基于BIM技术的应用型高校建筑力学课程教学改革研究

2023-03-10杨眉

陕西教育·高教版 2023年2期

杨眉

应用型高校建筑力学课程教学具有系统性、技能性特征，但是在教学活动中，对教材的依赖性较强，学生若是对某一知识点掌握得不够深入，必然会对后续学习造成影响。教学方法的单一性，使得学生的学习兴趣逐渐丧失，无法达到应用能力培养的基本要求。目前，结合建筑技术发展对教学活动进行深层次改革，推动课程教学体系全面优化，已经成为教学改革的基本突破点。

建筑力学课程的教学内容与现状

1.应用型高校建筑力学课程教学内容

在当前的应用型高校建筑专业教学体系中，建筑力学属于基础性技术课程，是各门专业课程学习的前置课程。建筑力学课程教学内容主要包括理论力学、材料力学、结构力学三个组成部分，每一环节又包括基础和扩展两个组成部分，具体内容如表1所示。

表1 应用型高校建筑力学课程教学内容

2.应用型高校建筑力学课程教学现状

应用型高校建筑力学作为基础性的课程内容，不仅对学生其他专业课程的学习成效具有直接影响，还对学生的实践应用能力培养有着较为明显的影响，但是在多数高校的课程教学活动开展中，教学模式改革手段依然较为落后，现状不容乐观。首先是学生学习兴趣明显不足，由于建筑力学本身具有较强的理论性，与工程实践结合不够深入，需要学生具备良好的数学和物理基础知识，因此，每当学生遇到较为难理解的知识点时，就容易出现畏惧和排斥心理。其次是灌输式教学模式依然占据主导地位，学生只是被动地接受知识，学习过程中主观能动性发挥不足，无法将理论学习与实践训练有机结合。最后是考核体系不够完善，多数学生在课后有抄袭作业的现象，对基础知识的理解不够深入，更无从谈及应用能力的培养。

3.应用型高校建筑力学课程教学改革的必要性

在建筑力学课程教学内容中，不仅具有较为复杂和密切关联的知识结构体系，部分院校还会根据人才培养要求衍生出其他专业的力学学科，如岩土力学、流体力学等。在教学活动开展中，教师之间的对接不足，使得教学内容出现重叠现象，也会出现相互之间衔接不足的问题。由此不仅会对学生的系统性学习造成影响，还会出现部分环节知识结构欠缺、基础知识结构不足等问题，导致学生无法形成持续的学习状态。另外，在建筑科技不断发展的背景下，多数高校所采用的教材版本还没有根据实际情况进行改版。虽然建筑力学的多数内容都属于基础的理论性教学内容，教师可以在教学组织中根据行业发展适当增减对应内容，但是在理论与实践衔接层面还存在明显不足，无法满足学生应用能力培养的要求。当前，在建筑行业不断朝精细化管理方向发展的背景下，人才培养方向也必须进行对应调整。作为建筑专业人才培养的基础性课程，建筑力学课程教学也应借助新技术实现理论教学与实践教学的有机结合，强化精细化理念培养，使学生更好地适应当前建筑行业人才培养的现实要求。对此，在应用型高校建筑力学课程教学体系组织中，必须要强化对教学改革的深层次认知，依托新型应用技术的支撑，从教学模式、教学内容、教学主体转换、教学评价等方面入手，构建完善的新型教学体系，这是建筑力学课程教学改革的基本要求。

BIM技术特征及其在教学中的应用优势

1.BIM技术特征

BIM技术进入中国已有20多年历史，受制于技术水平、建筑行业发展理念及人才培养等多方面因素影响，整体发展较为缓慢。但是近些年来，随着BIM软件体系的逐步完善，其已经成为建筑工程项目设计、造价、施工管理和工程验收等环节不可缺少的整合工具。依托BIM技术所具有的可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等特征，不仅从根本上改变了建筑工程行业的运行模式，还为建筑行业绿色节能发展起到更加积极的促进作用。

2.BIM技术在教学中的应用优势

基于BIM技术在建筑行业的应用现状，在高校建筑力学课程教学体系中全面融入BIM技术，结合BIM技术的特征对教学模式进行优化，已经成为教学改革的必然要求。依托BIM技术的运行特征，可改变传统教学中理论性较强、直观性不足等问题，更好地激发学生的学习兴趣，提升学生参与课程学习的积极性。利用BIM技术进行课堂导入和概念讲解，能够充分利用三维模型提升学生的感知水平，通过变形转换对理论知识进行讲解，引导学生完成对应的计算，不仅优化了教学模式，还为学生提供了更多参与课堂的机会。BIM学习平台能减少学生作业完成的难度和课后自主学习的难度，为学生的多元化学习奠定良好基础。BIM平台的应用，将传统现场教学转移至课堂上进行，在确保学习成效的前提下，实现了教学管理优化，减少了教学组织在时间和成本上的浪费，使教学组织更加优化。

3.将BIM技术导入课程教学改革的必要性

建筑力学作为建筑专业人才培养的基础性课程，已经形成较为固定的教学模式，在教学活动开展中，教师对教学模式的应用较为熟练，对教学过程中出现的共性问题也分析得比较准确、深入，能更为直接地把握学生的学习动态。但是由于我国建筑行业整体发展较快，新型技术应用水平不断提升，尤其是计算机软件技术的应用，已经形成了系统的应用体系，使得学生的基础能力培养模式发生了明显变化。如何将这些新型技术与传统教学模式良好对接，是教学改革面临的难点问题。BIM技术发展和应用水平的不断提升，要求学生在校学习阶段就能够熟练掌握平台运行原理和技术要求。因此，将BIM技术导入力学课程教学的各个环节，不仅是教学改革的基本要求，更是新时期优化人才培养模式，提升应用型人才培养水平的现实要求。

BIM技术在建筑力学课程教学改革中的具体应用

1.在教学体系改革中的应用

应用型高校的建设发展，是国家基于社会发展现实需求，对我国高等人才培养体系进行的整体性调整，与此相对应的，也要在教学体系方面进行深化改革。在建筑力学课程传统教学体系中，理论知识教学内容的占比较高，学生实践训练成效难以体现，教学思维模式固化，使得人才培养目标难以实现。当前，BIM技术已经广泛应用于建筑工程设计、造价、施工和验收的各个环节，推动建筑行业运行模式从根本上发生变革，将其应用于建筑力学课程教学体系中，能够更好地培养学生的系统性思维，改变传统学习模式，可在课程学习、课程应用和课程拓展等各个环节有效提高学生的学习效率，促进教学水平不断提升。

2.在教学方法改革中的应用

建筑力学的传统课程教学模式主要是以灌输式为主，要求学生通过死记硬背的方式掌握相关概念和理论知识，不仅知识吸收率低，更难以培养学生的实际应用能力。而借助于BIM技术所具有的优势，可将案例教学法、小组讨论法等新型教学方法应用于教学活动中。以荷载、内力及变形等知识点的教学为例，借助BIM三维模型能够让学生更加直观地了解支撑梁、辅助板及核心柱部分在不同受力状态下的改变形式，相对于传统的PPT教学模式，该教学方式加深了学生对抽象图形的理解，提升了课堂教学成效。

3.在学生实践训练中的应用

受到教学条件限制，在传统教学模式中，学生能够直接进行实践训练的机会较少，对知识的理解和应用水平较低。然而，基于BIM技术的构件组成，学生可利用平台进行多元化的实践训练。例如在力学状态、变形等知识点教学中，可以选取常见的结构构件，让学生在平台上进行不同形式的操作，并通过小组讨论的方式，对构件的安全性、稳定性进行分析，由小组成员分别给出自己的分析结果和意见，最终达成统一结果。将BIM平台应用于实践训练环节，还能够有效规避学生现场实践中的安全隐患，更加丰富学生的实践训练场景，满足应用型人才实践能力培养的基本要求。

4.在学生自主学习中的应用

学生自主学习是传统教学模式的薄弱环节，受到学习兴趣、时间分配以及实践平台的限制，学生极难在课外进行自主学习。在当前BIM平台相对较为完善的背景下，互联网中的教学资源更加丰富，如在中国大学MOOC平台中，相关方面的课程已经覆盖BIM技术应用的各个环节，各类应用视频也不断增加，为学生的自主学习提供了足够的支撑。在这些平台上开展自主学习，不仅能提升学生的学习兴趣，使其更好地掌握BIM技术的应用，还能改变学生对建筑力学学习的认知，培养良好的自主学习习惯。

5.在评价体系改革中的应用

依托教学模式改革实际要求，将BIM技术导入建筑力学教学改革体系时，还需要对教学评价体系进行对应改革。当前BIM已经发展成为开放性的平台，依托软件自身所具有的碰撞功能，能够实现对教学方案的整体检测。在日常教学环节和终结性考试等考核环节，教师结合教学内容要求学生在BIM平台上完成作业，而作业检查可以通过BIM碰撞功能自主完成，由学生自主将作业结果上传给教师。这样不仅有效改进了学生的作业模式，减少学生对作业的畏惧感，还能将终结性评价模式转变为过程性评价，既完善了教学评价体系，又提升了学生对学习过程的重视程度。

BIM技术在建筑力学课程教学改革应用中的问题

1.BIM技术与现有知识结构融合不足

在建筑行业发展中，BIM技术一直保持稳定发展状态，各新型软件平台不断革新，部分技术在工程实践中已经得以广泛应用，但是在理论层面还没有与建筑力学课程当前的知识结构体系完全对接。教师在教学内容设计和教学体系组织中，只能将BIM相关的知识点以点状形式纳入课堂教学，或者是将其作为知识延伸，由学生进行自主学习。由此造成BIM教学内容无法深度融入课程体系，既无法满足学生学习知识的基本要求，又对教学过程组织产生了影响，使得教学成效难以满足人才培养的基本要求。

2.BIM教学平台搭建滞后

BIM教学平台是建筑力学课程教学中组织教学内容的基本条件，是确保教学过程有序进行、满足学生自主学习的重要载体。但是由于BIM软件纷繁复杂，专业软件购置成本较高，更新频率较快，使得多数应用型高校在这方面的资源投入明显滞后。在部分学校的建筑力学课程教学活动中，教师甚至只能进行理论知识教学，以图片形式展示BIM技术相关理论和操作要求，学生无法进行操作训练，更无法实现理论知识与实训练习的对接。因此，部分学生的技术应用经验较为缺失，行业适应能力较差，在进入工作岗位后还需要企业进行二次培训，对学生就业和企业人力资源管理都造成了负面影响。

3.学生的主动学习意识不足

在多数高校的建筑专业课程教学活动中，专门的BIM课程开设还有所滞后，多数教学活动都是将BIM技术作为辅助知识纳入课程教学内容，导致知识点较为紊乱，对学生的自主学习能力提出了更高要求。对于学生来说，是否能够积极进行对应知识点学习，并结合教学要求主动查找相关学习资源，以弥补现有教学的不足，是学习成效能否提高的重要影响因素。但是受到传统教学模式及学生个体学习认知等因素影响，多数学生的主动学习意识较差，没有系统地学习BIM技术相关理论，以至于学习成效不够理想。

4.教师指导能力欠缺

在建筑力学课程教学活动开展中，要确保教学改革成效充分体现出来，更好地提升人才培养水平，需要教师具有高水平的教学指导能力，为学生提供全方位指引。但是在当前的相关专业教师队伍中，多数教师仅是具备理论方面的指导能力，在实践教学和创新意识培养方面的能力明显欠缺，导致学生在学习中出现问题时无法得到有效帮助，致使“教”与“学”的水平都难以快速提高。另外，教师对于指导方法的应用能力也有所欠缺，当学生提出问题或咨询相关方面的知识时，教师只能够给出解决问题的基本思路，而无法引导学生进行深入思考、创新思考，甚至有部分教师无法帮助学生解决学习问题。

BIM技术在建筑力学课程教学改革中的应用要点

1.提升教学环节的衔接度

基于BIM技术对建筑力学课程教学模式进行改革，通常是与案例教学法、小组讨论法等新型教学方法相结合的，在具体的实施过程中，必然要改变传统教学流程，优化教学模式。因此在教学活动开展中，教师要注意新型教学模式的应用对学习过程的影响，尽量依托BIM平台在建筑工程行业中的应用流程，结合课程教学内容，对教学环节进行优化。在学生充分掌握基础知识的基础上，逐渐提升教学难度。在教学组织过程中，教师要借助BIM实训室等硬件设施，为学生提供更加便利的条件，充分提升学生的学习兴趣，为教学改革奠定良好基础。

2.系统优化教学内容

教学内容是教学活动开展的基础，对教学成效也有较为明显的影响。将BIM技术应用于建筑力学教学环节，必然要求学生能够同步学习相关方面的知识。因此，教师在教学活动中必须要同步对教学内容进行优化，以确保学生熟练掌握与力学学习相关的BIM技术，为后续学习打好基础。在教学内容组织中，教师还应当充分结合新时期建筑技术发展的动态，分析其对建筑力学教学产生的影响，进而适当对教学内容进行调整，实现BIM技术在教学过程中的高水平应用。在教材内容更新不到位的情形下，可以用模块化教材添加对应的内容，为学生的自主学习提供便利条件。

3.明确学生的主体地位

学生主体地位的体现是当前教学模式改革的重要组成部分，将BIM技术应用于建筑力学课程教学体系中，同样需要明确学生的主体地位。在课堂教学环节，教师可充分利用小组讨论的教学方法，引导学生以小组方式共同分析学习过程中的问题，尝试解决问题的方法。在课外自主学习环节中，教师应当结合教学内容，为学生准备相应的教学资源，引导学生积极开展自主学习。在教学评价体系中，教师可将学生的自主学习成效纳入评价体系，引导学生提升对自主学习重要性的认识，实现课堂学习与课外自主学习的有效对接。

4.全面提升教师的指导能力

全面提升教师的指导能力，可为教学活动开展起到应有的驱动作用，是建筑力学教学改革应当关注的重要方面。首先，在教学体系运行中，在做好学生学习成效考核的基础上，还应当做好教师的培训工作，引导教师改变传统教学理念，推动教学改革不断深入。其次，要构建完善的教学绩效评价体系，以应用型人才培养为基本导向，明确教师知识结构的转变要求，实现教师与学生同步成长。最后，要以校企合作为基础，强化“双师型”教师队伍建设，切实提升教师队伍在实践教学方面的指导能力，为解决学生的学习问题提供更加全面的指导。只有在全面加强教师队伍建设的基础上，才能够真正推动BIM技术在建筑力学课程教学中的有效对接，为培养具体高水平应用能力的建筑专业人才起到应有的推动作用。