基于应用能力导向的混合式教学深化路径研究——以BIM教学中Revit建模课程为例

马文刚，李成涛，朱玉琴，胡世翔

(南京工程学院经济与管理学院，江苏南京，211167)

一、研究背景

随着信息技术的不断发展，单纯的二维图像信息已经不能满足人们的需要，尤其是在进行建筑信息处理的过程中，许多非图形信息比单纯的图形信息更为重要。目前，建筑信息模型(BIM)技术以其独有的可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性，被广泛应用于建筑设计、施工、运维等领域。近年来，随着BIM技术在建筑工程各相关领域广泛应用，BIM的相关研究逐渐增加。2013年，深圳市建筑设计院承担的住建部关于保障性住房应用 BIM 技术的研究课题，在为期两年的研究过程中取得了丰硕成果；2013年，中国建筑标准研究院联合北京市建筑设计院等十余家国内一线甲级设计院共同撰写并出台了《建筑信息模型技术试用规范》，为日后BIM在国内建筑工程领域的普及提供了共识性操作蓝本。同时，学者对BIM技术上的研究已不再停留在最初的碰撞检测等基本功能的开发和使用阶段。例如，刘自昂等人探讨了在BIM平台上装配式建筑成本的采集与归集方式，将BIM与挣值法结合，对成本进行偏差分析，并提出纠偏措施。[1]徐剑等人阐述了BIM协同管理平台在地铁车辆段项目管理中的关键应用点和具体功能，为后续类似的超大型、复杂型建设项目提供了BIM技术应用的经验。[2]杨丽娟从族的创建、模型的拼接及 Revit 出图效果等方面分析 BIM 三维正向设计中的难点及优势，并指出族库的丰富程度决定建模的效率，族参数的详尽程度决定出图的效果和对构件的动态控制。[3]刘大洋等人以大型桥隧集群智能运营维护为背景，研究了BIM在大型桥梁隧道集群运维中的关键技术。[4]

在运营管理及造价管理方向，BIM的相关研究也是百花齐放。王恒玉阐述了综合管廊项目造价管理的特点以及BIM在综合管廊项目造价管理中的应用优势。[5]胡正宇分析了BIM技术在成本管理中的优势，阐述了 BIM 在成本管理中的具体应用，从而说明了建筑施工企业应用 BIM 技术进行项目成本管理的必要性。[6]张志伟等人分析了利用BIM软件和 Dynamo软件创建桩基模型、进行桩基编码和生成桩基放样数据的方法，介绍了智慧工地平台的主要功能和应用场景。[7]曹婷以具体项目工程审计为例，剖析了BIM的具体应用情况，为 BIM技术在建筑施工企业工程审计中的应用提供了参考。[8]

随着智慧城市建设的推进与运营管理，BIM技术的应用得到了进一步的推广，而Revit作为使用最广泛的BIM软件之一，已在结构设计、工程管理、工程造价、建筑设计等领域中得到了普及。同时，Revit建模技术本身发展迅速，行业需求持续旺盛，高校努力培养能够熟练应用Revit的人才已是建筑设计人才培养的大势所趋。但是，基于Revit建模技术的计算机辅助设计课程教学改革还处于探索阶段，仍然有大量的问题需要高校教师思考和解决。因此，Revit建模技术的引入是对当今土木相关专业教育的挑战，更是完善应用型人才培养模式的机遇。

二、Revit建模课程改革的整体设计

为满足企业对BIM技术人才的需求，各高校相继开设相关的课程。为使学生更好地掌握BIM相关软件的应用方法，力求紧贴企业的实际需求，相关的教学研究工作也在持续开展。韩锐等人基于BIM 的集中式实验室教学，有机地融合多专业协同设计理念，通过建筑工程项目实例的递进式设计制作提升学生在专业技能、协调组织和设计全过程管理等方面的掌控能力。[9]蒋博雅将 BIM 技术应用于预制装配虚拟仿真教学实验，基于该建设实践，探讨了虚拟工业化装配仿真教学线下“实践面——工地现场施工技术”与线上“应用面——协同仿真建造实验”相结合的教学研究。[10]张绍志等人将BIM技术和VR技术结合在一起，应用于暖通空调教学，实现了暖通空调课程教学的数字化，提高了学生的知识综合应用水平。[11]张静晓等人借助调查问卷，对BIM毕业设计的影响因素进行了分析，提供了针对BIM教学的考核模式。[12]

在实际的教学过程中，Revit建模课程与其他软件应用类课程相似，具有知识点繁多、应用灵活多变等特点。学生在学习该课程时，入门容易，但难以掌握，更难灵活应用，加之传统的课程教学模式难以激发学生的学习兴趣，学习效果不佳，进而出现学生看不懂图纸、不会操作软件及建立的Revit模型不达标等问题。由于本课程只有32学时，每周2个课时，时间跨度大，学生很容易忘记上节课堂学习的知识，进而出现知识断层，无法衔接，也就无法系统地掌握运用Revit的方法。同时，虽然目前已有较多Revit相关的线上教程，但都大同小异，只是进行软件操作流程的演示，很少讲解操作细节，很难解决学生在实际操作中遇到的具体问题，甚至会影响学生的学习信心和兴趣。因此，Revit建模课程应以培养学生的应用能力为导向，综合应用多种教学手段，提高学生学习Revit的积极性，进而提高学生应用Revit的能力。

基于应用型本科教学的办学定位思路[13]，结合Revit建模课程的特点，南京工程学院(以下简称我校)以提高学生实操能力为目标，以线上线下混合教学为载体，对接行业需求，展开了本课程的教学改革研究。我校Revit建模课程教学改革内容如下。第一，教师将学生在学习过程中反馈的重点、难点制作成短视频，并上传教学平台，方便学生课前预习及课后复习时随时观看学习，让学生更好地掌握本课程的教学内容，同时对部分知识点采取学生课前自学，教师在课堂上操作、讲解、点评的翻转形式。第二，教师利用线上教学平台的讨论、信息发布等功能，及时推送Revit建模相关信息、案例及长期从事BIM应用与研究工作的行业专家讲座，让学生从新的视角了解Revit建模技术在实际工程中的应用情况，有效拉近课堂与实际工程应用之间的距离。第三，由于本课程包括部分实训教学，教师要以实际工程图纸为依据，指导学生进行建模，实现实训内容的训练呼应课堂教学内容，教学与练习同步进行，切实培养学生的实际操作能力。第四，指导学生参与基于Revit建模的国内比赛，实现“以赛评教，以赛促改”，持续改进教学模式。具体教学过程如图1所示。

图1 教学过程流程图

三、基于应用能力培养的进阶式Revit建模课程混合教学设计

软件课程的教学实施混合教学具有天然优势。一方面，软件的教学侧重点应在于应用，通过教师在课堂中的引领，使学生掌握相关的知识点；另一方面，软件操作一般会有许多细节问题，借助线上的微视频，学生可以反复学习，直至完全理解、掌握。

教师在合理确定Revit建模课程教学内容的同时，还要进一步完善授课计划，对教学知识点依据其难易程度进行分类。第一，知识型知识点，侧重基本概念、基本规定及基本操作，如梁、柱等基本构建的绘制。第二，能力型知识点，主要学习各种构件之间的组合，如老虎窗的建模，侧重操作细节。第三，素质型知识点，包括理解软件的内在逻辑，如各种构件族的构建。不同的知识点服务于学生软件学习的不同阶段，遵循由简单到繁杂的原则，形成进阶式的教学过程。

(一)引领入门

学习软件课程的入门阶段很重要，它是学生建立学习信心、产生学习兴趣的基础。Revit建模课程的教学内容是项目化教学的一部分，学生初识Revit软件，一般始于工程制图与识图课程的教学。为帮助学生更好地理解制图课的知识，同时为后续的教学埋下兴趣的种子，教师在学生大一时就可以将Revit软件融入制图课，借助软件的平面视图、立体查看、全景漫游等功能提升制图课的教学效果，同时在学生心中为Revit软件埋下伏笔。

在Revit建模课程的入门阶段，教师通过三维演示、动画漫游等形式，向学生展示他们所熟悉的建筑物的模型，如教学楼等，使学生对软件有进一步的了解。在此基础上，教师再将模型导入lumion等第三方软件进行渲染等操作，拉近学生与看似复杂的渲染图的距离，激发学生的学习积极性，同时利用课余时间，邀请项目经验丰富的工程人员以远程报告的形式介绍Revit在实际项目中的应用，分析BIM目前的使用状况及未来的前景，进一步提高学生学习的信心和动力。入门阶段以知识型知识点为主线，辅以课堂练习和指导，同时将基本的操作录制对应的视频上传学习平台方便学生课后复习，确保学生掌握基本知识点和基本操作。

(二)以应用能力为支点，培养学生自主学习能力

能力型知识点融合了诸多基本知识点和基本操作，每一个知识点都涉及各种细节。传统的教师详细讲述每一步操作，学生逐步操作的教学方式会占用较多的授课时间，影响教学进度。因此，采用以学生自学为主导，教师课中对学生遇到的问题进行精讲的翻转模式，既节约了课中的时间，又培养了学生的自主学习能力和习惯。对有一定难度的知识点，教师在前一次授课结束前，结合实际工程案例提出与该知识点相关联的问题，要求学生在课后查阅资料了解相关的解决方法及建模操作；新授课前一天，教师以随机抽查的形式，指定学生在课上介绍自己的解决办法，并现场演示建模过程(M1)。之后，教师录制对应知识点的操作步骤并上传学习平台，并要求学生结合自己前期查找的资料进行相关知识点的自主学习。课堂上，教师结合学生的演示过程及M1模型，对学生的操作进行点评，选取问题进行精讲。具体的教学过程如图2所示。

图2 能力性知识点教学过程

对教师提出的问题，学生经过查阅资料、自主学习、课堂演示及在课堂上对建模过程中的细节问题进行讨论，可以将知识点关联起来，不仅掌握操作流程，还掌握各步骤间的逻辑关系，为能力的进一步拓展奠定基础。

(三)以比赛为契机，鼓励学生深挖素质型知识点

“以赛促学”是高校教学与社会实践有机结合的切入点之一，是激励学生进一步深挖知识点的着力点，也是检验教学效果的重要方式。在课程教学最初，教师就以历年参赛学生所取得的成绩为榜样，激发学生的学习热情，并在主要课程内容教学完成后，鼓励学生参加相关的比赛。教师在组织并指导学生参加基于Revit建模的全国比赛的过程中，要充分发挥BIM社团的作用，以BIM社团为基地广泛宣传相关的比赛，鼓励学生参加。同时，教师还要积极发挥BIM社团的组织能力，组织已参赛的学生分享经验，培训准备参赛的同学，进而形成高年级带动低年级的良性循环。在学生自愿组队的基础上，教师利用历年比赛的题目组织学生进行建模，发现并解决此过程中的问题，并对比赛中涉及的素质型知识点进行总结，引导学生利用课余时间进行深入学习。

值得一提的是，为提高学生的参赛积极性，在参加全国赛之前，教师可以要求学生先参加校内赛，并将参赛成绩计入本课程的平时成绩，以比赛成绩检验学生对相关知识点的学习和掌握情况。

(四)及时反馈，持续改进

为总结教学过程中的不足，教师要对期末成绩与过程成绩进行对比分析，结合两者的相关性总结教学成果。同时，为收集学生对课程的真实反馈，教师可以在成绩提交后，对学生进行关于教学过程的问卷调查，认真分析、总结学生反馈的教学过程中的不足，以及学生反映的学习过程中容易出错的知识点，为后续的持续改进提供依据。

四、结语

BIM技术在实际工程中的广泛应用改变了工程行业对人才的要求，高校的教学应以提高学生的实际应用能力为目标，紧密衔接行业的需求。在实施混合式教学之后，为了解学生的学习兴趣及学习效果，教师从学生期末成绩分析和问卷调查两方面入手，对教学过程及教学效果进行了评价。实践证明，基于应用能力导向的混合式教学方法是一种有效的学习方式，线上线下的混合促进了传统教学模式的变革，有效提升了学生的实践应用能力。本课程改革项目以激发学生的学习兴趣和信心为起点，以不同知识点为依据，采用多种教学手段，在教授学生知识的同时激发学生学习的主观能动性，培养学生的自主学习能力。在将来的教学中，Revit建模要继续以行业比赛为契机，努力实现“以赛促教，以赛促学，以赛促改”的教学模式，不断总结教学过程中的不足并持续改进，形成“教学—反馈—改进”的不断更新模式。