基于BIM技术的高职力学课程教学改革与探索＊

张艳艳，张永霞

基于BIM技术的高职力学课程教学改革与探索＊

张艳艳，张永霞

（河南交通职业技术学院，河南 郑州 450000）

高职学生基础薄弱、缺乏学习力学的兴趣、认识不到力学对专业的重要性。根据多年力学教学经验，针对当前高职力学课程的教学现状，提出了基于BIM技术推动高职力学课程的教学改革方法。在河南交通职业技术学院2018级、2019级学生力学的教学中融入BIM理论，引导学生自主学习BIM软件，将BIM理论更好服务于力学课程的学习，学生成绩明显提高，极大增加了高职学生学习力学的兴趣，教学效果良好。同时提高了高职力学课程教学质量，提高了高职学生的就业竞争力。

BIM技术；高职；力学；教学改革

1 引言

力学是最早开始的一门学科，它为任何一门力学方面的技术设计提供理论基础；不论自然科学和技术的哪一方面，其研究对象都是不同物体间的相互作用及其运动规律；近代科学和技术的发展是从经典力学建立开始的；力学是工科专业学生的一门重要的专业基础课，随着力学的发展，它和其他学科的融合日益凸显，形成了许多交叉学科[1]，不断丰富力学的研究内容和方法。力学在高职工科专业课程体系中起着承上启下的作用，它能够培养学生的动手能力以及解决实际问题的能力。然而，高职学生基础薄弱、缺乏学习力学的兴趣、缺乏力学对专业重要性的认识。现有的教学模式、教学方法严重制约着学生能力的培养，没有激发出学生学习的热情。为此，必须进行高职力学教学改革，提高教学质量。融合BIM技术，通过智慧课堂的信息化教学等方式，提高学生的动手能力和创新意识。

2 高职力学课程存在的主要问题

2.1 学生学习兴趣问题

高职学生本身基础不太好，成绩较差，学习没有自信心，缺乏学习自主性，相对来说比较难理解力学课程。力学内容比较抽象，“学习无用论”的错误思想使学生认识不到力学知识的重要性。不重视力学学习[2]，学生认为毕业后就是干工程，进施工班组，用不到力学知识，缺乏学习的动力。本文中的数据是对河南交通职业技术学院2018级和2019级16个班的道桥专业学生采用无记名方式进行问卷调查得到的，内容包括力学学习兴趣、力学学习效果、力学教学方法、力学对专业课的作用、力学考核形式等方面，总计803份问卷，学生学习力学的情况反馈如表1所示。

表1 学生学习力学的热情

年级2018级2019级 非常喜欢，大部分内容能听懂8%3% 喜欢，能听懂一部分36.4%25% 不喜欢，基本听不懂55.6%72%

调查问卷显示，大二学生更能清楚认识力学知识的重要性，深刻理解学习力学内容对后续专业课的帮助，更有学习力学的热情；大一学生学习有很大的被动性，认为力学很难，对专业知识的帮助不大。

2.2 教学方法问题

传统的力学教学方法是以教师为主体，学生被动接受为主，学生学习的主动性被忽视，线下教学时需要教师的监督和指导，线上教学时通过放映录制的视频来学习。虽然随着信息技术的发展，各种微课、小视频随之兴起，学生被动接受知识的地位仍然需要扭转。

2.3 动手实践问题

高职学生基础知识薄弱，抽象思维能力也比较欠缺，只有学生动手实践才能切实加深对知识点的认识理解，也可以增加学生学习力学的兴趣。当今高职院校的力学课程中学生的实验课程要么取消，要么流于形式，不能真正让学生通过实验提高自己的力学能力。

2.4 考核形式问题

高职院校力学考核形式主要是平时成绩加期末成绩。这种考核形式关注的是考核本身，并不能真正关注到学生是否真正掌握了力学知识，没有把过程做好，做到位，没有一个好的反映学生平时学习效果的体系，忽视了学生对知识的掌握水平和创新水平。

3 力学教学改革

近年来，国家高度重视信息技术对教育发展的革命性影响[3]，把教育信息化纳入国家信息化发展整体战略，信息技术在教育领域的广泛应用以前所未有的速度席卷而来。BIM技术在国内工程项目中得到了广泛应用，它也对力学课程的教学有非常大的帮助。一方面它具有可视化的特点，高职学生在力学课程的学习中可以更形象认识各种杆件，杆件产生的变形更立体地展示在学生们的面前，减小了学习难度，增加了学生的学习积极性；另一方面，BIM技术的虚拟仿真性对力学的教学起到推动性作用，能够模拟出真实的试验过程，有利于理解和掌握复杂结构设计原理，通过基于BIM技术的虚拟模拟，有利于激发学生的创新思维，有利于学生创新实践活动的开展。

3.1 转变教学理念

对高职学生来说，掌握BIM技术，可以增强就业竞争力，同时在工作中可以充分发挥专业优势，为后续进一步提升工作效率，增强业务能力打下基础，因此，在高职力学教学中利用BIM技术的可视化优点，在课程的教学中引入这种BIM理念可以大大改观力学的教学现状。

转变教学理念、提高学生学习参与度是当今高职院校力学课程改革的核心[4]。基于BIM技术如何构建高效的力学课堂呢？以高职力学课程中的力矩为例，新的课堂教学模式如图1所示。

图1 新的课堂教学模式

3.2 优化教学内容体系

作为目前的新型技术，BIM已在建筑项目运用多年，它已经成为建筑业的主导力量，这项技术有巨大的潜力，对高职学生的就业有非常大的帮助，另外可以利用BIM技术进行力学案例教学，结合试验仪器增强学生的力学动手实践 能力。

高职院校应根据时代要求建立以专业技术标准和职业素质为基础的课程体系，在教学内容选择方面，既要体现人才培养目标和课程目标要求[5]，又要有利于培养学生运用所学知识、技术分析问题和解决问题的能力。力学课程中恰当融入BIM技术，只依靠理论远远不够。高职院校必须合理优化专业课时分配，协调好理论和实践关系。还应该专门增设相关的BIM技术概论等课程，使学生对于BIM技术有一个更加全面的认识，吸引学生的学习兴趣。高职院校利用BIM技术优化力学内容体系如图2所示。

图2 优化高职力学内容体系的途径

3.3 改革教学方法

BIM技术强调对建筑全生命周期各阶段数据的收集、整合、分析以及应用。目前国内对于BIM应用主要是停留在BIM软件操作上。通过现场图片加深对项目的认识。

高职院校的力学课堂教学偏重于理论，学生对于项目现场的实际情况认识不够深入，很难将理论与工程实际进行融合，也增大了学生对BIM应用的难度。基于创新能力培养的新型教学方法是通过带领学生到项目现场参观正在施工中的工地，将案列模型与计算简图进行对比分析，可以很好地加深学生对实际图形的理解，进一步降低学生运用所学知识进行BIM应用的难度。另一方面教师将重难点的图形通过BIM模型展示给学生，反复演示易错点，BIM模型展示能够给人临近感，给人一种置身现场的感觉，使学生如临其境，更易于理解力学模型，能够激起学生的学习兴趣。

通过BIM技术加深学生对力学知识的理解。BIM技术可以用其三维虚拟仿真的特性帮助学生加深对力学模型以及实际工程问题的理解，学生运用BIM技术的虚拟仿真手段更加形象地理解复杂结构的受力分析和计算过程，增加课堂的趣味性，提高课堂教学效果。对于一个高职学生来讲，要想全部掌握所有软件是不现实的。每个学生根据自身情况，选择自己感兴趣的内容，直观了解力学中的杆系结构，在BIM实训室就能达到现场教学的目的[6]，这样既能调动学生的学习兴趣又能使整个团队的项目运作变为可能，最终还能磨炼学生的团队协作精神。

分组进行学习与合作讨论。项目小组成员每个人根据各自特长，结合教师给定的整体进度计划，制定出适合自己的学习计划与项目BIM运用的进度计划。每个学生根据自己对内容的理解展开交流，形成小组学习成果，通过小组成果汇报掌握学生对力学知识的掌握程度，交流难点问题是最有价值的问题。

对学习中的难点适时给予指导。运用智慧教室，在教学过程中多引入图片、动画、视频等手段，在与学生的交流过程中，教师要了解学生薄弱之处，并针对不同的学生采取不同的方法，帮助其解决所遇到的问题，真正做到因材施教，只有这样才能让学生得到最大的成长。

通过对河南交通职业技术学院2018级和2019级的道桥专业学生进行的基于BIM技术的教学改革与创新，取得了比较好的效果。学生反馈的2019—2020年力学学习效果如图3所示。

图3 2019—2020年力学学习效果

4 结语

基于BIM技术的高职力学课程改革，要打破传统的教学模式、合理编排教学内容、配备更好的教学资源、因材施教、应需施教，激发学生学习的自主性和积极性，提高解决实际问题能力，加强学生技能训练和创新能力，切实提高课程的教学质量。教师必须明确教学改革的目标，结合高职院校目前的发展形式进行定位，制定合理的力学教学改革措施和创新策略。注重于与新时期的教学基本原则相结合，尊重学生的主体地位，让教学改革工作更加专业化和个性化，从而满足学生的发展需求。而要想将BIM技术融入到力学课程中，院校还需要通过合理调整理论和实践课程的课时，并对教学考评体系进行优化和完善。

［1］朱红光，易成，王鹊，等.BIM技术在土建专业教学中的应用现状及建议［J］.教育教学论坛，2015，11（44）：184-185.

［2］卢士华.关于在高职建筑工程技术专业课程体系中设置BIM课程的思考［J］.牡丹江教育学院学报，2012（5）：146-147.

［3］武斌，张颂娟，温俊生.基于BIM技术的高职建筑力学课程教学改革研究［J］.辽宁省交通高等专科学校学报，2018，12（6）：72-76.

［4］邱兰.BIM背景下高职院校土建专业教学改革探讨［J］.湖北水利水电职业技术学院学报，2016，12（4）：35-37.

［5］张雪，陈三波.将BIM技术融入工程管理专业课程的思考［J］.河南科技，2013（17）：269-270.

［6］石坚韧，雷雅听.基于大型设计竞赛机制及城市设计项目实践的BIM教学工作坊建设［J］.高等建筑教育，2015，24（4）：151-155.

G712

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.01.025

2095－6835（2021）01－0070－03

2019年河南交通职业技术学院青年骨干教师培养计划课题“基于智慧课堂环境下教学模式创新研究”

张艳艳（1981—），女，研究生，讲师，研究方向为高职院校力学课程教学改革。

〔编辑：严丽琴〕