此，我们可以利用BIM技术来呈现整个建设项目，也可以呈现某个构件；既可以呈现三维动态视频、动画，又可呈现二维识图及各种静态图形图像、文本等。

根据我们所建立的BIM模型资源，以BIM为载体，以其相关软件为工具，制作课程相关知识点的视频、动画、图片、文字等微课、慕课资源，在课程教学的不同阶段，利用云课堂(如建筑云课)、雨课堂等信息化教学方式上传这些资源，课前将相关知识点用云端推送给学生，学生登录云平台后可以查阅资料，教师可以随时关注学生的学习动态，从而达到课前对课程知识的初步认识，为课堂教学活动的开展奠定知识和技能基础。例如，在讲授地基处理及基坑支护工程中地下连续墙工程计算规则时，同学对地下连续墙的施工工艺、施工过程不熟悉，导致在讲解地下连续墙的计算规则时学生无法理解，那么，可以利用BIM施工模拟、虚拟漫游制作地下连续墙的施工小视频，课前线上推送给学生，让学生课前就可以对地下连续墙的施工有所了解，这样在讲解该项工程的计量与计价时就会比较容易理解[11-13]。

3.2 课堂互动阶段

课堂互动教学是混合式教学模式的核心，混合式教学模式的课堂教学环节要“以教师为主导、学生为中心”，房屋建筑与装饰工程计量与计价课程中主要应用任务驱动、理实一体化教学法，学生围绕真实工程项目造价任务的完成过程来实现教学目标。具体包括“情境引入—知识学习—互动学习—总结评价”等四个主要教学活动和教学环节。

(1)情境引入

在房屋建筑与装饰工程计量与计价课堂教学内容引入时，教师可以根据教学内容在收集或自己创建的BIM造价信息模型库中选择合适的教学载体，通过BIM工具软件，三维展现一个建设项目、某一节点构造或某一构件，甚至施工流程、材料特性等，给学生创设一个真实的学习情境，启发学生获取新知的联想。

(2)知识学习

混合式教学模式虽然在课前进行了一系列的线上知识储备，但是课堂上教师的主导地位不容忽视，教师通过情境的引入，讲解对应分部分项工程或构件的计算规则等知识点和技能点，同时利用BIM模型资源作为实例辅助学生对计算规则的理解，更能够直观地展示节点构造及扣减关系，让学生真实地掌握各分部分项工程量的计算。

(3)互动学习

混合式教学模式的课堂教学要体现双向互动教学，传统的教学模式主要以教师为主体，而基于BIM技术的混合式教学模式的目标是通过教师的引导使学生跟随学习，到学生为主体的过程，学生获得新知后，教师可以创设真实复杂工程的任务给学生。基于BIM技术的房屋建筑与装饰工程计量与计价课程可以创设不同结构类型的真实项目为任务，以BIM模型和二维图纸为载体，通过线上考核系统(如广联达测评考试系统)推送相关问题。学生以小组的形式分组讨论，组内成员分解任务，规定时间内线下完成对应构件的计量工作，通过考核系统上传答案，查看成绩。相比传统任务中，受复杂工程识图时间的限制，往往任务都是相对较简单的工程，导致学生毕业后无法直接胜任实际工作，而通过BIM技术以建筑模型作为任务，再结合二维图纸，既可以提高读图的速度，又能够提升学生的学习兴趣，有效地提高了课堂效率，与企业需求对接，解决了很多传统教学难点。

(4)总结评价

任务完成后，教师通过考核系统查看学生任务完成情况，成绩分布情况，对结果进行对比分析，发现任务实施中的错误和典型问题，与学生互动讨论解决问题。综合评价各组任务完成情况、理论与实践知识的掌握情况，为课后分层次提升的任务安排提供依据[14-15]。

3.3 课后提升阶段

课后根据学生对知识掌握程度的不同，分层次安排学生利用云课堂辅助复习课上相关知识点，应用考核系统下发课后作业及实战任务，对于BIM软件掌握较好的同学，可以安排BIM算量，通过将BIM模型流转到算量软件完成计量与计价任务，既节省了建模的时间，又实现了在有限的时间内培养学生BIM应用能力及实战项目的计量与计价能力。

4 结语

基于BIM的房屋建筑与装饰工程计量与计价课程混合式教学模式，充分利用BIM建筑信息化的特点，将真实复杂的建设项目作为情境引入课堂，并与信息化的教学手段相结合，利用BIM所包含丰富的学习资源，通过在BIM平台上创建学习共同体，使得学生能够充分利用线上线下BIM资源，通过协商探讨不断提出问题，解决问题；通过对该课程的混合式教学模式改革，促进了教师角色转变，更能够真实、全面地评价学生，较好地解决了理论与实践脱节的问题。